8

Міністерство освіти та науки, молоді та спорту України Харківський національний університет

імені В. Н. Каразіна

аналітична хімія Загальні положення. РІВНОВАГИ.

якісний ТА КІЛЬКІСНИЙаналіз

Навчальний посібник

За загальною редакцією доктора хімічних наук,

професора О. І. Юрченка

Харків

2012

УДК 543 (075.8)

ББК24.4я73-1

А64

Аналітична хімія. Загальні положення. Рівноваги. Якісний та кількісний аналіз : навч. посібник [для студ. вищ. навч. закл.] / [Юрченко О. І. , Бугаєвський О. А., Дрозд А. В., та інші; за ред. Юрченко О. І ]. – Х. :  ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2012. –  418 с.

ISBN

У посібнику подано основні положення аналітичної хімії, теоретичні основи розрахунку рівноваг у розчинах, основи роботи в лабораторії, методики якісного аналізу неорганічних речовин, теоретичні основи методів аналізу, методики кількісного визначення компонентів класичними, фізико-хімічними та фізичними методами.

Для студентів біологічного та філософського факультетів університету.

1) Рецензенти: звідувач кафедри фізичної хімії, доктор хім. наук, професор, Мчедлов-Петросян М. О. (ХНУ імені В. Н. Каразіна)

звідувач кафедри аналітичної хімії, доктор хім. наук, професор, Болотов В. В. (Національний Фармацевтичний Університет)

директор Інституту хімії при ХНУ ім. В. Н. Каразіна, доктор хім. наук, професор, Ларін В. І.

2) Затверджено науково-методичним центром ХНУ,

протокол № ___ від_______2012

ЗМІСТ

Вступ ……………………………………………………...	7
Програма курсу «Аналітична хімія» для студентів біологічного факультету денної форми навчання ……………………………………………………………...	8
Якісний аналіз. Теоретичні основи розрахунку рівноваг в розчинах …………………................................................	17
1. Аналітична хімія. Загальні поняття і визначення…..………………………………………………………	18
2. Якіснийаналіз.Загальнівідомості……………………	26
3. Техніка роботи у лабораторії ………………………….	32
4. Органічні реагенти у неорганічному аналізі ………..	36
5. Закон дії мас. Алгебра хімічних реакцій………………	43
6. Концентраційно-логарифмічні діаграми ……………	64
7. Розрахунки рівноважного складу розчинів ……………..	78
8. Буферні розчини………………………………………...	92
9. Лабораторні роботи з якісного аналізу Аналіз катіонів за кислотно-основною схемою…………….	98
1-а група катioнів………………………………………….	100
2-а група катіонів……………………………………..............	106
3‑a групa катіонів…………………………………………….	116
4‑a групa катіонів……………………………………………	129
5-а група катioнів…………………............................................	134
6-а група катіонів…………………………………………….	145
Аніони………………………………………………………	151
Питання до колоквіуму за темою «Якісний аналіз катіонів та аніонів» …………………………………………………	179
Модуль 1. Приклади розв’язку задач. Задачі для самостійного розв’язуання………………………………………	184
Кількісний аналіз. Методи хімічного аналізу ……………..	189
Теорія похибок і статистична обробка результатів вимірювань ………………………………………………………	190
1. Гравіметричний аналіз…………………………………	202
1.1 Терези і принцип зважування………………………..	202
1.2 Порядок зважування на терезах типу ВЛР-200……..	206
Лабораторна робота № 1.1. Гравіметричне визначення води в твердих тілах …………………………………….	207
2. Титриметрія …………………………………………….	213
2.1 Загальні відомості……………………………………..	213
2.2 Мірний посуд та робота з ним………………………..	215
2.2.1 Перевірка місткості посуду…………………………	224
Лабораторна робота №2.1 Перевірка місткості посду…	227
2.3. Кислотно-основне титрування………………………	233
Лабораторна робота № 2.2. Стандартизація розчину хлоридної кислоти…….………………………………...	236
Лабораторна робота № 2.3. Титрування сумішей NaOH, Na2CO3, NaHCO3 ………………………………………….	237
Лабораторна робота № 2.4. Титриметричне визначення аміаку в амонійних солях…………………………………	241
2.4. Комплексонометричне титрування………………….	244
Лабораторна робота № 2.5. Стандартизація розчину ЕДТА……………………………………………………….	246
Лабораторна робота № 2.6. Визначення цинку та алюмінію у алюмінієвому стопі………………………………	248
Лабораторна робота № 2.7. Визначення загальної твердості води…………………………………………………..	250
2.5. Окислювально-відновлювальне титрування……….	252
Лабораторна робота № 2.8. Стандартизація розчину тіосульфату………………………………………………..	254
Лабораторна робота № 2.9. Іодометричне визначення іонів Сu(II) ……………………………………………….	259
Лабораторна робота № 2.10. Визначення аскорбінової кислоти у фруктових соках………………… ……………	260
Модуль 2. Кислотно-основне та комплексонометричне титрування. Приклади розв’язання задач. Задачі для самостійного рішення. …………………… ……………	263
3. Електрохімічні методи аналізу ………………………..	277
3.1 Потенціометричний метод …………………………...	277
3.1.1. Теоретичні основи потенціометрії………………...	277
3.1.2. Вимірювання потенціалу…………………………..	278
Лабораторна робота № 3.1. Вимірювання рН водяних розчинів методом іонометрії……………………………..	292
Лабораторна робота № 3.2. Визначення фторидів у зубній пасті методом іонометрії……………………………..	295
Лабораторна робота № 3.3. Біхроматометричне визначення іонів Fe(ІІ, ІІІ) в окалині, продуктах корозії та інших матеріалах………………………………………….	298
4. Оптичні методи аналізу ………………………………	302
4.1. Атомна спектроскопія ………………………………	302
4.2. Атомно-емісійний метод аналізу …………………	303
Лабораторна робота № 4.1. Визначення калію та натрію в мінеральних водах методом полум’яно-емісійної спектрометрії………………………………………………….	303
4.3. Атомно-абсорбційна спектрометрія ………………..	306
Лабораторна робота № 4.2. Атомно-абсорбційне визначення міді, цинку та марганцю в соках та водах………..	307
4.4. Спектрофотометрія …………………………………	309
Лабораторна робота № 4.3.  Визначення загальної концентрації Феруму в мінеральній воді з о-фенантроліном…………………………………………	310
Лабораторна робота №  4.4. Спектрофотометричне визначення летких фенолів. Визначення загальної кількості летких фенолів у стічній воді у перерахунку на C6H5OH……………………………………………………	312
5. Вибрані кінетичні методи аналізу ……….....................	316
Лабораторна робота №  5.1. Визначення вмісту форм-альдегіду в розчинах кінетичним методом……………...	319
Лабораторна робота №  5.2. Визначення вмісту хрому (VI) в розчинах кінетичним методом………………..	321
6. Хроматографічні методи аналізу. Метод тонкошарової хроматографії (ТШХ)… …………	325
Лабораторна робота № 6.1. Розділення нейтральних хелатів (комплексів металів із органічним лігандом) методом ТШХ………………………………………………...	332
Лабораторна робота № 6.2. Розділення амінокислот методом ТШХ ……………………………………………	333
7. Біологічні та біохімічні методи аналізу.……………….	335
Контрольні роботи для студентів заочного відділення біологічного та філософського (валеології) факультетів...........................................................................	338
Додаток 1. Таблиці констант хімічних рівноваг, що застосовуються у аналітичній хімії………………………	348
Додаток 2. Нітрати в овочах………………………………. Додаток 3. Розчинність кислот, основ і солей у воді……...	416 417
Додаток 4 Періодична система елементів………………..	418

Вступ

При підготовці цього посібника використано багаторічний досвід роботи кафедри, зокрема, навчальні посібники: Юрченко О. І., Дрозд А. В., Бугаєвський О. А. «Аналітична хімія. Загальні положення. Якісний аналіз». Бугаєвський О. А., Дрозд А. В., Науменко В. А., Юрченко О. І. «Лабораторний практикум з аналітичної хімії».

При формуванні Додатку 1 «Таблиці констант хімічних рівноваг» використано навчальний посібник: Бугаєвський О. А., Решетняк О. О. «Таблиці констант хімічних рівноваг, що використовуються в аналітичній хімії». Автори виражають подяку О. О. Решетняк за роботу в цьому напрямі. 

Автори взяли за мету створити універсальний підручник, в якому б були і лабораторні роботи, і методичні розробки розв’язання задач за темами «Рівноваги в розчинах» і «стехіометричні розрахунки при використанні різних методів аналізу», побудови логарифмічних діаграм, приготування буферних розчинів, теоретичні основи класичних, фізико-хімічних і фізичних методів аналізу.

Програма курсу «Аналітична хімія»

для студентів біологічного факультету денної форми навчання

Предметом дисципліни є методи визначення хімічного складу.

Наукові основи дисципліни – теоретичні основи фізико-хімічних явищ, що зумовлюють аналітичний сигнал: теоретичні уявлення про аналітичні властивості елементів і хімічних форм, про зв’язок хімічного складу та властивостей речовини.

Мета: сформувати теоретичні уявлення про методи, якими одержують фундаментальні хімічні дані про склад хімічних сполук, речовин і матеріалів та навички практичного застосування цих методів.

Задачі викладання полягають у тому, щоб навчити студентів теоретичним основам хімічного аналізу, виробити уявлення про роль і місце кожного методу вимірювання хімічного складу в системі хімічного аналізу, підготувати студентів для самостійних вимірювань хімічного складу окремих об’єктів аналізу та самостійного виконання найпростіших операцій хімічного експерименту.