- •Вопросы к экзамену по аналитической химии
- •I. Химия и медицина
- •1. Предмет, цели и задачи аналитической химии. Краткий исторический очерк развития аналитической химии. Место аналитической химии среди естественных наук и в системе медицинского образования.
- •II. Качественный анализ
- •2. Основные понятия аналитической химии. Типы аналитических реакций и реагентов. Требования, предъявляемые к анализу, чувствительности, селективности определения состава веществ.
- •3. Физико-химические и физические методы анализа. Макро-, полумикро-, микро- и ультрамикроанализ. Характеристика чувствительности аналитических реакций.
- •4. Аналитическая классификация катионов. Систематический и дробный анализ.
- •Общая характеристика группы
- •6. Систематический анализ смеси катионов I аналитической группы.
- •7. Применение закона действующих масс в аналитической химии. Основные положения теории слабых электролитов Аррениуса. Константа диссоциации, степень диссоциации. Закон разведения Оствальда.
- •Основные положения электролитической теории с. Аррениуса
- •Теория слабых электролитов
- •8. Основные положения теории сильных электролитов Дебая-Гюккеля. Ионная сила раствора. Активность и коэффициент активности.
- •9. Уравнения, применяемые к неидеальным (реальным) растворам. Термодинамическая константа ионизации.
- •Общая характеристика группы
- •12. Систематический анализ смеси катионов II аналитической группы.5
- •13. Протолитическая теория кислот и оснований. Понятие кислоты и основания. Амфолиты.
- •14. Кислотно-основное равновесие. Типы протолитических реакций.
- •15. Кислотные и основные свойства растворителей. Влияние природы растворителя на силу кислот и оснований. Константа кислотности и основности. Нивелирующее и дифференцирующее действие растворителей.
- •16. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН как количественная мера активной кислотности и щёлочности. Кислотно-основные индикаторы. Измерения рН растворов (см. 17).
- •19. Теория кислот и оснований Льюиса. Мягкие и жёсткие кислоты и основания.
- •Общая характеристика группы
- •21. Систематический анализ смеси катионов III аналитической группы.
- •22. Систематический анализ смеси катионов I-III аналитических групп.
- •25. Систематический анализ смеси катионов IV аналитической группы.
- •26. Гетерогенные процессы. Равновесие между жидкой и твердой фазами. Константа гетерогенных равновесий – константа растворимости (термодинамическая, реальная, условная).
- •28. Схема образования осадка. Свойства кристаллических и аморфных осадков. Влияние различных факторов на структуру и дисперсность осадков. Способы получения чистых осадков.
- •Реакции катионов железа (III)
- •Реакции катионов железа (II)
- •30. Систематический анализ смеси катионов V аналитической группы
- •31. Комплексные соединения, их строение и классификация. Хелатные и внутрикомплексные соединения.
- •Номенклатура комплексных соединений
- •Название некоторых комплексообразователей
- •32. Металлолигандное равновесие в водном растворе. Константа нестойкости и устойчивости комплексных соединений (полные, ступенчатые, координационные и истинные термодинамические).
- •33. Металлолигандный гомеостаз и способы его коррекции. Лигандообменные процессы в организме в норме и при патологии. Применение комплексных соединений в медицине.
- •34. VI аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов этой группы. Характерные и специфические реакции катионов.
- •Все осадки растворимы в минеральных кислотах, аммиаке и солях аммония
- •35. Систематический анализ смеси катионов VI аналитической группы.
- •36. Систематический анализ смеси катионов IV-VI аналитической группы.
- •Систематический ход анализа смеси катионов
- •Систематический ход анализа смеси катионов
- •IV аналитической группы
- •Систематический анализ смеси катионов VI аналитической группы
- •37. Аналитическая классификация анионов. Первая аналитическая группа анионов. Характерные и специфические реакции анионов so42ˉ, so32ˉ, co32ˉ, SiO32ˉ, s2o32ˉ, b4o72ˉ, po43ˉ.
- •Специфические реакции анионов I аналитической группы
- •Реакции тиосульфат-иона (s2o32‾)
- •38. Вторая аналитическая группа анионов. Характерные и специфические реакции анионов Clˉ, Brˉ, iˉ, scn ˉ, s2ˉ.
- •Реакции хлорид-иона (Cl‾)
- •Реакции иодид-иона (I‾)
- •Реакции роданид-иона (cns‾)
- •39. Третья аналитическая группа анионов. Характерные и специфические реакции анионов no3ˉ, no2ˉ, ch3cooˉ.
- •Реакция нитрат-иона (no3‾)
- •Реакции нитрит-иона (no2‾)
- •Реакции ацетат-иона (ch3coo‾)
- •III. Количественный анализ
- •40. Задачи и методы количественного анализа. Классификация методов количественного анализа. Сущность титриметрических методов анализа.
- •41. Способы выражения состава растворов: массовая доля, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, моляльная концентрация, молярная доля, объёмная доля, титр.
- •42. Закон эквивалентов и его применение в количественном анализе. Способы определения точки эквивалентности. Способы приготовления рабочих растворов. Способы титрования: прямое, обратное, косвенное.
- •Классификация методов анализа по типу реакции
- •Классификация методов анализа по способу титрования
- •43. Сущность метода кислотно-основного титрования. Основные реакции и титранты метода. Ацидиметрия, алкалиметрия. Кислотно-основные индикаторы.
- •Титрование сильной кислоты сильной щелочью:
- •Титрование слабого основания сильной кислотой:
- •Титрование слабой кислоты сильной щелочью:
- •Кислотно-основные индикаторы
- •Кислотно-основные индикаторы
- •44. Кривые кислотно-основного титрования. Расчет, построение и анализ типичных кривых кислотно-основного титрования.
- •45. Окислительно-восстановительные реакции, применяемые в объёмном анализе. Сущность методов оксидиметрии. Классификация редокс-методов, способы установления точки эквивалентности в оксидиметрии.
- •Общая характеристика и классификации методов оксидиметрии
- •46. Метод перманганатометрии, его сущность.Условия проведения перманганатометрического титрования. Титрант, его приготовление и стандартизация. Определение солей железа (II) в растворах.
- •48. Иодометрическое определение меди в растворах. Применение иодометрии в медицине. Определение солей меди (II) в растворах.
- •49. Теоретические основы комплексонометрического титрования. Условия проведения комплексонометрического определения содержания металлов в растворе. Комплексоны, их особенности.
- •Классификация физико-химических методов
- •52. Спектрофотометрический метод. Его сущность. Основные законы светопоглощения – законы Бугера-Ламберта и Бера.
- •Классификация методов оптического анализа
- •55. Потенциометрический метод. Теоретические основы метода, классификация
- •Типы электродов, применяемых в потенциометрии:
- •Потенциометрическое определение рH растворов
- •57. Полярографический метод. Сущность полярографии. Индикаторные электроды и электроды сравнения. Диффузионный ток. Качественный и количественный полярографический анализ.
- •58. Хроматографические методы анализа. Ионообменная, газовая и жидкостная хроматография.
- •Классификация хроматографических методов
- •59. Экстракция. Сущность метода. Закон распределения. Константа экстракции. Коэффициент распределения.
- •60. Важнейшие растворители и реагенты, используемые в экстракции. Хелатные соединения в экстракции. Скорость экстракции. Примеры разделения биологических объёктов методом экстракции.
34. VI аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов этой группы. Характерные и специфические реакции катионов.
Реакции катионов меди (Cu2+)
2 CuSO4 + 2 NH4OH → (CuOH)2SO4↓ + (NH4)2SO4
2 Cu2+ +SO42‾ + 2 NH4OH → (CuOH)2SO4↓ + 2 NH4+
Все осадки растворимы в минеральных кислотах, аммиаке и солях аммония
(CuOH)2SO4 + 6 NH4OH + (NH4)2SO4 → 2 [Cu(NH3)4]SO4 + 8 H2O
(CuOH)2SO4 + 6 NH4OH + 2 NH4+ → 2 [Cu(NH3)4]2+ + SO42‾ + 8 H2O
CuSO4 + 2 KOH → Cu(OH)2↓ + K2SO4
Cu2+ + 2 OH‾ → Cu(OH)2↓
Эти осадки растворяются в минеральных кислотах и концентрированном растворе аммиака (кроме HgO, который в NH4OH нерастворим).
CuSO4 + 2 NH4CNS → Cu(CNS)2↓ + (NH4)2SO4
Cu2+ + 2 CNS‾→ Cu(CNS)2↓
2 Cu(CNS)2 → 2 CuCNS↓ + (CNS)2 (родан)
Реакция протекает в кислой среде при нагревании.
2 CuSO4 + 2 Na2S2O3 + 2 H2O → Cu2S↓ + S↓ + 2 H2SO4 + 2 Na2SO4
2 Cu2+ + 2 S2O32‾ + 2 H2O → Cu2S↓ + S↓ + 4 H+ + 2 SO42‾
Реакции катионов ртути (Hg2+)
HgCl2 + 2 NH4OH → [NH2Hg]Cl↓ + NH4Cl + 2 H2O
Hg2+ + Cl‾ + 2 NH4OH → [NH2Hg]Cl↓ + NH4+ + 2 H2O
[NH2Hg]Cl + 2 NH4OH (конц.) + NH4Cl → [Hg(NH3)4]Cl2 + 2 Н2О
[NH2Hg]Cl + 2 NH4OH + NH4+ → [Hg(NH3)4]2+ + Cl‾ + 2 Н2О
HgCl2 + 2 KOH → HgO↓ + 2 KCl + H2O
Hg2+ + 2 OH‾ → HgO↓ + H2O
Hg(NO3)2 + 2 KI → HgI2↓ + 2 KNO3
Hg2+ + 2 I‾ → HgI2↓
Работа с осадком: р-м в изб. HgI2 + 2 KI → K2[HgI4] HgI2 + 2 I‾ → [HgI4]2‾
Щелочной раствор K2[HgI4] применяется для открытия ионов аммония под названием реактива Несслера.
Реакция на катион кадмия (Cd2+)
CdCl2 + 2 NH4OH → Cd(OH)2↓+ 2 NH4Cl Cd(OH)2 + 2 NH4OH + 2 NH4Cl → [Cd(NH3)4]Cl2 + 4 H2O
Cd2+ + 2 NH4OH → Cd(OH)2↓+ 2 NH4+ Cd(OH)2 + 2 NH4OH + 2 NH4+ → [Cd(NH3)4]2+ + 4 H2O
CdCl2 + 2 KOH → Cd(OH)2↓+ 2 KCl
Cd2+ + 2 OH‾ → Cd(OH)2↓
Cd(NO3)2 + 4 NH4OH + 2 KI → [Cd(NH3)4]I2↓+ 2 KNO3 + 4 H2O
Cd2+ + 4 NH4OH + 2 I‾ → [Cd(NH3)4]I2↓ + 4 H2O
Реакция на катион кобальта (Со2+)
CoCl2 + NH4OH → CoOHCl↓ + NH4Cl
Co2+ + Cl‾ + NH4OH → CoOHCl↓ + NH4+
CoOHCl + 5 NH4OH(изб.конц.) + NH4Cl → [Co(NH3)6]Cl2 + 6 H2O
CoOHCl + 5 NH4OH + NH4+ → [Co(NH3)6]2+ + Cl‾ + 6 H2O
CoCl2 + KOH → CoOHCl↓ + KCl
Co2+ + OH‾ + Cl‾ → CoOHCl
Раб. с осадком: CoOHCl + KOH → Co(OH)2↓ + KCl
CoOHCl + OH‾ → Co(OH)2↓ + Cl‾
CoCl2 + 4 NH4CNS → (NH4)2[Co(CNS)4] + 2 NH4Cl
Co2+ + 4 CNS‾ → [Co(CNS)4]2‾
При добавлении амилового спирта на поверхность раствора всплывает интенсивно-синий спиртовой слой, окраска которого обусловлена наличием недиссоциированных молекул (NH4)2[Co(CNS)4]:
а) пробирочный метод: к 3-4 каплям раствора соли Со2+ приливают избыток насыщенного раствора NH4CNS и 5 капель амилового спирта. Наблюдают темно-синий спиртовой слой.
Реакция катионов никеля (Ni2+)
NiCl2 + NH4OH → NiOHCl↓ + NH4Cl NiOHCl + 5 NH4OH + NH4Cl → [Ni(NH3)6]Cl2 + 6 H2O
Ni2+ + Cl‾ + NH4OH → NiOHCl↓ + NH4+ NiOHCl + 5 NH4OH + NH4+ → [Ni(NH3)6]2+ + 6 H2O
NiCl2 + 2 KOH → Ni(OH)2↓ + 2 KCl
Ni2+ + 2 OH‾ → Ni(OH)2↓
Специфическим реактивом на катион Ni2+ является диметилглиоксим (реактив Л.А. Чугаева).
В результате этой реакции образуется внутрикомплексная соль никеля диметилглиоксимат, обладающая характерной ало-красной окраской: