Справочник от Автор24
Химия

Конспект лекции
«Комплексонометрия; физико- химические методы анализа»

Справочник / Лекторий Справочник / Лекционные и методические материалы по химии / Комплексонометрия; физико- химические методы анализа

Выбери формат для чтения

docx

Конспект лекции по дисциплине «Комплексонометрия; физико- химические методы анализа», docx

Файл загружается

Файл загружается

Благодарим за ожидание, осталось немного.

Конспект лекции по дисциплине «Комплексонометрия; физико- химические методы анализа». docx

txt

Конспект лекции по дисциплине «Комплексонометрия; физико- химические методы анализа», текстовый формат

Лекция №8 Комплексонометрия Физико- химические методы анализа Цель занятия: сформировать знания студентов о комплексонометрии и физико- химических методах Задачи: Сформировать умения подбирать комплексонометрию и физико- химические методы для анализа разных лекарственных веществ В результате освоения темы «Комплексонометрия» обучающийся должен уметь: проводить количественный анализ химических веществ, в том числе лекарственных средств; знать: теоретические основы аналитической химии; методы количественного анализа неорганических и органических веществ, в том числе физико-химические Комплексонометрия – метод количественного титриметрического анализа, основанный на образовании комплексных соединений ионов металлов с комплексонами. Комплексонами называют органические соединения, молекулы которых содержат как кислотные, так и основные группы и потому способные образовывать с ионами металлов внутрикомплексные соединения. Требования к реакциям в комплексиметрии: • Реакция должна протекать стехиометрически. • Реакция должна протекать количественно и до конца, константа стойкости комплекса должна быть больше b³108. • Реакция образования комплексного соединения должна протекать быстро. • Должна быть возможность фиксации точки эквивалентности. • В условиях проведения титрования не должны протекать конкурирующие реакции. • Метод комплексонометрии основан на образовании прочных комплексных соединений ионов металлов с комплексоном III (комплексонатов металлов) в соотношении M:L = 1:1 по схеме: двузамещенный этилендиаминтетраацетат натрия Комплексон III  (этилендиаминтетрауксусной кислоты двунатриевая соль, трилон Б, хелатон III) представляет собой белый кристаллический порошок или кристаллы белого цвета, хорошо растворимые в воде и щелочах, малорастворимые в спирте . Молекулярная масса: 336,21. Вступает в реакцию с сильными окислителями. При взаимодействии с ЭДТА ион металла замещает ионы водорода карбоксильных групп и образует координационную связь за счет неподеленных электронных пар атомов азота и свободных орбиталей иона металла. При этом образуется хелатный комплекс с тремя пятичленными циклами. Преимущества использования комплексонов • хорошо растворимы в воде и некоторых других органических растворителях • повышенная устойчивость комплексов • реакции протекают стехиометрически (нет ступенчатого комплексообразования) • некоторые комплексоны являются специфическими реагентами на отдельные ионы металлов (избирательное действие) • широкое использование их как маскирующих реагентов • быстрота протекания реакции • Титрант: 0,05 моль/л раствор натрий эдта • Стандартизация титранта за веществами: 1) Zn + H2SO4 ® ZnSO4 + H2­ 2) CaCO3 + 2HCl® Ca2+ + 2Cl- + H2O + CO2­ 3) ZnO + 2HCl ® Zn2+ + 2Cl- + H2O • Реакции метода: Са2+ + H2Y2- → CaY2- + 2H+ In3+ + H2Y2- → InY- + 2H+ Th4+ + H2Y2- → ThY + 2H+ Прямое титрование Zn2+ ; Ca 2+ ; Ni 2+ ; Co 2+ ; Cd 2+ ; Mg 2+ и др. с аммонийным буфером и эриохромом черным Т. Fe 3+ ; Zr 4+ - в кислой среде с ксиленовым оранжевым. Прямое титрование использовать нельзя, если: а) возможно образование гидроксидов металлов. б) реакция комплексообразования протекает медленно. в) нет подходящего металлохромного индикатора. г) возможно блокирование индикатора. Условия комплексонометрического титрования • высокая устойчивость комплексонатов металлов (βст.) • придерживание конкретного значения кислотности среды • использование буферных растворов (для связывания ионов Н+, которые выделяются) • только отдельные катионы (Fе3+, In3+, Sc3+, ZnIV, ТhIV), которые образуют очень устойчивые комплексы с комплексоном, титруются в кислой среде Условия использования: • высокая скорость реакции • реакция проходит количественно, стехиометрически, до конца • есть индикатор, который позволяет надежно фиксировать к.т.т. • Определяемые ионы: большинство катионов металлов 1. Регулирование рН среды • ионы Fе3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Ві3+, ZrIV, ТhIV (если lg βС > 20) при рН~2 • при рН = 5 – Аl3+, Co3+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ • при рН = 9 – щелочноземельные металлы 2. Использование маскирующих реагентов: • ионы F-, P2O72-, CN-, Н2С4Н4О6 и др. • ионы Со(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II) и Hg(II) могут быть замаскированы цианид-ионами 3. Изменение степени окисления • Fe3+ маскируют восстановлением до Fe2+ Обратное комплексонометрическое титрование Условия использования: • невозможно выбрать индикатор • реакция проходит медленно • если при данном рН раствора, ионы металла образуют осадок соответствующего гидроксида или основной соли для определения анионов Дополнительные титранты: соли Zn2+ или Мg2+ Ме1х+ + Н2Y2- ↔ Ме1Yх-4 + 2Н+ определ. ион избыток Н2Y2- + Мg2+ ↔ МgY2- + 2Н+ остаток дополнительный титрант SO42- + Ba2+ ↔ BaSO4↓ определ. ион избыток Ba2+ + Н2Y2- ↔ BaY2- + 2Н+ остаток Непрямое комплексонометрическое титрование Условия использования: • образование очень устойчивых комплексов с индикатором • отсутствие индикатора • для определения анионов • Определяемые ионы: ThIV, Нg2+, РО43-, СО32- и др. Меn+ + МgY2- ↔ МеYn-4 + Мg2+ определ. вещ. заместитель Мg2+ + Н2Y2- ↔ МgY2- + 2Н+ заместитель титрант РО43- + Мg2+ + NH4+↔ МgNH4РО4↓ определ. вещ. осадок определ. вещ. МgNH4РО4↓+Н+↔HРО42-+Мg2++NH4+ осадок определ. вещ. заместитель Мg2+ + Н2Y2- ↔ МgY2- + 2Н+ заместитель титрант Косвенное титрование а) обратное титрование M2+ + H2Y2-(изб.)=MY2-+ 2H+ + (H2Y2-(ост.)) H2Y2-(ост.)+ Zn2+=ZnY2-+ 2H+ n(M2+) = n(H2Y2-) – n(Zn2+) Определяют: Hg2+, Al3+; Cr3+ и др. б) титрование по замещению M2+ + MgY2- = MY2- + Mg2+ Mg2+ + H2Y2- = MgY2- + 2H+ n(M2+) = n(Mg2+) = n(H2Y2-) Ba2+(ост.) + H2Y2- = BaY2- + 2H+ n(SO42-) = n(Ba2+) – n(H2Y2-) Требования к индикаторам в комплексонометрии • металл и индикатор должны давать комплекс в соотношении 1:1 • окраска индикатора должна отличаться от окраски комплекса MeInd • комплекс MeInd должен быть достаточно устойчивым • устойчивость комплекса MeInd должна быть меньше устойчивости комплексоната металла MeY, который является продуктом титрования (разница в 10-100 раз) • комплекс MeІnd должен быть лабильным • изменение окраски при титровании должно быть контрастным Как правило, для фиксирования точки конца титрования в комплексонометрии используют так называемые металл-индикаторы, которые представляют собой органические красители, образующие с катионами определяемых металлов растворимые в воде окрашенные комплексные соединения. Получаемые при этом комплексы менее устойчивы, чем комплексы металлов с комплексонами. Металлоиндикаторы - это органические красители (мурексид, эриохром черный Т, эриохром синечерный Б, цинкон и др.), которые образуют с определяемыми ионами растворимые в воде окрашенные комплексные соединения, менее прочные, чем комплекс катиона металла с трилоном Б. Me2+ + Іnd Û MeІnd- синий красный MeІnd + H2Y2- Û MeY2- + H2Іnd красный бесцветный синий Опред. вещества Ind pH Окраска Ind Окраска MeInd Са2+ калькон-карбоно-вая кислота pH > 12 голубой красно-фиолетовый Mg2+ эриохром черный Т рН<6,3 6,3¸11,6 рН>11,6 красный синий желтый красный Физико-химические методы анализа Ф\х (инструментальные методы анализа или физические методы в химии) основаны на измерении с помощью приборов (инструментов) физических параметров анализируемой системы. Аналитическая химия – наука о способах идентификации хим. соединений, о принципах и методах определения хим. состава в-в и их структуры. Научная основа хим. анализа. 1) Спектроскопические методы 2) Дифракционные методы 3) Оптические методы 4) Масс-спектромертия и спектроскопия электронов 5) Диэлькометрия и магнетохимия 6) Электрохимические методы анализа 7) Хроматография Классификация методов не может быть абсолютно строгой! Оптические методы Изучение распространения, рассеяния и поглощения света в в-ве. Физические величины, которые измеряют: 1) n – показатель преломления: n = c / ν, где c и ν – скорость света в вакууме и в-ве соответственно. 2) α – угол поворота плоскости поляризации линейно поляризованного света при прохождении через оптически активное в-во. Рефрактометрия Рефрактометрический метод анализа основан на измерении показателя преломления (n) исследуемого вещества. При переходе луча света из одной оптически прозрачной среды в другую он изменяет свое первоначальное направление, то есть преломляется Физический смысл показателя преломления – это отношение скорости распространения света в среде 1 (V1) к скорости распространения света в среде 2 (V2): Отношение скорости распространения света в вакууме к скорости распространения света в среде или отношение синуса угла падения к синусу угла преломления называется абсолютным показателем преломления; при переходе луча света из воздуха в вещество – относительным показателем преломления среды 2 по отношению к среде 1. Величину показателя преломления используют в качественном анализе для: • идентификации веществ; • определения чистоты и подлинности веществ. • В основе рефрактометрических измерений растворов лежит зависимость между концентрацией раствора вещества и его показателем преломления, которую выражают формулой: где n – показатель преломления раствора; n0 – показатель преломления растворителя; С – концентрация раствора; F – фактор показателя преломления, равный величине прироста показателя преломления при увеличении концентрации на 1%. Электрохимические методы анализа В основе: Измерение электрических параметров: силы тока, напряжения, равновесных электродных потенциалов, электрической проводимости, количества электричества, величины которых пропорциональны содержанию в-ва в анализируемом объекте. 2 группы (IUPAC): • методы без протекания электрохимических реакций на электродах электрохимической ячейки (кондуктометрия); • методы с протеканием электрохимических реакций на электродах электрохимической ячейки (потенциометрия, кулонометрия, полярография). • Потенциометрия В основе: Использование зависимости ЭДС электрохимической цепи от активности (концентрации) анализируемого иона. Применяют электрохимические цепи с 2 электродами: 1) индикаторный (электрод, потенциал которого определяет активность анализируемого иона в соответствии с уравнением Нернста) и 2) электрод сравнения (электрод, потенциал которого постоянен и не зависит от концентрации ионов в растворе). Уравнение Нернста: Е = Е0 + (S / n) lg аан, гдe Е0 - стандартная ЭДС цепи; п - заряд анализируемого иона с соответствующим знаком; S - постоянная; аан - активность анализируемого иона. Кулонометрия В основе: Измерение количества электричества (кулонов), затраченного на электроокисление или восстановление анализируемого в-ва. Количество вещества в анализируемой пробе: m = MM Q / F n, где m - количество в-а в анализируемом р-ре, г; ММ – молярная масса; Q = I t - количество электричества, Кл; F - число Фарадея (96 500 Кл/моль); п - количество ē, участвующих в процессе. ПО ~ до 10-9 г в-ва в пробе, погрешность определений не превышает 0,1-0,05 % Хроматографические методы Разделение однородных многокомпонентных смесей на отдельные компоненты сорбционными методами в динамических условиях. Предпосылки: - Компоненты распределяются между двумя несмешивающимися фазами: подвижной и неподвижной. • Распределение компонентов основано на различии их коэффициентов распределения между подвижной и неподвижной фазами, что при- водит к различным скоростям переноса этих компонентов из неподвижной в подвижную фазу. • После разделения количественное содержание каждого из компонентов может быть определено различными методами анализа: классическими или инструментальными. • По механизму взаимодействия сорбента и сорбата: • -адсорбционная хроматография; • -распределительная хроматография; • -ионообменная хроматография; • -эксклюзионная хроматография; • -аффинная хроматография. • По технике выполнения: • - колоночную хроматографию; • - плоскостную хроматографию; • - тонкослойная хроматография. 1.Навеску металлического магния растворили в хлороводородной кислоте и полученный раствор оттитровали 15,00 мл раствора ЭДТА с молярной концентрацией 0,1500 моль/л. Рассчитайте массу навески магния. 2.  Образец магния гидрокарбоната массой 3,500 г растворили в воде и оттитровали 12,05 мл раствора ЭДТА с молярной концентраци­ей 0,0500 моль/л. Вычислите массовую долю магния гидрокарбоната в образце в процентах. 3. Образец ртути (II) нитрата моногидрата массой 2,900 г раст­ворили в воде и получили 50,00 мл раствора. Аликвотную долю 5,00 мл оттитровали 11,06 мл раствора ЭДТА с молярной концентрацией 0,0750моль/л. Вычислите массовую долю ртути (II) нитрата в об­разце в процентах. 

Рекомендованные лекции

Смотреть все
Химия

Роль химических методов в современном арсенале аналитической химии

ЛЕКЦИЯ 1 ВВЕДЕНИЕ Роль химических методов в современном арсенале аналитической химии Аналитическая химия имеет огромное практическое значение в жизни ...

Химия

Физические и химические явления

4.1 Физические и химические явления Препод считает, что да 4.2 Почему что-то меняется? Когда изменения будут необратимыми? 2й закон термодинамики. Энт...

Химия

Пиролиз углеводородного сырья

Лекция 7. ПИРОЛИЗ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Под термическими процессами подразумевают процессы химических превращений углеводородного сырья – совокупности...

Химия

Химия процессов горения

МЧС РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОСУДАРСТВЕННО...

Автор лекции

Коробейникова Е. Г., Кожевникова Н. Ю., Винокурова Н. Г.

Авторы

Химия

Химическая кинетика

ЛЕКЦИЯ ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА Предмет изучения химической кинетики. Понятие скорости химической реакции. Скорость реакции в гомогенных и гетерогенных сис...

Химия

Химия

Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайных ситуаций и ликвидации последствий стихийных бедствий _______ САНКТ-ПЕТЕРБ...

Автор лекции

Коробейникова Е. Г., Чуприян А. П., Малинин В. Р., Ивахнюк Г. К., Кожевникова Н. Ю.

Авторы

Химия

Основные определения коллоидной химии и ее предмета. Основные признаки и классификация дисперсных систем.

Лекция 1. Основные определения коллоидной химии и ее предмета. Основные признаки и классификация дисперсных систем. Название «коллоидная химия» происх...

Химия

Основные термины и определения. Особенности строения высокомолекулярных соединений. Особенности физико-механического и физико-химического поведения высокомолекулярных соединений

Химия и физика высокомолекулярных соединений (для ЛТШ-3 заочников (Конспект лекции) ТЕМА: Основные термины и определения. Особенности строения высоком...

Химия

Свойства воды н водных растворов

Тем а № 1. С войства воды н водных растворов 1.1. Структура м олекул воды Природные воды представляют собой сложные системы, основу которых составляет...

Химия

Элементы VII Б-подгруппы

Элементы VII Б-подгруппы. (Читается 3 лекции за 2 пары, это 2-я лекция) (n-1)5ns2 Наиболее вероятная С.О. для Mn+2 устойчивая Для Tc и Re энергетическ...

Смотреть все