Контрольная работа по "Физике"

Автор: Пользователь скрыл имя, 22 Декабря 2014 в 17:18, контрольная работа

Краткое описание

Физические методы анализа. Криометрия.
Качественный химический анализ. Катионы 5 группы.
Химический количественный анализ. Комплексонометрическое титрование.
ФХМА. Кулонометрия.
Рассчитать рН 0,005 М раствора H2SO4.

Файлы: 1 файл

физические и химические методы анализа.docx

— 157.65 Кб (Скачать)

ФГБОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э Баумана»

 

КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

Вариант №5

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент

3 курса ФБС СМ

 Каримова А.Е

Проверил: преподаватель

Зиятдинов Р.Н

 

 

 

 

 

Казань 2013

 

Вариант №5

  1. Физические методы анализа. Криометрия.
  2. Качественный химический анализ. Катионы 5 группы.
  3. Химический количественный анализ. Комплексонометрическое  титрование.
  4. ФХМА. Кулонометрия.
  5. Рассчитать рН 0,005 М раствора H2SO4.

1.ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА, основаны на измерении эффекта, вызванного взаимод. с в-вом излучения - потока квантов или частиц. Излучение играет примерно ту же роль, что играет реактив в химических методах анализа. Измеряемый физ. эффект представляет собой сигнал. В результате неск. или мн. измерений величины сигнала и их статистич. обработки получают аналит. сигнал. Он связан с концентрацией или массой определяемых компонентов.

Исходя из характера используемого излучения, физические методы анализа можно разделить на три группы: 1) методы, использующие первичное излучение, поглощаемое образцом; 2) применяющие первичное излучение, рассеиваемое образцом; 3) использующие вторичное излучение, испускаемое образцом. К примеру, масс-спектрометрия относится к третьей группе -первичным излучением здесь служит поток электронов, квантов света, первичных ионов или др. частиц, а вторичное излучение представляет собой ионы разл. масс и зарядов.

С точки зрения практич. применения чаще используют др. классификацию физических методов анализа: 1) спектроскопич. методы анализа -атомно-эмиссионная, атомно-абсорбционная, атомно-флуо-ресцентная спектрометрия и др. (см., напр., Атомно-абсорб-ционный анализ,  Инфракрасная спектроскопия, Ультрафиолетовая спектроскопия), рентгеновская спектроскопия, в т. ч. рентгено-флуоресцент-ный метод и рентгеноспектральный микроанализ, масс-спектрометрия, электронный парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс, электронная спектрометрия; 2) ядер-но-физ. и радиохим. методы - радиоактивационный анализ (см. Активационный анализ), ядерная гамма-резонансная, или мёссбауэровская спектроскопия, изотопного разбавления метод', 3) прочие методы, напр. рентгеновская дифрактометрия (см. Дифракционные методы), и др.

Достоинства физ. методов: простота пробоподготовки (в большинстве случаев) и качественного анализа проб, большая универсальность по сравнению с хим. и физ.-хим. методами (в т.ч. возможность анализа многокомпонентных смесей), широкий динамич. диапазон (т. е. возможность определения основных, примесных и следовых составляющих), часто низкие пределы обнаружения как по концентрации (до 10-8 % без использования концентрирования), так и по массе (10-10 -10-20 г), что позволяет расходовать предельно малые кол-ва пробы, а иногда проводить неразрушающий анализ. Многие физические методы анализа позволяют выполнять как валовый, так и локальный и послойный анализ с пространств. разрешением вплоть до моноатомного уровня. Физические методы анализа удобны для автоматизации.

Криометрия (крио- + греч. metreō измерять, определять) — совокупность методов определения молекулярной массы неэлектролитов, степени диссоциации слабых электролитов и осмотического давления, основанных на измерении разности температур замерзания чистого растворителя и растворов исследуемых веществ; используется, например, для анализа биологических жидкостей.

2. Качественный анализ, идентификация (обнаружение) компонентов анализируемых веществ и приблизительная количеств, оценка их содержания в веществах и материалах. В качестве компонентов могут быть атомы и ионы, изотопы элементов и отдельные нуклиды, молекулы, функциональные группы и радикалы, фазы (смотри Элементный анализ, Изотопный анализ. Молекулярный анализ, Органических веществ анализ. Фазовый анализ).Первоначально качественный анализ возник как вид органолептического восприятия продуктов потребления и производства для оценки их качества. В первую очередь это относилось к лекарственным веществам, для анализа которых был разработан так называемый мокрый путь, то есть анализ жидкостей и растворов. С переходом к производству и применению металлов возник пробирный анализ, первоначально как качественный анализ для определения подлинности благородных металлов. В дальнейшем он стал методом приближенного количеств, анализа. Одновременно развивались различные варианты пирохимического качественного анализа для определения цветных металлов, железа. а также для анализа содержащих металлы минералов и руд. Качественным аналитическим сигналом при этом служили внеш. вид королька восстановленного металла, окраска конденсатов выделяющихся летучих продуктов, образование характерно окрашенных стекол ("перлов") при сплавлении анализируемых веществ с содой, бурой или селитрой. В основу анализа орг. соед. еще А. Лавуазье положил процессы сожжения с образованием СО2 и Н2О. Далее этот метод был развит другими учеными на основе тех же пирохимических процессов и газового анализа. причем качественный анализ тесно слился с количественным. После открытия изомерии в качественный анализ было включено изучение химической структуры органических соединений.

Параллельно с химическими методами качественного анализа развивались и чисто физические - от метода установления химического состава бинарного сплава путем измерения уд. веса (метод Архимеда) до спектроскопии. измерения эдс, поверхностного натяжения растворов и т. д. С середины 20 века значение физических методов качественного анализа неизмеримо возросло. 

Качественные и количественные, анализы развивались в тесном взаимодействии, так как только при уточнении количественных данных возможна полная расшифровка качественного компонентного состава вещества, а на основе данных качественный анализ - совершенствование количественного анализа. При этом качественный анализ строится на основе возрастающей дифференциации свойств компонентов, а количественный - на возможности воспринимать и дифференцировать аналитические сигналы минимальной интенсивности. 

Химические методы элементного анализа неорганических соединений. Основаны на ионных реакциях и позволяют обнаруживать элементы в форме катионов и анионов. Для качественного анализа катионов используют различные схемы систематического анализа с последовательным разделением катионов на группы и подгруппы, внутри которых возможна идентификация отдельных элементов. Аналитические группы обычно именуют по групповому реагенту. 

1. Группа соляной кислоты; в нее входят Ag, Hg(I), Pb, Tl(I), которые образуют хлориды. малорастворимые в воде и кислых растворах, а также W, Nb, Та, образующие в этих же условиях малорастворимые гидраты оксидов.

2. Группа гидразина. в нее входят Pd, Pt, Au, Se, Те, которые восстанавливаются в кислом растворе; при отсутствии благородных металлов эта группа опускается, a Se и Те переходят в следующую.

3. Группа сероводорода. Подразделяют  на три подгруппы: а) меди - Сu, Pb, Hg(II), Bi, Cd; образуют сульфиды, нерастворимые в полисульфиде аммония (NH4)2Sn; б) мышьяка - As, Sb, Sn; образуют тиосоли, растворимые в (NH4)2Sn; в) более редких элементов - Ge, Se, Те, Mo; образуют сульфиды, растворимые в (МН4)2Sn:

4. Группа (NH4)2S - уротропина, элементы которой образуют сульфиды или гидроксиды. малорастворимые в аммиачном растворе (NH4)2S. Подразделяют условно на три подгруппы: а) элементы со степенью окисления +2-Со, Ni, Mn, Zn; б) элементы со степенью окисления + 3 - Fe, A1, Сr; в) др. элементы - Be, Ga, In, Sc, Y, La, Th, U, Ti, Zr, Hf, Nb, Та (при наличии катионов этой подгруппы предварительно отделяют элементы с высокими степенями окисления обработкой уротропином в слабокислой среде). К этой группе относят также V, W, образующие первоначально растворимые тиосоли, разрушающиеся при подкислении.

5. Группа (NH4)2CO3; в нее входят Са, Sr, Ba, которые образуют карбонаты, малорастворимые в аммиачной среде, и не образуют осадков с описанными групповыми реагентами.

6. Группа растворимых  соединений, не образующих осадков  со всеми указанными групповыми  реагентами, - Li, Na, К, Mg, Rb, Cs. В учебных курсах нумерацию групп часто обращают, начиная ее с группы растворимых соединений. 

Недостатки описанной схемы: плохое отделение Zn2+ от Cd2+, неточное разделение Sn2+, Рb2+, соосаждение некоторых сульфидов четвертой группы (Fe и Zn) с CuS, окисление сульфидов в растворимые сульфаты и др., а также высокая токсичность H2S. Имеются бессероводородные методы систематического качественного анализа. К ним относятся методы с применением заменителей H2S, дающих ион S2- в водных растворах (тиомочевина, тиоацетамид. тиосульфат), и наиболее распространенные методы без иона S2-: кислотно-щелочной, аммиачно-фосфатный, гидразин-гидроксиламиновый, фторидно-бензоатный и др. 

Например, в кислотно-щелочном методе катионы разделяют на группы малорастворимых хлоридов или сульфатов, амфотерных гидроксидов, нерастворимых в щелочах гидроксидов, аминокомплексов, растворимых в воде солей. Полные схемы систематического качественного анализа осуществляются редко. Качественный анализ смесей неметаллов (исключая анализ орг. веществ) осуществляют путем идентификации анионов в водных и водно-органических средах. Анионы не имеют общеустановленного разделения на группы, число которых значительно варьирует в разных схемах анализа. Обычно анионы классифицируют по признаку растворимости солей (табл. 1) и по признаку окислит.-восстановит. активности (табл. 2). Групповые

реагенты в анализе анионов служат только для их обнаружения (в отличие от катионов, где такие реактивы служат и для разделения). Для отделения катионов, мешающих обнаружению анионов, анализируемый раствор предварительно обрабатывают 1 М раствором соды для осаждения карбонатов, гидроксокарбонатов и гидроксидов тяжелых металлов(на карбонат-ион, возможно имеющийся в пробе, проводят предварит. испытание). При наличии в анализируемом веществе ионов, для которых существуют селективные реагенты, их обнаружение проводят из исходного раствора с помощью характерных индивидуальных

реакций (дробный метод). При этом обычно сначала изолируют мешающие компоненты осаждением или маскированием, а затем специфических реакцией идентифицируют искомый ион. Основой для создания дробного анализа послужило получение большого набора органических реагентов на ионы неорганических веществ, а также разработка техники капельного анализа. Разработан дробный метод полного качественный анализ катионов и анионов. Техника проведения качественный анализ развивается в направлении отказа от макрометодов и перехода к полумикро- (100-10 мг), микро- (10-0,1 мг) и ультрамикрометодам (менее 0,1 мг). Полумикроанализ широко применяют в учебной работе; микро- и ультрамикроанализ - при исследовании биологических объектов, а также в электронной технике, особенно полупроводниковой, и радиохимии. 

Количественная характеристика методик качественный анализ - предел обнаружения, то есть минимальное количество искомого компонента (в мкг или нг), которое может быть надежно идентифицировано: для растворов используется величина предельной концентрации Сx, min или обратная ей величина предельного разбавления Dх (предельный объем раствора, который приходится на 1 мкг определяемого компонента). Предел обнаружения и Сх, min связаны друг с другом выражением:

Иногда пользуются величиной pDx=-lgDx; для большинства микрохимических реакций качественного анализа pDx = 4-6. 

Химические методы качественного анализа органических соединений. В составе органических соединений обычно идентифицируют С, Н, О, N, S, Р, галогены и др. Углерод - по СО2, образующемуся после сжигания пробы в раскаленной трубке в присутствии СuО; водород - по Н2О, конденсирующейся на холодных участках трубки, или по H2S, который образуется после прокаливания пробы с безводными Na2SO3 и Na,S2O3 и обнаруживается бумагой, пропитанной раствором (СН3СОО)2Рb или нитропруссида натрия. Азот, сер. и галогены определяют после разложения вещества расплавленным К или Na в открытых или запаянных стеклянных трубках по качеств, реакциям в растворе на образующиеся KCN (или NaCN), сульфиды, тиоцианаты, цианаты и галогениды; одновременно определяют наличие углерода по остатку на фильтре. Кислород обычно идентифицируют по функциональным группам (карбонильной, альдегидной и др.); для прямого обнаружения пробу нагревают в токе N2 или Н2 в присутствии платинового катализатора и идентифицируют по СО2 и Н2О. Фосфор обнаруживают по реакции с (МН4)2МоО4, а мышьяк - по реакции с H2S после оглавления исследуемого вещества с содой или селитрой и обработки остатка НСl. Металлы идентифицируют в зольном остатке после сожжения пробы. 

Ряд специфических и чувствительных реакций для элементного анализа органических соединений предложен в системе капельного анализа с помощью цветных реакций. 

Приборами для одновременного качеств, и количеств, элементного анализа служат автоматические анализаторы типов CHN, CHNS, ClBrICHNS, которые снабжены специфическими сорбционными или серийными хроматографическими устройствами для разделения продуктов разложения и детекторами для их идентификации. 

Важный метод исследования органических соединений - функциональный качественный анализ, т. е. обнаружение атомов или групп атомов, определяющих строение данного класса органических соединений и их конкретные свойства.

Химические методы качественного анализа имеют практическое значение при необходимости обнаружения только нескольких элементов. Для многоэлементного качественного анализа применяют физико-химические методы, такие как хроматография, электрохимические методы, в основном, полярография, и другие и физические методы, например, атомно-эмиссионную спектрометрию (предел обнаружения 1 мкг на 1 г твердой пробы или 1 мл раствора), атомно-абсорбционный анализ (предел обнаружения порядка пикограммов), рентгеноэмиссионный и рентгенофлуоресцентный анализ (минимальный анализируемый объем 1 мкм3, предел обнаружения 10-2-10-3% по массе). 

Молекулярный и функциональный качественный анализ проводят с помощью инфракрасной спектроскопии комбинационного рассеяния, спектроскопии, ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса. Особое место в современном качественном анализе занимает масс-спектрометрия и хромато-масс-спектрометрия (нижний предел обнаружения - 10-7% по массе). 

В основе фазового качественный анализ лежат процессы выделения отдельных фаз из сплава или руд и установление их состава химическими или физико-химическими методами. Наибольшее значение имеет рентгеновский фазовый анализ и термогравиметрия (особенно при анализе минералов). Качественный анализ и полуколичественный анализ фаз в гетерофазной системе возможно также осуществить на шлифе образца посредством электронного микрозонда. Для анализа нуклидов используют активационный анализ. 

В современном неорганическом качественном анализе ведущая роль принадлежит физическим методам, которые позволяют решать задачи идентификации и установления строения химических соединений, определения их локализации в объекте, установления типа хим. связи между атомами и группами атомов; в органическом качественном анализе химические и физические методы используются комплексно. 

Катионы 5 группы:Сu2+, Ni2+, Co2+, Cd2+, Hg2+, которые при взаимодействии с водным раствором аммиака в эквивалентных количествах дают осадок гидроксидов, основных солей или амидокомплексов (Hg), растворимых в избытке реагента с образованием амминокомплексов.

Информация о работе Контрольная работа по "Физике"