Слайд 1Тема лекции
Общие вопросы аналитической химии. Химические методы обнаружения неорганических веществ.
Слайд 2 План лекции:
1. Общие вопросы аналитической химии.
2. Литература по аналитической химии.
3.
Химические методы обнаружения неорганических веществ.
3. Реакции обнаружения катионов I аналитической группы.
4. Реакции обнаружения катионов I I аналитической группы.
Слайд 5Определение предмета «Аналитическая химия»
Слайд 6Аналитическая химия, или аналитика – это раздел химической науки, разрабатывающий на
основе фундаментальных законов химии и физики методы и приемы качественного и количественного анализа атомного, молекулярного и фазового состава вещества.
Слайд 7Определение VIII Европейской конференции по аналитической химии (Эдинбург, 1993)- Аналитическая химия
– это научная дисциплина, которая развивает и применяет методы, средства и общую методологию получения информации о составе и природе вещества
Слайд 8Определение по Г.Кристиану со ссылкой на Чарльза Н.Рейли
Аналитическая химия – это
то, чем занимаются химики- аналитики
Слайд 9Аналитическая служба
Административная система, обеспечивающая конкретный анализ определенных объектов с использованием методов,
рекомендуемых аналитической химией, называется аналитической службой. Аналитическая служба государства представляет собой совокупность аналитических служб отдельных ведомств.
Слайд 10СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ «АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»
1) КАЧЕСТВЕННЫЙ (QUALITY) АНАЛИЗ;
2) КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ (QUANTITY) АНАЛИЗ;
3) ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Слайд 11ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ КУРСА АХ
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРЕДМЕТ, НУЖНЫЙ ВПОСЛЕДСТВИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Слайд 12Основные понятия аналитической химии: принцип, метод и методика анализа
Слайд 13Принцип анализа
Явление, используемое для получения аналитической информации, называется принципом анализа. (Например,
явление - поглощение света веществом, аналитическая информация - природа определяемого вещества и его концентрация)
Слайд 14Метод анализа
Краткое изложение принципов, лежащих в основе анализа вещества (вне зависимости
от определяемого компонента и анализируемого объекта), носит название метода анализа. Например, гравиметрический анализ основан на определении массы веществ, или люминесцентный метод анализа
Слайд 15Методика анализа
Методика анализа – это подробное описание хода выполнения конкретного анализа
данного объекта с использованием выбранного метода, обеспечивающее регламентированные характеристики правильности и воспроизводимости (раздел – методы математической статистики в аналитической химии) анализа.
Слайд 16В зависимости от цели различают качественный, количественный и структурный анализ.
Слайд 17Качественный анализ
Качественный анализ предполагает обнаружение или идентификацию компонентов анализируемого образца.
Слайд 18Структурный анализ (ОДНА ИЗ РАЗНОВИДНОСТЕЙ КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА)
Цель структурного анализа – установление
химического и пространственного строения исследуемого соединения.
Слайд 19Количественный анализ
В процессе количественного анализа происходит определение концентраций или масс компонентов.
Слайд 20Классификация видов анализа в зависимости от определяемого компонента
Слайд 21Классификация видов анализа в зависимости от массы или объема анализируемой пробы
Слайд 22Классификация видов анализа в зависимости от процедуры проведения анализа
Систематический –разделение смеси
ионов на группы или подгруппы.
Дробный – определение определенного элемента, для подтверждения его нахождения в смеси.
Локальный – определение элементов на определенном участке поверхности.
Слайд 23Характеристики аналитической реакции
Избирательность ( селективность) – возможность определения в результате аналитической
реакции определенного вещества (одного или нескольких ) в сложной смеси веществ;
Предел обнаружения (определения) – минимальное количество вещества, которое можно определить качественно (количественно);
Слайд 24Избирательность аналитической реакции (в зависимости от числа веществ)
Специфические реакции –
позволяют определять только одно вещество;
Избирательные реакции - позволяют определять небольшое число о веществ;
Групповые реакции – используются в систематическом анализе для выделения группы веществ;
Слайд 25ПРЕДЕЛ ОБНАРУЖЕНИЯ
НАИМЕНЬШЕЕ СОДЕРЖАНИЕ АНАЛИТА (ОПРЕДЕЛЯЕМОГО ВЕЩЕСТВА) КОТОРОЕ ПО ДАННОЙ МЕТОДИКЕ МОЖНО
ОТЛИЧИТЬ ОТ СИГНАЛА КОНТРОЛЬНОГО ОПЫТА. СОГЛАСНО IUPAC, МИНИМАЛЬНО ОБНАРУЖИВАЕМЫМ СИГНАЛОМ СЧИТАЕТСЯ ТАКОЙ КОТОРЫЙ ПРЕВЫШАЕТ СРЕДНЕЕЕ ЗНАЧЕНИЕ СИГНАЛА КОНТРОЛЬНОГО ОПЫТА НА 3 СТАНДАРТНЫХ ОТКЛОНЕНИЯ ( ПОНЯТИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ)
Слайд 26ПРЕДЕЛ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЕ АНАЛИТА (ОПРЕДЕЛЯЕМОГО ВЕЩЕСТВА) КОТОРЫЙ ПРЕВЫШАЕТ СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ СИГНАЛА КОНТРОЛЬНОГО
ОПЫТА НА ВЕЛИЧИНУ В 10 СТАНДАРТНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ (ПОНЯТИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ)
Слайд 27ДИАПАЗОН ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ СОДЕРЖАНИЙ
РАЗНОСТЬ МЕЖДУ НИЖНЕЙ И ВЕРХНЕЙ ГРАНИЦАМИ ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ СОДЕРЖАНИЙ.
Слайд 29Методы аналитической химии при анализе образцов
1. Метод пробоотбора;
2. Метод разложения проб;
3.
Метод разделения и концентрирования;
4. Метод обнаружения и количественного определения
Слайд 30Химические методы обнаружения неорганических веществ.
Слайд 32Химические методы обнаружения неорганических веществ основаны на проведении аналитических реакций.
Аналитическими
называются химические реакции, результат которых несет определенную аналитическую информацию.
Слайд 33Эффекты при аналитических реакциях
1. Образование и растворение осадков
2. Образование характерных кристаллов
3.
Появление или изменение окраски растворов
4. Выделение газов
Слайд 34Понятие аналитической группы ионов
Слайд 35Понятие аналитической группы ионов
Аналитическая группа ионов отличается от групп Периодической таблицы
Менделеева Д.И.
Аналитическая группа ионов обладает общностью свойств в реакциях осаждения или выделения, позволяющих отделить их от остальных ионов близкой химической природы
Слайд 36Аналитическая классификация катионов
Слайд 38Аналитическая классификация катионов
Сульфидная;
Кислотно-основная; Аммиачно-фосфатная;
Слайд 39АНАЛИТИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ИОНОВ
6 ГРУПП КАТИОНОВ ПО КИСЛОТНО-ОСНОВНОЙ КЛАССИФИ-КАЦИИ
3 ГРУППЫ АНИОНОВ ПО
РАСТВОРИ-МОСТИ СОЛЕЙ БАРИЯ И СЕРЕБРА
Слайд 41Сульфидная Аналитическая классификация катионов
Групповые реагенты – сульфид аммония, сероводород и карбонат
аммония.
Все катионы подразделяются на
5 аналитических групп. Различия в растворимости и сульфидов и образования осадков с карбонатом аммония
Слайд 42Кислотно-основная аналитическая классификация катионов
Все катионы подразделяются на 6 аналитических групп. Используется
различие в растворимости соединений по отношения к раствором кислот и щелочей с учетом комплексообразования в растворах.
Слайд 43Аммиачно-фосфатная
аналитическая классификация катионов
В основу положена различная растворимость фосфатов в воде, водных
растворах кислот, щелочей и аммиака. Все катионы делятся на 5 аналитических групп.
Слайд 44АНАЛИЗ КАТИОНОВ (ПО Кислотно-основной классификация)
Слайд 45МЕШАЮЩЕЕ ВЛИЯНИЕ ИОНОВ
Li+ (Na+) + Zn(UO2)3CH3COO-=
Слайд 46ПО ОТНОШЕНИЮ К ГРУППОВОМУ РЕАГЕНТУ
НЕ ИМЕЮТ ГРУППОВОГО РЕАГЕНТА
ИМЕЮТ ГРУППОВОЙ РЕАГЕНТ
Слайд 47Подразделение катионов по группам по кислотно-основной классификации
Слайд 48ИМЕЮТ ГРУППОВОЙ РЕАГЕНТ
КИСЛОТЫ
НЕРАСТВОРМЫЕ ХЛОРИДЫ – HCl -
Ag+,, Hg22+,, Pb2+,
НЕРАСТВОРИМЫЕ
СУЛЬФАТЫ-
H2SO4 (NH4)2SO4- Ca2+, Sr2+, Ba2+,
ОСНОВАНИЯ
Амфотерные гидроксиды:
Al3+, Zn2+ , Cr3+
Нерастворимыегидроксиды:
Растворимые аммиачные комплексы:
Слайд 49ОСОБОЕ ПОВЕДЕНИЕ Pb2+,
. ρ*(PbСl2)=9,8 г/л
ρ*(PbSO4)= 0,045 г/л
Вывод Рb2+, можно отнести
и ко II, и к III аналитической группе
Слайд 50Первая аналитическая группа катионов -Li+, Na+, K+, NH4+
Слайд 52Реакция с двузамещенным гидроортофосфатом натрия Na2НРO4.
3Li+ + НРО42- + ОН- =Li3PО4↓
+ Н2О
Слайд 53Реакция с растворимыми карбонатами
2Li+ + СО32- =Li2CО3↓
Слайд 54Реакция с растворимыми фторидами
Li+ + F- = LiF↓
Слайд 56Микрокристаллоскопическая реакция с цинкуранилацетатом (уже не фармакопейная).
Na+ + Zn[(UО2)3(CH3CОО)8] + СН3СОО-
+ 9Н2О =NaZn(UО2)3(CH3CОО)9∙9Н2О
Слайд 57.Реакция с гексагидроксостибатом (V) калия
Na+ + [Sb(OH)6]- =Na[Sb(OH)6]↓
Слайд 59Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия
кобальтинитритом натрия (фармакопейная)
2К+ + Na3[Co(NО2)6]
= NaK2[Co(NО2)6↓ + 2Na+.
Слайд 60Реакция с гидротартратом натрия (фармакопейная)
К+ + NaHC4H4О6 =КНС4Н4О6↓ + Na+.
Слайд 62Реакция разложения солей аммония щелочами (фармакопейная)
NH4+ + ОН- =NH3↑ + Н2О.
Слайд 63Реакция с реактивом Несслера — смесью раствора тетрайодомеркурama(II) калия K2[HgI4] с
КОН (фармакопейная)
NH4+ + 2[HgI4]2- + 4OH- =[OHg2NH2]I + 7I- + 3H2O
Слайд 64Систематический анализ смеси катионов Li+, Na+, K+, NH4+
Сразу удаляют аммоний прокаливаем
в щелочной среде, затем Li+– осаждением фторидом аммония или гидроортофосфатом натрия.
Ионы Na+, K+, определяют дробными реакциями
Слайд 65Вторая аналитическая группа катионов -Ag+, Pb2+, Hg22+,
Слайд 66Микрокристаллоскопическая реакция с цинкуранилацетатом (фармакопейная).
Na+ + Zn[(UО2)3(CH3CОО)8] + СН3СОО- + 9Н2О
=NaZn(UО2)3(CH3CОО)9∙9Н2О
Слайд 68Реакция со щелочами
2Ag+ + 2ОН- Ag2O↓ + Н2О.
Ag2O + 4NH3
+ Н2О 2[Ag(NH3)2]+ + 2ОН
Слайд 69Растворимые галогениды
Ag+ + Сl- = AgCl↓;
Ag+ + Br- = AgBr↓;
Ag+ + I- = AgI↓.
Слайд 70Различие галогенидов серебра
Осадок хлорида серебра растворим в растворе аммиака. Иодид серебра
не растворяется в растворе аммиака, а бромид серебра растворяется незначительно
Слайд 71Хромат калия - осадок кирпично-красного цвета:
2Ag+ + CrО42- = Ag2CrО4↓
Слайд 72Гидрофосфат натрия
3Ag+ + 2HPO42- = Ag3PO4↓ + H2PO4-
Слайд 73Реакция восстановления Ag+ до металлического серебра
4[Ag(NH3)2]OH + CH2O =
4Ag↓ +
(NH4)2CO3 + 6NH3 + 2H2O
Слайд 75Действие щелочей и аммиака
Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2 ↓
Слайд 76Растворимые галогениды
Pb2+ +2Cl - = PbCl2 ↓
Pb2+ +2Br - = PbBr2
↓
Pb2+ +2I - = PbI2 ↓
Слайд 77Осадки галогенидов свинца (II) растворимы в горячей воде и в присутствии
избытка галогенид-ионов
PbI2↓ + 2I- = [РbI4]2-
PbI2↓ + 2I-
[РbI4]2-.
Слайд 78Хромат калия образует желтый осадок
Pb2+ + CrO42- = PbCrO4 ↓
Слайд 79Реакция с сульфид-ионами
Pb2+ + S2- = PbS ↓
Слайд 81Действие щелочей
Hg22+ + 2OH- = Hg2O↓ + H2O
Слайд 82Водный раствор аммиака
2Hg22+ + 4NH3 + Н2О = [OHg2NH2]+ + 2Hg↓
+ 3NH4+.
Слайд 83Растворимые хлориды
Hg22+ + 2Сl- = Hg2Cl2↓ (каломель).
Слайд 84Растворимые иодиды
Hg22+ + 2I- = Hg2I2↓.
Слайд 85Хромат калия
Hg22+ + CrО42- = Hg2CrО4↓.
Слайд 86Восстановление ртути (I) до металлической ртути.
Hg22+ + Сu = 2Hg↓
+ Сu2+.
Слайд 87Третья аналитическая группа катионов -Ca2+ , Sr2+, Ba2+,
Слайд 89Серная кислота
Са2+ + SO42- + 2Н2О = CaSO4∙2Н2О↓.
Слайд 90Карбонат аммония
Са2+ + СO32- = СаСO3↓.
Слайд 91Оксалат аммония
Са2+ + С2O42- = СаС2О4↓
Слайд 92Гексацианоферрат (II) калия
Са2+ + К+ + NH4++ [Fe(CN)6]4- = NH4KCa[Fe(CN)6]↓.
Слайд 94Серная кислота, растворимые сульфаты и гипсовая вода (насыщенный водный раствор сульфата
кальция)
Sr2++ SO42- = SrSO4↓.
Слайд 95Карбонат аммония
Sr2+ + СО32- = SrCO3↓.
Слайд 96Оксалат аммония
Sr2+ + С2O42- = SrC2O4↓.
Слайд 97Родизонат стронция- соединение красно-бурого цвета
Слайд 99Серная кислота и растворимые сульфаты
Ва2+ + SO42- = BaSO4↓.
Слайд 100Карбонат аммония
Ва2+ + СO32- = BaCO3↓.
Слайд 101Оксалат аммония
Ва2+ + С2O42- = BaC2O4↓.
Слайд 102Родизонат бария- соединение красного цвета
Слайд 103Хромат или дихромат калия дают осадки ярко-желтого цвета
Ва2+ + СгO42-
= ВаСrO4↓;
2Ва2+ + Сг2O72- + Н2O = 2ВаСrO4↓ + 2Н+.
Слайд 104СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ХОД АНАЛИЗА
Третья аналитическая группа катионов
Слайд 105ПЕРЕВОД ОСАДКОВ В РАСТВОРИМОЕ СОСТОЯНИЕ
СУЛЬФАТЫ КАТИНОВ III ГРУППЫ С СН3СООН НЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ, ПОЭТОМУ ИХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ПРВРАЩАЮТ В КАРБОНАТЫ ОБРАБОТКОЙ ГОРЯЧИМ НАСЫЩЕННЫМ РАСТВОРОМ Na2CO3, ЗАТЕМ ОБРАБАТЫВАЮТ СН3СООН.
Слайд 106ИДЕНТИФИКАЦИЯ КАТИОНА БАРИЯ
ОБНАРУЖИВАЮТ РЕАКЦИЙ С K2Cr2O7 СН3СООNa, ОСАЖДАЮТ С K2CrO4 7
, СТРОНЦИЙ И КАЛЬЦИЙ ОСАЖДАЮТ В ВИДЕ КАРБОНАТОВ, ПОСЛЕ ОТДЕЛЕНИЯ ОСАДКА ПРОВОДЯТ ОБНАРУЖЕНИЕ ЭТИХ ИОНОВ
Слайд 107ОБНАРУЖЕНИЕ СТРОНЦИЯ И КАЛЬЦИЯ.
РАЗДЕЛЕНИЕ ОСНОВАНИЕ НА ТОМ, ЧТО В НАСЫЩЕНОЙ
РАСТВОРЕ (NH4)2SO4 [Ca(SO4)2]2-, ОБРАЗУЕТ РАСТВОРИМЫЙ КОМПЛЕКС, КАЛЬЦИЙ И СТРОНЦИЙ ОБНАРУЖИВАЮТ ДРОБНЫМИ РЕАКЦИЯМИ
Слайд 108Анализ смеси катионов IVаналитической группы
Слайд 109Общая характеристика химических свойств
Слайд 110Катионы IV группы
Al3+, Cr3+ , Zn2+ , Sn2+ , Sn (IV).
Слайд 111Основное свойство
Амфотерность. В данном случае - это способность растворяться в
щелочах с образованием гидроксокомплексов
Слайд 112Гидроксокомплексы при избытке NaOH
[Al(OH)4]-, [Cr(OH)4]- , [Zn(OH)4]2-
Слайд 113Катионы в водных растворах
Обладают выраженными кислотными свойствами;
Бесцветны, за исключением [Cr(Н2O)6]3+ -
серо-зеленого цвета
Слайд 114AL3+
характеристика химических свойств
Слайд 115Ализарин – желтое соединение превращается в красное внутрикомплексное соединение
Слайд 116Морин- комплекс зелёного цвета с флуоресценцией
Слайд 117CR3+
характеристика химических свойств
Слайд 118АММИАКАТЫ ХРОМА
ОРАНЖЕВОГО ЦВЕТА, n=6 , ОДНАКО РЕАКЦИЯ ПРОТЕКАЕТ КРАЙНЕ МЕДЛЕННО [Cr(NH3)6]
3+
Слайд 119Окисление Cr(III) до Cr(VI)
Щелочная среда
2[Cr(OH)6]3- + 3H2O2 =
2CrO42- + 2OH-
+8H2O
Кислая среда
10Cr3+ + 6MnO4- + 11H2O =
5Cr2O72- + 22H+ + 6Mn2+
Слайд 120Образование надхромовых кислот
Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+ = 2H2Cr+6O6 + 3H2O
Слайд 121ПОЯСНЕНИЕ
НАДКИСЛОТЫ- КИСЛОТЫ, В КОТОРЫХ ОДИН ИЛИ НЕСКОЛЬКО КИСЛОРОДОВ О2- ЗАМЕНЕН НА
ПЕРОКСИДНУЮ ГРУППИРОВКУ О22-
Слайд 122ЭКСТРАКЦИЯ
надхромовых кислот
Экстргент -диэтиловый эфир , этилацетат – органическая фаза синего
цвета
Слайд 123ZN2+
Общая характеристика химических свойств
Слайд 124Действие щелочей и аммиака
Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2 ↓
Zn2+ + 2NH3
+ 2H2O = Zn(OH)2 ↓ +2NH4+
Zn(OH)2 ↓ +2H+ = Zn2+ + 2H2O
Zn(OH)2 ↓ + 2OH- = [Zn(OH)4]2-
Zn(OH)2 ↓ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+ +2OH-
Слайд 125Реакция с сульфидом натрия – белый осадок
Zn2+ + S2- =
ZnS ↓
Слайд 126Реакция с дитизоном – цвет изменяется от зеленого до красного
Слайд 127ОСОБЕННОСТИ
В ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ В КРАСНЫЙ ЦВЕТ ОКРАШЕНЫ ОБЕ ФАЗЫ
Слайд 128Гекса циано феррит калия
Гекса циано феррaт (II) калия
- ОСАДОК БЕЛОГО
ЦВЕТА
3Zn2+ + 2K+ + 2[Fe(CN)6]4- = Zn3K2[Fe(CN)6]2↓
Слайд 129SN2+ И SN(IV)
характеристика химических свойств
Слайд 130Реакции сульфид-ионов
Sn2+ + S2- = SnS ↓ (бурый)
[SnCl6]2-+H2S=
6Cl-+2H++ SnS2↓(желтый)
Слайд 132Анализ смеси катионов
IV аналитической группы по систематическому анализу
Слайд 133ОБНАРУЖЕНИЕ ХРОМА
ЧЕРЕЗ ОКИСЛЕНИЕ Н2О2 В ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ. ОБРАЗУЕТСЯ ЖЕЛТЫЙ ХРОМАТ
Слайд 134ВЫДЕЛЕНИЕ Al+3 И Sn (IV)
В ВИДЕ ГИДРОКСИДОВ
ПЕРЕВОД В ОСАДКИ ГИДРОКСИДОВ
ПРИ ОБРАБОТКЕ NH4Cl (КИСЛАЯ СРЕДА ЗА СЧЕТ ГИДРОЛИЗА)
Слайд 135РАСТВОРЕНИЕ ОСАДКОВ И АНАЛИЗ
РАСТВОРЯЮТ ОСАДКИ В 2 М HCl
И ОБНАРУЖИВАЮТ
Al+3 И Sn (IV) ДРОБНЫМИ РЕАКЦИЯМИ
Слайд 136ПЕРЕВОД ЦИНКА В ОСАДОК – (ZnOH)2CO3
ОБРАБОТКА Na2CO3
Слайд 137ТЕМА СЛЕДУЮЩЕЙ ЛЕКЦИИ
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ