Химические методы анализа (878,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

УДК 543 ББК 24.4я73 Х46 С е р и я о с н о в а н а в 2009 г. А в т о р с к и й к о л л е к т и в: А. Ф. Жуков, В. В. Кузнецов, О. Л. Саморукова, А. Р. Тимербаев Х46 Химические методы анализа : учебное пособие для химикотехнологических вузов / А. Ф. Жуков [и др.] ; под ред. О. М. Петрухина, Л. Б. Кузнецовой. —Электрон. изд. — М. : Лаборатория знаний, 2023. — 481 с. — (Учебник для высшей школы). — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-93208-601-8 В настоящем издании для химико-технологических и других вузов, в которых курс аналитической химии является частью общехимической подготовки специалистов, рассмотрены химические методы анализа. Приведена классификация методов количественного и качественного химического анализа: химических и инструментальных. Отдельная глава посвящена метрологической характеристике методов аналитической химии и результатов анализа. Даны описания практических работ по анализу неорганических и органических объектов. Включены вопросы и задачи для самостоятельной работы студентов с примерами их решения. Таким образом, в одной книге собраны учебник, практикум и задачник. Для студентов, аспирантов и преподавателей химических факультетов университетов и химико-технологических вузов, а также химиков-аналитиков и всех, кто связан с аналитической химией и химическим анализом. УДК 543 ББК 24.4я73 Деривативное издание на основе печатного аналога: Химические методы анализа : учебное пособие для химико-технологических вузов / А. Ф. Жуков [и др.] ; под ред. О. М. Петрухина, Л. Б. Кузнецовой. — М. : Лаборатория знаний, 2023. — 478 с. : ил. — (Учебник для высшей школы). ISBN 978-5-93208-320-8 В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-93208-601-8 © Лаборатория знаний, 2023

Стр.3

СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ .....................................................................................................9 Часть I. Общие теоретические основы аналитической химии 13 Глава 1. Введение в аналитическую химию ................................................14 1.1. Классификация методов анализа .............................................................14 1.1.1. Химические методы анализа .......................................................15 1.1.2. Инструментальные методы анализа ...........................................18 1.2. Значение аналитической химии ...............................................................31 1.3. Роль химических методов анализа в подготовке химика-технолога .......................................................................................33 Литература ...............................................................................................................34 Глава 2. Химические равновесия ...................................................................36 2.1. Константы равновесия ..............................................................................36 2.2. Протолитические равновесия ...................................................................39 2.2.1. Водные растворы сильных и слабых протолитов ....................40 2.2.2. Буферные растворы ......................................................................44 2.2.3. Неводные растворители ...............................................................48 2.3. Реакции комплексообразования ...............................................................54 2.3.1. Основные понятия ........................................................................55 2.3.2. Равновесия в растворах комплексов ..........................................57 2.3.3. Устойчивость комплексов ............................................................58 2.3.4. Примеры использования комплексов в аналитической химии ..............................................................................................62 2.4. Окислительно-восстановительные равновесия .....................................65 2.5. Гетерогенные равновесия .........................................................................69 Литература ...............................................................................................................71 Глава 3. Органические аналитические реагенты ......................................73 3.1. Функционально-аналитические группировки и аналитико-активные группы .................................................................73 3.2. Реакции осаждения ....................................................................................77 3.3. Реакции образования окрашенных комплексов .....................................78 3.4. Другие типы реакций ................................................................................79 3.5. Индикаторы ................................................................................................81 Литература ...............................................................................................................83

Стр.4

4 Содержание Глава 4. Отбор и подготовка пробы к анализу ..........................................85 4.1. Отбор пробы ...............................................................................................85 4.2. Подготовка пробы ......................................................................................87 4.2.1. Разложение пробы ........................................................................87 4.2.2. Методы разделения и концентрирования ..................................89 Литература .............................................................................................................105 Глава 5. Погрешности аналитических определений и их оценка ........107 5.1. Виды погрешностей ................................................................................107 5.2. Оценка случайных отклонений ..............................................................110 5.3. Статистическое распределение погрешностей. Предел обнаружения ...............................................................................113 5.4. Исключение промахов из выборки. Результаты статистической обработки ......................................................................121 5.5. Сравнение двух выборок. Обнаружение систематических погрешностей ...........................................................................................123 5.6. Классификация систематических погрешностей. Коэффициент корреляции .......................................................................127 5.7. Сложение случайных и систематических погрешностей. Представление результатов анализа ......................................................129 5.8. Погрешности некоторых методов анализа ...........................................131 5.8.1. Гравиметрический метод ...........................................................131 5.8.2. Прямой титриметрический метод .............................................132 Литература .............................................................................................................137 Часть II. Качественный анализ 139 Глава 6. Аналитическая химическая реакция ..........................................140 6.1. Типы аналитических реакций ................................................................141 6.2. Условия проведения аналитических реакций ......................................143 Глава 7. Систематический и дробный качественный анализ ...............145 Глава 8. Техника эксперимента ....................................................................152 Глава 9. Идентификация индивидуальных ионов. Анализ смеси катионов ........................................................................160 9.1. Аналитические реакции катионов .........................................................160 9.2. Аналитические реакции анионов ..........................................................182 9.3. Анализ смеси катионов ...........................................................................184 Глава 10. Анализ неизвестного вещества ..................................................188 Вопросы и задачи .................................................................................................192 Литература .............................................................................................................193 Часть III. Количественный анализ 195 Глава 11. Гравиметрический метод анализа .............................................196 11.1. Теоретические основы метода осаждения ...........................................197 11.1.1. Механизм процесса осаждения .................................................197

Стр.5

Содержание 5 11.1.2. Растворимость осадков ..............................................................200 11.1.3. Загрязнение осадков ...................................................................205 11.1.4. Выбор осадителя .........................................................................207 11.2. Органические аналитические реагенты-осадители .............................208 11.3. Применение реакций внешнесферного комплексообразования.........211 11.4. Получение осаждаемой формы ..............................................................212 11.5. Фильтрование и промывание осадка ....................................................213 11.6. Получение гравиметрической формы ...................................................214 11.7. Расчеты в гравиметрическом анализе ...................................................216 11.8. Применение гравиметрического метода анализа.................................217 11.9. Техника эксперимента .............................................................................219 11.9.1. Оборудование ..............................................................................219 11.9.2. Техника проведения гравиметрического анализа ...................222 Практические работы ...........................................................................................226 Работа 1. Определение сульфатов .....................................................226 Работа 2. Определение железа(III) ....................................................228 Работа 3. Определение никеля(II) ......................................................229 Работа 4. Определение кобальта(II) ...................................................230 Работа 5. Определение перхлоратов..................................................231 Работа 6. Определение салициловой кислоты .................................232 Работа 7. Определение витамина В1 .................................................232 Вопросы и задачи .................................................................................................233 Литература .............................................................................................................235 Глава 12. Титриметрические методы анализа ..........................................237 12.1. Принципы титриметрических методов анализа ..................................237 12.2. Теоретические кривые титрования ........................................................239 12.3. Установление точки эквивалентности ...................................................242 12.4. Погрешности в титриметрических методах анализа ..........................242 12.5. Расчеты в титриметрическом методе анализа .....................................244 12.6. Способы титрования ...............................................................................247 12.6.1. Прямое титрование .....................................................................247 12.6.2. Обратное титрование ..................................................................247 12.6.3. Титрование заместителя ............................................................248 12.7. Первичные и вторичные стандартные растворы .................................249 12.8. Техника эксперимента .............................................................................250 12.8.1. Измерение объемов растворов, мерная посуда .......................250 12.8.2. Приготовление стандартных растворов ...................................256 12.8.3. Установка титра растворов титрантов .....................................259 12.8.4. Общие указания по выполнению титриметрических определений .................................................................................261 Литература .............................................................................................................262 Глава 13. Методы кислотно-основного титрования ...............................263 13.1. Теоретические основы методов .............................................................263 13.1.1. Теории кислот и оснований ......................................................263 13.1.2. Протонная теория Брёнстеда–Лоури ........................................265

Стр.6

6 Содержание 13.1.3. Кислотно-основное взаимодействие и количественная оценка кислотности и основности .....................................................................268 13.2. Кислотно-основное титрование .............................................................269 13.2.1. Кривые титрования сильных одноосновных протолитов ......271 13.2.2. Кривые титрования слабых одноосновных протолитов ........275 13.2.3. Кривые титрования смесей кислот (оснований) ....................279 13.2.4. Кривые титрования многоосновных кислот и многокислотных оснований ...................................................283 13.2.5. Влияние различных факторов на кривые титрования ...........287 13.2.6. Определение точки эквивалентности. Кислотно-основные индикаторы ..................................................................................289 13.3. Стандартные растворы ............................................................................297 13.3.1. Приготовление 0,1М-го раствора кислоты ..............................298 13.3.2. Приготовление 0,1М-го раствора щелочи ...............................301 13.4. Вещества, определяемые методом кислотно-основного титрования ................................................................................................302 Практические работы ...........................................................................................305 Работа 1. Определение Na2CO3 .........................................................305 Работа 2. Анализ смесей NaOH + Na2CO3 и Na2CO3 + NaHCO3 ....307 Работа 3. Определение солей аммония .............................................308 Работа 4. Определение азота в органических соединениях по Кьельдалю ......................................................................311 Работа 5. Определение некоторых оксидов и карбонатов ..............311 Работа 6. Определение солей щелочноземельных металлов .........312 Работа 7. Определение кислот ...........................................................313 Работа 8. Определение солей с использованием ионного обмена ...316 Работа 9. Определение спиртов .........................................................317 Работа 10. Определение фенолов в неводных растворах .................318 Работа 11. Определение кислотного числа и числа омыления в полимерах .........................................................................319 Вопросы и задачи .................................................................................................320 Литература .............................................................................................................328 Глава 14. Методы окислительно-восстановительного титрования ..............................................................................................330 14.1. Теоретические основы методов .............................................................330 14.1.1. Окислительно-восстановительные системы ............................330 14.1.2. Уравнение Нернста......................................................................334 14.1.3. Факторы, влияющие на потенциал ...........................................335 14.1.4. Термодинамика окислительно-восстановительных реакций .........................................................................................341 14.1.5. Окислительно-восстановительные равновесия и способы их смещения .............................................................342 14.1.6. Расчет констант равновесий окислительновосстановительных реакций при стандартных условиях ......343

Стр.7

Содержание 7 14.1.7. Механизмы окислительно-восстановительных реакций ........345 14.1.8. Кинетика окислительно-восстановительных реакций ...........347 14.1.9. Окислительно-восстановительные реакции в неводных средах ...........................................................................................351 14.2. Кривые титрования ..................................................................................353 14.2.1. Расчет теоретических кривых ...................................................353 14.2.2. Влияние условий титрования на ход кривых .........................356 14.2.3. Титрование многокомпонентных систем .................................358 14.2.4. Определение точки эквивалентности .......................................360 14.2.5. Окислительно-восстановительные индикаторы ......................360 14.2.6. Классификация методов окислительно-восстановительного титрования ...................................................................................364 14.3. Перманганатометрия ................................................................................368 14.3.1. Особенности и возможности метода ........................................369 14.3.2. Приготовление и стандартизация раствора перманганата калия (вторичного стандарта) ...................................................374 Практические работы ...........................................................................................376 Работа 1. Определение железа(II) ......................................................376 Работа 2. Определение железа(III) ....................................................377 Работа 3. Анализ растворов, содержащих железо(II) и железо(III) ........................................................................378 Работа 4. Определение кальция .........................................................378 Работа 5. Определение дихромата калия ..........................................380 Работа 6. Определение пероксида водорода ....................................381 Работа 7. Определение нитритов .......................................................381 Работа 8. Определение муравьиной кислоты в присутствии уксусной кислоты ...............................................................382 14.4. Иодометрия ...............................................................................................383 14.4.1. Особенности и возможности метода ........................................383 14.4.2. Приготовление и стандартизация раствора тиосульфата натрия (вторичный стандарт) ....................................................388 Практические работы ...........................................................................................390 Работа 1. Определение меди(II) .........................................................390 Работа 2. Определение сильных кислот ...........................................390 Работа 3. Определение сульфитов .....................................................391 Работа 4. Определение формальдегида .............................................392 14.5. Иодиметрия ...............................................................................................393 14.5.1. Особенности и возможности метода ........................................393 14.5.2. Приготовление и стандартизация раствора иода (вторичный стандарт) .................................................................395 Практические работы ...........................................................................................396 Работа 1. Определение аскорбиновой кислоты ...............................396 Работа 2. Определение β-нафтола .....................................................397 Вопросы и задачи .................................................................................................398 Литература .............................................................................................................403

Стр.8

8 Содержание Глава 15. Методы комплексоно метрического титрования .....................404 15.1. Реакции комплексообразования в титриметрическом анализе ..........404 15.2. Скорость и механизм реакций комплексообразования .......................407 15.3. Комплексоны класса аминополикарбоновых кислот ..........................410 15.3.1. Протолитические свойства ЭДТА .............................................414 15.3.2. Хелатообразование ЭДТА с ионами металлов .......................415 15.3.3. Равновесия реакций комплексообразования............................418 15.3.4. Условные константы устойчивости ..........................................422 15.3.5. Выбор условий титрования .......................................................425 15.4. Кривые комплексонометрического титрования ...................................430 15.4.1. Скачок на кривой титрования ...................................................432 15.4.2. Определение точки эквивалентности .......................................433 15.5. Комплексонометрические индикаторы (металлоиндикаторы) ...........433 15.5.1. Типы металлоиндикаторов ........................................................435 15.5.2. Условия применения металлоиндикаторов ..............................438 15.6. Приемы улучшения избирательности титрования ..............................440 15.6.1. Влияние кислотности среды .....................................................441 15.6.2. Использование маскирующих реагентов .................................441 15.7. Прямые и косвенные способы комплексонометрического титрования ................................................................................................444 15.8. Определение анионов ..............................................................................445 Практические работы ...........................................................................................447 Работа 1. Приготовление и стандартизация раствора ЭДТА .........447 Работа 2. Определение кальция .........................................................449 Работа 3. Определение магния ...........................................................450 Работа 4. Определение железа(III) ....................................................451 Работа 5. Определение алюминия .....................................................452 Работа 6. Определение марганца(II) ..................................................454 Работа 7. Определение меди(II) ........................................................455 Работа 8. Определение свинца(II) ....................................................457 Работа 9. Определение никеля(II) ....................................................458 Работа 10. Определение жесткости воды ...........................................459 Вопросы и задачи .................................................................................................460 Литература .............................................................................................................462 Приложения .........................................................................................................463 Приложение 1. Произведения растворимости некоторых малорастворимых веществ .......................................................463 Приложение 2. Константы ионизации некоторых кислот и оснований ........464 Приложение 3. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы .................................................................................472 Приложение 4. Логарифмы ступенчатых (Kn) и общих констант устойчивости (βn) некоторых комплексов ионов металлов с различными лигандами .........................................474

Стр.9