Аналитическая химия: химические методы анализа (978,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

У ЧЕБ УЧЕБНИК ДЛЯ ВЫСШЕЙ ЧЕБНИ К ДЛЯ ВЫСШЕЙ ШКО ЛЯ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Под редакцией д-ра хим. наук проф. О. М. Петрухина, канд. хим. наук доц. Л. Б. Кузнецовой 2-e издание, электронное Рекомендовано Государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет» (национальный исследовательский университет) в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по химико-технологическим направлениям подготовки и специальностям Москва Лаборатория знаний 2021

Стр.2

УДК 543 ББК 24.5я73 А64 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: Е. Г. Власова, А. Ф. Жуков, И. Ф. Колосова, К. А. Комарова, В. В. Кузнецов, Л. Б. Кузнецова, Е. А. Кучкарев, Л. Н. Медведева, С. Л. Рогатинская, Н. Д. Румянцева, О. Л. Саморукова, Л. Б. Оганесян, М. Б. Огарева, О. М. Петрухин, А. Р. Тимербаев А64 Аналитическая химия: химические методы анализа / Е. Г. Власова [и др.] ; под ред. О. М. Петрухина, Л. Б. Кузнецовой. — 2-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2021. — 467 с. — (Учебник для высшей школы). — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-93208-502-8 В настоящем издании для химико-технологических и других вузов, в которых курс аналитической химии является частью общехимической подготовки специалистов, рассмотрены теоретические основы аналитической химии, методы количественного и качественного химического анализа. 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. УДК 543 ББК 24.5я73 Деривативное издание на основе печатного аналога: Аналитическая химия: химические методы анализа / Е. Г. Власова [и др.] ; под ред. О. М. Петрухина, Л. Б. Кузнецовой. — М. : Лаборатория знаний, 2017. — 464 с. : ил. — (Учебник для высшей школы). — ISBN 978-5-906828-19-4. 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 978-5-93208-502-8 © Лаборатория знаний, 2017

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. Основные термины аналитической химии ................................................................................14 1.2. Значение аналитической химии ...............................................................17 1.3. Роль химических методов анализа в подготовке химика-технолога .......................................................................................19 Литература ...............................................................................................................20 Глава 2. Химические равновесия ...................................................................22 2.1. Константы равновесия ..............................................................................22 2.2. Протолитические равновесия ...................................................................25 2.2.1. Водные растворы сильных и слабых протолитов ....................26 2.2.2. Буферные растворы ......................................................................30 2.2.3. Неводные растворители ...............................................................34 2.3. Реакции комплексообразования ...............................................................40 2.3.1. Основные понятия ........................................................................41 2.3.2. Равновесия в растворах комплексов ..........................................43 2.3.3. Устойчивость комплексов ............................................................44 2.3.4. Примеры использования комплексов в аналитической химии ..............................................................................................48 2.4. Окислительно-восстановительные равновесия .....................................51 2.5. Гетерогенные равновесия .........................................................................55 Литература ...............................................................................................................57 Глава 3. Органические аналитические реагенты ......................................59 3.1. Функционально-аналитические группировки и аналитико-активные группы .................................................................59 3.2. Реакции осаждения ....................................................................................63 3.3. Реакции образования окрашенных комплексов .....................................64 3.4. Другие типы реакций ................................................................................65 3.5. Индикаторы ................................................................................................67 Литература ...............................................................................................................69

Стр.4

4 Содержание Глава 4. Отбор и подготовка пробы к анализу ..........................................71 4.1. Отбор пробы ...............................................................................................71 4.2. Подготовка пробы ......................................................................................73 4.2.1. Разложение пробы ........................................................................73 4.2.2. Методы разделения и концентрирования ..................................75 Литература ...............................................................................................................91 Глава 5. Погрешности аналитических определений и их оценка ..........93 5.1. Виды погрешностей ..................................................................................93 5.2. Оценка случайных отклонений ................................................................96 5.3. Статистическое распределение погрешностей. Предел обнаружения .................................................................................99 5.4. Исключение промахов из выборки. Результаты статистической обработки ......................................................................107 5.5. Сравнение двух выборок. Обнаружение систематических погрешностей ...........................................................................................109 5.6. Классификация систематических погрешностей. Коэффициент корреляции .......................................................................113 5.7. Сложение случайных и систематических погрешностей. Представление результатов анализа ......................................................115 5.8. Погрешности некоторых методов анализа ...........................................117 5.8.1. Гравиметрический метод ...........................................................117 5.8.2. Прямой титриметрический метод .............................................118 Литература .............................................................................................................123 Часть II. Качественный анализ 125 Глава 6. Аналитическая химическая реакция ..........................................126 6.1. Типы аналитических реакций ................................................................127 6.2. Условия проведения аналитических реакций ......................................129 Глава 7. Систематический и дробный качественный анализ ...............131 Глава 8. Техника эксперимента ....................................................................138 Глава 9. Идентификация индивидуальных ионов. Анализ смеси катионов ........................................................................146 9.1. Аналитические реакции катионов .........................................................146 9.2. Аналитические реакции анионов ..........................................................168 9.3. Анализ смеси катионов ...........................................................................170 Глава 10. Анализ неизвестного вещества ..................................................174 Вопросы и задачи .................................................................................................178 Литература .............................................................................................................179 Часть III. Количественный анализ 181 Глава 11. Гравиметрический метод анализа .............................................182 11.1. Теоретические основы метода осаждения ...........................................183 11.1.1. Механизм процесса осаждения .................................................183

Стр.5

Содержание 5 11.1.2. Растворимость осадков ..............................................................186 11.1.3. Загрязнение осадков ...................................................................191 11.1.4. Выбор осадителя .........................................................................193 11.2. Органические аналитические реагенты-осадители .............................194 11.3. Применение реакций внешнесферного комплексообразования.........197 11.4. Получение осаждаемой формы ..............................................................198 11.5. Фильтрование и промывание осадка ....................................................199 11.6. Получение гравиметрической формы ...................................................200 11.7. Расчеты в гравиметрическом анализе ...................................................202 11.8. Применение гравиметрического метода анализа.................................203 11.9. Техника эксперимента .............................................................................205 11.9.1. Оборудование ..............................................................................205 11.9.2. Техника проведения гравиметрического анализа ...................208 Практические работы ...........................................................................................212 Работа 1. Определение сульфатов .....................................................212 Работа 2. Определение железа(III) ....................................................214 Работа 3. Определение никеля(II) ......................................................215 Работа 4. Определение кобальта(II) ...................................................216 Работа 5. Определение перхлоратов..................................................217 Работа 6. Определение салициловой кислоты .................................218 Работа 7. Определение витамина В1 .................................................218 Вопросы и задачи .................................................................................................219 Литература .............................................................................................................221 Глава 12. Титриметрические методы анализа ..........................................223 12.1. Принципы титриметрических методов анализа ..................................223 12.2. Теоретические кривые титрования ........................................................225 12.3. Установление точки эквивалентности ...................................................228 12.4. Погрешности в титриметрических методах анализа ..........................228 12.5. Расчеты в титриметрическом методе анализа .....................................230 12.6. Способы титрования ...............................................................................233 12.6.1. Прямое титрование .....................................................................233 12.6.2. Обратное титрование ..................................................................233 12.6.3. Титрование заместителя ............................................................234 12.7. Первичные и вторичные стандартные растворы .................................235 12.8. Техника эксперимента .............................................................................236 12.8.1. Измерение объемов растворов, мерная посуда .......................236 12.8.2. Приготовление стандартных растворов ...................................242 12.8.3. Установка титра растворов титрантов .....................................245 12.8.4. Общие указания по выполнению титриметрических определений .................................................................................247 Литература .............................................................................................................248 Глава 13. Методы кислотно-основного титрования ...............................249 13.1. Теоретические основы методов .............................................................249 13.1.1. Теории кислот и оснований ......................................................249 13.1.2. Протонная теория Брёнстеда–Лоури ........................................251

Стр.6

6 Содержание 13.1.3. Кислотно-основное взаимодействие и количественная оценка кислотности и основности .....................................................................254 13.2. Кислотно-основное титрование .............................................................255 13.2.1. Кривые титрования сильных одноосновных протолитов ......257 13.2.2. Кривые титрования слабых одноосновных протолитов ........261 13.2.3. Кривые титрования смесей кислот (оснований) ....................265 13.2.4. Кривые титрования многоосновных кислот и многокислотных оснований ...................................................269 13.2.5. Влияние различных факторов на кривые титрования ...........273 13.2.6. Определение точки эквивалентности. Кислотно-основные индикаторы ..................................................................................275 13.3. Стандартные растворы ............................................................................283 13.3.1. Приготовление 0,1М-го раствора кислоты ..............................284 13.3.2. Приготовление 0,1М-го раствора щелочи ...............................287 13.4. Вещества, определяемые методом кислотно-основного титрования ................................................................................................288 Практические работы ...........................................................................................291 Работа 1. Определение Na2CO3 .........................................................291 Работа 2. Анализ смесей NaOH + Na2CO3 и Na2CO3 + NaHCO3 ....293 Работа 3. Определение солей аммония .............................................294 Работа 4. Определение азота в органических соединениях по Кьельдалю ......................................................................297 Работа 5. Определение некоторых оксидов и карбонатов ..............297 Работа 6. Определение солей щелочноземельных металлов .........298 Работа 7. Определение кислот ...........................................................299 Работа 8. Определение солей с использованием ионного обмена ...302 Работа 9. Определение спиртов .........................................................303 Работа 10. Определение фенолов в неводных растворах .................304 Работа 11. Определение кислотного числа и числа омыления в полимерах .........................................................................305 Вопросы и задачи .................................................................................................306 Литература .............................................................................................................314 Глава 14. Методы окислительно-восстановительного титрования ..............................................................................................316 14.1. Теоретические основы методов .............................................................316 14.1.1. Окислительно-восстановительные системы ............................316 14.1.2. Уравнение Нернста......................................................................320 14.1.3. Факторы, влияющие на потенциал ...........................................321 14.1.4. Термодинамика окислительно-восстановительных реакций .........................................................................................327 14.1.5. Окислительно-восстановительные равновесия и способы их смещения .............................................................328 14.1.6. Расчет констант равновесий окислительновосстановительных реакций при стандартных условиях ......329

Стр.7

Содержание 7 14.1.7. Механизмы окислительно-восстановительных реакций ........331 14.1.8. Кинетика окислительно-восстановительных реакций ...........333 14.1.9. Окислительно-восстановительные реакции в неводных средах ...........................................................................................337 14.2. Кривые титрования ..................................................................................339 14.2.1. Расчет теоретических кривых ...................................................339 14.2.2. Влияние условий титрования на ход кривых .........................342 14.2.3. Титрование многокомпонентных систем .................................344 14.2.4. Определение точки эквивалентности .......................................346 14.2.5. Окислительно-восстановительные индикаторы ......................346 14.2.6. Классификация методов окислительно-восстановительного титрования ...................................................................................350 14.3. Перманганатометрия ................................................................................354 14.3.1. Особенности и возможности метода ........................................355 14.3.2. Приготовление и стандартизация раствора перманганата калия (вторичного стандарта) ...................................................360 Практические работы ...........................................................................................362 Работа 1. Определение железа(II) ......................................................362 Работа 2. Определение железа(III) ....................................................363 Работа 3. Анализ растворов, содержащих железо(II) и железо(III) ........................................................................364 Работа 4. Определение кальция .........................................................364 Работа 5. Определение дихромата калия ..........................................366 Работа 6. Определение пероксида водорода ....................................367 Работа 7. Определение нитритов .......................................................367 Работа 8. Определение муравьиной кислоты в присутствии уксусной кислоты ...............................................................368 14.4. Иодометрия ...............................................................................................369 14.4.1. Особенности и возможности метода ........................................369 14.4.2. Приготовление и стандартизация раствора тиосульфата натрия (вторичный стандарт) ....................................................374 Практические работы ...........................................................................................376 Работа 1. Определение меди(II) .........................................................376 Работа 2. Определение сильных кислот ...........................................376 Работа 3. Определение сульфитов .....................................................377 Работа 4. Определение формальдегида .............................................378 14.5. Иодиметрия ...............................................................................................379 14.5.1. Особенности и возможности метода ........................................379 14.5.2. Приготовление и стандартизация раствора иода (вторичный стандарт) .................................................................381 Практические работы ...........................................................................................382 Работа 1. Определение аскорбиновой кислоты ...............................382 Работа 2. Определение β-нафтола .....................................................383 Вопросы и задачи .................................................................................................384 Литература .............................................................................................................389

Стр.8

8 Содержание Глава 15. Методы комплексоно метрического титрования .....................390 15.1. Реакции комплексообразования в титриметрическом анализе ..........390 15.2. Скорость и механизм реакций комплексообразования .......................393 15.3. Комплексоны класса аминополикарбоновых кислот ..........................396 15.3.1. Протолитические свойства ЭДТА .............................................400 15.3.2. Хелатообразование ЭДТА с ионами металлов .......................401 15.3.3. Равновесия реакций комплексообразования............................404 15.3.4. Условные константы устойчивости ..........................................408 15.3.5. Выбор условий титрования .......................................................411 15.4. Кривые комплексонометрического титрования ...................................416 15.4.1. Скачок на кривой титрования ...................................................418 15.4.2. Определение точки эквивалентности .......................................419 15.5. Комплексонометрические индикаторы (металлоиндикаторы) ...........419 15.5.1. Типы металлоиндикаторов ........................................................421 15.5.2. Условия применения металлоиндикаторов ..............................424 15.6. Приемы улучшения избирательности титрования ..............................426 15.6.1. Влияние кислотности среды .....................................................427 15.6.2. Использование маскирующих реагентов .................................427 15.7. Прямые и косвенные способы комплексонометрического титрования ................................................................................................430 15.8. Определение анионов ..............................................................................431 Практические работы ...........................................................................................433 Работа 1. Приготовление и стандартизация раствора ЭДТА .........433 Работа 2. Определение кальция .........................................................435 Работа 3. Определение магния ...........................................................436 Работа 4. Определение железа(III) ....................................................437 Работа 5. Определение алюминия .....................................................438 Работа 6. Определение марганца(II) ..................................................440 Работа 7. Определение меди(II) ........................................................441 Работа 8. Определение свинца(II) ....................................................443 Работа 9. Определение никеля(II) ....................................................444 Работа 10. Определение жесткости воды ...........................................445 Вопросы и задачи .................................................................................................446 Литература .............................................................................................................448 Приложения .........................................................................................................449 Приложение 1. Произведения растворимости некоторых малорастворимых веществ .......................................................449 Приложение 2. Константы ионизации некоторых кислот и оснований ........450 Приложение 3. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы .................................................................................458 Приложение 4. Логарифмы ступенчатых (Kn) и общих констант устойчивости (βn) некоторых комплексов ионов металлов с различными лигандами .........................................460

Стр.9