План занятия
1. Проверка посещаемости и информация
2. Устный опрос и коррекция знаний
3. Решение задач
4. Контрольная работа 1 ”Расчет характеристик чувствительности аналитических реакций”
5. Подведение итогов занятия
УЧЕБНЫЕ ЭЛЕМЕНЫ ТЕМЫ
Аналитические реагенты и аналитические реакции могут обнаружить определяемое вещество в анализируемом растворе только в том случае, если это вещество содержится в растворе при достаточной концентрации. Минимальная концентрация неодинакова для разных аналитических реакций, что и обуславливает их чувствительность.
Характеристики чувствительности
1) Предельное разбавление Vlim [мл/г] – максимальный объем раствора, в котором может быть однозначно (больше чем в 50 опытах из 100 опытов) обнаружен один грамм данного вещества при помощи данной аналитической реакции.
Vlim = 250000 мл/г = 2,5*10 5 мл/г
Что это означает?
Это означает, что ионы Cu 2+ можно открыть с помощью данной реакции Cu 2+ + 4NH3 = [Cu(NH3)4] 2+ , если в растворе содержится 1 г меди ( II ) в 250000 мл воды. Если в растворе содержится менее 1 г меди (II) в 250000 мл воды, то обнаружить эти катионы вышеприведенной реакцией невозможно.
КАТИОНЫ И АНИОНЫ
2) Предельная концентрация c lim ( cmin ) [г/мл] – наименьшая концентрация, при которой определяемое вещество может быть обнаружено в растворе данной аналитической реакцией.
Предельная концентрация и предельное разбавление связаны соотношением:
В старой литературе мкг/мл и называется чувствительность реакции.
3) Минимальный объем предельно разбавленного раствора Vmin [мл] – наименьший объем анализируемого раствора, необходимый для обнаружения открываемого вещества данной аналитической реакцией.
при clim = 4*10 -6 г/мл Vmin = 0,05 мл.
Что это означает?
Это означает, что в объеме предельно разбавленного раствора, меньшем 0,05 мл, нельзя открыть ионы Cu 2+ реакцией с аммиаком.
4) Предел обнаружения (открываемый минимум) m [мкг] – наименьшая масса определяемого вещества, однозначно открываемого данной аналитической реакцией в минимальном объеме предельно разбавленного раствора.
m = 4*10 -6 *5*10 -2 *10 6 = 20*10 -2 = 0,2 мкг = 0,2 γ.
5) Показатель чувствительности аналитической реакции
ЭТАЛОНЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача 1
При открытии катионов кальция Ca 2+ реакцией с сульфат-ионами SO4 2- в водном растворе по образованию белого малорастворимого мелкокристаллического осадка сульфата кальция CaSO4·2H2O
Предел обнаружения (открываемый минимум) равен m=0.04мкг=0,04γ, а предельное разбавление Vlim=1,25·10 6 мл/г.
Рассчитайте предельную концентрацию clim и минимальный объем Vmin предельно разбавленного раствора.
Ответ: 8·10 -7 г/мл; 0,05 мл
Задача 2
При открытии катионов серебра Ag + реакцией с хлорид-ионами Сl — в водном растворе по образованию белого осадка хлорида серебра AgCl
Предел обнаружения (открываемый минимум) катионов серебра равен m=0.1мкг=0,1γ, а предельное разбавление Vlim=1·10 4 мл/г.
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ВЕЩЕСТВО В ПРОБИРКЕ? | КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ | Видеоурок по химии №6
Рассчитайте предельную концентрацию clim и минимальный объем Vmin предельно разбавленного раствора.
Задача 3
Катионы меди Cu 2+ в водном растворе можно открыть с помощью микрокристаллоскопической реакции образования комплекса – гексанитрокупрата (II) калия и свинца K2Pb[Cu(NO2)6] при открываемом минимуме m=0.03мкг=0,03γ ионов Cu 2+ и минимальном объеме предельно разбавленного раствора Vmin=0.001мл. Рассчитайте предельную концентрацию clim и предельное разбавление Vlim.
Задача 4
Катионы серебра Ag + можно открыть реакцией с хромат-ионами CrO4 2- в водном растворе по образованию красного осадка хромата серебра Ag2CrO4
При Vmin=0,02мл в водном растворе нитрата серебра AgNO3 с молярной концентрацией c(AgNO3)=0.0004 моль/л. Определите предел обнаружения m и предельное разбавление Vlim для катионов серебра.
Ответ: 4,32·10 -5 г/мл; 2,3·10 4 мл/г
Задача 5
Катионы железа (III) Fe 3+ можно открыть реакцией с тиоцианат-ионами NCS — по образованию тиоцианатных комплексов железа (III), окрашивающих водный раствор в красный цвет:
(где n=1,2,…,6) в 2 мл водного раствора, полученного разбавлением в 1000 раз 0,1%-го водного раствора железа (III). Плотность раствора после разбавления считать равной 1г/мл. Определите предел обнаружения m и предельное разбавление Vlim для катионов железа (III).
Задачи для самостоятельной работы
1. Предел обнаружения катионов натрия в водном растворе микрокристаллоскопической реакцией с комплексным октаацетатотриуранилатом цинка Zn[(UO2)3(CH3COO)8] – цинкуранилацетатом
равен m = 0,125 мкг =0,125g при Vmin = 0,05 мл. Определите предельное разбавление Vlim для данной реакции. Ответ: 4 10 5 мл/г.
2. Предельное разбавление для реакции обнаружения катионов калия К + с помощью гексахлороплатинат-ионов [PtCl6] 2- по образованию жёлтого осадка гексахлороплатината калия K2[PtCl6]
равно 1 10 4 мл/г. Определите предел обнаружения m катионов калия, если минимальный объём предельно разбавленного раствора равен Vmin = 0,05 мл. Ответ: 5 мкг = 5g.
3. Предельная концентрация катионов калия К + при открытии их реакцией с гидротартратом натрия NaHC4H4O6 по образованию белого кристаллического осадка гидротартрата калия КHC4H4O6
равна = 1,2 10 -3 г/мл. Определите наименьшую молярную концентрацию водного раствора хлорида калия, в котором катионы калия могут быть обнаружены данной реакцией. Ответ: 0,031 моль/л.
4. Для реакции обнаружения катионов калия К + с тетрафенилборатом натрия Na[B(C6H5)4]
найдено: предел обнаружения катионов калия m = 1 мкг, предельное разбавление Vlim = 5 10 4 мл/г. Определите предельную концентрацию clim катионов калия и минимальный объем Vmin .Ответ: 2 10 -5 г/мл; 0,05 мл.
5. В реакции открытия катионов калия с гексанитрокупратом(II) натрия и свинца Na2Pb[Cu(NO2)6]
минимальный объем Vmin = 10 -3 мл, предельное разбавление Vlim = 6,6 10 3 мл/г. Определите предел обнаружения m катионов калия и их минимальную концентрацию clim. Ответ: 0,15 мкг = 0,15g; 1,5 10 -4 г/мл.
6. Предельная концентрация катионов меди Cu 2+ при реакции их обнаружения с органическим реагентом — купроном (а-бензоиноксимом) составляет clim = 2,0 10 -6 г/мл, а минимальный объем предельно разбавленного раствора равен 0,05 мл. Определите предел обнаружения m катионов меди(II) и их молярную концентрацию в данном растворе. Ответ: 0,1 мкг = 0,1g; 3,1 10 -5 моль/л.
7. Катионы никеля Ni 2+ в водном растворе можно открыть реакцией с органическим реагентом диметилглиоксимом (реактивом Чугаева) по окрашиванию раствора в красный цвет и образованию осадка комплекса — никельдиметилглиоксима красного цвета (более точное название комплекса — бисдиметилглиоксиматоникель(II)):
Ni 2+ + 2НДМГ [Ni(ДМГ)2] + 2H +
где символ НДМГ обозначает (для краткости) молекулу диметилглиоксима(CH3CNOH)2, а символ ДМГ — однократно депротонированную молекулу диметилглиоксима (однозарядный анион). Предел обнаружения катионов никеля(II) при этом составляет: m = 0,16 мкг = 0,16g, предельное разбавление Vlim= 3 10 5 мл/г. Определите минимальный объем Vmin предельно разбавленного раствора. Ответ: 0,05 мл.
8. Вычислите предел обнаружения m и предельное разбавление Vlim для реакции обнаружения в водном растворе катионов кальция с оксалат-ионами по образованию белого осадка оксалата кальция СаС2О4
минимальный объем предельно разбавленного раствора хлорида кальция СаСl2 равен Vmin = 0,01 мл, а молярная концентрация этого раствора с(СаСl2)= 0,0001 моль/л. Ответ: 0,04 мкг = 0,04g; 2,5 10 4 мл/г.
9. Катион висмута(III) можно открыть реакцией с органическим реагентом — β-нафтиламином. Предел обнаружения висмута(III) по этой реакции m = 1 мкг = 1g, минимальный объем предельно разбавленного раствора Vmin =0,001 мл, Определите предельную концентрацию clim, висмута(III) и предельное разбавление Vlim. Ответ: 0,001 г/мл; 1000 мл/г.
10. Катион аммония NH4 можно открыть с помощью реактива Несслера( смесь комплекса K2[HgI4] и гидроксида калия КОН в водном растворе) по образованию осадка состава [Hg2N]I H2О красно-бурого цвета:
Предел обнаружения ионов аммония по этой реакции равен m = 0,05 мкг = 0,05g минимальный объем предельно разбавленного раствора Vmin =0,05 мл. Рассчитайте предельную концентрацию clim и предельное разбавление. Ответ: 1 10 -6 г/мл; 1 10 6 мл/г.
11. Хлорид-ионы Сl — можно открывать в водном растворе реакцией с катионами серебра(I) Ag + по образованию белого осадка хлорида серебра AgCl (см. выше пример 2 — открытие катионов серебра с помощью той же реакции):
При этом предельное разбавление Vlim=10 6 мл/г, минимальный объем предельно разбавленного распора Vmin= 0,03 мл. Рассчитайте предел обнаружения m хлорид-ионов для этой реакции. Ответ: 0,03 мкг = 0,03g.
12. Анионы SCN — (тиоцианат-ионы, роданид-ионы) можно открыть в водном растворе с помощью органического реагента — нитрона С20H16N4. При этой реакции предельная концентрация тиоцианат-ионов в растворе равна clim =10 -3 г/мл, а минимальный объем раствора Vmin = 10 -3 мл. Определите предел обнаружения m анионов SCN — данной реакцией. Ответ: 1 мкг = 1g.
13. При определении микропримесей ионов алюминия Аl в водных растворах высокочувствительным экстракционно-фотометрическим методом с использованием реакции ионов Аl с органическим реагентом — купфероном минимальная концентрация ионов алюминия составляет 0,4 мкг/мл. Рассчитайте clim и Vlim для ионов алюминия. Ответ: 4 10 -7 г/мл; 2,5 10 6 мл/г.
14. При определении микропримесей ионов никеля Ni 2+ в водных растворах экстракционно-фотометрическим методом с применением реакции ионов Ni с органическим реагентом — салицилальальдоксимом предельное разбавление раствора по ионам Ni 2+ равно Vlim = 6,25 10 6 мл/г. Определите clim и молярную концентрацию c(Ni 2+ ) предельно разбавленного раствора. Ответ: 1,6 10 г/мл; 2,7 10 -6 моль/л.
15. Микроколичества катионов серебра Ag + в водных растворах можно определить высокочувствительным экстракционно-атомно-абсорбционным методом с использованием реакции катионов Ag + с органическим реагентом — салициловой кислотой. При этом минимальная молярная концентрация ионов Ag + составляет c(Ag + ) = 9,3 10 -8 моль/л. Вычислите clim и Vlim. Ответ: 1 10 -8 г/мл; 1 10 8 мл/г.
Контрольные вопросы и задания по теме занятия
1. Что называют аналитическими признаками? Что называют аналитическими реакциями (образование окрашенных соединений, выделение и растворение осадков, реакции с выделением газа, окрашивание пламени газовой горелки образование кристаллов характерной формы, образование соединений, люминесцирующих в растворах)? Приведите примеры.
2. Какие существуют типы аналитических реагентов? Приведите примеры.
3. Приведите характеристики чувствительности аналитических реакций:
· предельное разбавление, определение, формула для расчета
· предельная концентрация, определение, формула для расчета
· предел обнаружения, определение, формула для расчета
· обнаруживаемый минимум, определение, формула для расчета показатель чувствительности, определение, формула для расчета
Основная литература:
1. Аналитическая химия (аналитика). Общие теоретические основы. Качественный анализ. [Текст]: учеб. для вузов / Ю.Я. Харитонов [и др.]. — М.: Высш. шк., 2008. – 20 – 31 с.
Дополнительная литература:
1. Аналитическая химия [Текст] / Г. Кристиан [и др.]. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 170 – 172 с.
Тема 3
Дата: 2019-02-02, просмотров: 1681.
Источник: findout.su
Из солей этих катионов хорошо растворимыми в воде являются лишь нитраты. Оксиды и гидроксиды трудно растворимы. Cеребра (I) гидроксид неустойчив: в момент образования большая часть молекул разлагается по схеме:
Серебра (I) гидроксид – сильное основание и поэтому растворимые его соли (например, нитрат) гидролизу практически не подвергается, т.к. является солью сильного основания и сильной кислоты.
Свинца (II) гидроксид – слабое основание, проявляющее амфотерные свойства. Отсюда следует, что свинца (II) нитрат гидролизу подвергается, и раствор этой соли имеет кислую реакцию.
Соляная кислота с ионами серебра, свинца, ртути (I) образует трудно растворимые осадки хлоридов. Так как остальные катионы, изучаемые нами, не дают нерастворимых хлоридов, соляная кислота может быть использована в качестве группового реактива на катионы II группы.
Химический анализ катионов II группы имеет большое значение в определении качества изделий из стекла, пищевых продуктов и т.д., поэтому при изучении реакций катионов II группы и при проведении анализа смеси катионов этой группы, следует быть очень внимательными и вдумчиво относиться к условиям проведения тех или иных реакций.
РЕАКЦИИ ОБНАРУЖЕНИЯ КАТИОНОВ СВИНЦА (Pb 2+ )
1. Калия иодид KI – дает с ионами свинца осадок ярко-желтого цвета:
Осадок растворим в горячей воде в уксусной среде. После охлаждения выпадают красивые золотистые кристаллы свинца (II) иодида. Предел обнаружения свинца – 100 мкг.
Реакция неселективна: Ag + , Hg2 2+ , Cu 2+ , Fe 3+ взаимодействуют с KI. Поэтому для обнаружения свинца предварительно выделяют осадок хлоридов свинца, серебра и ртути (I). При обработке этого осадка горячей водой растворяется только свинца хлорид. К полученному водному раствору после охлаждения прибавляют калия иодид и наблюдают выпадение желтого осадка.
2. Серная кислота и растворимые сульфаты образуют с ионами свинца белый кристаллический осадок свинца (II) сульфата. Осадок растворим при нагревании в едких щелочах с образованием натрия тетрагидроксоплюмбата (II):
Осадок растворим также в растворе аммония ацетата при нагревании.
3. При добавлении калия дихромата или калия хромата к нейтральному или уксуснокислому раствору соли свинца образуется осадок ярко-желтого цвета PbCrO4:
Осадок PbCrO4 малорастворим в разбавленных HNO3 или HCl; практически нерастворим в аммиаке, уксусной кислоте, ацетате и тартрате аммония. Растворяется в NaOH и концентрированной HNO3. Например:
Эта реакция позволяет отличить PbCrO4 и BaCrO4, который не растворяется в NaOH.
Предел обнаружения свинца – 20 мкг. Мешают Ba (II), Sr (II), Bi (III), Hg (II), Ag (I), образующие с хромат-ионами окрашенные осадки.
1. Наиболее характерной, достаточно чувствительной и в то же время, по существу, специфической реакцией на катионы одновалентной ртути является рассмотренное выше взаимодействие ртути (I) хлорида с раствором аммиака (образование черного осадка, состоящего из смеси хлорида меркураммония и металлической ртути). Этой реакцией, как правило, и пользуются в аналитических лабораториях для открытия катионов Hg2 2+ .
2. Характерной реакцией для катиона Hg2 2+ является также взаимодействие их с калия иодидом, при которой образуется темно-зеленый осадок Hg2I2. Однако в присутствии катионов Ag + и Pb 2+ открывать ионы Hg2 2+ этой реакцией нельзя, так как они с калия иодидом образуют осадки AgI и PbI2, желтый цвет которых будет маскировать окраску осадка ртути (I) иодида. Из катионов других групп открытию Hg2 2+ этой реакцией мешают Cu 2+ и при значительных концентрациях – Bi 3+ и Fe 3+ . При наличии примеси катиона Hg 2+ с недостатком KI сначала образуется осадок HgI2 морковного цвета, а при добавлении избытка калия иодида HgI2 растворяется, а в осадок выпадает Hg2I2 темно-зеленого цвета, растворимый в избытке реактива c образованием черного осадка металлической ртути:
Таким образом, если в растворе отсутствуют катионы Ag + , Pb 2+ , Cu 2+ и в значительных концентрациях Bi 3+ и Fe 3+ , то калия иодид будет специфическим реактивом на катионы одновалентной ртути, так как все остальные катионы не будут мешать открытию Hg2 2+ этим реактивом.
3. Металлическая медь восстанавливает ртуть из ее солей в виде металлической ртути (осадок черного цвета). Эту реакцию рекомендуют проводить капельным методом. При очень малых концентрациях Hg2 2+ пятно получается светло-серого цвета, так как на поверхности медной пластинки образуется амальгама меди.
Cu + Hg2 2+ → 2 Hg↓ + Cu 2+
4. Калия хромат дает при нагревании с солями ртути (I) кирпично-красный осадок Hg2CrO4, растворимый в азотной кислоте.
1. Калия иодид KI – дает с ионами серебра осадок бледно-желтого цвета:
Осадок нерастворим в растворе аммиака, кислотах. Открытию катиона Ag + данной реакцией мешают катионы Hg2 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ , Fe 3+ .
2. Калия хромат при взаимодействии с солями серебра образует кирпично-красный осадок Ag2CrO4, растворимый в азотной кислоте и NH4OH, но нерастворимый в уксусной кислоте: Ag2(NO3)2 + K2CrO4 → Ag2CrO4↓ + 2 KNO3
Источник: studfile.net
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Катион серебра дает с раствором сернокислого Таллина раствор также зеленого цвета. Если концентрация катиона серебра достаточна ( пли в присутствии восстановителя), одновременно с появлением зеленой окраски на стенке пробирки оседает, в виде зеркала, металлическое серебро. Реакция между катионом серебра и сернокислым Таллином катализируется металлическим магнием. Сернокислый таллпн взаимодействует не только с катпоном серебра, находящимся в растворе, но и с труднорастворпмыми солями серебра. Если к крупинке хлористого серебра прибавить каплю раствора сернокислого Таллина, то через 1 — 2 мин. Хлористые соединения свинца и одновалентной ртути не дают этого эффекта; больше того, хлористая ртуть мешает реакции. [1]
Катионы серебра , свинца, ртути, висмута, кадмия, олова, кобальта, никеля и других, образующие с хромат-ионами осадки, должны отсутствовать. [2]
Катионы серебра , свинца, ртути, висмута, кадмия, олова, кобальта, никеля и других, образующие с хромат-ионами осадки, должны отсутствовать. [3]
Катионы серебра образуют осадки со многими реагентами. [4]
Катионы серебра , свинца, ртути, висмута, кадмия, олова, кобальта, никеля и др., дающие с хромат-ионами осадки, должны отсутствовать. [5]
Катионы серебра с пирогаллолсульфонфталеином или его дибромпроизводным образуют соединения, окрашенные в золотисто-желтый цвет в отличие от многих других катионов, дающих соединения синего или красного цвета. Аналогичную реакцию дает только золото, но его можно отличить от серебра посредством гидросульфита натрия, который вызывает почернение пятен серебра. [6]
Катионы серебра , свинца, ртути, висмута, кадмия, олова, кобальта, никеля и др., дающие с хромат-ионами осадки, должны отсутствовать. [7]
Катионы серебра , свинца, ртути, висмута, кадмия, олова, кобальта, никеля и др., дающие с хромат-ионами осадки, должны отсутствовать. [9]
Катионы серебра образуют подобные олефиновые комплексы, растворимые в воде, которые можно использовать для отделения ненасыщенных углеводородов от алканов. Катализаторы полимеризации олефинов, вероятно, образуют комплексы металл — олефин, которые способствуют протеканию реакции. [11]
Катион серебра в отличие от других катионов дает с кобальтинитритом натрия осадок, совершенно черный в УФ-лучах, что позволяет использовать это свойство для обнаружения серебра. Осадок кобальтинитрита из растворов солей серебра выпадает в виде длинных игл, в присутствии нитратов ртути-1 и висмута образуются комочки. [12]
Катионы серебра , свинца, ртути, висмута, кадмия, олова, кобальта, никеля и др., дающие с хромат-ионами осадки, должны отсутствовать. [13]
Катионы серебра , свинца, ртути, висмута, кадмия, олова, кобальта, никеля и др., дающие с хромат-ионами осадки, должны отсутствовать. [14]
Катион серебра дает с раствором сернокислого Таллина раствор также зеленого цвета. Если концентрация катиона серебра достаточна ( пли в присутствии восстановителя), одновременно с появлением зеленой окраски на стенке пробирки оседает, в виде зеркала, металлическое серебро. Реакция между катионом серебра и сернокислым Таллином катализируется металлическим магнием. Сернокислый таллии взаимодействует не только с катионом серебра, находящимся в растворе, но и с труднорастворимыми солями серебра. Если к крупинке хлористого серебра прибавить каплю раствора сернокислого Таллина, то через 1 — 2 мин. Хлористые соединения свинца и одновалентной ртути не дают этого эффекта; больше того, хлористая ртуть мешает реакции. [15]
Источник: www.ngpedia.ru