Аналитическая химия
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
ТЕМА 1.
ПРЕДМЕТ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА. АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КАТИОНОВ. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ГРУППЫ АНИОНОВ
Как известно все окружающие нас предметы разнообразные тела, различные соединения, горные ископаемые состоят из различных химических элементов. Если у исследуемого продукта известна химическая формула, то обычно определяют примеси, например, Na2CO3 обычно содержит примеси NaHCO3, CaCO3, NaCl. Если исследуемый продукт представляет собой неизвестное вещество (какой-то металл, неметалл, окисел, соль, кислота и т. п.) то устанавливают его химическую формулу. Из химии 8-го класса вам известно, что вещества - это то, из чего состоят физические тела. Самые разные тела могут состоять из одного и того же вещества (пластмасса, стекло, металл). Признаки, по которым различные вещества подобны или отличаются друг от друга называются свойствами веществ. Каждое вещество имеет свои физические и химические свойства. Под химическими свойствами понимают способность вещества при определенных условиях превращаться в другие вещества. Например, вода может превращаться в новые вещества: водород и кислород; в более сложных процессах фотосинтеза углекислый газ и вода превращаются в глюкозу и кислород. Вспомним понятия чистые вещества и смеси веществ.
Первые имеют постоянные физические и химические свойства, например, некоторые металлы. Нужно различать употребление в быту термина чистый (чистый шоколад, бензин, вода и т. д.). Бытовое употребление термина чистый отличается от химического понятия чистое вещество. Мы уже говорили о примесях и можно сказать, что в природе вещества почти никогда не встречаются в чистом виде, а обычно в виде смесей, составные части которых называются компонентами и могут быть однородными и неоднородными (вода, воздух, растворы, бензин и кровь, бетон, краски, чернила, асфальт, нефть, молоко и т. п.). В химии чистые вещества и степень чистоты веществ четко обозначаются в виде надписей на этикетках химических реактивов - химически чистый (х.ч.), ч. Д. а., о. ч., и т. д. Эти буквы являются руководством для химика-аналитика при проведении анализа и указываются в методических руководствах и нормативных документах. Следовательно, определение химического состава любого исследуемого вещества сводится к разделению смесей, выделению и определению составляющих его компонентов. Для каждого вещества необходимо разрабатывать методы разделения, т. к. универсальных методов выделения компонентов не существует, хотя бы потому, что каждая составляющая, т. е. каждый компонент имеет свои химические свойства. Однако, методы разделения смесей определенного типа были разработаны очень давно (алхимики) и применяются сейчас, другие методы, например, неразрушающего контроля и физико-химические разработаны в настоящее время.
Для разделения неоднородных смесей используются фильтрование и отстаивание, для однородных - выпаривание, дистилляция или перегонка (получение дистиллированной воды). Метод исследования основанный на разложении данного сложного вещества на более простые составные части называется анализом. Например, химический анализ воды можно установить путем разложения электрическим током (через воду, в которую добавлен электролит NaCl) пропускают постоянный электрический ток, при этом выделяются газообразный водород и кислород, что является доказательством того, что вода состоит из водорода и кислорода 2Н2О = 2Н2 +О2. Противоположностью анализа в химии является синтез - получение сложного вещества из более простых, например, синтез аммиака из водорода и азота при определенных условиях (температуре и давлении) N2. +3Н2 -2 NH3. В аналитической химии пользуются методом синтеза для определения состава неизвестных соединений путем сравнения их свойств со свойствами аналогичных соединений, но полученных синтетическим путем. Так, например, синтезом воды из водорода и кислорода было доказано, что вода сложное соединение, однако, необходимо было сделать и анализ воды, чтобы окончательно убедиться, что вода состоит из этих 2-х элементов.
Таким путем синтеза и анализа был определен состав воды и можно сказать словами Ф. Энгельса, что без анализа нет синтеза (Анти-Дюринг). Т. о. аналитической химией называют науку о методах определения качественного и количественного состава веществ или их смесей по интенсивности аналитического сигнала. Аналитическая химия разрабатывает теоретические основы методов исследования химического состава веществ и их практического применения. Задача качественного анализа - обнаружение компонентов (или ионов), содержащихся в данном веществе. Количественный анализ - это определение содержания составных частей сложного материала, результаты которого выражают в массовых долях (%), например, химически чистый сульфат меди CuSO45H2O содержит массовую долю меди 25,44%, а фосфоритная мука - промышленное удобрение - массовую долю Р2О5 от 20 до 30%. Исследования вещества всегда начинаются с его качественного анализа, т. е. из определения того из каких компонентов (или ионов) состоит это вещество. Если состав вещества известен, то сразу приступают к количественному анализу, предварительно выбрав наиболее подходящий метод.
Теоретические основы химического анализа составляют следующие законы и теоретические положения: периодический закон Д.И. Менделеева; закон действующих масс; теория электролитической диссоциации; химическое равновесие в гетерогенных системах; комплексообразование; амфотерность гидроксидов; автопротолиз (во?/p>