Химические и физико-химические методы анализа

Установка титра методом отдельных навесок. Константа диссоциации синильной кислоты. Классификация методов осаждения. Значение ионов H и OH в водных растворах электролитов. Полярографические методы анализа. Нахождение степени диссоциации циановодорода.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Контрольная работа

Химические и физико-химические методы анализа



План

1. Установка титра методом отдельных навесок

2. Значение H⁺ и OH^- в водных растворах электролитов

3. Классификация методов осаждения

4. Полярографические методы анализа

5. Константа диссоциации циановодорода (синильной кислоты)

равна 7,9 ^. 10^-10. Найти степень диссоциации HCN d 0.001 M растворе

Список литературы



1. Установка титра методом отдельных навесок

Установка титра - одна из ответственнейших операций титриметрии. От того, насколько правильно определен титр раствора титранта, зависят результаты анализа.

Способ отдельных навесок. Рассчитывают навеску первичного стандарта, задаваясь объемом титранта, в который желательно израсходовать (при вместимости бюретки 25 мл - это 10-15 мл), и учитывая ожидаемую концентрацию титранта. Например, ожидаемая концентрация раствора 0,1 н., желаемый расход V-10 мл, тогда нужная навеска равна:

г=с[/».(В)В] i/M[f„.(B)B]/iooo= 0.1 * 10Л1[,,..(В)В] /1000 = М |f,„(B)Bl /1000.

Берут серию близких точных навесок (3-5), переносят их количественно в чистые колбы для титрования, ра створяют в произвольном объеме дистиллированной воды (10-20 мл) или другого растворителя и титруют по соответствующей методике раствором титранта, характеристики которого хотят установить. По результатам титрования каждой навески рассчитывают С, Т, К раствора. Затем находят их среднее значение.

Если первичный стандарт - А, титрант - В, то в точке эквивалентности

n[f„.(A)A]=n(f„.(B)B].

Следовательно, SA/M [,„. (А) А] = С [/,„ (В) В] VB/1000; C|f,„(B)B] =gA- 1000ДЛ4 |/„.(А)А] VB1; gA/M If... (A) A] = TBVB/M [l„. (В)B]; TB=8AM [/,». (B)B) /|M [/,„ (A)A] V„).

2. Значение H⁺ и OH^- в водных растворах электролитов

Чистая вода, хоть и плохо (по сравнению с растворами электролитов), но может проводить электрический ток. Это вызвано способностью молекулы воды распадаться (диссоциировать) на два иона которые и являются проводниками электрического тока в чистой воде (ниже под диссоциацией подразумевается электролитическая диссоциация - распад на ионы):

H₂O - H⁺ + OH^-

Примерно на 556 000 000 не диссоциированных молекул воды диссоциирует только 1 молекула, однако это 60 000 000 000 диссоциированных молекул в 1мм³. Диссоциация обратима, то есть ионы H⁺ и OH^- могут снова образовать молекулу воды. В итоге наступает динамическое равновесие при котором количество распавшихся молекул равно количеству образовавшихся из H⁺ и OH^- ионов. Другими словами скорости обоих процессов будут равны. Для нашего случая, уравнение скорости химической реакции можно написать так:

х₁ = к₁ * [H₂O] (для диссоциации воды)

х₂ = к₂ * [H⁺] * [HO^-] (для обратного процесса)

где х - скорость реакции; к - константа скорости реакции (зависящая от природы реагирующих веществ и температуры); [H₂O], [H⁺] и [HO^-] - концентрации (моль/л).

В состоянии равновесия х₁ = х₂, следовательно:

к₁ * [H₂O] = к₂ * [H⁺] * [HO^-]

Проведем нехитрые математические действия и получим:

к₁/к₂ = [H⁺] * [HO^-]/[H₂O]

к₁/к₂ = K

K - константа равновесия, а в нашем случаи константа диссоциации, которая зависит от температуры и природы веществ, и не зависящая от концентраций (также как к₁ и к₂). K для воды 1,8*10^-16 при 25 °C (справочная величина).

Вследствие очень малого количества продиссоциированных молекул концентрацию [H₂O] можно принять равной общей концентрации воды, а общую концентрацию воды в разбавленных растворах как величину постоянную:

[H₂O]=1000(г/л)/18(г/моль)=55,6 моль/л.

Заменяя к₁/к₂ на K и используя величину [H₂O], определяем чему равно произведение концентраций [H⁺] и [HO^-], которое называется - ионное произведение воды:

K=[H⁺]*[HO^-]/55,6моль/л1,8*10^-16 * 55,6 моль/л = [H⁺] * [HO^-]

10^-14 = [H⁺] * [HO^-]

Так как, при определенной температуре, величины используемые в расчете ионного произведения воды (K, [H₂O]) постоянны, значение ионного произведения воды [H⁺] * [HO^-] так же постоянно. А поскольку при диссоциации молекулы воды образуется одинаковое количество ионов [H⁺] и [HO^-], получается что для чистой воды концентрации [H⁺] и [HO^-] будут равны 10^-7 моль/л. Из постоянства ионного произведения воды следует, что если количество ионов H⁺ становится больше, то количество ионов HO^- становится меньше. Например, если к чистой воде добавить сильную кислоту HCl, она как сильный электролит вся продиссоциирует на H⁺ и Cl^-, в результате концентрация ионов H⁺ резко увеличится, и это приведет к увеличению скорости процесса противоположного диссоциации, так как она зависит от концентраций ионов H⁺ и OH^-:х₂ = к₂ * [H⁺] * [HO^-]

В ходе ускорившегося процесса противоположного диссоциации, концентрация ионов HO^- уменьшится до величины соответствующей новому равновесию, при котором их будет так мало, что скорости диссоциации воды и обратного процесса снова будут равны. Если концентрация получившегося раствора HCl равна 0,1моль/л, равновесная концентрация [HO^-] будет равна:

[HO^-] = 10^-14/0,1 = 10^-13 моль/л

При добавлении сильного основания NaOH сдвиг будет в сторону уменьшения концентрации H⁺. pH воды

Для удобства, концентрации [H⁺] и [HO^-] выражают в виде водородного показателя pH и гидроксильного показателя pOH. pH и pOH - это отрицательные десятичные логарифмы концентраций [H⁺] и [HO^-] (правильнее использовать не концентрацию, а активность) соответственно:

pH = -lg[H⁺] pOH = -lg[OH^-]

Прологарифмируя уравнение [H⁺] * [HO^-] = 10^-14 получим:

lg[H⁺]+lg[OH^-]=-14-lg[H⁺]-lg[OH^-]=14pH + pOH = 14

Получившаяся сумма pH и pOH, также как и произведение, которое логарифмировали, является постоянной и равна 14, так если pH=3 то pOH=11 (pH и pOH могут быть и отрицательными, и если pH=-1 тогда pOH=15).

В зависимости от pH растворы делят на нейтральные, кислые и щелочные. При pH=7 раствор нейтральный, при pH<7 - кислый, при pH>7 - щелочной. диссоциация ион электролит циановодород

От pH раствора очень сильно зависит протекание многих химических реакций, как на уровне процессов проводящихся в лаборатории и на производстве, так и на уровне реакций в живых организмах, поэтому химикам и биологам с водородным показателем иметь дело приходится очень часто. Все обитатели природных вод и почв адаптированы к определенному водородному показателю, и в случаи его изменения могут погибнуть. Большинство живых организмов могут существовать лишь в средах, близких к нейтральным. Отчасти это связано с тем, что под действием ионов H⁺ и OH^- многие белки, содержащие кислотные или основные группы, изменяют свою конфигурацию и заряд. А в сильнокислой и сильнощелочной средах рвётся пептидная связь, которая соединяет отдельные аминокислотные остатки в длинные белковые цепи. Из-за этого ультраосновные (сильнощелочные) растворы вызывают щелочные ожоги кожи и разрушают шёлк и шерсть, состоящие из белка. Все живые организмы вынуждены поддерживать во внутриклеточных жидкостях определённое значение рН. От величины водородного показателя почвенного раствора зависит урожайность различных культурных растений. На кислых почвах с pH=5-5,5 не развиваются проростки ячменя, но хорошо развивается картофель.

3. Классификация методов осаждения

Методами осаждения называют методы объемного анализа, основанные на применении реакций, сопровождающихся выпадением осадка. Выпадением осадка сопровождается довольно большое число химических реакций, однако очень немногие из них могут быть использованы для объемно-аналитических определений. Необходимым условием применимости подобных реакций для объемных определений, как и в случае других объемно-аналитических методов, является возможность точного наблюдения момента окончания реакции, т. е. точки эквивалентности. В данном случае э...