Количественный и качественный анализ

Часть I. Качественный анализ

Химическое  равновесие в гомогенной системе. Основные его типы: кислотно-основное, равновесия комплексообразования и окисления-восстановления. Факторы, влияющие на химическое равновесие: концентрации реагирующих веществ, природа растворителя, ионная сила раствора, температура. Активность и коэффициент активности. Общая и равновесная концентрации. Конкурирующие реакции, коэффициент конкурирующей реакции. Термодинамическая, реальная и условная константы равновесия.

Кислотно-основное равновесие. Современные представления о кислотах и основаниях. Основные положения теории Бренстеда–Лоури. Кислотно-основные сопряженные пары. Влияние природы растворителя на силу кислот и оснований. Константа автопротолиза. Нивелирующий и дифференцирующий эффект растворителя. Буферные растворы. Расчет рН водных растворов сильных и слабых кислот и оснований, амфолитов, буферных растворов.

Комплексные соединения и органические реагенты. Типы и свойства комплексных соединений, используемых в аналитической химии. Ступенчатое комплексообразование. Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексных соединений. Влияние комплексообразования на растворимость соединений и окислительно-восстановительный потенциал системы. Теоретические основы взаимодействия органических реагентов с неорганическими ионами. Функционально-аналитические группы. Теория аналогий взаимодействия ионов металлов с неорганическими реагентами типа H₂O, NH₃, H₂S и кислород-, азот-, серосодержащими органическими реагентами. Хелаты, внутрикомплексные соединения. Использование комплексных соединений в анализе для обнаружения, разделения, маскирования и определения ионов.

Окислительно-восстановительные  реакции. Обратимые окислительно-восстановительные системы и их потенциалы. Равновесный электродный потенциал. Уравнение Нернста. Стандартные и формальные окислительно-восстановительные потенциалы. Влияние различных факторов на формальный потенциал: рН раствора, ионной силы раствора, процессов комплексообразования и образования осадков, концентрации комплексообразующих веществ и осадителей. Константа равновесия окислительно-восстановительных реакций и направление реакции окисления-восстановления.

Химическое  равновесие в гетерогенной системе. Основные типы химического равновесия в гетерогенной системе: жидкость-твердая фаза (раствор-осадок), жидкость-жидкость. Константа равновесия реакции осаждения-растворения (произведение растворимости). Термодинамическая, реальная и условная константы равновесия. Условия осаждения и растворения осадков. Расчет растворимости осадков в различных условиях.

Качественный  анализ. Классификация катионов и анионов; аналитические группы. Дробный и систематический ход анализа. Схема качественного анализа. Селективность аналитических реакций. Методы обнаружения: образование осадков, окрашенных соединений, выделение газа, окрашивание пламени, микрокристаллоскопические реакции. Методы разделения: осаждение, экстракция, хроматография.

Часть II. Количественный анализ 
Химические методы анализа

Гравиметрический  метод анализа. Прямые и косвенные определения. Кристаллические и аморфные осадки. Схема образования осадка. Причины и виды загрязнения осадка (соосаждение, последовательное и совместное осаждение). Требования к осаждаемой и гравиметрической форме. Примеры применения гравиметрического метода анализа: определение ионов металлов и сульфид-иона; анализ фосфатов, силикатных и карбонатных пород.

Титриметрические  методы анализа. Способы титрования: прямое, обратное, вытеснительное, косвенное. Кислотно-основное титрование. Требования, предъявляемые к реакциям в кислотно-основном титровании. Кривые титрования, точка эквивалентности, конечная точка титрования. Индикаторы. Первичные и вторичные стандарты, рабочие растворы. Построение кривых титрования, выбор индикатора, погрешность титрования. Примеры практического применения кислотно-основного титрования - определение HCl, NaOH, Na₂CO₃.

Комплексонометрическое  титрование. Требования к реакциям комплексо-образования, применяемым в титриметрии. Применение аминополикарбоновых кислот. Металлохромные индикаторы и требования к ним. Построение кривых титрования.

Окислительно-восстановительное  титрование. Построение кривых титрования. Способы фиксирования конечной точки титрования в окислительно-восстановительном титровании. Методы: перманганатометрический, иодометрический, бихроматометрический.

Физико-химические методы анализа

Спектроскопические  методы анализа. Основные характеристики электромагнитного излучения (длина волны, частота, волновое число, интенсивность). Спектры атомов. Методы атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектроскопии. Спектры молекул. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Способы определения концентрации веществ. Спектро-фотометрический и люминесцентный методы.

Электрохимические методы. Электрохимическая ячейка, индикаторный электрод и электрод сравнения. Ионометрия, потенциометрическое титрование. Кулонометрия: прямая и и кулонометрическое титрование; закон Фарадея. Классическая вольтамперометрия. Кондуктометрия: прямая и кондуктометрическое титрование, возможности поточного контроля.

Статистическая  обработка результатов  анализа

Воспроизводимость и правильность анализа. Систематические  погрешности. Случайные погрешности; закон нормального распределения, критерий Стьюдента. Сравнение результатов  анализа (F-критерий).

Литература

1.Основы аналитической химии. /Под ред. Ю.А.Золотова. М.: Высш. шк., 1996. Т. I–II. 
2.Методы обнаружения и разделения элементов. Практическое руководство. /Под ред. И.П.Алимарина. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984.  
3.Белявская Т.А. Практическое руководство по гравиметрии и титриметрии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. 
4.Дорохова Е.Н., Николаева Е.Р., Шеховцова Т.Н. Аналитическая химия (методические указания). М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988.  
5.Фадеева В.И., Иванов В.М. Методическое руководство по гравиметрическим и титриметрическим методам анализа. М.: МГУ, химический фак-т. 1996.  
6.Справочное пособие по аналитической химии. /Под ред. И.П.Алимарина и Н.Н.Ушаковой. М.: МГУ, 1975.  
7.Ушакова Н.Н. Курс аналитической химии для почвоведов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984.