Презентация на тему Основные понятия аналитической химии. Положения теории растворов электролитов и закона действующих масс

наук, связанных с практикой.

2. Понятие об аналитическом сигнале. Аналитические

признаки веществ и аналитические реакции. Типы аналитических реакций и реагентов.

3. Использование законов термодинамики и кинетики для описания реальных гомогенных и гетерогенных систем (Термодинамическая и концентрационные константы равновесия. Основные положения теории Дебая-Хюккеля. Активность электролитов, ионов, коэффициент активности. Влияние ионной силы на коэффициент активности ионов. Виды констант химического равновесия, которые используются в химико-аналитических исследованиях).

пособие для ВУЗов/ Ю. А. Золотов [и др.]; Под

ред. Ю. А. Золотова.– М.: Высш. шк., 1999.– Кн. 1 – 351 с. Кн. 2 – 494 с.

2. Пилипенко, А.Т. Аналитическая химия. В 2-х кн./ А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий.– М.: Химия, 1990.

3. Васильев, В.П. Аналитическая химия. В 2-х кн. /В.П. Васильев.– М.: Высшая школа, 2003. –Т.1 – 432 с., Т.2. – 384 с.

4. Жебентяев, А.И. Аналитическая химия. Химические методы анализа: учеб. пособие/ А.И. Жебентяев, А.К. Жерносек, И.Е. Талуть. – М.: Новое издание; Минск: Новое издание, 2010. – 542 с.

5. Жерносек, А.К. Аналитическая химия для будущих провизоров. Часть 1. Учебное пособие/ А.К .Жерносек, И.Е. Талуть; под. ред. А.И. Жебентяева. – Витебск, ВГМУ, 2003. – 362 с.

системе наук, связанных с практикой
Аналитическая химия – это наука

о принципах, методах и средствах определения химического состава и структуры веществ.

Задача аналитической химии - создание и совершенствование её методов, определение границ их применимости, оценка метрологических и других характеристик, разработка методик анализа конкретных объектов.

Функции аналитической химии как области знания:
решение общих вопросов (например, развитие метрологии);
разработка аналитических методов;
решение конкретных задач анализа (например, создание аналитической химии пестицидов).

определённых объектов с использованием методов, рекомендуемых аналитической химией

Анализ –

совокупность действий, целью которых является получение информации о химическом составе объекта

Принцип анализа – явление, которое используется для получения аналитической информации

Метод анализа – краткое изложение принципов, положенных в основу анализа вещества (без указания определяемого компонента и объекта)

Методика анализа – подробное описание выполнения анализа данного объекта с использованием выбранного метода, которое обеспечивает регламентированные характеристики правильности и воспроизводимости.

анализа часть объекта (образца)

Аналиты - определяемые компоненты, входящие в

состав пробы

Матрица - среда, в которой находится аналит

«Матричный эффект» - влияние на результат анализа веществ, входящие в состав матрицы

г/

веществ и аналитические реакции. Типы аналитических реакций и реагентов
Аналитический

сигнал – среднее значение результатов измерения физической величины в заключительной стадии анализа, функционально связанное с содержанием (концентрацией) определяемого компонента

Аналитический сигнал = полезный аналитический сигнал + аналитический сигнал фона

предусмотренных методикой анализа

Результат единичного определения - значение содержания вещества,

найденное при единичном определении, с указанием единицы измерения

Параллельные определения - проведенные в практически одинаковых условиях несколько единичных определений

Результат анализа - средний результат параллельных определений

содержания вещества по величине аналитического сигнала:

1. абсолютные (безэталонные)

– содержание определяемого вещества рассчитывают непосредственно из величины аналитического сигнала (гравиметрия, кулонометрия);

2. относительные (эталонные) – величину аналитического сигнала сравнивают с величиной, полученной для стандартного образца или стандартного вещества (титриметрия, фотометрия и др.)

Стандартные образцы - специально приготовленные материалы, состав и свойства которых достоверно установлены и официально аттестованы специальными государственными метрологическими учреждениями

Стандартные вещества - достаточно чистые и устойчивые вещества известного состава

данным результатом и истинным значением измеряемой величины (абсолютная погрешность)

либо отношение этой разности к истинному значению измеряемой величины (относительная погрешность)

Истинное значение измеряемой величины – идеальная величина, которую можно достичь только в том случае, когда устранены все источники погрешностей измерения и выбрана вся генеральная совокупность

Неопределённость измерения – параметр, связанный с результатом измерения и характеризующий разброс значений (например, ширина доверительного интервала, стандартное отклонение), которые с достаточным основанием могут быть приписаны измеряемой величине

друг к другу независимых результатов измерений при оговоренных условиях

2.

Правильность – отсутствие систематического смещения результатов относительно действительного значения, иными словами, отсутствие систематической погрешности

3. Предел обнаружения (в качественном анализе) или предел определения (в количественном анализе) - минимальное количество определяемого вещества обнаруживаемое с помощью данной методики

4. Диапазон определяемых содержаний - область содержаний определяемого вещества в анализируемом объекте, которые можно определить с помощью данной методики

5. Чувствительность (коэффициент чувствительности) - степень изменения аналитического сигнала при изменении количества вещества, обуславливающего появление этого сигнала

определенную аналитическую информацию

Классификация аналитических реакции по наблюдаемым эффектам
Реакции

с образованием и растворением осадка
Реакции с образование характерных кристаллов
Реакции с появление или изменение окраски растворов
Реакции сопровождающиеся выделение газов

Классификация аналитических реакции и реагентов по избирательности
1. специфические – позволяют при данных условиях обнаружить только одно вещество

2. избирательные – позволяют при данных условиях обнаружить небольшое число веществ

3. групповые – используются в систематическом анализе для обнаружения и выделения группы веществ

NH4++OH–→H2O+NH3↑

диметилглиоксим → Ni2+; Fe2+; Co2++…

H2SO4
Na+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Cr3+,Cu2+ → CaSO4↓, SrSO4↓, BaSO4↓

описания реальных гомогенных и гетерогенных систем
Большинство химических реакций,

использующихся в аналитической химии, можно считать обратимыми. Протекание обратимой химической реакции в закрытой системе приводит к установлению равновесия. В этом случае скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции и ΔG=0.

Все химические равновесия характеризуются соответствующими константами химического равновесия

при использовании которой свойства данного раствора могут быть описаны

теми же уравнениями, что и свойства идеального раствора

Коэффициент активности - отношение активности вещества в данном растворе к его концентрации

В зависимости от способа описания количественного состава раствора различают следующие коэффициенты активности:

1. молярный (у=а/С) - отношение эффективной молярной концентрации к номинальной;

2. моляльный (γ=а/Сm) - отношение эффективной моляльной концентрации к номинальной;

3. рациональный (f=a/χ) - отношение эффективной молярной доли к номинальной

- среднеионный коэффициент активности, характеризует поведение электролита в целом,

можно определить экспериментально

- индивидуальные коэффициенты активности – характеризуют активность отдельных ионов, входящих в состав раствора, можно только рассчитать, так как невозможно получить раствор, в котором присутствовали бы только катионы или только анионы.

Ионная сила (I) - величина, которая учитывает влияние концентрации (С) и заряда (z) всех ионов, присутствующих в растворе, на активность растворенного вещества

Универсального уравнения, с помощью которого можно было бы рассчитать

коэффициент активности любого электролита при любой величине ионной силы, не существует!!!!

где А – коэффициент, зависящий от температуры и диэлектрической проницаемости растворителя (для разбавленных водных растворов при Т=298К А приблизительно равен 0,511)

и его учеником Э. Хюккелем исходя из следующих предположений:

ионы электролита взаимодействуют друг с другом (силы взаимодействия электростатические и могут быть рассчитаны по законам электростатики);
растворитель влияет на взаимодействие ионов (это влияние учитывается введением диэлектрической постоянной растворителя как непрерывной однородной среды);
взаимодействие иона (в теории он называется центральным) с окружающими его ионами электролита в среднем равноценно его взаимодействию с воображаемой ионной атмосферой, обладающей непрерывным распределением электрического заряда;
размерами центрального иона можно пренебречь и считать его точечным зарядом.
В предельном уравнении Дебая-Хюккеля природа иона не учитывается. Считается, что при малых значениях ионной силы коэффициенты активности иона не зависят от его природы.

0,01 - 0,1 используют расширенное уравнение Дебая-Хюккеля:

где В приблизительно

0,328 при Т=298К,
а - эмпирическая константа, характеризующая

размер ионной атмосферы,

Å

количественную оценку коэффициента активности можно проводить по уравнению Дэвиса:

В

данном уравнении a принято равным 3,05, поэтому произведение Ba равно 1. Фактор 0,2I учитывает образование ионных пар, изменение диэлектрической проницаемости и т.д.

условная константа равновесия отличается от реальной тем, что в

описывающее ее выражение входят общие концентрации веществ, участвующих в равновесии

- термодинамическая константа равновесия, выражается через активности частиц, принимающих участие в равновесии

К - концентрационная реальная константа равновесия, предполагает использование равновесных концентраций

определенной формы вещества, участвующего в равновесии

Общая концентрация –

сумма равновесных концентраций всех форм существования данного вещества

Молярная доля данной формы вещества - отношение равновесной концентрации определённой формы вещества к общей концентрации этого вещества

ступенчато. Константы равновесия, характеризующие каждую ступень, называются ступенчатыми. Произведение

ступенчатых констант называется общей константой равновесия. Общая константа не описывает реально существующего равновесия, но более удобна для расчётов.

1 ступень Ag+ + NH3 ↔ [Ag(NH3)]+

2 ступень [Ag(NH3)]+ + NH3 ↔ [Ag(NH3)2]+

логарифмы (если константа очень большая) или отрицательные десятичные логарифмы

(если она, наоборот, значительно меньше единицы)

Отрицательный десятичный логарифм константы равновесия называется показателем данной константы:

рК = – lgK