Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: Рабочая программа, задания на контрольную работу

Министерство образования Российской Федерации СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра химии и охраны окружающей среды

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИИ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ Направление и специальность подготовки дипломированных специалистов: 656600 - защита окружающей среды 330200 - инженерная защита окружающей среды

(химическая промышленность) Направление подготовки бакалавров 553500 - защита окружающей среды

Санкт-Петербург 2001

Утверждено редакционно-издательским cоветом университета УДК 543 (075) Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Рабочая программа, задания на контрольную работу. - СПб. : СЗТУ, 2001. 63с. Рабочая программа, задание на контрольную работу по дисциплине «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа» предназначены для студентов 2 курса специальности 330200 - «Инженерная защита окружающей среды (химическая промышленность)». По всем разделам курса представлена рабочая программа с вопросами для самоконтроля, составлены контрольные задания. Рабочая программа разработана в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению и специальности подготовки дипломированных специалистов: 656600 - «Защита окружающей среды», 330200 - «Инженерная защита окружающей среды (химическая промышленность)» и направлению подготовки бакалавров 553500 - «Защита окружающей среды». Рассмотрено на заседании кафедры химии и охраны окружающей среды 05.06.2001 г., одобрено методической комиссией факультета технологии веществ и материалов 29.06.2001 г. Научный редактор Г.С. Зенин, д-р техн. наук, проф. Рецензенты : кафедра химии и охраны окружающей среды СЗТУ (зав. каф. Г.С. Зенин, д-р техн. наук, проф.); В.В. Хорунжий, канд. хим. наук, доц., зав. каф. общей и медицинской химии С.-Петербургской государственной педиатрической медицинской академии Составители: Т.В. Беляева, канд. хим. наук, проф.; Н.Ф. Волынец, канд. хим. наук, доц.

 Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2001

3

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Аналитическая химия - это наука об определении химического состава веществ и отчасти их строения. Использование методов аналитической химии позволяет определить, из каких компонентов состоит анализируемое вещество, в какой форме эти компоненты находятся в анализируемом объекте, а в некоторых случаях становится возможным и установление пространственного расположения компонентов. Предметом аналитической химии являются теория и практика химического анализа, которые включают: - решение общих вопросов анализа, например, развитие теоретических основ групп методов анализа или отдельных методов, определение границ их применимости, развитие метрологических основ аналитической химии, методологии автоматизации и математизации методов анализа; - разработку аналитических методов; - решение конкретных задач анализа, например, создание аналитической химии пестицидов, разработку и развитие аналитической химии продуктов нефтепереработки. Химический анализ является важным средством контроля сырья, промежуточных и конечных продуктов производства в целом ряде отраслей промышленности: химической, металлургической, горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, фармацевтической, пищевой. Химический анализ необходим в медицинской диагностике, биотехнологии, геологической службе как главное средство контроля загрязненности окружающей среды. При этом каждая отрасль при постановке и решении аналитической задачи имеет свою специфику. Аналитическая служба - это сервисная система, обеспечивающая конкретный анализ определенных объектов с использованием арсенала методов, рекомендуемых аналитической химией. Однако указанное деление на аналитическую химию как науку и аналитическую сервисную службу, безусловно, не имеет абсолютно жестких границ. С одной стороны, аналитики-исследователи чаще всего разрабатывают и совершенствуют свои методы для какой-либо определенной группы объектов. С другой стороны, аналитикам-практикам при отсутствии в литературе нужных сведений нередко приходится заниматься научными исследованиями. В конце 70-х годов появился новый международный журнал по aналитической химии окружающей среды «International Journal of Envi-

4

ronmental Analytical Chemistry», единственный из международных аналитических журналов, посвященных какой-то одной группе анализируемых объектов, а именно объектов окружающей среды, поскольку проблема контроля за качеством воды, воздуха, почвы, особенно в развитых странах, стала к тому времени особенно острой. В 1992 году в России (СанктПетербурге) начал выходить «Журнал экологической химии», схожий с вышеназванным журналом по своим целям и задачам. Окружающая среда включает в себя среду обитания и производственной деятельности человека. В условиях современной научнотехнической революции воздействие человека на окружающую среду становится все более ощутимым. Формирование химического состава атмосферы, природных вод и почв протекает не только за счет естественных, но и антропогенных факторов вследствие поступления загрязнений и связанных с ними химических превращений. В результате неконтролируемых выбросов в биосферу большого количества токсичных веществ происходит превышение ее естественных возможностей к самоочищению. Непосредственным следствием этого являются загрязнение поверхности суши, гидросферы и атмосферы, возрастание содержания токсичных элементов, таких как мышьяк, свинец, кадмий, ртуть, селен, и многих других приоритетных экотоксикантов. Резко возрастает интенсивность загрязнения Мирового океана, особенно нефтепродуктами, образующими на поверхности воды пленку, затрудняющую газо- и водообмен между океаном и атмосферой. Для практического решения оптимизации взаимодействия окружающей среды и человеческого общества необходимы всестороннее исследование техногенных изменений природной среды на всех уровнях (от местного до планетарного), изучение степени устойчивости природных ландшафтов по отношению к воздействию человека, оценка их способности к саморегулированию и восстановлению, прогнозирование их дальнейшего поведения. Решение этих задач строится на наличии постоянной достоверной информации о составе объектов окружающей среды, получаемой в результате постоянного аналитического контроля за состоянием воздуха, воды, почв, биологических объектов. Эта информация должна содержать данные по идентификации вредных органических и неорганических компонентов, об их количественном содержании, а также форме, в которой они присутствуют в атмосферных осадках, воздухе, почве, речных, озерных и морских водах, в донных отложениях, пищевых продуктах, косметических препаратах, различных биоматрицах. Всю эту информацию поставляют аналитические лаборатории различных систем и ве-

5

домств: аналитические лаборатории очистных сооружений тех промышленных предприятий, которые находятся в этой зоне, - Гидрометеослужбы, Госсанэпиднадзора, Министерства здравоохранения. Число работников таких лабораторий огромно. Они осуществляют контроль за состоянием чистоты атмосферы, химического состава почв, природных , питьевых, сточных вод. В течение многих лет разработку и внедрение методов промышленно-санитарной химии в СССР проводили институты охраны труда, санитарии и гигиены. К сожалению, к настоящему времени единого комплексного научно-методического руководства этими работами пока не существует. Конечно, широкое внедрение высокоэффективных мер контроля за состоянием окружающей среды (воды, воздуха и почвы) не предотвращает ее загрязнения, но является основой для своевременного обнаружения отдельного источника загрязнения и его локализации, а систематическое накопление и обобщение аналитических данных являются основой для прогнозирования и изменения режимов отдельных водных бассейнов или регионов в зависимости от различных факторов. В аналитической химии широко используются такие разделы химии, как учение о химическом равновесии, химическая кинетика, неорганическая, органическая, коллоидная химия, электрохимия. Развитие многих методов анализа происходит под влиянием постоянного развития соответствующих разделов физики (например, успехи оптической, рентгеновской, радиочастотной спектроскопии определяют развитие соответствующих методов анализа) и в результате прогресса в приборостроении. Содержание дисциплины «Аналитическая химия и физикохимические методы анализа» связано со следующими дисциплинами специальности «Инженерная защита окружающей среды»: • «Метрология, стандартизация и сертификация», • «Промышленная экология», • «Математические методы моделирования систем защиты окружающей среды», • «Теоретические основы защиты окружающей среды», • «Управление охраной окружающей среды», • «Экологическая экспертиза, ОВОС и сертификация», • «Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг», • «Инженерная защита окружающей среды предприятий химической промышленности».

6

Цель преподавания дисциплины - сочетание дальнейшего развития общехимической подготовки студента, начатой в курсе общей и неорганической химии, с обучением наиболее важным химическим и физикохимическим методам анализа и возможностям их применения для решения конкретных практических задач, связанных с вопросами охраны окружающей среды. Учитывая своеобразие и сложность современной социальноэкономической ситуации, кафедра строит программу обучения с учетом того, что часть студентов ориентируется не только на получение конкретной узкой специальности, но, главным образом, на получение базового высшего образования, что требует освоения широкого диапазона общенаучных и общетехнических знаний, формирования системной подготовки специалиста. Поэтому главная цель построения программы обучения аналитической химии - это освоение смысла, философии науки, системы и взаимосвязи ее методов, а отнюдь не загруживание студента деталями "нужного" метода. По окончании изучения курса «Аналитическая химия и физикохимические методы анализа» студент должен знать : - основные методы титриметрического и гравиметрического анализов; - принципы, на которых основаны методы разделения и концентрирования при построении аналитической методики; - основные методы оптического, электрохимического и хроматографического анализа; - основной приборный парк современной аналитической (экологической) лаборатории; - основные критерии, используемые при выборе метода анализа; - основные приемы построения аналитических методик при использовании различных химических и физико-химических методов анализа; - основные погрешности химического анализа и принципы обработки результатов измерений; - основные методы пробоотбора, используемые при анализе воды, воздуха, почвы, подготовки пробы к анализу и основные методы анализа объектов окружающей среды.

7

Студент должен уметь: - пользоваться справочной литературой для решения аналитических задач; - формулировать аналитическую задачу для анализа объектов окружающей среды: воды, воздуха почвы; - на основе анализа научно- литературных данных и нормативных документов структурировать пути ее решения; - логически оценивать результаты , полученные при анализе объектов окружающей среды с позиций существующих нормативно-правовых актов. Студент должен получить навыки: - проведения некоторых аналитических операций химических методов анализа (экстракции, взятия навески, отбора средней пробы, приготовления рабочих растворов, титрования) и связанных с ними расчетов; - работы на оптических, электрохимических и хроматографических приборах ; - расшифровки аналитических сигналов, полученных вручную или при использовании соответствующего программного обеспечения, при проведении физико-химического анализа и обработке полученной информации; - правильного представления результатов анализа в отчете о проделанной экспериментальной работе и их критической оценки; - работы с нормативно-правовыми и нормативно-техническими документами, регламентирующими работу сервисной аналитической службы в системе органов охраны окружающей среды.

8

2. СТРУКТУРНО-ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ДИСЦИПЛИНЫ

Структура аналитической химии Аналитическая химия Качественный анализ

Количественный анализ Виды анализа Методы анализа

Методы аналитической химии Методы пробоотбора Методы подготовки пробы к анализу Методы разделения и концентрирования

Гравиметрические Химические

Титриметрические Волюмометрические

Методы обнаружения Оптические Электрохимические

Методы определения

Хроматографические Рентгеновские Физические и физикохимические

Радиоспектроскопические Ядерно-физические

9

Классификация видов анализа Качественный анализ

Количественный анализ

фазовый

молекулярный

структурный

изотопный

элементный

по природе обнаруживаемых и определяемых частиц

по массе и объему пробы макро

микро

ультрамикро

субмикро

специальные виды анализа локальный

дистанционный

непрерывный

недеструктивный

10

Классификация основных химических методов анализа Химические методы анализа Основные типы химических реакций реакции комплексообразования

титрование

осадительное

комплексонометрическое титрование

окислительновосстановительное титрование

кислотноосновное титрование

Основные титриметрические методы (объемные методы)

реакции осаждения

Гравиметрические методы

отгонки

окислительновосстановительные реакции

осаждения

реакции нейтрализации (кислотноосновные)

Способы расчета в инструментальных методах анализа

Способы расчета концентраций

Метод сравнения

Метод калибровочного графика

Метод добавок

11

Классификация инструментальных методов анализа Физические и физико-химические методы анализа

жидкостная

амперометрия кулонометрия

по механизму взаимодействия подвижной и неподвижной фаз

ионообменная

по области электромагнитного спектра (ИК-, УФ-, В-, рентген- и др.)

полярография

по виду подвижной фазы

распределительная

атомная эмиссионная спектроскопия

потенциометрия, потенциометрическое титрование

хроматографические методы

газовая

газовая,

молекулярноабсорбционная

атомно-абсорбционная (ААС)

абсорбционная спектроскопия

электрохимические методы

адсорбционная

оптические (спектральные) методы

12

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

(объем дисциплины 150 часов) 1. ВВЕДЕНИЕ (3 часа)

[1], т. 1 , с. 4...12 Аналитическая химия как наука. Фундаментальные и прикладные аспекты аналитической химии. Аналитическая сервисная служба. Значение и области использования химического анализа. Структура современной аналитической химии. Качественный и количественный анализ. Виды анализа: элементный, изотопный, вещественный, молекулярный, структурно-групповой (функциональный), фазовый; валовый, локальный, дистанционный, непрерывный. Методы аналитической химии: методы пробоотбора, методы разложения проб, методы разделения и концентрирования, методы обнаружения, методы определения. Понятие о химических, физических и физико-химичесих методах анализа. Перспективы развития аналитической химии и химического анализа. Вопросы для самопроверки 1. В чем разница между понятиями аналитическая химия и химический анализ? 2. Расскажите о различных подходах к классификации методов анализа.

2. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ (23часа) 2.1. Виды анализа (2 часа)

[1], кн.1, с. 5...8 Качественный и количественный анализ. Классификация видов анализа в зависимости от природы обнаруживаемых или определяемых частиц: элементный, изотопный, структурно-групповой (функциональный), молекулярный, вещественный, фазовый; в зависимости от массы или объ-

13

ема пробы: макро-, полумикро-, микро-, ультрамикро-, субмикроанализы. Валовый, локальный, дистанционный, непрерывный, недеструктивный (неразрушающий) анализ. Вопросы для самопроверки 1. Сформулируйте задачи качественного и количественного анализа. 2. В чем заключается сущность элементного, молекулярного и фазового анализа? 3. Для анализа каких веществ применяется структурно-групповой анализ? Какие массы и объемы анализируемых веществ соответствуют микро- и ультрамикроанализу?

2.2. Методы анализа (21 час) 2.2.1. Основные этапы проведения анализа и классификация методов анализа (2 часа)

[2], кн. 1, с.11...16 ; [1], кн.1, с. 8...9 Объекты анализа. Основные стадии проведения анализа: отбор средней пробы; подготовка пробы к анализу; разложение пробы сплавлением и спеканием, переведение пробы в раствор, устранение влияния мешающих компонентов разделением и маскированием; концентрирование определяемых компонентов; проведение аналитических реакций; измерение аналитического сигнала. Основные стадии построения аналитической методики и основные методы анализа: методы пробоотбора, методы разложения проб, методы разделения и концентрирования, методы обнаружения, методы определения. 2.2.2. Методы пробоотбора (2 часа)

[ 1], кн. 1, с. 59...67 Генеральная, лабораторная и анализируемая проба. Отбор пробы газов, гомогенных и гетерогенных жидкостей, особенности отбора твердых веществ. Потери и загрязнения при пробоотборе.

14

2.2.3. Методы разложения пробы (3 часа)

[1], кн. 1, с. 67...78 Подготовка пробы к анализу: высушивание, разложение пробы, устранение влияния мешающих компонентов. Адсорбированная и химически связанная вода в пробе. Выбор способа разложения пробы. Учет природы анализируемого объекта, химического состава образца, химических свойств определяемого компонента; учет конечной цели анализа, его вида; учет выбранного аналитического метода. ″Сухие″ способы разложения образца: термическое разложение (пиролиз, сухое озоление), спекание и сплавление с различными веществами. Щелочные, кислые, окислительные плавни. ″Мокрые″ способы разложения . Растворение в кислотах и их смесях. 2.2.4. Методы разделения и концентрирования (10 часов)

[1], кн. 1, с. 207...216; 226...236, 239...258 Характеристика аналитических реакций: предел обнаружения, специфичность, селективность. Методы снижения предела обнаружения: изменение рН раствора, предварительное концентрирование элемента методами экстракции, соосаждения, флотации. Специфичность, избирательность, селективность реакции. Создание селективных условий для определения ионов в различных природных и промышленных объектах: регулирование рН, маскирование и демаскирование, использование методов разделения. Маскирование. Приемы маскирования: связывание мешающего иона в комплексное соединение, изменение степени окисления мешающего иона, изменение рН раствора. Разделение и концентрирование. Количественные характеристики разделения и концентрирования: коэффициент распределения, степень извлечения, коэффициент разделения, коэффициент концентрирования. Осаждение и соосаждение как методы разделения и концентрирования. Соосаждение. Виды соосаждения. Органические и неорганические коллекторы для соосаждения микрокомпонентов. Электрохимическое осаждение. Экстракция как метод разделения и концентрирования. Механизм экстракции. Основные термины и количественные характеристики: экст-

15

рагент, разбавитель, экстракт, реэкстракция, константа распределения, коэффициент распределения, степень экстракции. Способы осуществления экстракции: периодическая экстракция, непрерывная экстракция, противоточная экстракция. Понятие о хроматографических и других методах разделения и концентрирования: дистилляция, зонная плавка, электрохроматография; методы разделения, использующие сублимацию. 2.2.5. Методы обнаружения и определения (4 часа)

[1], кн. 1, с. 24...30, 35...43, 55...57 Методы обнаружения (идентификации) и методы определения. Химические, физические и физико-химические методы. Биологические методы. Понятия метода и методики. Выбор метода анализа. Факторы, учитываемые при выборе метода и методики: содержание компонента в образце и чувствительность метода, избирательность метода, требуемая точность анализа, экспрессность метода, стоимость анализа, возможность автоматизации анализа при проведении массовых однородных определений, некоторые специфические требования, возникающие при дистанционном анализе (например, при анализе космических объектов или исследовании дна Мирового океана), при локальном, недеструктивном анализе. Оценка результатов определения. Метрологические основы аналитической химии. Погрешности, возникающие на разных стадиях проведения анализа. Оценка правильности проведения анализа и воспроизводимости. Стандартные образцы. Систематические и случайные погрешности. Вопросы для самопроверки 1. Перечислите основные химические, физические и физико-химические методы анализа. 2. Перечислите основные этапы проведения количественного анализа. 3. Какие требования предъявляются к генеральной пробе анализируемого вещества? 4. Какими факторами определяются способ отбора и размер пробы? 5. Как отбирается проба жидкости, жидкости в потоке, твердого вещества и газа? 6. Как подбираются тип плавня и режим плавления?

16

7. Какие ″мокрые″ и ″сухие″ методы могут быть использованы для разложения органических соединений при подготовке к элементному анализу? 8. Перечислите возможные источники ошибок в процессе отбора и разложения пробы. 9. Что называется пределом обнаружения (ПрО)? 10. Какие методы можно использовать для снижения предела обнаружения данного элемента в реальных условиях? 11. Какие реакции называются специфическими? 12. В чем заключается создание специфических условий для определения заданных элементов в присутствии других элементов? 13. В чем заключается процесс маскирования? 14. Перечислите основные химические способы разделения ионов металлов, основанные на применении осаждающих неорганических и органических реагентов. 15. Какие преимущества имеют органические коллекторы при соосаждении микрокомпонентов? 16. Какие процессы протекают при экстракции? 17. Какой процесс предпочтительнее при электролитическом разделении компонентов: электролитическое выделение микрокомпонентов или компонентов матрицы? 18. На чем основано хроматографическое разделение смесей веществ? 19. Перечислите метрологические характеристики методов химического анализа. 20. Какими методами проверяется правильность результатов анализа? 21. Что представляют собой стандартные образцы? 22. В чем отличие систематических погрешностей от случайных? 3. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА (45 часов) 3.1. Химическое равновесие в реальных системах. Основные типы реакций, используемых в аналитической химии. Основные химические методы анализа (10 часов)

[1], кн. 1, с.82...85, 96...106, 117 ; кн. 2, с.30; [2], кн. 1, с. 33...50; [3], кн. 1 , с. 37...50 Закон действия масс. Константы равновесия. Константы образования и константы диссоциации. Ступенчатые равновесия. Идеальные и реальные системы. Электростатические взаимодействия в растворах. Термодинамические и концентрационные константы равновесия и коэффициенты активности. Основные типы реакций, используемых в аналитической химии: ки-

17

слотно-основные, окислительно-восстановительные, комплексообразования, осаждения. Выражения для констант равновесия различных типов реакций. Основные химические методы анализа: гравиметрические, титриметрические, кинетические. Классификация титриметрических и гравиметрических методов анализа. Вопросы для самопроверки 1. Сформулируйте закон действующих масс. 2. Как связаны между собой константы образования и константы диссоциации? 3. В чем отличие между термодинамической и концентрационной константами равновесия? 4. Перечислите основные типы реакций, используемых в аналитической химии. Назовите основанные на них методы количественного анализа. 3.2. Расчеты в количественном анализе (8 часов)

[1], кн. 1, с. 21...24 ; кн. 2, с. 29...37; [2], кн. 1, с. 170...187 Единицы количества вещества. Способы выражения концентраций: молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, массовая концентрация (титр рабочего раствора, титр по определяемому веществу), объемная концентрация, доля компонента (массовая, молярная, объемная). Закон кратных отношений Дальтона. Вычисление фактора эквивалентности и эквивалента. Расчеты в титриметрическом анализе: сущность титриметрии; стандартные растворы и способы их приготовления; виды титрования: прямое, обратное (по остатку), титрование заместителя. Кривые титрования. Гравиметрический (весовой) анализ. Вопросы для самопроверки 1. Сформулируйте понятия эквивалента, фактора эквивалентности, молярной массы эквивалента. 2. Какие растворы называются стандартными? Чем отличаются первич-

18

ные и вторичные стандарты? Какие требования предъявляются к первичным стандартам? 3. Какие требования предъявляются к реакциям, используемым в титриметрии? Каковы критерии применения различных способов проведения титрования: прямого, обратного, заместительного? 4. Что представляют собой кривые титрования? Для чего они строятся? 3.3. Титриметрические методы анализа (22 часа) 3.3.1. Кислотно-основное титрование (10 часов)

[1], кн.1, с. 117...122, 125...138; кн. 2, с. 47...57; [2], кн. 1, с. 210...237, 264...277; [3] , кн. 1, с. 94...156 Основные теоретические концепции кислот и оснований. Классическая теория электролитической диссоциации Аррениуса. Сильные и слабые электролиты. Константы диссоциации кислот и оснований. Протолитическая теория Бренстеда-Лоури. Константы кислотности, основности, константы протонирования, константы протолитической пары. Ионное произведение воды. Расчет рН в растворах сильных и слабых кислот и оснований. Буферные растворы. Гидролиз солей. Использование явления гидролиза и амфотерности в аналитической химии. Характеристика методов кислотно-основного титрования. Стандартные растворы и установочные вещества для стандартизации. Установление момента эквивалентности. Определение точки эквивалентности. Кислотно-основные индикаторы. Смешанные и универсальные индикаторы. Кривые титрования сильных и слабых одноосновных кислот и оснований, их использование при выборе индикатора. Индикаторные ошибки и их вычисление. Определение жесткости воды. 3.3.2. Окислительно-восстановительное титрование ( 5 часов)

[1], кн.1, с.177...184, кн. 2 , с. 82...95 Уравнение Нернста. Стандартные электродные и окислительновосстановительные потенциалы. Основные методы окислительно-восстановительного титрования. Способы обнаружения конца титрования. Индикаторы окислительновосстановительного титрования. Перманганатометрия, иодометрия, дихроматометрия как методы окисления-восстановления. Характеристики методов. Стандартные рас-

19

творы. Прямое титрование, обратное титрование, заместительное титрование. Примеры определения веществ перманганатометрическим, иодометрическим и дихроматным методами. Определение химического потребления кислорода (ХПК) при анализе природных и сточных вод перманганатометрическим и дихроматным методами. 3.3.3. Комплексонометрическое титрование (5 часов)

[1], кн. 2, с. 60...82 Комплексоны. Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА или комплексон II) и ее динатриевая соль (ЭДТА комплексон III, трилон Б). Способы обнаружения конечной точки титрования. Металлохромные индикаторы, принцип их действия. Способы титрования в комплексонометрии: прямое, обратное, метод замещения. Определение катионов и анионов комплексонометрическим методом и сравнение его с другими методами анализа. Определение жесткости воды. 3.3.4. Титрование по методу осаждения (2 часа )

[1], кн.2, с.96...101; кн. 2, с.192...202 Правило произведения растворимости и его использование в практике химического анализа. Растворимость осадков в воде и в водных растворах электролитов. Характеристика методов осаждения: аргентометрия, меркурометрия. Способы определения конца титрования. Индикаторы, образующие с титрантом цветной комплекс. Применение аргентометрии для определения галогенидов. Меркурометрическое определение хлорид-ионов. Вопросы для самопроверки 1. Что такое водородный показатель рН? 2. Чему равно ионное произведение воды? 3. Какой параметр определяет силу кислот и оснований в классической теории кислот и оснований? 4. Какие растворы называются буферными? 5. Дайте определение гидролиза и константы гидролиза с позиций классической теории кислот и оснований и с позиций теории Бренстеда-Лоури. 6. В каких координатах строятся кривые титрования в методе кислотно-

20

основного титрования? 7. Как подбирается кислотно-основной индикатор? 8. Перечислите основные методы окислительно-восстановительного титрования? 9. Напишите реакции, протекающие при стандартизации рабочих растворов в перманганатометрии и иодометрии. 10. Какие вещества можно определить прямым титрованием раствором иода? 11. Как проводится определение окислителей в иодометрии? 12. Какие реакции характеризуют перманганатометрическое и дихроматометрическое определение ХПК в природных и сточных водах? 13. Какие факторы учитываются при подборе металлоиндикатора в комплексонометрическом титровании? 14. Приведите примеры комплексонометрического определения ионов с использованием обратного титрования, вытеснительного и косвенного титрования. Чем определяется выбор способа титрования? 15. Как влияют состав и рН буферного раствора на результаты комплексонометрического титрования? 16. Как определяется правило произведения растворимости? 17. Как связано произведение растворимости малорастворимого электролита с его растворимостью? 18. Как можно установить конечную точку титрования в аргентометрии? 19. Как рассчитать концентрацию хромат-ионов в методе Мора? 20. Какая реакция лежит в основе меркурометрического определения галогенид-ионов? 3.2.4. Гравиметрический анализ (5 часов)

[1], кн.2, с. 5…29 Сущность гравиметрического (весового) анализа. Классификация методов анализа. Осаждаемая и гравиметрическая форма и требования, предъявляемые к ним. Загрязнение осадка. Способы уменьшения соосаждения. Метод отгонки. Прямой и косвенный метод отгонки. Расчеты в гравиметрическом анализе. Источники ошибок и возможные меры их устранения. Вопросы для самопроверки 1. Сформулируйте правило произведения растворимости. 2. Сформулируйте условия образования и растворения осадков.

21

3. Какие процессы характеризуют различные виды соосаждения: адсорбцию, окклюзию, послеосаждение? 4. Перечислите требования, предъявляемые к осаждаемой и гравиметрической формам?

4. ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА (137 часов) 4.1. Общая характеристика физических и физико-химических методов анализа (3 часа)

[1], кн.1, с. 19…20, 24…34 Классификация физических и физико-химических методов анализа. Значение физических и физико-химических методов анализа в науке, промышленности и технике. Особенности и преимущества инструментальных методов анализа. Чувствительность, избирательность, экспрессность, точность определения. Аналитический сигнал. Измерение аналитического сигнала и основные способы расчета концентраций в инструментальных методах анализа : метод сравнения, метод калибровочного графика, метод добавок. Стандартные образцы. Калибровка аппаратуры. Значение физических и физико-химических методов в анализе объектов окружающей среды. Вопросы для самопроверки 1. Перечислите известные Вам физические и физико-химические методы анализа. 2. В каких случаях целесообразно использовать метод сравнения , метод калибровочного графика и метод добавок? 3. Что представляют собой стандартные образцы и как они используются для калибровки аналитической аппаратуры? 4.2. Оптические методы анализа (25 часов)

[1], кн. 2, с. 198..199, 203..204, 207… 221, 223…234, 238…248, 267…276, 282…296; [3], кн. 1, с. 295…345; кн. 2, с. 645…703 Спектр электромагнитного излучения. Классификация оптических

22

методов анализа: абсорбционные и эмиссионные методы, их возможности при проведении различных видов анализа. Молекулярно-абсорбционная спектроскопия. Закон Бугера-Ламберта - Бера. Спектр поглощения. Аппаратура для молекулярно-абсорбционного анализа: фотоэлектроколориметры, спектрофотометры для ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра. Причины отклонения от закона Бугера-Ламберта-Бера. Использование этой аппаратуры для серийных элементных анализов, для определения органических загрязнителей при анализе объектов окружающей среды. Фотометрические реагенты. Основные принципы построения аналитической методики в молекулярно-абсорбционной спектроскопии. Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС). Принципиальная схема аппаратуры. Источники излучения. Возможности метода с пламенными и электротермическими источниками атомизации. Преимущества метода ААС при проведении элементного анализа объектов окружающей среды по сравнению с методом молекулярно-абсорбционной спектроскопии. Эмиссионный спектральный анализ. Теоретические основы метода. Происхождение атомно-эмиссионных спектров. Принципиальная схема аппаратуры для эмиссионного спектрального анализа. Возможности метода в зависимости от источников возбуждения и способов регистрации спектров. Многоканальные способы регистрации спектров. Атомноэмиссионный метод с индуктивно-связанной плазмой в анализе природных и сточных вод. Вопросы для самопроверки 1. Расскажите о классификации оптических методов анализа. По каким принципам можно их классифицировать? 2. На чем основано применение спектров в качественном и количественном анализах? 3. Перечислите основные характеристики спектральных приборов. Нарисуйте блок-схемы молекулярно-абсорбционных, атомно-абсорбционных и эмиссионных спектрометров. 4. Чем отличаются многоканальные спектрометры от одноканальных? 5. Сформулируйте основной закон светопоглощения. 6. Перечислите причины отклонений от основного закона светопоглощения. 7. Каковы основные требования, предъявляемые к фотометрическим реагентам?

23

8. Какие источники излучения используются в спектрофотометрии при работе в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра? 9. Что такое атомизатор? В каких методах анализа используются атомизаторы? 10. Чем отличается роль атомизатора в атомно-абсорбционном и атомноэмиссионном методах анализа? 11. Какие основные типы источников излучения используются в атомноабсорбционной спектроскопии? 12. В чем заключается преимущество электротермического источника атомизации по сравнению с пламенным в атомно-абсорбционной спектроскопии? 13. Какой источник атомизации целесообразно использовать для атомноэмисссионного определения кальция в природной воде? 14. Запишите уравнение Ломакина - Шайбе, характеризующее зависимость интенсивности атомно-эмиссионной линии от концентрации, и объясните смысл входящих в него параметров. 4.3. Электрохимические методы анализа (16 часов)

[1], кн. 2, с.19, 132…186; [3], кн. 1, с. 454…479; кн. 2, с. 481…523 Потенциометрия и потенциометрическое титрование. Измерение потенциала. Индикаторные электроды и электроды сравнения. Прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование. Ионометрия. Аппаратура и техника выполнения анализа. Вольтамперометрические методы. Электрохимическая ячейка. Классическая полярография. Теоретические основы метода. Полярографическая волна. Возникновение предельного диффузионного тока. Аппаратура и техника выполнения анализа. Косвенная вольтамперометрия (амперометрическое титрование). Принцип метода. Типы кривых титрования. Схема установки. Кулонометрия. Кулонометрия и кулонометрическое титрование. Законы Фарадея. Аппаратура и техника выполнения анализа. Вопросы для самопроверки 1. Какая величина измеряется в потенциометрическом методе анализа? Приведите уравнение Нернста. 2. Какие требования предъявляются к индикаторному электроду и электроду сравнения? 3. Каковы общие свойства мембран, используемых для изготовления ио-

24

носелективных электродов? 4. Как оценивается коэффициент селективности ионоселективного электрода? 5. Перечислите основные источники погрешностей и причины их возникновения при измерении рН стеклянным электродом. 6. Что представляет собой ячейка в вольтамперометрии? 7. При каких условиях предельный ток является диффузионным? 8. Почему в кулонометрических методиках добиваются 100%-ного выхода по току? 9. Сформулируйте законы Фарадея. 4.4. Хроматографические методы анализа (15 часов)

[1], кн. 1, с. 267…273, 284…338 Понятие хроматографии. Принцип хроматографического метода разделения. Основные виды хроматографии в зависимости от механизма взаимодействия подвижной и неподвижной фазы (адсорбционная, распределительная, ионообменная), по технике выполнения анализа (колоночная, плоскостная) и по способу получения хроматограмм (элюентная, фронтальная, вытеснительная). Аппаратура и техника выполнения хроматографического анализа. Расчеты хроматограмм. Вопросы для самопроверки 1. Перечислите основные возможные загрязняющие компоненты воздуха. 2. Как можно классифицировать основные хроматографические методы анализа? 3. По каким хроматографическим параметрам производится идентификация компонентов анализируемой смеси? 4. Каковы возможности и ограничения разных количественных хроматографических методов? 5. Перечислите основные узлы газового хроматографа.

25

5. АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (7 часов)

[1], кн. 2, с. 459…474 Способы взятия и подготовки пробы (разложения, отделения мешающих компонентов и концентрирования микропримесей) для анализа объектов окружающей среды : почвы, донных отложений, воды (питьевой, морской, речной, подземной), воздуха (атмосферного, рабочей зоны). Использование химических, физических и физико-химических методов для анализа объектов окружающей среды . Задачи аналитического контроля воздуха, воды и почв. Организация контроля и его цели. Оценка качества объектов анализа окружающей среды по предельно допустимым концентрациям (ПДК). Основные сложности при анализе нормируемых компонентов. Нормативно-правовые и нормативно-технические документы, регламентирующие организацию и проведение работ по анализу объектов окружающей среды. Вопросы для самопроверки 1. Перечислите основные возможные загрязняющие компоненты воздуха. 2. Для определения каких газов в составе воздуха могут быть использованы автоматические газоанализаторы ? 3. Какого разновидности поглотителей могут использоваться для отбора проб воздуха ? 4. В каких случаях необходимо проводить концентрирование анализируемых веществ из больших объемов воздуха и какие пути разрабатываются для осуществления этих целей ? 5. Приведите примеры основных компонентов, нормируемых при оценке качества природных и сточных вод. 6. Почему необходимо определять не только валовое содержание веществ в природных и сточных водах, но также проводить и их вещественный анализ ? 7. Каковы два основных направления определения содержания органических веществ в водах ? 8. Как классифицируются элементы по абсолютному содержанию их в почве?

26

6. ЛИТЕРАТУРА 1. Основы аналитической химии : Учеб. для вузов: В 2 кн. / Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.И.Фадеева и др.; Под ред. Ю.А. Золотова. - М.: Высш. шк., 1999. 844 с. 2. Д. Скуг, Д. Уэст. Основы аналитической химии: В 2 кн. / Пер. с англ.; Под ред. Ю.А.Золотова. - М.: Мир, 1979. - 919 с. 3. А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий. Аналитическая химия: В 2 кн. М.: Химия, 1990. 846 с. 4. Ю.Ю.Лурье.Справочник по аналитической химии. - М.: Химия, 1979. 480 с. 5. Т.В.Беляева, Н.Ф.Волынец. Аналитическая химия. Расчеты в количественном анализе: Учеб. пособие. – СПб.: СЗПИ, 2000. 84 с. 6. Т.В.Беляева, Н.Ф.Волынец. Аналитическая химия и физикохимические методы анализа.: Методические указания к выполнению лабораторных работ. - СПб.: СЗТУ, 2001. 84 с.

7. ОБЪЕМЫ АУДИТОРНОЙ РАБОТЫ И ВИДЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

Семестр I

Форма обучения лекции

лабораторные работы

контрольные работы

практические работы

зачет

экзамен

Очнозаочная

20

16

1

10

1

1

Заочная

8

10

1

-

1

1

27

8. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ для студентов очно-заочной формы обучения (12 часов) № п/п 1

2

3

4

Содержание лекции Введение. Аналитическая химия как наука и аналитическая сервисная служба . Структура современной аналитической химии. Качественный и количественный анализы. Виды анализа: элементный, изотопный, вещественный, молекулярный, структурно-групповой, фазовый; валовый, локальный, дистанционный, непрерывный. Методы аналитической химии: методы пробоотбора, методы разложения проб, методы разделения и концентрирования, методы обнаружения, методы определения. Основные этапы проведения анализа и классификация методов анализа Объекты анализа. Основные стадии проведения анализа: отбор средней пробы; подготовка пробы к анализу; разложение пробы сплавлением и спеканием, переведение пробы в раствор, устранение влияния мешающих компонентов разделением и маскированием; концентрирование определяемых компонентов; проведение аналитических реакций; измерение аналитического сигнала . Метрологические аспекты аналитической химии. Оценка правильности проведения анализа и воспроизводимости. Стандартные образцы. Систематические и случайные погрешности Методы количественного химического анализа: гравиметрия и титриметрия. Методы осаждения и отгонки в гравиметрии. Сущность титриметрических методов. Стандартные растворы. Виды титрования: прямое, обратное, заместительное. Расчеты в титриметрии Основные методы титриметрии: кислотно-основное титрование, окислительно- восстановительное, осадительное и комплексонометрическое титрование. Использование этих методов в анализе объектов окружающей среды

Количество часов 2

2

2

2

28

5

6

7

8

9

Физические и физико-химические методы анализа. Способы расчета концентраций: метод сравнения , метод калибровочного графика, метод добавок. Классификация оптических методов анализа: молекулярноабсорбционная спектроскопия, атомно-абсорбционная спектроскопия, эмиссионный спектральный анализ Метод молекулярно-абсорбционной спектроскопии. Закон Бугера-Ламберта - Бера. Спектр поглощения. Аппаратура для молекулярно-абсорбционного анализа: фотоэлектроколориметры, спектрофотометры для ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра. Причины отклонения от закона Бугера - Ламберта - Бера. Фотометрические реагенты. Основные принципы построения аналитической методики в молекулярно-абсорбционной спектроскопии и использование метода для анализа объектов окружающей среды. Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС). Принципиальная схема аппаратуры. Источники излучения. Возможности метода с пламенными и электротермическими источниками атомизации. Преимущества метода ААС при проведении элементного анализа объектов окружающей среды по сравнению с методом молекулярно-абсорбционной спектроскопии Эмиссионный спектральный анализ. Теоретические основы метода. Происхождение атомно-эмиссионных спектров. Принципиальная схема аппаратуры для эмиссионного спектрального анализа. Возможности метода в зависимости от источников возбуждения и способов регистрации спектров. Многоканальные способы регистрации спектров. Атомноэмиссионный метод с индуктивно-связанной плазмой в анализе природных и сточных вод Общая характеристика электрохимических методов анализа: прямые и косвенные методы, электрохимическая ячейка, индикаторный электрод и электрод сравнения. Классификация электрохимических методов по измеряемому параметру электрохимической ячейки: электрогравиметрия, кулонометрия, потенциометрия, вольтамперометрия Методы разделения и концентрирования: осаждение , экстракция, сорбция. Хроматография. Классификация хроматографических методов анализа. Принципиальная схема газового хроматографа. Хроматографические параметры

2

2

2

2

2

29

10 Задачи аналитического контроля воздуха, воды и почв. Организация контроля и его цели. Оценка качества объектов анализа окружающей среды по предельно допустимым концентрациям (ПДК). Основные сложности при анализе нормируемых компонентов

2

9. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ для студентов очно-заочной формы обучения (16 часов) № п/п 1

2

3

КолиНазвание работы чество Деятельность студента часов Комплексонометриче3 Ознакомление с химической поское определение жестсудой, с основными этапами покости воды. Раздельное строения методики титриметриопределение содержания ческих определений, освоение кальция и магния приемов титрования, принципов расчетов результатов анализа и ошибки определения в титриметрии Определение химическо2 Ознакомление с принципами пого потребления кислоростроения методики и расчета реда (ХПК) ускоренным зультатов анализа при использодихроматным методом вании обратного титрования , ознакомление с титриметрической методикой, используемой для постоянных ежедневных анализов , проводимых для контроля работы очистных сооружений или состояния воды в водоеме Фотоколориметрическое 2 Ознакомление с методом молеопределение содержания кулярно-абсорбционной спекхрома методом сравнетроскопии, с построением метония дики физико-химического определения и принципами расчетов концентраций при использовании метода сравнения и метрологической оценки результатов измерений

30

4

Фотоколориметрическое определение содержания железа методом калибровочного графика

3

5

Фотоколориметрическое определение массовой доли фенолов в очищенных производственных сточных водах после установки обессмоливания

2

6

Определение содержания щелочных металлов в воде методом пламенной фотометрии. Ионометрическое определение содержания калия в водном растворе.

4

Хроматографическое определение компонентного состава промышленных газов.

2

7

8

5

Ознакомление с методом молекулярно-абсорбционной спектроскопии, с построением методики физико-химического определения и принципами расчета концентраций при использовании метода калибровочного графика Ознакомление с использованием фотометрии при проведении лабораторного аналитического контроля за составом сточных вод, работой очистных сооружений и влиянием их на гидрохимический режим водоема Ознакомление с возможностями методов эмиссионной спектроскопии на примере пламенной фотометрии Ознакомление с методом потенциометрии, с аппаратурой, с использованием ионоселективных электродов и электродов сравнения Ознакомление с методами газоадсорбционной и газожидкостной хроматографии, устройством хроматографов, различными типами хроматографических колонок, хроматографических детекторов, с использованием параметров хроматограмм для расчета результатов анализа, с использованием методов обработки результатов хроматографирования на базе современных ПК

31

9

Определение содержания нефтепродуктов в сточных водах методом инфракрасной спектроскопии

3

Ознакомление с методом ИКспектроскопии для целей идентификации и количественного определения содержания углеводородов; освоение принципов построения методик с использованием методов разделения и концентрирования (экстракции, хроматографии) для анализа сложных смесей; определение содержания нефтепродуктов в сточных водах

Студент выполняет из приведенного перечня задачи в объеме 16 часов лабораторного практикума в зависимости от базы, на которой проводится обучение. Для студентов групп при предприятиях при наличии условий лабораторный практикум организуется на базе ЦЗЛ и включает в себя примеры решения задач аналитического контроля сырья и продуктов производства на данном предприятии, организации контроля возможных загрязнений окружающей среды. В соответствии с этим корректируется также и тематический план лекций.

10. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ для студентов очно-заочной формы обучения (10 часов) На практических занятиях студенты должны ознакомиться с нормативно-правовой и нормативно-технической документацией, регламентирующей анализ микропримесей в объектах окружающей среды, с перспективами и проблемами развития аналитической аппаратуры и экоаналитического контроля в нашей стране и в области международного сотрудничества, со списком приоритетных для ЕС загрязнителей воды, альтернативных методов их анализа и пробоподготовки. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды может осуществляться на межправительственном уровне, на уровне неправительственных организаций, на региональной основе. В 1993 году Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертифика-

32

ции принял в качестве межгосударственных стандартов стандарты Российской Федерации (ГОСТ Р), принятые Госстандартом России взамен ГОСТ СССР. Лаборатории, заключающие контракты на выполнение экоаналитических исследований, должны работать в соответствии с нормами GLP (good laboratory practice), GALP (good automated laboratory practice) и нормами Международной организации стандартов ИСО (ISO - International organization for standartization). ИСО является всемирной федерацией национальных организаций по стандартизации. Особое значение имеют стандарты ИСО серии 9000. Литература для практических занятий 1. Ризве Сониясси, Пат Сандра, Клаус Шлетт. Анализ воды: Органические микропримеси: Практическое руководство / Пер. с англ. СПб.: Теза, 1995. 248 с. Hewlett - Packard Company, 1994. 2. Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений». 3. Система сертификации ГОСТ Р. Система аккредитации аналитических лабораторий (центров), утверждена заместителем председателя Госстандарта России 15.09.1992 г. 4. ГОСТ 8.315-97. ГСИ. Стандартные образцы. Основные положения. 5. МИ 2117-90. Организация метрологического обеспечения при внедрении стандартов ИСО серии 9000. 6. Международный документ МОЗМ 18. Общие принципы использования стандартных образцов в измерениях. 7. МИ 187-86. ГСИ. Критерии достоверности и параметры методик поверки. 8. Методические указания по определению концентраций химических веществ в воде централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения: Сборник методических указаний. - М.: Информационноиздательский центр Минздрава России, 1997. 112 с. 9. Определение концентраций химических веществ в воде централизованных систем питьевого водоснабжения: Сборник методических указаний. - Вып. 2. - М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России , 1999. 175 с. 10. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест: Методические указания. - М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 1999. 38 с.

33

11. Методические указания по внедрению и применению Санитарных правил и норм СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» - М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1998. 71 с.

11. ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ 1 2 3.

4 5 6 7 8 9 10

Аналитический контроль воздуха рабочей зоны промышленных предприятий и жилых зон Методы определения содержания металлов при анализе природных и сточных вод Методы определения содержания металлов при анализе сточных вод определенного промышленного объекта (гальванические производства, металлообрабатывающие предприятия, химические производства различного профиля и т. д.) Анализ природных и сточных вод на содержание микроэлементов Методы определения органических веществ в водах Загрязняющие микроэлементы техногенного происхождения в почвах и возможные пути их определения Основные этапы построения аналитической методики при анализе почв Элементный и вещественный анализ в анализе почв Методы разделения и концентрирования органических микропримесей Приоритетные загрязнители окружающей среды

34

12. ПРИМЕР ЭКЗАМЕНАЦИОННОГО ТЕСТА 1. Назовите тип кислот, которые характеризуются выражением рН = 1/2 рКк - 1/2 lgск : 1. Сильная кислота; 2. Слабая кислота, 3. Слабая кислота, -3 Кдис > 10 ; Кдис < 10-4. 2. Какие вещества входят в состав ацетатного буфера : 1. СН3СООNа и СН3СООН; 2. NH4OH и NH4Cl; 3. NaHCO3 и Na2CO3; 3. В каких случаях необходимо устанавливать точную концентрацию рабочего раствора по установочному веществу? 1). Когда концентрация рабочего раствора изменяется во времени; 2). Когда для приготовления рабочего раствора используют жидкое вещество; 3). Когда вещество рабочего раствора - невозможно достаточно хорошо очистить; - нельзя взвесить с необходимой точностью; - гигроскопично; - является кристаллогидратом. 4. При титровании какой системы точка титрования находится в кислой области рН (рН < 7 ) ? 1. NaOH - титрант, 2. СН3СООН - титрант, 3. НCl - титрант, СН3СООН - опредеNaOH - определяеNaOH - определяеляемое вещество; мое вещество; мое вещество. 5. Как влияет на растворимость СаСО3 присутствие в растворе КСl с концентрацией 0.1 М ? 1. Не влияет; 2. Увеличивает; 3. Уменьшает. 6. Чему равен фактор эквивалентности перманганата калия при его реакциях с восстановителями в кислой среде? 1. 1/7; 2. 1/3; 1/5. 7. В иодометрии используют : 2. I-; 1. I2;

3. и I2 , и I-.

35

8. Какие оптические методы можно использовать для анализа органических веществ: 1. ААС; 2. Атомно-эмиссионный 3. Молекулярноанализ; абсорбционную Спектроскопию. 9. Какие оптические методы можно использовать для элементного определения щелочных и щелочно-земельных металлов? 1. Пламенную 2. Атомно-абсорбционный 3. Молекулярно-абсорфотометанализ с беспламенным бционная спектрорию; источником атомизаскопия ИК-области. ции; 10. Какое уравнение связывает величину потенциала и активность анализируемого иона? 1. Е = Е° + (RT/nF) ⋅ ln a; 2. Е = Е° + 0.059 ⋅ lg a; 3. Е = Е° - 0.059 pH. 11. Какой хроматографический детектор пригоден для определения углеводородов ряда С1 - Сn? 1. Электронного 2. Пламенно3. Термо-ионный захвата; ионизационный: 12. Какой метод следует применить при проведении хроматографического анализа, если не все пики проявляются на хроматограмме? 1. Внешнего 2. Внутреннего 3. Нормализации. стандарта; стандарта:

36

ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

1. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА 1.1. Титриметрия 1.1.1. Расчеты при приготовлении рабочих растворов кислот и оснований. Задача №1 Рассчитать, какое количество исходного вещества требуется взять для приготовления заданного объема раствора кислоты или основания с заданной концентрацией. Соответствующее массовое содержание кислот и оснований в исходном растворе следует взять из справочных таблиц в Приложении. Записать расчетные формулы и привести все требуемые расчеты. Указать установочное вещество, первичный стандарт, записать уравнения реакций, протекающие в растворе при стандартизации, и привести формулы для расчета точной концентрации приготовленного раствора. Номер варианта определяется по последней цифре шифра. № варианта 1 2 3 4 5

Исходное вещество HCl H2SO4 HNO3 HCl KOH

Плотность исходного раствора, г/см3

Заданные параметры Объем, мл

1.13 1.515 1.395 1.065 1.170

500 2000 1000 300 250

с(HCl) = 0.1000 моль/л с(H2SO4) = 0.2500 моль/л с(HNO3) =0.2000 моль/л Т(HCl) = 0.002528 г/мл Т(KOH) = 0.005216 г/мл

1000 500 200 1000 250

Т(HNO3) = 0.001242 г/мл Т(HCl/NaOH)=0.01020г/мл с(1/2 H2SO4) = 0.4800 моль/л с(HNO3) = 0.1000 моль/л с(NaOH) = 0.2400 моль/л

Концентрация

(ω=18.32 % масс.)

6 7 8 9 0

HNO3 HCl H2SO4 HNO3 NaOH

1.185 1.175 1.720 1.230 1.330 (с=10.04 моль/л)

37

1.1.2. Расчеты при приготовлении рабочих растворов в окислительновосстановительном, осадительном и комплексонометрическом титровании. Задача № 2 Рассчитать, какое количество исходного вещества требуется взять для приготовления заданного объема раствора с заданной концентрацией. Записать расчетные формулы и привести все требуемые расчеты. Указать установочное вещество, первичный стандарт, записать уравнения реакций , протекающие в растворе при стандартизации, и привести формулы для расчета точной концентрации приготовленного раствора. Номер варианта определяется по последней цифре шифра. № варианта

Исходное вещество

Концентрация исходного раствора (моль/л); сухая соль или фиксанал

1

KMnO4

c(KMnO4)=1.0000

1000

с(1/5 KMnO4) = 0.1000моль/л

2

KMnO4

500

с(KMnO4) = 0.1000 моль/л

3

KMnO4

сухая соль с чистотой 96.30 % (масс.) c(KMnO4)=1.2500

500

Т(KMnO4) = 0.002528 г/мл

4

K2Cr2O7

300

Т(K2Cr2O7) = 0.001000 г/мл

5

K2Cr2O7

с(1/6K2Cr2O7)=0.10 00 с(K2Cr2O7)=0.2500

300

с(1/6 K2Cr2O7) = 0.2500моль/л

6

AgNO3

с(AgNO3)=0.2000

1000

Т(AgNO3) = 0.001242 г/мл

7

AgNO3

500

Т(AgNO3/NaCl)=0.01020 г/мл

8

ЭДТА

200

с (1/2 ЭДТА) = 0.0200 моль/л

9

Na2S2O3

200

с(Na2S2O3) = 0.0500 моль/л

0

J2

сухая соль с чистотой 99.60 % (масс.) сухая соль (100% масс.) фиксанал (0.1 моль/л) иод, сухой сублимированный

250

с(1/2 J2) = 0.2400 моль/л

Заданные параметры Объем, мл

Концентрация

38

1.1.3. Расчеты результатов титриметрического анализа. Задача № 3 Номера задач выбираются по сумме трех последних цифр шифра.

1. При определении содержания серы в угле навеску воздушносухой пробы массой 0.2750 г сожгли в токе кислорода и выделившийся газ пропустили через раствор перекиси водорода. Образовавшуюся серную кислоту оттитровали 12.6 мл раствора едкого натра с концентрацией T(NaOH/S) = 0.0001446 г/мл . Вычислить массовую долю серы (%) в воздушно-сухой пробе . 2. Для определения содержания магния в воде взята проба объемом 200 мл. После осаждения ионов кальция оксалатом аммония раствор вместе с осадком перевели в мерную колбу вместимостью 500 мл и разбавили до метки водой. Затем отфильтровали осадок, а в фильтрате определили содержание магния комплексонометрическим методом. На титрование 200 мл фильтрата израсходовано 2.85 мл раствора трилона Б с концентрацией с(1/2ЭДТА)=0.025 моль/л. Вычислить содержание магния в воде в моль/л. 3. На титрование 250 мл воды из реки Нева было затрачено 2.70 мл раствора перманганата калия с концентрацией с (1/5 KMnO4) = 0.09845 моль/л. Вычислить окисляемость воды и сделать вывод о загрязнении ее восстановителями, если норма окисляемости по кислороду равна 7,6 мг/л. 4. На титрование 200 мл воды из реки Амур было израсходовано 4.8 мл раствора перманганата калия с концентрацией с(1/5KMnO4) = 0.09516 моль/л . Вычислить окисляемость воды и сделать заключение о загрязнении ее восстановителями, если норма окисляемости по кислороду равна 21.2 мг/л . 5. На титрование 250 мл воды из реки Волга было израсходовано 3.5 мл раствора перманганата калия с титром по кислороду T(KMnO4/O)=0.0008135 г/мл . Вычислить окисляемость воды и сделать вывод о загрязнении ее восстановителями, если норма окисляемости по кислороду равна 5.5 мг/л . 6. При определении общей жесткости воды использовали комплексонометрическое титрование. На титрование 100 мл пробы анализируемой воды израсходовано 5.20 мл 0.0200 М раствора ЭДТА. Вычислить жесткость воды по содержанию карбоната кальция (мг/л). 7. На титрование 100 мл воды израсходовано 10.50 мл 0.01800 М раствора ЭДТА. Выразить жесткость воды в граммах СаО на 1 л воды. 8. Навеску хлорида магния массой 0.6230 г растворили в мерной

39

колбе вместимостью 250 мл. На титрование аликвотной части этого раствора объемом 25 мл израсходовано 20.60 мл 0.02010 М раствора ЭДТА. Вычислить массовую долю (%) MgCl2 в исследуемом образце соли. 9. В 20 мл раствора НСl, титр которого равен 0.007860 г/мл, было пропущено некоторое количество газообразного NH3. Избыток НСl оттитровали 6.30 мл раствора NaOH, 1 мл которого эквивалентен 1.025 мл раствора НСl. Определить количество NH3, поглощенное раствором HСl. 10. Навеска загрязненной соды массой 0.2110 г растворена в 25 мл раствора хлороводородной кислоты с концентрацией с(НСl)=0.2022 моль/л. Избыток НСl оттитрован 5.50 мл раствора NаОН, 1 мл которого эквивалентен 1.033 мл HСl. Определить массовую долю (%) Nа2СО3 в загрязненной соде. 11. Неизвестное количество NH4OH прибавлено к 20 мл НСl (титр Т(HCl) = 0.009135 г/мл) и избыток НСl оттитрован 7.50 мл NаОН с концентрацией с(NaOH)=0,2003 моль/л. Определить массовое содержание (г) NH4OH. 12. К навеске известняка массой 0.2815 г, содержащего СаСО3 и индифферентные примеси, добавлено 20 мл раствора хлороводородной кислоты с концентрацией с(НСl)=0.1175моль/л. Избыток кислоты оттитрован 5.60 мл NаОН, 1 мл которого эквивалентен 0.975 мл НСl. Вычислить массовую долю (%) СО2 в известняке. 13. Навеска уксусной кислоты 1.0000 г растворена в мерной колбе вместимостью 200 мл. На титрование 20 мл этого раствора израсходовали 15.50 мл раствора NаОН; Т(NаОН)=0.004088 г/мл. Вычислить массовую долю уксусной кислоты в образце. 14. Для определения массовой доли свободных кислот в льняном масле навеску его 5.000 г растворили в 20 мл спирто-эфирной смеси, оттитровали 0.05 М раствором КОН в присутствии фенолфталеина. При этом было израсходовано 2.45 мл КОН. Определить массовую долю кислот, если средняя молярная масса кислот льняного масла равна 274 г/моль. 15. Сколько 0.1056 М раствора КОН (в мл) необходимо прибавить к 1.2000 г касторового масла для нейтрализации свободных жирных кислот, массовая доля которых составляет 1.5% ? Средняя молярная масса кислот касторового масла равна 295 г/моль. 16. Какой объем 0.09950 М раствора NаОН потребуется для нейтрализации примеси муравьиной кислоты в формалине, навеска которого равна 10.00 г? Массовая доля кислоты составляет 0.4 %. 17. Содержание муравьиной кислоты в формальдегиде составляет

40

0.025% (масс.). Какую навеску продукта нужно взять для анализа, чтобы на титрование расходовалось не менее 1 мл 0.05 М раствора КОН ? 18. Сколько миллиграммов иода содержится в анализируемом растворе, если на титрование его пошло 20 мл раствора тиосульфата с концентрацией с(Na2S2O3)=0.1040 моль/л? 19. Определение кальция в растворе проводили перманганатометрическим методом. Для этого к анализируемому раствору добавили 10 мл раствора щавелевой кислоты с концентрацией с(1/2Н2С2O4)=0.1016 моль/л, избыток которой оттитровали 5.20 мл раствора перманганата калия с концентрацией с(1/5KMnO4)=0.1022 моль/л. Вычислить массовую долю (%) кальция в растворе. 20. К навеске NaCl массой 0.1173 г прибавили 30 мл раствора AgNO3, избыток которого оттитровали 3.20 мл раствора NH4CNS; 1 мл раствора NH4CNS реагирует с 0.973 мл раствора AgNO3. Рассчитать титр по хлору и молярную концентрацию эквивалента раствора AgNO3. 21. К навеске хлоридов в 0.2266 г прибавлено 30 мл раствора AgNO3 с концентрацией с(AgNO3) = 0.1121моль/л и избыток его оттитрован 6.50 мл раствора NH4CNS с концентрацией с(NH4CNS)=0.1158 моль/л. Рассчитать массовую долю хлорид-ионов (%) в анализируемом веществе. 22. К 10 мл раствора, содержащего кальций, добавили 10 мл раствора Н2С2O4, избыток которого оттитровали 4.25 мл раствора перманганата калия с концентрацией с(1/5KMnO4)=0.1040 моль/л. На 1 мл раствора Н2С2O4 при титровании расходуется 1.02 мл раствора KMnO4. Определить массовую долю (%) кальция в анализируемом растворе. 23. В растворе, содержащем свинец, магний и цинк, определяли их содержание методом комплексометрического титрования. Цинк и свинец имеют близкие значения констант устойчивости комплексов с ЭДТА, прочность магниевого комплекса значительно ниже. Все три элемента определяли из одной пробы. С этой целью навеску образца массой 0.4080 г растворили и замаскировали цинк действием цианид-ионов согласно уравнению: Zn2+ + 4 СN-

= [ Zn(CN)4 ]2-.

На титрование свинца и магния израсходовали 42.4 мл 0.0206 М рабочего раствора ЭДТА. Затем в этом же растворе свинец замаскировали в комплекс с помощью 2,3-димеркаптопропанола, а выделившуюся при этом ЭДТА оттитровали стандартным раствором магния. На титрование пошло

41

19.3 мл 0.00765 М раствора магния. Затем демаскировали цинк, использовав для разрушения его цианидного комплекса формальдегид: [ Zn(CN)4]2- + 4 HCOH + 4 H2O = Zn2+ + 4 HOCH2CN + 4 OH- . Выделившийся цинк оттитровали раствором ЭДТА, израсходовав 28.6 мл 0.0206 М раствора. Вычислить массовую долю (%) всех трех элементов в анализированной пробе. 24. Из навески руды массой 0.5100 г медь после ряда операций была переведена в раствор в виде Cu2+. При добавлении к этому раствору иодида калия выделился иод, на титрование которого пошло 14.10 мл тиосульфата натрия, имеющего титр по меди Т(Na2S2O3/Cu)=0.0065 г/мл. Рассчитать массовую долю меди (%) в анализируемой руде. 25. Для определения содержания NaClO в бытовом жидком отбеливателе 25 мл анализируемого раствора разбавили водой, раствор подкислили, добавили к нему избыток иодида калия и оттитровали выделившийся иод раствором тиосульфата натрия. На титрование израсходовано 40.5 мл 0.1050 М раствора Na2S2O3. Вычислить массовую и объемную долю NaClO в анализируемом растворе, считая плотность раствора равной единице. 26. Для определения содержания алюминия к анализируемому раствору добавили 25.0 мл 0.040 М раствора ЭДТА. На титрование избытка ЭДТА было израсходовано 5.00 мл 0.035 М раствора ZnSO4. Вычислить массу (г) алюминия в анализируемом растворе. 27. Анализируемый раствор содержит железо двух степеней окисления: железо(II) и железо (III). Поскольку константы устойчивости их комплексов с ЭДТА резко отличаются друг от друга, то возможно их раздельное определение с помощью регулирования рН анализируемого раствора. На титрование 50.0 мл исследуемого раствора при рН=2 израсходовано 13.7 мл 0.0120 М раствора ЭДТА, а при рН=6 – 29.6 мл. Выразить концентрацию каждого из растворенных ионов в мг/мл. 1.2. Гравиметрия. Задача № 4

Номера задач выбираются по сумме трех последних цифр шифра. 1. Проба воздушно-сухого угля содержит примерно 5% (масс.) влаги. Какую навеску угля следует взять для определения влажности методом высушивания, если изменение в массе осадка до и после высушивания должно быть примерно 0.1 г ?

42

2. Проба Донецкого угля содержит примерно 2% аналитической влаги и 2% (масс.) серы (в пересчете на сухую пробу ). Вычислить навеску воздушно-сухого угля, требуемую для определения в нем содержания серы при использовании в качестве весовой формы сульфата бария, учитывая, что при этом масса прокаленного осадка не должна превышать 0.4 г ? 3. Сколько миллилитров 2 М раствора хлорида бария потребуется для осаждения сульфата, полученного при обработке 1.000 г твердого топлива, содержащего примерно 4 % (масс.) серы ? 4. Для определения содержания сульфатов в сточной воде взяли 75 мл пробы и выпарили до объема 50 мл . Осаждение сульфатов проводили хлоридом бария. Полученный осадок после суточного созревания отфильтровали и прокалили. Рассчитать содержание сульфатов в анализируемой воде (мг/л), если масса полученного осадка после прокаливания равна 4.2 мг . 5. Для определения содержания оксида магния в цементе навеску анализируемого образца массой 1.8755 г после сплавления растворили в мерной колбе вместимостью 250 мл. Из 100 мл этого раствора получили осадок смешанной соли магний-аммоний фосфата MgNH4PO4, который при прокаливании переходит в пирофосфат магния Mg2P2O7 . Масса прокаленного осадка составила 0.2021 г. Вычислить массовую долю оксида магния (%) в цементе. 6. Вычислить массовую долю хлора в анализируемом образце, если из навески образца массой 0.4500 г был получен осадок хлорида серебра массой 0.5017 г. 7. При анализе смыва электролитных ванн из 50 мл раствора получили осадок роданида меди CuSCN массой 0.1031 г. Вычислить массовую долю меди в растворе (%, масс.), если плотность смыва считать равной 1. 8. Из навески угля массой 1.2100 г после соответствующей обработки был получен осадок сульфата бария массой 0.1327 г. Из навески того же образца массой 1.7680 г после высушивания при 105°С было получено 1.7400 г сухой пробы. Вычислить массовую долю серы (%) в исходном образце угля и пересчитать ее на сухое вещество. 9. Вычислить массовую долю потерь (%) при промывании 300 мл воды осадка BaSO4 массой 0.5000 г. 10. Рассчитать потери хлорид-ионов в растворе над осадком хлорида серебра массой 0.3000 г при промывании его 300 мл воды методом декантации. 11. При гравиметрическом определении потери осадка за счет промывания не должны превышать 0.0002 г. Учитывая это условие, рассчитать, можно ли промывать 300 мл воды осадок PbSO4 .

43

12. При анализе пробы угля получены следующие данные: влага аналитическая, (%, масс.) ...........9.25 зола, (%, масс.) ........................ ...........4.95 сера, (%, масс.) .............. ......................0.52 Вычислить массовую долю золы и серы в сухом угле. 13. Элементный анализ органического вещества проводится методом мокрого сжигания. Анализируемое вещество содержит около 8 % фосфора, который переходит в раствор в виде фосфорной кислоты. Фосфат-ионы осаждают молибдат-ионами в виде аммониевой соли фосфорномолибденовой кислоты (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]. Осадок высушивают. При этом гравиметрическая форма совпадает по составу с осаждаемой. Вычислить навеску органического вещества, требуемую для определения фосфора этим методом, чтобы масса гравиметрической формы составляла около 0.4 г . 14. В навеске органического вещества массой 0.6525 г определяли содержание фосфора методом мокрого сжигания. После соответствующей обработки (см. задачу №13) получен осадок гравиметрической формы (NH4)3H4[P(Mo2O7)6] массой 0.2414 г. Вычислить массовую долю (%) фосфора в анализируемом образце органического вещества. 15. В пробе силиката массой 0.4568 г определяли содержание SiO2 гравиметрическим методом. По ходу анализа предполагалось заметное загрязнение осадка «полуторными» оксидами (традиционно такое название имеет смесь Al2O3 и Fe2O3 , которые на один атом металла содержат «полтора» атома кислорода; в ходе анализа совместно с ними могут осаждаться оксиды TiO2 , ZrO2 , P2O5 и некоторые другие оксиды, которые по своему составу не являются «полуторными»; именно этот весь осадок и называется условно «суммой полуторных окислов»). Поэтому после первого взвешивания тигля с прокаленным осадком последний обработали смесью плавиковой и серной кислот и прокалили. При выпаривании смеси досуха SiO2 превращается в SiF4 и улетучивается. После прокаливания тигель снова взвесили. Вычислить истинную массовую долю SiO2 в силикате по следующим данным: масса тигля с прокаленным осадком до обработки смесью плавиковой и серной кислот......................................……………. . . . . . . . . . . . . .…8.3514 г масса тигля с остатком после обработки смесью плавиковой и серной кислот .........................................................……................…….…….. . . 8.0311 г. 16. Для определения содержания магния в цементе была взята навеска образца массой 1.7615 г. После растворения навески и осаждения кальция раствор переведен в мерную колбу вместимостью 250 мл. Из 100 мл этого раствора магний осадили в виде MgNH4PO4⋅6H2O. При про-

44

каливании этого соединения образуется гравиметрическая форма - пирофосфат магния Mg2P2O7. Масса прокаленного осадка равна 0.2112 г. Рассчитать массовую долю (%) оксида магния в анализируемом образце цемента. 17. Кальций и магний в цементе определяют из одной навески по следующей схеме: - разложение навески анализируемого образца цемента минеральными кислотами с отделением кремниевой кислоты; - осаждение аммиаком полуторных окислов (железа, алюминия и титана), так как ионы железа и алюминия мешают определению кальция и магния, образуя труднорастворимые соединения с реагентами, используемыми при определении кальция и магния; - определение в фильтрате содержания кальция и магния с использованием последовательного определения по тем же соображениям; - сначала определяют содержание кальция, осаждая его в виде оксалата кальция раствором оксалата аммония; ионы магния остаются при этом в растворе; при прокаливании оксалата кальция получается его гравиметрическая форма - СаО; - из фильтрата с промывными водами после осаждения кальция осаждают ионы магния в виде магнийаммонийфосфата MgNH4PO4, который при прокаливании до постоянной массы образует пирофосфат магния Mg2P2O7. Содержание кальция в цементе около 10 % (масс.), магния - около 20 % (масс.). Вычислить: 1) какую навеску цемента необходимо взять, чтобы в растворе перед осаждением было не более 0.2 г Са2+; 2) какую часть раствора после осаждения кальция необходимо взять для определения магния, чтобы в этой части раствора содержание магния было не более 0.1 г?. 18. Для гомогенного осаждения As2S3 из 100 мл 0.100 М раствора H3AsO3 использован тиоацетамид. Сколько граммов тиоацетамида нужно взять для этого осаждения, если после осаждения концентрация H2S должна составлять 0.100 М ? Реакция в растворе тиоацетамида: S  СН3- C -NH2 + H2O

=

O  CH3- C  NH2 + H2S .

19. Для определения содержания фосфора навеску удобрения массой

45

0.2170 г разложили горячей концентрированной азотной кислотой. Полученный раствор разбавили и осадили ион РО43- в виде соли хинолина с фосфорномолибденовой кислотой (C9H7N)2H3PO4⋅ 12MoO3. Осадок отфильтровали, высушили и взвесили. Масса полученного осадка равна 0.6840 г. Вычислить массовую долю (%) P2O5 в анализируемом удобрении. 20. Необходимо определить в образце почвы содержание кремния и кальция. Сначала навеску образца высушили в термостате и определили, что образец содержал 5.35 % Н2О. Затем из навески сухого образца массой 1.040 г в результате соответствующих операций получили 0.5840 г SiO2 и 1.9700 г СаСО3. Вычислить массовые доли кремния и кальция в высушенном и исходном образцах почвы. 21. При определении содержания магния в растворе его осадили в виде MgNH4PO4. После прокаливания осадка масса гравиметрической формы Mg2P2O7 оказалась равной 0.2076 г. Вычислить массу (г) магния в анализируемом растворе. 22. В растворе хлорида калия осадили хлор в виде AgCl. Масса высушенного осадка оказалась равной 0.1670 г. Вычислить массовое содержание Cl- в анализируемом растворе. 23. Навеска 0.3978 г фторида лития переведена в раствор. Какой объем раствора хлорида кальция с массовой долей 2.5 % потребуется для осаждения фторид-ионов? 24. В лекарственном препарате требуется определить содержание оксикарбоната висмута (BiO)2CO3. Для этого навеску образца массой 0.2000 г растворили в разбавленной азотной кислоте и осадили Bi3+ в виде BiOCl добавлением Cl-. После высушивания полученного осадка при 100°С масса осадка равна 0.0512 г. Вычислить массовую долю (BiO)2CO3 (%) в образце. 25. Двадцать таблеток лекарственного препарата, содержащего железо, общей массой 21.3000 г размельчили и тщательно перемешали до получения однородной массы. Из полученной массы отобрали среднюю пробу массой 3.1300 г. Среднюю пробу растворили в азотной кислоте. Полученный раствор нагрели для окисления железа до Fe3+ и осадили его раствором аммиака в виде гидроксида. После прокаливания осадка масса гравиметрической формы Fe2O3 оказалась равной 0.3340 г. Вычислить, сколько миллиграммов FeSO4⋅7H2O содержалось в среднем в каждой таблетке. 26. В лекарственном препарате образца присыпки для ног требуется определить массовую долю ундецилената цинка Zn(C11H19O2)2. С этой целью навеску образца массой 5.1400 г обработали смесью азотной и хлор-

46

ной кислот для разрушения органических веществ. Высвободившийся цинк осадили в виде ZnNH4PO4. Отфильтрованный осадок прокалили. Масса полученной гравиметрической формы осадка Zn2P2O7 равна 0.3170 г. По полученным данным определить содержание цинка в анализируемом образце в заданной лекарственной форме. 27. Содержание сахарина (C7H5NO3S) в таблетках определяли по содержанию серы. Для этого серу, содержащуюся в трех таблетках анализируемого сахарина общей массой 0.120 г, сначала окислили до SO42-, а затем осадили в виде BaSO4. Масса прокаленного осадка сульфата бария равна 0.145 г. Вычислить среднюю массу (г) сахарина в одной таблетке. 00. В анализируемой пробе массой 0.2 г содержится примерно 15 % (масс.) СаО. Для точного определения его содержания использован метод гомогенного осаждения кальция щавелевой кислотой, медленно генерирующейся в анализируемом растворе при введении в него этилоксалата: (С2Н5)2С2О4 + 2 Н2О = 2 С2Н5ОН + Н2С2О4 . Вычислить, сколько граммов этилоксалата (С2Н5)С2О4 нужно взять для определения содержания кальция по этой схеме с учетом 10 %-ного избытка осадителя.

2. ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗ А 7.2.1. Оптические методы анализа 2.1.1. Молекулярно-абсорбционная спектроскопия (фотоэлектроколориметрия). Использование метода калибровочного графика при элементном количественном анализе в фотометрии. Задача № 5

На основании данных, приведенных в таблице 1, определите содержание заданных элементов в исследуемых сточной или природной водах, используя метод калибровочного графика. Сопоставьте полученный результат с данными по ПДК и сделайте вывод о возможности возвращения использованных вод в производство или пригодности к использованию для пищевых целей природных вод. Номер варианта соответствует последней цифре шифра студента. Таблица 1 Характеристика исследуемых образцов Оптическая плотность, А N В ар и а нта 1

Определяемый элемент

2 Fe

1 (ПДК = 0,5 мг/л)

Метод определения

3 с сульфосалициловой кислотой

Концентрации Исследуемый раствор, Ах

Объем стандартных растворов

1 мл

2 мл

3 мл

4 мл

5 мл

6 мл

7 мл

8 мл

9 мл

10мл

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

0.09

0.178

0.268

0.356

0.445

14 0.244

Стандартный раствор,

Исследуемый раствор

мкг/мл

15 79.3

16 Fe (%) в сточной воде из аликвотной части 10 мл без предварительного упаривания

48 Продолжение табл.1 1

2

3

4

5

6

7

8

2

Cr

с дифенилкарбазидом

0.106

0.196

0.285

0.374

0.464

9

10

11

12

13

14

15

0.354

10.25

(ПДК = 0,1 мг/л)

3

Mn

по собственной окраске

0.055

0.090

0.120

0.150

0.180

0.210

0.240

0.270

0.300

0.250

25.62

4

Mo

роданидный

0.07

0.102

0.136

0.170

0.204

0.237

0.271

0.305

0.340

0.310

7.2

(ПДК = 0,5 мг/л)

16 Cr (VI) в (г/л) в профильтрованной сточной воде кожевенного завода, производящего хромовое дубление, объемом 50 мл после разбавления в колбе вместимостью 100 мл и фотометрирования аликвотной части 20 мл Mn (в мг/л) в сточной воде при взятии 100 мл исходной воды, окислении в ней марганца до перманганат -иона MnO4-, последующем разбавлении полученного раствора до 200 мл и фотометрировании Mo в (мг/л) в сточной воде предприятия цветной металлургии помещением 10 мл анализируемой воды в мерную колбу вместимостью 25 мл, переводе молибдена в роданидный комплекс и последующем фотометрировании приготовленного раствора

49 Продолжение табл.1 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

5

Аs

с диэтилдитиокарбаматом серебра

0.12

0.180

0.232

0.290

0.345

0.400

0.459

0.516

с диметилглиоксимом

0.07

0.132

0.190

0.257

0.320

0.382

0.447

с пикрамин эпсилоном

0.06

0.105

0.150

0.195

0.242

0.290

0.335

дитизоновый

0.19

0.36

0.52

0.68

0.83

1.00

(ПДК = 0,05 мг/л) 6

Ni

12

13

14

15

0.390

68.0

As в мг/л в сточных водах предприятий, производящих инсектиды и пестициды, если для определения взято 50 мл пробы

0.365

10.0

Ni в мг/л в источнике подземной воды в районе залегания никельсодержащих горных пород, если для анализа взято 5 мл пробы

0.400

360

Си в мг/л в сточных водах завода, производящего электролитную медь, если для анализа взято 2 мл анализируемого раствора

0.50

100.0

Zn в мг/л в сточной воде завода по производству минеральных красок, если для анализа взято 10 мл пробы

(ПДК = 0,1 мг/л)

7

Cu

0.380

0.427

0.470

(ПДК =1 мг/л) 8

Zn (ПДК = 1 мг/л)

16

50 Окончание табл.1 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

9

Hg

дитизоновый

0.065

0.135

0.205

0.260

0.322

0.390

0.460

0.520

0.592

0.640

0.550

10.0

Hg в мкг/л в сточной воде горно-обогатительного комбината, если для анализа взяли 200 мл исходной пробы воды, упарили с серной кислотой для раз-рушения мешающих анио-нов и остаток перенесли в мерную колбу вместимо-стью 100 мл; из колбы взяли аликвотную часть 1 мл для фотометрирования

роданидный

0.084

0.170

0.250

0.370

0.422

0.505

0.590

0.670

0.750

0.840

0.440

69.68

Fe (в г/дм3) в сточной воде после упаривания 2.5 дм3 до 50 см3

(ПДК = 0,5 мг/л)

10

Fe (ПДК = 0,5 мг/л)

16

1.1.2. Эмиссионная спектроскопия. Задача № 6

Для определения содержания натрия в сточной воде содового производства использовали метод пламенной фотометрии. Непосредственное определение проводится при содержании натрия в пробе от 0,1 до 10 мг/л. Более концентрированные воды предварительно разбавляют, а менее концентрированные - упаривают. Объем исходной пробы 500 мл, после упаривания - указан в таблице 2. Определение проводилось методом калибровочного графика. Данные для его построения приведены в табл.1. Вычислить содержание натрия (мг/л) в исследуемой сточной воде. Таблица 1 Результаты фотометрирования стандартных растворов NaCl Концентрация натрия, мг/дм3 Относительная интенсивность излучения (Iотн.)

1,0

2,0

3,0

4,0

5.0

7.0

10.0

56,0 30.0

36,0

40,0

44.0

48,0

70,0

Таблица 2 Характеристики исследуемых растворов Параметры

1

Объем пробы после упаривания, мл

100

Варианты и исходные данные 2 3 4 5 6 7 Последняя цифра шифра 200

100

200

50

250

100

8

9

10

250

500

200

39

58

65

Предпоследняя цифра шифра Относительная интенсивность излучения (Iотн.)

32

44

39

53

62

70

48

52

1.1.3. Атомно-абсорбционная спектроскопия. Задача №7

Таблица 1 Состав некоторых минеральных и природных вод (Россия) Состав Товарное Общая Катионы, Анионы, название минералимг/л мг/л воды зация, г/л Ca2+ Na+ + K+ Mg2+ Ca2+ Усполонь 1,7 - 3,0 Na+ + K+ Mg2+ Ca2+ Ессентуки 10,1 - 14,0 Na+ + K+ №17 Mg2+ Ca2+ Славяновская 3-4 Na+ + K+ Mg2+ Ca2+ Росинка < 0,3 Na+ + K+ Mg2 Ag+ Боржоми∗

5.5 - 7.5

< 100 1200-2000 < 50 200 - 300 300 - 400 100 - 150 < 100 3000 - 4000 < 100 250 - 350 600 - 800 < 50 < 25 30 - 80 < 20 < 0,2

HCO3ClSO42HCO3ClSO42HCO3ClSO42HCO3ClSO42HCO3ClSO42-

3500-5000 250 - 500 < 10 100 - 150 1100-1200 200 - 300 5000-6200 5000-6200 < 25 1200-1500 250 - 350 800 - 1000 100 - 200 < 80 < 30

∗ соответствует ГОСТУ 13273-88 и европейскому стандарту по минеральным водам

На основании данных о составе ряда минеральных и природных вод, приведенных в табл.1, предложите оптический метод анализа (метод эмиссионной и/или атомно-абсорбционной спектроскопии) для контроля маркированного содержания катионов в бутилированной минеральной воде. Приведите обоснования для своего выбора. Ответьте на следующие вопросы: 1. Можно ли использовать для всех образцов один и тот же калибровочный график для определения содержания калия и натрия ? 2. Будут ли мешать анионы этому определению? 3. Требуется ли предварительная подготовка пробы для анализа или можно использовать аликвотные части анализируемой воды непосредственно из бутылки? 4. Предложите методы определения содержания анионов в представленных в таблице минеральных водах.

53

1.1.4. Электрохимические методы. Задача № 8 Номер варианта определяется по двух последних цифре шифра.

1. Навеску сплава массой 0.6578 г растворили и через полученный раствор в течение 20 минут пропускали ток силой 0.20 А , в результате чего на катоде выделилась медь. Определить массовую долю (%) меди в сплаве, если выход по току составлял 80 % . 2. Из анализируемого раствора, содержащего ионы металла Ме+3, в результате электролиза при силе тока 1 А за 50 минут было выделено на катоде 0,2800 г металла. Определить, какой металл выделился на катоде. 3. Навеску сплава массой 2.1574 г растворили и после соответствующей обработки довели объем раствора до 100 мл. Определить массовую долю (%) серебра в сплаве, если при потенциометрическом титровании 25 мл приготовленного раствора раствором хлористого натрия с концентрацией С(NaCl)=0.1250 моль/л получили следующие результаты: V (NaCl), мл Е , мВ

16.0 689

18.0 670

19.0 653

19.5 634

19.9 59

20.0 518

20.1 441

20.5 401

21.0 383

Указания к решению задачи 3. Кривую потенциометрического титрования построить в координатах E - V и DE/DV - V.

4. Из навески сплава массой 2.0400 г таллий перевели в Tl(1) и оттитровали раствором KBrO3 с концентрацией C(1/6 KBrO3)=0,1000 моль/л в хлороводородной среде. В процессе титрования в растворе протекает реакция BrO3- + 3 Tl+ + 6 H+ = Br- + 3 Tl3+ + 3 H2 O Вычислить массовую долю (%) таллия в сплаве по следующим результатам потенциометрического титрования: V (KBrO3), мл Е , мВ

2.0 1251

10.0 1280

18.0 19.8 20.0 20.2 22.0 1309 1339 1407 1430 1451 Указания к решению задачи 4. Кривую потенциометрического титрования построить в координатах E - V и DE/DV - V.

5. Из навески сплава массой 0.6000 г титан перевели в TiO2+ и оттитровали раствором хлористого хрома с концентрацией C(CrCl2) = 0.1000 моль/л:

54

TiO2+ + Cr2+ + 2 H+ = Ti3+ + Cr3+ + H2O Вычислить массовую долю (%) титина в сплаве по следующим результатам потенциометрического титрования: V (CrCl2), мл Е , мВ

2.0 159

10.0 100

18.0 41

19.8 - 18

20.0 - 155

20.2 - 292

22.0 -351

Указания к решению задачи 5. Кривую потенциометрического титрования построить в координатах E - V и DE/DV - V.

6. Для определения содержания примеси свинца в металлическом алюминии навеску последнего массой 5,1340 г растворили, перенесли в мерную колбу на 50 мл и раствор довели до метки водой. При снятии полярограммы высота волны оказалась равной h=9 мм. При полярографировании стандартных растворов соли свинца получили следующие результаты: с (Pb) ⋅ 106, г/ мл h , мл

0.5 4.0

1.0 8.0

1.5 12.0

2.0 16.0

2.5 20.0

Указания к решению задачи 6. Построить калибровочный график в координатах h - c и определить массовую долю (%) свинца в металлическом алюминии. 7. Навеску стали, содержащей медь, массой 0.2000 г растворили в азотной кислоте и объем полученного раствора довели водой до 50мл. При полярографировании 5 мл раствора в 20 мл фона высота волны h=37 мм. При полярографировании 25 мл эталонного раствора, содержащего 3⋅10-5 г меди, высота волны оказалась равной h=30 мм. Определить массовую долю меди (%) в стали. 8. Для определения содержания свинца в цинковой руде методом добавок навеску руды массой 1.0000 г растворили и после соответствующей обработки объем раствора довели до 200 мл. Для снятия полярограммы взяли 20 мл этого раствора. Высота волны оказалась равной h=25 мм. После прибавления в раствор 0.004 г свинца высота волны увеличилась до 35 мм. Определить массовую долю свинца в анализируемой руде. 9. Навеску минерала массой 0.5650 г, содержащего титан, растворили и после соответствующей обработки разбавили водой до 200 мл. При полярографировании 10 мл раствора, содержащего Ti(IV), высота волны

55

оказалась равной 55 мм. После прибавления 0.25 мл раствора Ti(IV) с концентрацией Т Ti(IV)=0.0000350 г/мл высота волны увеличилась до 63.5 мм. Определить массовую долю (%) ТiО2 в минерале. 10. Определить концентрацию свинца (мг/л), если при амперометрическом титровании 10,0 мл анализируемого раствора рабочим раствором сульфата натрия с титром по свинцу, равным T(Na2SO4 /Pb) = 0.00640 г/мл, получили следующие данные : V (Na2SO4), мл Диффузионный ток, мкА

0 215

0.5 163

1.0 113

1.5 60

2.0 40

2.5 39

Указания к решению задачи 10. Титр рабочего раствора по определяемому веществу показывает количество граммов определяемого вещества (свинца), эквивалентное в данной реакции 1 мл рабочего раствора (сульфата натрия). 11. Вычислить электродный потенциал медного электрода, опущенного в раствор его соли с концентрацией меди с(Cu2+) = 0.1 моль/л. 12. Вычислить концентрацию меди в растворе CuSO4, при условии, что электродный потенциал меди в нем равен нулю. 13. Какое время необходимо для полного выделения кадмия из 20 мл сульфата кадмия с концентрацией раствора c(1/2CdSO4), если сила тока равна 0.1 А, а выход по току составляет 90% ? 14. На кулонометрическое титрование церия (IV) в 0.1 М растворе Fe(III) электрогенерируемыми ионами Fe(II) при силе тока 30 мА потребовалось 100 с. Определите массу церия (IV) в анализируемом растворе. 15. Рассчитайте потенциал платинового электрода, опущенного в раствор FeSO4, который на 99.9 % оттитрован раствором KMnO4 . 16. Мышьяк в сточной воде определяли полярографически, используя метод сравнения. Полярографирование проводилось в среде 0.04 М H2SO4. Потенциал пика равен - 0.97 В (насыщенный. каломельный электрод). Стандартные растворы мышьяка были приготовлены с концентрациями 0.0010000 моль/л и 0.001500 моль/л. Соответствующие им высоты полярографических волн оказались равными 25.0 и 29.0 мм соответственно. Высота волны анализируемого раствора сточной воды, полученная в тех же условиях, равна 28.5 мм. Вычислить молярную концентрацию исследуемого раствора мышьяка. 17. Содержание ацетальдегида проводили амперометрическим титрованием раствором 2,4-динитрофенилгидразина при потенциале -1.4 В относительно ртути. Титр 2,4-динитрофенилгидразина по ацетальдегиду равен 4.8⋅10-6 г/мл. При титровании были получены следующие данные:

56

Объем титранта, мл Ток, мкА

0.2 2

0.3 40

0.35 35

0.45 32

0.50 25

0.57 20

0.61 37

0.70 80

Построить график, определить по нему точку эквивалентности и вычислить содержание ацетальдегида (г). 18. Концентрацию кадмия в растворе определяли полярографически методом добавок. Для анализируемого раствора объемом 15 мл высота полярографической волны оказалась равной 25 мм. После добавления в анализируемый раствор 1мл стандартного раствора хлорида кадмия с концентрацией 0.105 моль/л высота волны увеличилась до 30 мм. Вычислить концентрацию кадмия в растворе в моль/л.

7.2.1.5. Хроматография. Задача № 9

Рассчитать состав смеси газов (объемные доли, %) по данным площадей пиков S (мм2) и поправочных коэффициентов k, полученных при хроматографии газовых смесей . Номер варианта задач выбирается по последней цифре шифра. Состав смеси Пропан Бутан Пентан Циклогексан Пропилен Бензол Толуол

Номер варианта S k S k S k S k S k S k S k

1

2

3

4

201 1.13 298 1.10 24 1.09 37 1.08 -

155 0.68 216 0.68 179 0.67 28 0.75 -

300 1.13 208 1.11 16 1.09 -

205 0.68 97 0.68 44 0.82 28 0.61

5

22.1 1.11 19.95 0.79

6

7

8

9

10

57 1 Этил бензол Кумол о-Ксилол м-Ксилол п-Ксилол Этилбензол Метан Этан Этанол Метанол Метан Этан Динитробензол Нитробензол

S k S k S k S k S k S k S k S k S k S k S k S k S k S k

2

3

4

5 27.3 0.81 15.9 0.87

6

7

8

9

10

4.6 0.810 21.7 0.814 9.2 0.812 30.4 0.820 221 1.28 6 1.16 2937. 0.64 11.4 0.58 199 1.22 6 1.05 311 1.12 14 1.07

58

3. АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Контрольные задания Номер варианта выбирается по последней цифре шифра.

1. Какие типы сорбентов могут быть использованы в различных поглотительных приборах для отбора проб воздуха ? 2. Для каких целей используется криогенное концентрирование при отборе проб воздуха ? 3. Как анализируют вещества, находящиеся в воздухе в виде аэрозолей ? 4. Как определяют содержание свинца, присутствующего в воздухе в виде тетраалкильных соединений ? 5. Какие методы могут быть использованы для непосредственного анализа веществ, сконцентрированных на твердом сорбенте при отборе проб воздуха ? 6. Какими методами можно извлечь микрокомпоненты из твердых сорбентов и фильтров при анализе воздушных проб и какие методы можно применить для их последующего анализа ? 7. Перечислите основные этапы анализа при определении общего содержания азота органических соединений и азота по методу Кьельдаля при анализе воды ? 8. Перечислите методы определения фенолов, образующихся при переработке нефти, сланцев. 9. Какие микроэлементы в почве имеют техногенное происхождение и какие методы определения этих элементов могут быть использованы ? 10. Перечислите важнейшие классы приоритетных загрязнителей окружающей среды.

59

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица о

Плотности растворов сильных кислот при 20 С Плотность при 20°С г / см3

1.000 1.005 1.010 1.015 1.020 1.025 1.030 1.035 1.040 1.045 1.050 1.055 1.060 1.065 1.070 1.075 1.080 1.085 1.090 1.095 1.100 1.105 1.110 1.115 1.120 1.125 1.130 1.135 1.140 1.145 1.150 1.155

Концентрация кислоты г / 100 г раствора (% масс.)

HCl 0.3600 1.360 2.364 3.374 4.388 5.408 6.433 7.464 8.490 9.510 10.52 11.52 12.51 13.50 14.49 15.48 16.47 17.45 18.43 19.41 20.39 21.36 22.33 23.29 24.25 25.22 26.20 27.18 28.18 29.17 30.14 31.14

HNO3 0.3296 1.255 2.164 3.073 3.982 4.883 5.784 6.661 7.530 8.398 9.259 10.12 10.97 11.81 12.65 13.48 14.31 15.14 15.95 16.76 17.58 18.39 19.19 20.00 20.79 21.59 22.38 23.16 23.94 24.75 25.48 26.24

H2SO4 0.2609 0.9856 1.731 2.485 3.242 4.000 4.746 5.493 6.237 6.956 7.704 8.415 9.129 9.843 10.56 11.26 11.96 12.66 13.36 14.04 14.73 15.41 16.08 16.76 17.43 18.09 18.76 19.42 20.08 20.73 21.38 22.03

Плотность при 20°С г / см3

1.160 1.165 1.170 1.175 1.180 1.185 1.190 1.195 1.200 1.205 1.210 1.215 1.220 1.225 1.230 1.235 1.240 1.245 1.250 1.255 1.260 1.265 1.270 1.275 1.280 1.285 1.290 1.295 1.300 1.305 1.310 1.315

Концентрация кислоты г / 100 г раствора (% масс.)

HCl 32.14 33.16 34.18 35.20 36.23 37.27 38.32 39.37 40.00

HNO3 27.00 27.76 28.51 29.25 30.00 30.74 31.47 32.21 32.94 33.68 34.41 35.16 35.93 36.70 37.48 38.25 39.02 39.80 40.58 41.36 42.14 42.92 43.70 44.48 45.27 46.06 46.85 47.63 48.42 49.21 50.00 50.85

H2SO4 22.76 23.31 23.95 24.58 25.21 25.84 26.47 27.10 27.72 28.33 28.95 29.57 30.18 30.79 31.40 32.01 32.61 33.22 33.82 34.42 35.01 35..60 36.19 36.78 37.36 37.95 38.53 39.10 39.68 40.25 40.82 41.39

60 Плотность при 20°С г / см3

HNO3

H2SO4

Плотность при 20°С г / см3

1.160 1.165 1.170 1.175 1.180 1.185 1.190 1.195 1.200 1.205 1.210 1.215 1.220 1.225 1.230 1.235 1.240 1.245 1.250 1.255 1.260 1.265 1.270 1.275 1.280 1.285 1.290 1.295 1.300 1.305 1.310 1.315 1.320 1.325 1.330 1.335 1.340

27.00 27.76 28.51 29.25 30.00 30.74 31.47 32.21 32.94 33.68 34.41 35.16 35.93 36.70 37.48 38.25 39.02 39.80 40.58 41.36 42.14 42.92 43.70 44.48 45.27 46.06 46.85 47.63 48.42 49.21 50.00 50.85 51.71 52.56 53.40 54.27 55.13

22.76 23.31 23.95 24.58 25.21 25.84 26.47 27.10 27.72 28.33 28.95 29.57 30.18 30.79 31.40 32.01 32.61 33.22 33.82 34.42 35.01 35..60 36.19 36.78 37.36 37.95 38.53 39.10 39.68 40.25 40.82 41.39 41.95 42.51 43.07 43.62 44.17

1.345 1.350 1.355 1.360 1.365 1.370 1.375 1.380 1.385 1.390 1.395 1.400 1.405 1.410 1.415 1.420 1.425 1.430 1.435 1.440 1.445 1.450 1.455 1.460 1.465 1.470 1.475 1.480 1.485 1.490 1.495 1.500 1.505 1.510 1.515 1.520 1.525

Концентрация кислоты в г / 100 г раствора (%масс.)

HNO3

H2SO4

Плотность при 20°С г / см3

56.04 56.96 57.87 58.78 59.69 60.67 61.69 62.70 63.72 64.74 65.84 66.97 68.10 69.23 70.39 71.63 72.86 74.09 75.35 76.71 78.07 79.43 80.88 82.39 83.91 85.50 87.29 89.07 91.13 93.49 95.46 96.73 76.99 99.26

44.72 45.26 45.80 46.33 46.86 47.39 47.92 48.45 48.97 49.48 49.99 50.50 51.01 51.52 52.02 52.51 53.01 53.50 54.00 54.49 54.97 55.45 55.93 56.41 56.89 57.36 57.84 58.31 58.78 59.24 59.70 60.17 60.62 61.08 61.54 62.00 62.45

1.530 1.535 1.540 1.545 1.550 1.555 1.560 1.565 1.570 1.575 1.580 1.585 1.590 1.595 1.600 1.605 1.610 1.615 1.620 1.625 1.630 1.635 1.640 1.645 1.650 1.655 1.660 1.665 1.670 1.675 1.680 1.685 1.690 1.695 1.700 1.705 1.710

Концентрация кислоты в г / 100 г раствора (%масс.)

Конц-я H2SO4 в г / 100 г раствора (% масс.)

62.91 63.36 63.81 64.26 64.71 65.15 65.59 66.03 66.47 66.91 67.35 67.79 68.23 68.66 69.09 69.53 69.96 70.39 70.82 71.25 71.67 72.09 72.52 72.95 73.37 73.80 74.22 74.64 75.07 75.49 75.92 76.34 76.77 77.20 77.63 78.06 78.49

61 Плотность при 20°С г / см3

Конц-я H2SO4 в г / 100 г раствора (% масс.)

Плотность при 20°С г / см3

Конц-я H2SO4 в г / 100 г раствора (% масс.)

Плотность при 20°С г / см3

Конц-я H2SO4 в г / 100 г раствора (% масс.)

Плотность при 20°С г / см3

Конц-я H2SO4 в г / 100 г раствора (% масс.)

1.715 1.720 1.725 1.730 1.735 1.740 1.745

78.93 79.37 79.81 80.25 80.70 81.16 81.62

1.750 1.755 1.760 1.765 1.770 1.775 1.780

82.09 82.57 83.06 83.57 84.08 84.61 85.16

1.785 1.790 1.795 1.800 1.805 1.810 1.815

85.74 86.35 86.99 87.69 88.43 89.23 90.12

1.820 1.825 1.830 1.831 1.832 1.833 1.835

91.11 92.25 93.64 93.94 94.32 94.72 95.72

62

СОДЕРЖАНИЕ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ............................................... 3 2. СТРУКТУРНО-ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ДИСЦИПЛИНЫ............................... 8 3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ....................................................................... 12 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ........................................................................................ 12 1. ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................... 12 2. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ ................... 12 2.1. Виды анализа ................................................................................................. 12 2.2. Методы анализа ........................................................................................... 13 2.2.1. Основные этапы проведения анализа и классификация методов анализа ....................................................................................................... 13 2.2.2. Методы пробоотбора ................................................................................ 13 2.2.3. Методы разложения пробы ....................................................................... 14 2.2.4. Методы разделения и концентрирования ............................................. 14 2.2.5. Методы обнаружения и определения ..................................................... 15 3. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ............................................................. 16 3.1. Химическое равновесие в реальных системах. Основные типы реакций, используемых в аналитической химии. Основные химические методы анализа ....................................................................... 16 3.2. Расчеты в количественном анализе ........................................................... 17 3.3. Титриметрические методы анализа ............................................................ 18 3.3.1. Кислотно-основное титрование ................................................................ 18 3.3.2. Окислительно-восстановительное титрование ....................................... 18 3.3.3. Комплексонометрическое титрование ..................................................... 19 3.3.4. Титрование по методу осаждения ............................................................ 19 3.2.4. Гравиметрический анализ .......................................................................... 20 4. ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ......... 21 4.1. Общая характеристика физических и физико-химических методов анализа ............................................................................................ 21 4.2. Оптические методы анализа ........................................................................ 21 4.3. Электрохимические методы анализа ........................................................... 23 4.4. Хроматографические методы анализа ......................................................... 24 5. АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ........................................... 25 ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ........................................................ 36 1. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ........................................................... 36 1.1. Титриметрия ................................................................................................... 36 1.1.1. Расчеты при приготовлении рабочих растворов кислот и оснований. Задача №1 ............................................................................... 36 1.1.2. Расчеты при приготовлении рабочих растворов в окислительно-восстановительном, осадительном и комплексонометрическом титровании. Задача № 2................................ 37 1.1.3. Расчеты результатов титриметрического анализа. Задача № 3 .......... 38

63

1.2. Гравиметрия. Задача № 4 ............................................................................. 41 2. ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ..................................... 47 7.2.1. Оптические методы анализа........................................................................ 47 2.1.1. Молекулярно-абсорбционная спектроскопия (фотоэлектроколориметрия). Использование метода калибровочного графика при элементном количественном анализе в фотометрии. Задача № 5 ........................................................... 47 2.1.2. Эмиссионная спектроскопия. Задача № 6 ................................................. 51 2.1.3. Атомно-абсорбционная спектроскопия. Задача №7 ................................ 52 2.1.4. Электрохимические методы. Задача № 8 ................................................ 53 7.2.1.5. Хроматография. Задача № 9 .................................................................... 56 Контрольные задания................................................................................................ 58 ПРИЛОЖЕНИЕ ......................................................................................................... 59 СОДЕРЖАНИЕ ......................................................................................................... 62

Сводный темплан 2001 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97 Редактор А.В.Алехина Подписано в печать Формат 60х84 1/16 Б.кн.-журн. П.л. 4.0 Б.л. 2.0 РТП РИО СЗТУ Тираж Заказ Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул.Миллионная, д.5