Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Розчини. Способи вираження концентрації розчинів

Розчини. Способи вираження концентрації розчинів




Сторінка1/10
Дата конвертації09.04.2017
Розмір1.38 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

ЗМІСТ

Вступ...............................................................................................................................................4

1. Розчини. Способи вираження концентрації розчинів…………………………………..5

1.1. Розв’язування типових задач…………………………………………………………...8

1.2. Задачі для самостійної роботи………………………………………………………....11

2. Теоретичні основи кислотно-основної взаємодії………………………….....................13

2.1. Властивості води. Йонний добуток води. Водневий показник……………………...13

2.2. Електролітична дисоціація.

Тео́рія (від грец. θεωρία - розгляд, дослідження) - сукупність висновків, що відображає відносини і зв'язки між явищами реальності у вигляді інформаційноі моделі. Теорією стає гіпотеза, що має відтворюване підтвердження явищ та механізмів і дозволяє спостерігачу прогнозувати наслідки дій чи зміни стану об'єкта спостережень.
Електроліти́чна дисоціа́ція - явище розпаду нейтральних молекул на іони, що відбувається в електролітах. Наприклад, молекула кислоти НCl розпадається при розчиненні на іони Н+ та Cl-.
Розчини електролітів…………………………………...15

2.3. Гідроліз солей в хімічному аналізі…………………………………………………….

Гідроліз (від дав.-гр. ὕδωρ - вода і λύσις - розкладання) - реакція обмінного розкладу між речовиною й водою, один із видів сольволізу. При гідролізі солей утворюються кислоти та луги. Органічні сполуки гідролізуються в присутності кислот (кислотний гідроліз) або лугів (лужний гідроліз).
18

2.4. Буферні розчини……………………………………………………………………..…22

2.5. Розв’язування типових задач………………………………………………………..…22

2.6. Задачі для самостійної роботи……………………………………………………...….25

3. Рівновага в системах осад - розчин. Добуток розчинності…………………………....28

3.1. Розв’язування типових задач………………………………………………………..…30

3.2. Задачі для самостійної роботи………………………………………………………....33

4. Реакції комплексоутворювання і окиснення-відновлення в хімічному аналізі……36

4.1.

До́буток розчи́нності, ДР - стала величина, яка є константою рівноваги гетерогенної хімічної реакції розчинення (або осадження) малорозчинного електроліту у певному розчиннику. Ця величина характеризує розчинність малорозчинних речовин - що менше значення ДР, то меншою є розчинність.
Хімічний аналіз (рос. химический анализ, англ. chemical analysis, нім. chemische Analyse) - сукупність операцій, за допомогою яких встановлюють якісний та (або) кількісний склад речовини. У хімічному аналізі використовують методи, основані на хімічних реакціях досліджуваних речовин (наприклад, гравіметричний і титриметричний аналіз).
Розв’язування типових задач…………………………………………………………..38

4.2. Задачі для самостійної роботи…………………………………………………………42

5. Хімічні методи аналізу……………………………………………………………………..45

5.1. Гравіметричний метод аналізу………………………………………………………...45

5.1.1. Розв’язування типових задач……………………………………………………..48

5.1.2. Задачі для самостійної роботи……………………………………………………50

5.2. Титриметричний аналіз………………………………………………………………...52

5.2.1. Вимоги до реакцій в титриметричному аналізі…………………………………53

5.2.2. Класифікація методів титриметричного аналізу………………………………..53

5.2.3. Розрахунки в титриметричному аналізі…………………………………………55

5.2.4. Розв’язування типових задач…………………………………………………….56

5.2.5. Задачі для самостійної роботи…………………………………………………...59



6. Електрохімічні методи аналізу…………………………………………………………...
Електрохі́мія - галузь науки, яка вивчає властивості систем, що містять іонні провідники, та перетворення речовин на межі поділу фаз за участю заряджених часток (іонів, електронів). Зокрема, електрохімія вивчає закони взаємного перетворення електричної і хімічної форм руху матерії, будову і властивості розчинів електролітів, процеси електролізу, роботу електрохімічних елементів, електрохімічну корозію, електросинтез речовин, тощо.
Електрохімі́чні ме́тоди ана́лізу (рос. электрохимические методы анализа, англ. electrochemical methods of analysis; нім. elektrochemische Analyseverfahren n) - сукупність методів якісного та кількісного аналізу речовин, заснованих на процесах, які протікають на електродах або у міжелектродному просторі.
62

6.1. Потенціометричний метод аналізу……………………………………………………63

6.2. Електрогравіметричний метод аналізу………………………………………………..64

6.4. Кулонометричний метод аналізу……………………………………………………...65

6.5. Полярографічний метод аналізу………………………………………………………66

6.5. Розв’язування типових задач…………………………………………………………..67

6.6. Задачі для самостійної роботи…………………………………………………………72

7. Оптичні методи аналізу……………………………………………………………………76

7.1. Фотометричний метод аналізу………………………………………………………...77

7.2. Атомно – абсорбційний метод аналізу………………………………………………..78

7.3. Атомно – емісійний метод аналізу……………………………………………………79

7.4. Рентгеноспектральний метод аналізу…………………………………………………81

7.5. Розв’язування типових задач…………………………………………………………..81

7.6. Задачі для самостійної роботи…………………………………………………………85

Література……………………………………………………………………………………...90

ВСТУП
Технічний прогрес будь-якої галузі промисловості неможливий без розвитку та вдосконалення аналітичного контролю технологічних процесів.

Те́хніка (від грец. techne - мистецтво, майстерність) - сукупність засобів, створених людством для обслуговування своїх потреб виробничого і невиробничого характеру. У техніці матеріалізовані знання і виробничий досвід, накопичені людством у процесі розвитку суспільного виробництва.
Науко́во-техні́чний прогре́с - це поступальний рух науки і техніки, еволюційний розвиток усіх елементів продуктивних сил суспільного виробництва на основі широкого пізнання і освоєння зовнішніх сил природи; це об'єктивна, постійно діюча закономірність розвитку матеріального виробництва, результатом якої є послідовне вдосконалення техніки, технології та організації виробництва, підвищення його ефективності.
Галузь промисловості - сукупність споріднених підприємств, продукція яких має однакове економічне призначення, характеризується однотипністю використовуваної сировини, технологічних процесів, технічної бази, професійного складу кадрів і умов праці (електроенергетична, паливна, чорна та кольорова металургія, хімічна і нафтохімічна, машинобудівна, металообробна, лісова, деревообробна, легка, харчова та інші).
Технологі́чний проце́с - це впорядкована послідовність взаємопов'язаних дій та операцій, що виконуються над початковими даними до отримання необхідного результату.
Особливо важливим є цей контроль у тих галузях, де створюються нові матеріали із заданими властивостями. Виробництво металів і сплавів нерозривно зв’язане з виробництвом вогнетривів та коксу. Через це економічні показники металургійних підприємств залежать від покращення якості готової продукції, яка, в свою чергу, залежить від якості сировини, напівфабрикатів та допоміжних матеріалів. Для забезпечення високої якості продукції необхідний залежного рівня аналітичний контроль.
Енерге́тика - сукупність галузей господарства, що вивчають і використовують енергетичні ресурси з метою вироблення, перетворення, передачі і розподілу енергії.
Вогнетри́ви або вогнетривкі́ матеріа́ли - матеріали (сировина, виріб), що мають вогнетривкість не менше 1580 °C.
Напівфабрика́т - продукція, що підлягає подальшій обробці або використовується як складова частина іншого складнішого виду продукції.
Матеріа́л - речовина, або суміш речовин, первинний предмет праці, який використовують для виготовлення виробу (основний матеріал), або які сприяють якимось діям. У останньому випадку уточнюють, що це допоміжний, чи витратний матеріал.
Аналітика (від грец. άναλυτικά ) - основа інтелектуальної, логіко-мисленевої діяльності, спрямованої на рішення практичних завдань. У її основі лежить не стільки принцип констатації фактів, скільки принцип «випередження подій», що дозволяє організації або індивідові прогнозувати майбутній стан об'єкту аналізу.
Підприє́мство - самостійний суб'єкт господарювання, зареєстрований компетентним органом державної влади або органом місцевого самоврядування, для задоволення суспільних та особистих потреб шляхом систематичного здійснення виробничої, науково-дослідної, торговельної, іншої господарської діяльності в порядку, передбаченому Господарським кодексом України та іншими законами.
Виробни́цтво - процес створення матеріальних і суспільних благ, необхідних для існування і розвитку. Створюючи певні блага люди вступають у зв'язки і взаємодію – виробничі відносини. Тому виробництво є завжди суспільним.
Гото́ва проду́кція - продукція (товар), вироблена з використанням давальницької сировини (крім тієї частини, що використовується для проведення розрахунків за її переробку) і визначена як кінцева у контракті між замовником і виконавцем.
Якість - філософське поняття, з термінології гуманітарних наук. В Арістотелівській логіці якість - одна з 10 категорій, на які Арістотель поділив усі речі реальності. Як одна з таких категорій, якість це - побічна обставина, за допомогою якої річ є якогось типу чи виду; побічна обставина, що вказує, якою є річ (її змістовні якості та форми) і як річ діє (її здатності та навички); побічна обставина, котра є зовнішньою оцінювальною формою.
Вирішенням питань, пов’язаних з розвитком методів аналітичного контролю займається аналітична хімія, теоретичні закономірності якої використовуються в хімічних, фізико-хімічних і фізичних методах визначення якісного і кількісного складу матеріалів.

Запропонований авторами навчальний посібник з аналітичної хімії є спробою допомогти студентам хімічних спеціальностей металургійних вищих учбових закладів краще оволодіти основними методами аналітичного контролю, покращити підготовку висококваліфікованих спеціалістів.

Спеціаліст - освітньо-кваліфікаційний рівень вищої освіти особи, яка на основі освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавра здобула повну вищу освіту, спеціальні уміння та знання, достатні для виконання завдань та обов'язків (робіт) певного рівня професійної діяльності, що передбачені для первинних посад у певному виді економічної діяльності.
Спеціальність (лат. specialis - особливий; від species - род, вид) - комплекс набутих людиною знань і практичних навичок, що дає їй можливість займатися певним родом занять у якійсь галузі діяльності.
Речовина́ - вид матерії, яка характеризується масою та складається з елементарних частинок (електронів, протонів, нейтронів, мезонів тощо). Характерною властивістю таких частинок є відмінні від нуля баріонний заряд або лептонний заряд.
Озна́чення, ви́значення чи дефіні́ція (від лат. definitio) - роз'яснення чи витлумачення значення (сенсу) терміну чи поняття. Слід зауважити, що означення завжди стосується символів, оскільки тільки символи мають сенс що його покликане роз'яснити означення.
Студе́нт (лат. studens, родовий відмінок studentis - «ретельно працюючий», «такий, що займається») - учень вищого, у деяких країнах і середнього навчального закладу.
Аналіти́чна хі́мія - розділ хімії, що розглядає принципи і методи розділення та визначення хімічного складу речовини. Виникла поряд із неорганічною хімією раніше від інших хімічних наук. Якісний аналіз визначає хімічний склад даної речовини або суміші; кількісний аналіз визначає скільки там є даної речовини.
Навчальний посібник - видання, яке частково доповнює або замінює підручник у викладі навчального матеріалу з певного предмета, курсу, дисципліни або окремого його розділу, офіційно затверджений як такий.

Особливість даного навчального посібника полягає в тому, що вперше в ньому органічно поєднуються теоретичні закономірності аналітичної хімії з основними методами аналізу, розрізненими в окремих книгах з якісного та кількісного аналізу речовин.

При складанні посібника використані матеріали з найпоширеніших підручників, задачників, монографій та довідників, які були перероблені у відповідності з сучасною хімічною термінологією, позначеннями, одиницями вимірювання фізичних величин.

Склада́ння (ви́робу) - технологічний процес утворення з'єднань складових виробу (поєднання, координування і фіксація деталей у вузли, а вузлів у готовий виріб).
Особливість, або сингулярність в математиці - це точка, в якій математичний об'єкт (зазвичай функція) не визначений або має нерегулярну поведінку (наприклад, точка, в якій функція недиференційована).
Підру́чник (калька з пол. podręcznik) - книжка, у якій системно викладено інформацію з певної галузі знань і яку використовують в системі освіти на різних рівнях, а також для самостійного навчання. Різновид навчального видання.
Терміноло́гія - це: Сукупність термінів, тобто слів або словосполучень, що висловлюють специфічні поняття з певної галузі науки, техніки чи мистецтва, а також сукупність усіх термінів, наявних у тій чи іншій мові.
Моногра́фія (англ. monograph, нім. Monographie f) - наукова праця у вигляді книги з поглибленим вивченням однієї або декількох (тісно пов'язаних між собою) тем.
Фізи́чна величи́на - властивість, спільна в якісному відношенні для багатьох фізичних об'єктів (фізичних систем, їхніх станів і процесів, що в них відбуваються) та індивідуальна в кількісному відношенні для кожного з них.
Кі́лькісний ана́ліз (англ. quantitative analysis) - розділ аналітичної хімії, в якому визначають кількісний склад речовини - вміст її компонентів за елементарним складом, іонний складом, складом за структурою органічної сполуки (в органічній хімії) та ін.
Одини́ця вимі́рювання (англ. measuring unit, unit of measure) - певний умовний розмір фізичної величини, прийнятий для кількісного відображення однорідних з нею величин.

Посібник містить 7 розділів, матеріал яких відповідає програмі з аналітичної хімії, що відповідає напряму 0916 – хімічна технологія та інженерія.

Інжене́рія (від лат. ingenium - здібність, винахідливість; син. - інжиніринг, рідше вживають «інженерна справа», ще рідше «інженерство») - галузь людської інтелектуальної діяльності по застосуванню досягнень науки до вирішення конкретних проблем людства.
Хімі́чна техноло́гія (рос. химическая технология, англ. chemical engineering, нім. chemische Technologie f) - прикладна наука, що вивчає способи та процеси виробництва продуктів (предметів споживання та засобів виробництва), що відбуваються за участю хімічних перетворень технічно, економічно та соціально доцільним шляхом.
Він може бути використаний для поглиблення знань з аналітичного контролю студентів за спеціальністю 0905 – металургія. В кожному розділі викладені основні теоретичні закономірності, наведені приклади розв’язування типових задач, запропоновані задачі для самостійної роботи студентів.

  1. РОЗЧИНИ. СПОСОБИ ВИРАЖЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ РОЗЧИНІВ

Розчинами називають термодинамічно стійкі рівноважні системи змінного складу з двох або більше компонентів.

Термодинáміка - розділ класичної макроскопічної фізики - загальна феноменологічна наука про енергію, яка досліджує різноманітні явища природи (фізичні, хімічні, біологічні, космічні і т. ін.) у світлі основних законів (начал) термодинаміки.
Той компонент, що кількісно переважає і зберігає свій агрегативний стан під час утворення розчину, прийнято вважати розчинником, інші компоненти – розчиненими речовинами.
Розчи́нник - індивідуальна хімічна сполука або суміш, здатна розчиняти різні речовини, тобто утворювати з ними однорідні системи змінного складу, що складаються з двох або більшого числа компонентів - розчини.
Кількісний склад розчину визначає концентрація, яка показує кількість одиниць маси розчиненої речовини в одиниці об’єму розчину або в одиниці маси розчинника (розчину).

В залежності від обраної одиниці виміру концентрації поділяють на об’ємні та масові.

Об’ємна концентрація – це кількість одиниць маси розчиненої речовини в одиниці об’єму розчину. Ці концентрації дуже зручні при розрахунках, але залежать від температури.

В залежності від одиниць маси розчиненої речовини та одиниць об’ємів розчину розрізняють наступні концентрації:

1. Молярна концентрація (молярність) показує кількість молів розчиненої речовини, що міститься в одному літрі розчину. Розмірність: моль/л.

Молярна концентрація (С) розраховується за рівнянням

, (1.1)

де mi – маса розчиненої речовини, г; Мiмолярна маса розчиненої речовини, г;

Літр (фр. litre, від лат. litra - міра ємкості; українське позначення - л; міжнародне - L або l) - метрична одиниця вимірювання об'єму, що дорівнює 1 кубічному дециметру. Літр не є одиницею СІ, але поряд з такими одиницями як година або доба визначений як «позасистемна одиниця, що не належить до СІ, але допущена до використання разом з одиницями СІ» та «не рекомендується застосовувати під час точного вимірювання». Стандартна одиниця об'єму в СІ - кубічний метр (м³).
Моля́рна концентра́ція або моля́рність - міра концентрації розчину. Визначається як кількість моль розчиненої речовини на літр розчину та має одиниці моль дм−3.
Моля́рна ма́са - маса 1 моля речовини, тобто такої кількості структурних одиниць цієї речовини (атомів чи молекул), що міститься в 0,012 кг вуглецю 12С.
Vi - об’єму розчину, мл; 1000 – коефіцієнт переходу від мілілітрів до літрів.

2. Молярна концентрація еквівалента (нормальність) показує кількість моль-еквівалентів розчиненої речовини, що міститься в одному літрі розчину. Розмірність: моль-екв/л.

Молярна концентрація еквівалента (СН) розраховується за рівнянням



, (1.2)

де mi – маса розчиненої речовини, г; Мe,i – молярна маса еквівалента речовини, г; Vi - об’єму розчину, мл; 1000 – коефіцієнт переходу від мілілітрів до літрів.

3. Титр розчину – відношення маси розчиненої речовини до об’єму розчину. Розмірність: г/мл.

Титр розчину (Т) розраховується за рівняннями



, (1.3)

де – маса розчиненої речовини, г; - об’єму розчину, мл.



, (1.4)

де – молярна концентрація еквівалента речовини, моль-екв/л;



- молярна маса еквівалента речовини, г/моль-екв.

В кількісному аналізу часто використовують поняття – титр розчину за речовиною, що визначається (ТВ/А). Вона показує, скільки грамів речовини, що визначається, реагує з 1мл титрованого розчину. Розраховується за рівнянням



, (1.5)

де ТВ/А - титр розчину В за речовиною А, що визначається, г/мл; m – маса розчиненої речовини В, г; Vi - об’єм розчину, мл; Ме,А і Ме,В – молярні маси еквівалентів речовин А і В, г.



, (1.6)

де – молярна концентрація еквівалента титрованого розчину В, моль-екв/л; - молярна маса еквівалента речовини А, г/моль-екв.

Масові концентрації – це кількість одиниць маси розчиненої речовини в одиниці маси розчинника (розчину). Ці концентрації не залежать від температури, але не дуже зручні у роботі, бо потребують тривалої операції зважування.

Зва́жування (рос. взвешивание, англ. weighing, нім. Wiegen n) - процес визначення за допомогою пристроїв зважування маси речовини, наприклад, видобутих гірських порід (корисної копалини), проби перед і в процесі її дослідження тощо.

1. Моляльна концентрація (моляльність) показує кількість молей розчиненої речовини, що міститься в 1кг розчинника. Розмірність: моль/кг.

Моляльна концентрація (Сm) розраховується за рівнянням

, (1.7)

де mi – маса розчиненої речовини, г; mР – маса розчинника, кг; Мi – молярна маса розчиненої речовини, г.

2. Мольна частка (Хi) показує, яку частину від загальної кількості молей розчину складає розчинена речовина або розчинник. Розраховується за рівнянням

, (1.8)

де ni– кількість молей і-го компонента в розчині, моль;

Розчи́нення (рос. растворение, англ. dissolution; нім. Lösen n) - процес взаємодії речовин з переходом їх у йонну або колоїдну форми та утворенням гомогенних систем, нових сполук. Розчинення супроводжується руйнуванням взаємодій між молекулами індивідуальних речовин і утворенням міжмолекулярних зв'язків між компонентами розчину.
Компоне́нт (від лат. componens, родовий відмінок componentis - складаючий) - складова частина, елемент чого-небудь.
- сума молей усіх компонентів розчину, моль.

Для бінарних розчинів сума мольних часток розчинника (Хо) і розчиненої речовини (Хі) дорівнює одиниці.

Хі Хо = 1. (1.9)

Мольні частки виражають у частинах від одиниці або у відсотках.

Додавання - бінарна арифметична операція, суть якої полягає в об'єднанні математичних об'єктів.
Відсо́ток або також проце́нт (лат. «pro centum» - сота частка, на сто). Відсотком якого-небудь числа називають соту частину цього числа.

3. Масова частка у відсотках () показує кількість грамів розчиненої речовини в 100г розчину. Розраховується за рівнянням

, (1.10)

де mi – маса розчиненої речовини, г; mр-ну – маса розчину, г.

Розчин характеризується певною густиною ρ (г/мл або кг/дм3), яку беруть до уваги під час переходу від масових концентрацій до об’ємних, і навпаки.

, (1.11)

де mi – маса розчину, г; Vi- об’єм розчину, мл.

Рівняння, що пов’язують масову частку з молярністю, нормальністю та моляльністю розчинів, мають вигляд

, (1.12)

, (1.13)

. (1.14)

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10



  • 1. Розчини. Способи вираження концентрації розчинів
  • 2. Теоретичні
  • Електролітична дисоціація
  • 3. Рівновага в системах осад - розчин. Добуток розчинності
  • 4. Реакції комплексоутворювання і окиснення-відновлення в хімічному аналізі
  • 5. Хімічні методи аналізу
  • 6. Електрохімічні
  • 7. Оптичні методи аналізу
  • Література
  • РОЗЧИНИ. СПОСОБИ ВИРАЖЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ РОЗЧИНІВ Розчинами називають термодинамічно
  • Молярна концентрація