Предисловие ................ 9
Часть первая
ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ
ХИМИИ................... 11
Глава 1. Введение в аналитическую химию....... 11
1.1. Предмет аналитической химии........... 11
1.2. Значение аналитической химии.......... 13
1.3. Классификация методов анализа. Основные термины аналитической химии............... 15
Библиографический список............. 19
Глава 2. Химические равновесия........... 19
2.1. Константы равновесия............. 19
2.2. Протолитические равновесия........... 22
2.2.1. Водные растворы сильных и слабых протолитов 23
2.2.2. Буферные растворы............ 26
2.2.3. Неводные растворители.......... 31
2.3. Реакции комплексообразования.......... 36
2.3.1. Определение понятий........... 37
2.3.2. Равновесия в растворах комплексов...... 38
2.3.3. Устойчивость комплексов.......... 39
2.3.4. Примеры использования комплексов в аналитической химии............... 44
2.4. Окислительно-восстановительные равновесия..... 46
2.5. Гетерогенные равновесия............ 50
Библиографический список........... . . 52
Глава 3. Органические аналитические реагенты..... 53
3.1. Функциональные и аналитико-активные группы .... 53
3.2. Реакции осаждения.............. 56
3.3. Реакции образования окрашенных комплексов..... 58
3.4. Другие типы реакций............. 59
3.5. Индикаторы................ 60
Библиографический список............. 63
Глава 4. Отбор и подготовка пробы к анализу...... 63
4.1. Отбор пробы................ 64
4.2. Подготовка пробы.............. 65
4.2.1. Разложение пробы............ 65
4.2.2. Методы разделения и концентрирования .• .... 67 Библиографический список............. 82
Глава 5. Погрешности аналитических определений и их оценка 83
5.1. Виды погрешностей.............. 83
5.2. Оценка случайных отклонений.......... 86
5.3. Статистическое распределение погрешностей. Предел обнаружения................ 89
5.4. Исключение промахов из выборки......... 95
5.5. Сравнение двух выборок. Обнаружение систематических погрешностей......•.......... 97
5.6. Классификация систематических погрешностей. Коэффициент корреляции............. ЮО
5.7. Сложение случайных и систематических погрешностей. Представление результатов анализа ........ 102
5.8. Погрешности некоторых методов анализа...... Ю4
5.8.1. Гравиметрический метод.......... 104
5.8.2. Прямой титриметрический метод....... Ю4
Библиографический список........... 107
Часть вторая
КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ............ 108
Глава 6. Аналитическая химическая реакция...... 108
6.1. Типы химических реакций............ ПО
6.2. Условия проведения аналитических реакций..... 119
Глава 7. Систематический и дробный качественный анализ 120
Глава 8. Техника эксперимента........... 124
Глава 9. Анализ смеси катионов........... 131
Глава 10. Анализ неизвестного вещества........ 134
Вопросы и задачи................ 138
Библиографический список............. 138
Часть третья
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХнАЛИЗ........... 139
Глава 11. Гравиметрический метод анализа....... 139
11.1. Теоретические основы метода осаждения...... 140
11.1.1. Механизм процесса осаждения....... 140
11.1.2. Растворимость осадков.......... 144
11.1.3. Загрязнение осадков........... 148
11.1.4. Выбор осадителя............ 151
11.2. Органические аналитические реагенты-осадители ... 151
11.3. Применение реакций внешнесферного комплексообразо-вания.................. 155
11.4. Получение осаждаемой формы.......... 156
11.5. Фильтрование и промывание осадка........ 156
11.6. Получение гравиметрической формы........ 158
11.7. Расчеты в гравиметрическом анализе....... 160
11.8. Применение гравиметрического метода анализа . ... 161
11.9. Техника эксперимента............. 162
11.9.1. Оборудование............. 162
11.9.2. Техника проведения гравиметрического анализа 165 Практические работы............... 169
Работа 1. Определение сульфатов.....' . . . 169
Работа 2. Определение железа......... 171
Работа 3. Определение никеля......... 172
Работа 4. Определение кобальта......... 173
Работа 5. Определение перхлоратов....... 173
Работа 6. Определение салициловой кислоты .... 174
Вопросы и задачи................ '74
Библиографический список............. 176
Глава 12. Титриметрические методы анализа...... 177
12.1. Принципы титриметрических методов анализа .... 177
12.2. Теоретические кривые титрования......... 179
12.3. Установление точки эквивалентности ....... 181
12.4. Погрешности в титриметрических методах анализа . . . 182
12.5. Расчеты в титриметрическом методе анализа..... 184
12.6. Способы титрования............. 186
12.6.1. Прямое титрование........... 186
12.6.2. Обратное титрование.......... 187
12.6.3. Титрование по заместителю........ 187
12.7. Первичные и вторичные стандартные растворы .... 188
12.8. Техника эксперимента............. 189
12.8.1. Измерение объемов растворов, мерная посуда 189
12.8.2. Приготовление стандартных растворов .... 195
12.8.3. Установка титра растворов титрантов..... 198
12.8.4. Общие указания по выполнению титриметрических определений............. 200
Библиографический список............. 201
Глава 13. Методы кислотно-основного титрования..... 201
13.1. Теоретические основы методов.......... 201
13.1.1. Теории кислот и оснований........ 201
13.1.2. Протонная теория Бренстеда—Лоури .... 203
13.1.3. Кислотно-основное взаимодействие и количественная оценка кислотности и основности..... 206
13.2. Кислотно-основное титрование.......... 207
13.2.1. Кривые титрования сильных одноосновных про-толитов............... 209
13.2.2. Кривые титрования слабых одноосновных прото-литов................ 213
13.2.3. Кривые титрования смесей кислот (оснований) 217
13.2.4. Кривые титрования многоосновных кислот и многокислотных оснований........ 221
13.2.5. Влияние различных факторов на кривые титрования ................ 225
13.2.6. Определение точки эквивалентности. Кислотно-основные индикаторы.......... 227
13.2.6.1. Классификация и важнейшие кислотно-основные индикаторы....... 229
13.2.6.2. Индикаторные погрешности....... 232
13.3. Стандартные растворы............ 233
13.3.1. Приготовление 0,1 М раствора кислоты .... 234
13.3.2. Приготовление 0,1 М раствора щелочи .... 237
13.4. Вещества, определяемые методом кислотно-основного титрования................ 238
Практические работы............... 240
Работа I. Определение №2СОз......... 240
Работа 2. Анализ смесей NaOH + Na2CO3 и Na2CO3 +
+ NaHCO3................ 242
Работа 3. Определение солей аммония....... 243
Работа 4. Определение азота в органических соединениях по Кьельдалю.............. 245
Работа 5. Определение некоторых оксидов и карбонатов 245 Работа 6. Определение солей щелочноземельных металлов ..................246
Работа 7. Определение кислот..........247
Работа 8. Определение солей с использованием ионного
обмена..................249
Работа 9. Определение спиртов.........250
Работа 10. Определение фенолов в неводных растворах 251 Работа 11. Определение кислотного числа и числа омыления в полимерах..............251
Вопросы и задачи................252
Библиографический список.............258
Глава 14. Методы окислительно-восстановительного титрования ....................259
14.1. Теоретические основы методов..........259
14.1.1. Окислительно-восстановительные системы . . . 259
14.1.2. Уравнение Нернста...........263
14.1.3. Факторы, влияющие на потенциал......264
14.1.4. Термодинамика окислительно-восстановительных реакций...............270
14.1.5. Окислительно-восстановительные равновесия и способы их смещения..........271
14.1.6. Расчет констант равновесий окислительно-восстановительных реакций при стандартных условиях 272
14.1.7. Механизм окислительно-восстановительных реакций ...............274
14.1.8. Кинетика окислительно-восстановительных реакций ................275
14.1.9. Окислительно-восстановительные реакции в неводных средах.............279
14.2. Кривые титрования..............281
14.2.1. Расчет теоретических кривых...... . . 281
.14.2.2. В-лияние условий титрования на ход кривых . . . 285
14.2.3. Титрование мнЪгокомпонентных систем .... 286
14.2.4. Определение точки эквивалентности.....288
14.2.5. Окислительно-восстановительные индикаторы 289
14.2.6. Классификация методов окислительно-восстановительного титрования..........293
14.3. Перманганатометрия.............297
14.3.1. Особенности и возможности метода.....297
14.3.2. Приготовление и стандартизация раствора пер-манганата калия (вторичного стандарта) . . . 301
Практические работы...............304
Работа 1. Определение железа (II)........304
Работа 2. Определение железа(III)........305
Работа 3. Анализ растворов, содержащих железо(II)
ижелезо(Ш)................305
Работа 4. Определение кальция.........305
Работа 5. Определение бихромата калия......307
Работа 6. Определение пероксида водорода.....307
Работа 7. Определение нитритов.........308
Работа 8. Определение муравьиной кислоты в присутствии уксусной кислоты............308
14.4. Иодометрия................309
14.4.1. Особенности и возможности метода.....309
14.4.2. Приготовление и стандартизация раствора тиосульфата натрия (вторичный стандарт) .... 311
Практические работы..............
Работа I. Определение меди (II)........
Работа 2, Определение сильных кислот.....
к
315 315 316
Работа 3. Определение сульфитов........ 316
Работа 4. Определение формальдегида . . . . . . 317
14.5. Иодиметрия................ 318
14.5.1. Особенности и возможности метода..... 318
14.5.2. Приготовление и стандартизация раствора иода (вторичный стандарт).......... 320
Практические работы............... 321
Работа I. Определение аскорбиновой кислоты .... 321
Работа 2. Определение р-нафтола....... . 322
Вопросы и задачи................ 322
Библиографический список............. 326
Глава 15. Методы комплексонометрического титрования 327
15.1. Реакции комплексообразования в титриметрическом анализе ................. 327
15.2. Скорость и механизм реакций комплексообразования 330
15.3. Комплексоны класса аминополикарбоновых кислот 333
15.3.1. Протолитические свойства ЭДТА...... 337
15.3.2. Хелатообразование ЭДТА с ионами металлов 338
15.3.3. Равновесия реакций комплексообразования . . . 341
15.3.4. Условные конста1»ы устойчивости...... 345
15.3.5. Выбор условий титрования........ 347
15.4. Кривые комплексонометрического титрования . . . . 350
15.4.1. Скачок на кривой титрования........ 353
15.4.2. Определение точки эквивалентности..... 354
15.5. Комплексонометрические индикаторы (металлоиндика-торы).................. 354
15.5.1. Типы металлоиндикаторов......... 356
15.5.2. Условия применения металлоиндикаторов . . . 359
15.6. Приемы улучшения избирательности титрования . . . 361
15.6.1. Влияние кислотности среды........ 361
15.6.2. Использование маскирующих реагентов .... 362
15.7. Прямые и косвенные способы комплексонометрического титрования................ 364
15.8. Определение анионов............. 366
Практические работы............... 369
Работа I. Приготовление и стандартизация раствора
ЭДТА.................. 369
Работа 2. Определение кальция......... 370
Работа 3. Определение магния......... 372
Работа 4. Определение железа......... 373
Работа 5. Определение алюминия........ 374
Работа 6. Определение марганца........ 376
Работа 7. Определение меди(II)......... 377
Работа 8. Определение свинца......... 378
Вопросы и задачи..........•...... 379
Библиографический список............. 382
Приложения.................. 382
1. Произведения растворимости некоторых малорастворимых веществ.................. 382
2. Стандартные потенциалы............ 384
3. Логарифмы ступенчатых (/С,) и общих констант устойчивости (р„) некоторых комплексов ионов металлов с различными лигандами................. 385
4. Версии программ для выполнения типовых расчетов на микрокалькуляторах (МК)............ 389
ПРЕДИСЛОВИЕ
Курс химических методов анализа в химико-технологических вузах играет в существенной степени роль общеобразовательного курса, тесно связанного с другими общехимическими дисциплинами. Традиционно подчеркивается, что классическая аналитическая химия опирается на курс общей и неорганической химии. Однако уже в этом случае знание некоторых ее разделов, например химии комплексных соединений, требуется в большем объеме, чем обычно излагается на первом курсе. Помимо сведений, которые студент может получить в курсе общей и неорганической химии, для успешного усвоения аналитической химии необходимы знания и других дисциплин: органической химии, когда речь идет об органических аналитических реагентах, физической химии, некоторых разделов прикладной математики и т. д. Все эти сведения собраны в гл. 3—5.
Далее последовательно излагаются методы аналитической химии, качественный анализ (гл. 6—10), гравиметрический (гл. 11) и титриметрические методы (гл. 12—15). Каждая глава включает необходимый минимум теоретических сведений, а также методически согласующееся с ним описание практических работ по анализу неорганических и органических объектов и техники эксперимента, вопросы и задачи для самостоятельной работы студентов, библиографический список. Отдельная глава посвящена метрологической характеристике методов аналитической химии и результатов анализа. В приложении даны программы типовых расчетов на микрокалькуляторах, а также необходимые справочные данные. Таким образом, главы относительно самостоятельны, что привело к небольшому, допустимому, с нашей точки зрения, повтору и содержат весь необходимый для изучения материал, в том числе вопросы и задачи, которые можно использовать и при самостоятельной подготовке к занятиям.
Данный учебник написан для химических вузов, т. е. для вузов, в которых химия является обязательным общеобразовательным предметом и аналитическая химия — частью общеобразовательной подготовки студента. Здесь уместно привести цитату из учебника аналитической химии Н. А. Меншуткина [1, с. 19]: «Представив весь ход занятий по аналитической химии в виде задач, решение которых предоставлено занимающемуся, мы должны указать на то, что для подобного решения задач аналитическая химия даст строго определенный путь.
Эта определенность (систематичность решения задач аналитической химии) имеет большое педагогическое значение. Занимающийся приучается при этом применять свойства соединений к решению вопросов, выводить условия реакций, комбинировать их. Весь этот ряд умственных процессов можно выразить так: аналитическая химия приучает химически думать. Достижение последнего представляется самым важным при практических занятиях аналитической химией». Несмотря на то что эта цитата из учебника, вышедшего восьмым изданием в 1897 г., добавить к ней нечего.
Учебник подготовлен коллективом кафедры аналитической химии МХТИ им. Д. И. Менделеева. Предисловие к гл. 1 «Введение в аналитическую химию» написано проф. О. М. Пет-рухиным; гл. 2 «Химические равновесия»: разд. 2.1 и 2.5 — доц. А. Ф. Жуковым, разд. 2.2 — доц. Л. Б. Кузнецовой, разд. 2.3 — проф. О. М. Петрухиным, разд. 2.4 — доц. С. Л. Рогатинской; гл. *2 «Органические аналитические реагенты» — проф. О. М. Петрухиным; гл. 4 «Отбор и подготовка пробы к анализу» — ст. н. сотр. А. Р. Тимербаевым; гл. 5 «Погрешности аналитических определений и их оценка»— доц. Е. А. Кучкаревым; гл. 6 «Аналитическая химическая реакция», гл. 7 «Систематический и дробный качественный анализ» — доц. И. Ф. Колосовой; гл, 8 «Техника эксперимента» — доц. Л. Б. Кузнецовой; гл. 9 «Анализ смеси катионов» и гл. 10 «Анализ неизвестного вещества» — Вопросы и задачи—доц. И. Ф. Колосовой; гл. 11 «Гравиметрический метод анализа»: разд. 11.1, 11.3—11.9 — доц. Л. Б. Кузнецовой, разд. 11.2 и практические работы 3—6 — доц. Е. Г. Власовой; практические работы 1,2 и Вопросы и задачи — доц. Н. Д. Румянцевой; гл. 12 «Титриметрические методы анализа» и гл. 13 «Методы кислотно-основного титрования»; разд. 13.1, 13.2, 13.4, практические работы, Вопросы и задачи — доц. Оганесян Л. Б., разд. 13.2 — доц Л. Б. Кузнецовой; гл. 14 «Методы окислительно-восстановительного титрования»; разд. 14.1 —доц. С. Л. Рогатинской, разд. 14.2 — доц. К. А. Комаровой, разд. 14.2—14.5 и практические работы — ст. преп. Л. Н. Медведевой, Вопросы и задачи — асе. И. Ф. Коньковой; гл. 15 «Методы комплексно-метрического титрования»; разд. 15.1 —15.5 — проф. В. В. Кузнецовым, разд. 15.6—15.8 — доц. М. Б. Огаревой; практические работы — доц. О. Л. Саморуковой, вопросы и задачи — доц. М. Б. Огаревой. Приложение 1 — доц. Л. Б. Кузнецовой, приложение 2 — доц. С. Л. Рогатинской, приложение 3 — ст. преп. Л. Н. Медведевой, приложение 4 — проф. В. В. Кузнецовым.
Общая редакция учебника осуществлена проф. О. М. Пет рухиным.
Цена: 150руб.
