Введение в аналитическую химию: Пер. с болг./Под ред. Б. И. Лобова —Л.: Химия, 1978.— 496 с., ил. — София: Издательство «Наука и искусство», 1974.
В книге в доступной форме изложены теоретические основы физико-химических и физических методов анализа (потенциометрия, полярография, амперометрия, спектральный анализ, экстракция, хроматография, газовый анализ и др.). Методы анализа, их теория и практика излагаются -в единой связи с основными теоретическими положениями классической аналитической химии; обсуждаются преимущества и недостатки каждого метода при решении определенных задач; приводятся способы обработки полученных результатов, оценка их воспроизводимости и точности; даются практические примеры анализа некоторых природных и промышленных материалов.
Книга предназначена для химиков-аналитиков, научных сотрудников и лаборантов научно-исследовательских институтов и заводских лабораторий; она может быть полезна студента* вузов и учащимся техникумов.
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Книга написана на основе лекций по аналитической химии, прочитанных в Софийском университете. Хочется с удовольствием отметить, что контакты с советскими коллегами существуют уже давно, так как рукопись учебника еще, до издания на болгарском языке была подробно обсуждена и проанализирована коллективом кафедры аналитической химии Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. Еще раз выражаю глубокую и искреннюю благодарность за это полезное обсуждение. Я особенно благодарен академику И. П. Алимарину и чл.-корр. АН СССР Ю. А. Золотову за предложение перевести этот учебник на русский язык, а также переводчику О. П. Таирову и редактору доценту Б. И. Лобову за их труд при работе над переводом. Встречаю этот перевод с большим удовлетворением и считаю его нашим общим скромным вкладом в интеграцию, которая так успешно развивается во всех областях жизни наших двух стран и, в частности, в сфере высшего образования.
5
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие автора к русскому изданию . . 5 Предмет, задачи и место аналитической
химии среди других наук...... 7
Средства и методы аналитической химии 10
Закон действия масс. Константа равновесия.............13
Идеальные и реальные системы. Коэффициент активности.........18
Равновесие в гетерогенной системе. Константа равновесия многоступенчатого процесса ..............23
Представление о кислотах и основаниях . 26 Теории кислот и оснований Аррениу-са, Бренстеда— Лаури и Льюиса. 26 Протолитическая теория Бренстеда —
Лаури ...........26
Автопротолиз. Ионное произведение
воды ............30
Сила протолитов — кислот и оснований . 31
Факторы, влияющие на силу протолитов 34
Внутримолекулярные факторы ... 34
Индукционный эффект ..... 34
Эффект сопряжения......36
Образование внутримолекулярных водородных связей........38
Внешние факторы.......39
Диэлектрическая постоянная растворителя ...........39
Температура .........40
Ионная сила ,.........41
Концентрация НзО+ в водных растворах
протолитов ...........42
Водородный показатель.....42
Растворы кислот........-43
Сильная кислота НВ......43
Слабая кислота НВ .......44
.Слабая кислота НВ в присутствии
ее соли MB..........46
Многоосновные (полипротонные)
кислоты ..........48
Растворы оснований ......51
Сильное основание.......52
Слабое основание.......52
Слабое основание в присутствии его
соли ВНА......... .53
Растворы слабых протолитов ... 54
Гидролиз..........54
Соль слабой одноосновной кислоты 55 Соль слабой многоосновной кислоты 56 Соль слабого основания ...... 58
Соль слабых основания и кислоты . 59
Буферные растворы.......59
Строение и свойства комплексных соединений .............64
Координационная теория Вернера . . 65 Представления Сиджвика. Донорно-акцепторная (координационная) связь 69
489
Теория кристаллического поля . . . 72
Теория поля лИгандов •••..' gi
Устойчивость комплексных соединений '. 84
Константы устойчивости ... . .' g4 Расширение понятия «комплексные
соединения» ......... 89
Кинетика процессов комплексообра-зования в растворах и ее связь с устойчивостью комплексов..... 90
Факторы, определяющие .устойчивость
комплексов.......... 92
Электронная конфигурация комплек-
сообразователя........ 92
Роль лигандов...... .... 94
Влияние растворителя...... 99
Факторы, определяющие растворимость
осадков............. 100
Растворимость ионных кристаллических осадков......... 100
Вода- как растворитель...... 101
Растворимость комплексов с органическими лигандами....... 103
Количественная характеристика условий
растворения или осаждения..... 105
Произведение растворимости .... 105 Последовательное осаждение двух
или более осадков...... . 108
Превращение одного осадка в другой 109 Влияние посторонних веществ на растворимость осадка.......... 110
Посторонние ионы.......110
Общие ионы ......., , 111
Кислотность •........ . 112
Комплексообразующие реагенты . .115
Условное произведение растворимое*!» 117
Основные понятия.......... 120
Сущность окислительно-восстановительного взаимодействия . . . . * 120 Гальванические элементы . . . . ? 122 Электродвижущая сила гальваничЛг ского элемента. Уравнение Нернста$ 123 Обратимость электродных процессор' 125 Стандартный (нормальный) электрод*
ный потенциал.........127
Использование данных о стандартны^
электродных потенциалах.....
Вычисление действительного потенциала редокс-пары......• 131
Определение направления окислитель-*.,^ но-восстановительных процессов . Вычисление неизвестных стандартных потенциалов .....•••• Взаимодействия в системе, содержащей несколько редокс-пар . • • • Ц Образование устойчивых форм элемен тов промежуточной валентности . 13 Реакции диспропорционирования . 1Э Редокс-буферные растворы . • • Факторы, определяющие значения электродных потенциалов........'*|
" ''i
Ионная сила
Осадители . . .......
Кислотность .......
Комплексообразующие агенты . Условный электродный потенциал
142 143 144 146 149
Электромагнитное излучение. Основные
понятия............ 150
Природа электромагнитного излучения. Основные характеристики . . .150 Энергетические переходы в атомах и
молекулах ..........152
Спектры атомов..........155
Правила отбора........155
Атомные эмиссионные спектры, спектры поглощения. Использование в
анализе ............155
Спектры молекул.........157
'Характер спектров...... . 157
Вращательные спектры.....159
Колебательные спектры и их применение в анализе.........159
Электронные спектры. Фотометрические методы анализа.......163
Вторичное эмиссионное излучение. 168 Флуоресцентные и римановские спектры............ . 168
Качественный анализ . .......171
Предмет и средства качественного анализа ..............171
Задача качественного аналитического
исследования.........171
Средства и классификация качественного анализа ......... 173
Основные характеристики аналитической реакции.........176
Выделение и маскировка в качественном анализе..........179
Условия выполнения аналитической
реакции...........181
Систематический химический качественный анализ........... . 184
Растворение анализируемой пробы . L84 Систематический анализ катионов . 186 Систематический анализ анионов . . 187 Качественный анализ в присутствии
органических веществ .......188
Физические методы качественного анализа..............189
Эмиссионный спектральный анализ . 189 Рентгено-флуоресцентный анализ . . 193 Нейтронно-активациошшй анализ . 195 Другие физические методы .... 196 Комбинированное использование методов
качественного анализа .......199
Принципы количественного анализа . . 201 Задача и методы количественного анализа ..............201
Ошибки в количественном анализе . . . 202 Точность и воспроизводимость количественных методов..........203
491
Основные положения весового анализа . 205
Принцип метода........205
Осаждаемая и весовая формы . . . 207 Механизм процесса осаждения . ... 208 Процессы, приводящие , к загрязнению
осадков ...........209
Адсорбция......• • • . 210
Окклюзия *. . ........211
Последующее осаждение.....212
Условия получения чистых осадков и весовых форм со строго определенным составом -. '............212
Роль пересыщения...... . 212
Осаждение из гомогенного раствора 214
Старение осадков.......215
Повторное осаждение......216
Промывание осадков......217
Превращение в весовую форму . . . 219
Осадители в весовом анализе.....220
Неорганические осадители .... 220
Органические осадители ..... 221
Преимущества и недостатки весового анализа..............225
Точность весовых определений . . . 225 Возможности селективного определения . . -........... 226
Косвенный анализ ....... 226
Области применения весового анализа .......... . . 228
Общие принципы ..........229
Сущность метода........ . 229
Определение и основные понятия . . 229 Требования к реакциям, использующимся в объемном анализе. . * . 230 Условия, необходимые для проведения объемного определения . . . . . . .231
Растворы в объемном анализе . . .231
Определение точки эквивалентности 232
Классификация объемных методов . . . 233
Расчеты в объемном анализе.....234
Кислотно-основной объемный анализ (метод нейтрализации) ........ 237
Основные положения ........ 237
Кислотно-основные индикаторы .... 238
Действие индикаторов. Показатель индикатора и интервал перехода
окраски............ 238
Смешанные индикаторы. Универсальные индикаторы . .......241
Причины изменения цвета индикаторов.............242
Кривые титрования и их использование при выборе индикатора ........ 243
Титрование сильного протолита сильным протол(итом........244
Титрование слабого протолита силь-~
ным протолитом . ,...... .246
Титрование полипротонных кислот . 250 Источники ошибок в кислотно-основном -анализе ............252
Индикаторная ошибка ...... -252.
Ошибки, зависящие от количества индикатора.......... 266
Ошибки, обусловленные изменениями константы индикатора . - . .' . . • 257
Титрование в неводной среде.....258
Принцип метода........258
Титранты, растворители и индикаторы для титрования в неводной
среде ..........• • 259
Возможности метода......260
Объемный анализ по методу осаждения .261
Кривые титрования . -.......262
Определение точки эквивалентности . . 264 Индикаторы, образующие с титран-том цветной осадок ..... . . 264
Индикаторы, образующие с титран-
том цветной комплекс......265
Адсорбционные индикаторы .... 266
Комплексонометрия .........268
Основные понятия.........268
Сущность метода. Титрующие реагенты в комплексоЧрметрии . . . . . 268 Комплексы ионов металлов -с ком-плексонами — состав, структура, устойчивость ..........271
Металлохромные индикаторы ..... 274
Принцип действия.......275
Примеры металлохромных индикаторов .......'......,276
Кривые титрования........ 278
Способы титрования в комплексономет-
рии . .............281
Прямое титрование -.......281
Обратное титрование.......281
Титрование методом замещения . . 282 Кислотно-основное титрование . . • 283 Ошибка титрования при комплексономет-
рических определениях .......283
Общая оценка комллексонометрических
методов............285
Методы окисления — восстановления в объем- i
ном анализе (редоксметрия)Г.......287
Основные положения........ 287
Принцип редоксметрии ..... 287 Классификация редоксметрических методов ............288
Условия проведения редокс-реакций . 290 Индикаторы в редоксметрии . . . . .292
Кривые титрования........294
Предварительная обработка проб в редоксметрии . . . ,.......299
Предварительное восстановление . . 300 Предварительное окисление .... 301
Электроанализ (электрогравиметрия) . . . 303
Основные понятия......... 303,
Принцип метода........303
Потенциалы разложения и выделения 303 Перенапряжение ....... 307
Применение электроанализа.....310
493
Полнота электроаналитического выделения из раствора...... 3ir
Особенности электроаналитических
определений .........312
Методы электроанализа.......314
.Электролиз при постоянной силе тока Электролиз при контролируемом потенциале ...........314
Внутренний электролиз ..... 315
Полярография............316
Основные понятия.........316
Диффузионный ток. Уравнение Иль-
ковича ...........316
Миграционный и остаточный ток . . 320 Полярографические максимумы . . 320 Электроды в полярографии .... 322 Техника полярографических определений . 323 Полярограф и принцип его устройства ............323
Методы работы........324
Возможности полярографического метода 326
Потенциометрия ...........328
Потенциометрическое определение точки эквивалентности (потенциометрическое
титрование) ...........328
Сущность метода ....... . 328
Индикаторные электроды.....328
Электроды сравнения......330
• Техника потенциометрического титрования..............331
Принципиальная схема ..... 331
Методы работы........332
Применение потенциометрического титрования .............334
Титрование протолитов ..... 334
Титрование методом осаждения . . 335 Комплексонометрическое титрование . 336 Редоксметрическое титрование . . . 337 Потенциометрическое определение рН
(рН-метрия)...........338
Принцип метода........338
Стеклянный электрод ...... 339
рН-Метр и принцип его устройства . 341
Ионоселективные электроды.....342
Амперометрия.............344
Основы метода..........344
Титрование с одним 'индикаторным
электродом..........344
Титрование с двумя индикаторными
электродами .........348
Применение амперометрического титрования ...........- . . . 349
Атомные спектральные методы . . ... .351
— Пламенная фотометрия.......352
е) Принцип метода . . . - .... 352 Возможности, преимущества и недостатки метода .."."......354
Количественный эмиссионный спектральный анализ. Основные принципы. Источники возбуждения.........357
Интенсивность спектральных линий. 357 Факторы, от которых она зависит . . 357 Электрическая дуга как источник возбуждения ..........359
Конденсаторная искра ......361
Полуколичественный эмиссионный спектральный ацализ.........363
Методы количественного спектрального
анализа.............364
0бщие положения .......364
Метод трех эталонов......366
Метод постоянного графика .... 367 Применение эмиссионного количественного спектрального анализа . ..... 367
Анализ сплавов ........ 367
Анализ порошкообразных материалов 368
Анализ растворов ....... 369
Химико-спектральные методы . . . 370 Возможности эмиссионного спектрального анализа и области его применения . . . 372 Атомно-абсорбционный анализ .... 374 Молекулярные спектральные методы .... 376 Общие принципы. Закон Бугера — Ламберта — Беера......... . 376
Количественные методы, связанные с поглощением света..........379
Колориметрия ......... 379
Фотометрия .........381
Источники ошибок в фотометрии . . 384 Характеристика полос поглощения, использующихся в фотометрии. Фотометрические реактивы......387
Преимущества и недостатки фотометрических аналитических методов . . 394 Количественные методы, связанные с рассеиванием света или с вторичной эмиссией света............397
Нефелометрия ........397
Турбидиметрия ........398
Флуоресцентный анализ.....398
Общие принципы.........400
Методы разделения, использующие дистилляцию и сублимацию.......401
Методы разделения и обогащения, основанные на соосаждении.......402
Методы экстракции........ 403
Основные понятия. Типы экстракционных процессов в зависимости от
их механизмов ......... 403
Экстракция нейтральных молекул . • 405 Экстракция хелатных комплексов . . 405
Экстракция ионных пар.....409
Экстракция координационно-сольва-
тированных солей .......410
Преимущества и возможности экстракционных методов выделения и
концентрирования ....... 412
Хроматографические методы.....412
Адсорбционная хроматография . . 413 Ионообменная хроматография . . . 416
495
Распределительная хроматография. 420
Бумажная хроматография . . ; . 420
Газо-жидкостная хроматография . • 422
Маскировка в количественном анализе . . • 424
Принципы газового анализа . ....... 430
Газометрический анализ ........ 431
Газогенный анализ.......... 437
Выбор представительной пробы для анализа..............439
Получение необходимой информации о
качественном составе пробы.....442
Выбор подходящих методов для количественного определения соогветствующих
компонентов...........443
Обработка пробы с учетом превращения ее в подходящую для определения форму 445 Измерение экстенсивного свойства, по которому определяется количество компонента .-,............449
Обработка "'полученных результатов . . 450 Правильное выражение численных
значений...........460
Способы оценки воспроизводимости определения. Статистическая обработка полученных результатов .... 453
Анализ природных карбонатов — известняка я доломита....., ,. . . . 458
Определение серы в сульфидах"-".,.--,.•• . . 461 \
Анализ силикатов...... . . . 462
Анализ латуни.......... 470
Определение углерода, серы, фосфора, кремния, марганца в чугуне и стали . . 473 Определение общего углерода . . . 474
Определение серы........475
Определение фосфора ...... 476
Определение кремния . . . . \ . 477
Определение марганца ...... 479
Атомные массы некоторых элементов . . • 482 Константы протолиза некоторых кислот и оснований..............482
Константы устойчивости1 некоторых комплексов .....•...........484
Произведения растворимости некоторых малорастворимых соединений ....... 486
Литература .............. 487
Цена: 300руб.
