Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

План занятия

1. Проверка посещаемости и информация

2. Устный опрос и коррекция знаний

3. Решение задач

4. Контрольная работа 1 ”Расчет характеристик чувствительности аналитических реакций”

5. Подведение итогов занятия

УЧЕБНЫЕ ЭЛЕМЕНЫ ТЕМЫ

Аналитические реагенты и аналитические реакции могут обнаружить определяемое вещество в анализируемом растворе только в том случае, если это вещество содержится в растворе при достаточной концентрации. Минимальная концентрация неодинакова для разных аналитических реакций, что и обуславливает их чувствительность.

Характеристики чувствительности

1) Предельное разбавление V_lim  [мл/г] – максимальный объем раствора, в котором может быть однозначно (больше чем в 50 опытах из 100 опытов) обнаружен один грамм данного вещества при помощи данной аналитической реакции.

V_lim = 250000 мл/г = 2,5*10⁵ мл/г

Что это означает?

Это означает, что  ионы Cu ²⁺ можно открыть с помощью данной реакции Cu²⁺ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]²⁺ , если в растворе содержится 1 г меди ( II ) в 250000 мл воды. Если в растворе содержится менее 1 г меди (II) в 250000 мл воды, то обнаружить эти катионы вышеприведенной реакцией невозможно.

2) Предельная концентрация c _lim ( c_min ) [г/мл] – наименьшая концентрация, при которой определяемое вещество может быть обнаружено в растворе данной аналитической реакцией.

Предельная концентрация и предельное разбавление связаны соотношением:

c_lim = 1/V_lim.        c_lim = 4*10^6- г/мл

В старой литературе мкг/мл и называется чувствительность реакции.

3) Минимальный объем предельно разбавленного раствора V_min [мл] – наименьший объем анализируемого раствора, необходимый для обнаружения открываемого вещества данной аналитической реакцией.

при c_lim = 4*10^-6г/мл V_min = 0,05 мл.

Что это означает?

Это означает, что в объеме предельно разбавленного раствора, меньшем 0,05 мл, нельзя открыть ионы Cu²⁺ реакцией с аммиаком.

4) Предел обнаружения (открываемый минимум) m [мкг] – наименьшая масса определяемого вещества, однозначно открываемого данной аналитической реакцией в минимальном объеме предельно разбавленного раствора.

1 мкг = 10^-6 г

1мкг = 1 γ .

m= c_limV_min*10⁶ = V_min *10⁶/ V_{lim .}

m = 4*10^-6*5*10^-2*10⁶ = 20*10^-2 = 0,2 мкг = 0,2 γ.

5) Показатель чувствительности аналитической реакции 

pc_lim = -lg c_lim = -lg(1/V_lim) = lg V_lim.

ЭТАЛОНЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1

При открытии катионов кальция Ca²⁺ реакцией с сульфат-ионами SO₄^2- в водном растворе по образованию белого малорастворимого мелкокристаллического осадка сульфата кальция CaSO₄·2H₂O

Ca²⁺ + SO₄^2- + 2H₂O = CaSO₄·2H₂O

Предел обнаружения (открываемый минимум) равен m=0.04мкг=0,04γ, а предельное разбавление V_lim=1,25·10⁶мл/г.

Рассчитайте предельную концентрацию c_lim и минимальный объем V_min предельно разбавленного раствора.

Дано:                                                   Решение:

m=0.04мкг=0,04γ Vlim=1,25·106мл/г

                                       

сlim=? Vmin=?

                                       

                                        Ответ: 8·10^-7 г/мл; 0,05 мл

Задача 2

При открытии катионов серебра Ag⁺ реакцией с хлорид-ионами Сl^- в водном растворе по образованию белого осадка хлорида серебра AgCl

Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓

Предел обнаружения (открываемый минимум) катионов серебра равен m=0.1мкг=0,1γ, а предельное разбавление V_lim=1·10⁴мл/г.

Рассчитайте предельную концентрацию c_lim и минимальный объем V_min предельно разбавленного раствора.

m=0.1мкг=0,1γ Vlim=1·104мл/г

Дано:                                                   Решение :

Clim=? Vmin=?

                            

Задача 3

Катионы меди Cu²⁺ в водном растворе можно открыть с помощью микрокристаллоскопической реакции образования комплекса – гексанитрокупрата (II) калия и свинца K₂Pb[Cu(NO₂)₆] при открываемом минимуме m=0.03мкг=0,03γ ионов Cu²⁺ и минимальном объеме предельно разбавленного раствора V_min=0.001мл. Рассчитайте предельную концентрацию c_lim и предельное разбавление V_lim.

m=0.03мкг=0,03γ Vmin=0,001мл

Дано:                                                   Решение:

Clim=? Vlim=?

                           

Задача 4

Катионы серебра Ag⁺ можно открыть реакцией с хромат-ионами CrO₄^2- в водном растворе по образованию красного осадка хромата серебра Ag₂CrO₄

2Ag⁺ + CrO₄^2- = Ag₂CrO₄

При V_min=0,02мл в водном растворе нитрата серебра AgNO₃ с молярной концентрацией c(AgNO₃)=0.0004 моль/л. Определите предел обнаружения m и предельное разбавление V_lim для катионов серебра.

Vmin=0.02мл c(AgNO3)=4·10-4моль/л

Дано:                                          Решение

	m=? Vlim=?

 

                                         Ответ: 4,32·10^-5 г/мл; 2,3·10⁴мл/г

Задача 5

Катионы железа (III) Fe³⁺ можно открыть реакцией с тиоцианат-ионами NCS^- по образованию тиоцианатных комплексов железа (III), окрашивающих водный раствор в красный цвет:

Fe³⁺ + nNCS^- + (6-n)H₂O = [Fe(NCS)_n(H₂O)_6-n]^3-n

(где n=1,2,…,6) в 2 мл водного раствора, полученного разбавлением в 1000 раз 0,1%-го водного раствора железа (III). Плотность раствора после разбавления считать равной 1г/мл. Определите предел обнаружения m и предельное разбавление V_lim для катионов железа (III).

ρ = 1г/мл Vmin = 2 мл ω(Fe3+)=10-4 %   Vlim = ? m = ?

Дано:                                                   Решение:

                                           

Задачи для самостоятельной работы

1. Предел обнаружения катионов натрия в водном растворе микрокристаллоскопической реакцией с комплексным октаацетатотриуранилатом цинка Zn[(UO₂)₃(CH₃COO)₈] – цинкуранилацетатом

Na⁺ + Zn[(UO₂)₃(CH₃COO)₈] + CH₃COO^- + 9H₂O

 NaZn[(UO₂)₃(CH₃COO)₉]  9H₂O

равен m = 0,125 мкг =0,125g при V_min = 0,05 мл. Определите предельное разбавление V_lim для данной реакции. Ответ: 4 10⁵ мл/г.

2. Предельное разбавление для реакции обнаружения катионов калия К⁺ с помощью гексахлороплатинат-ионов [PtCl₆]^2- по образованию жёлтого осадка гексахлороплатината калия K₂[PtCl₆]

2K⁺ + [PtCl₆]^2-  K₂[PtCl₆]

равно 1 10⁴ мл/г. Определите предел обнаружения m катионов калия, если минимальный объём предельно разбавленного раствора равен V_min = 0,05 мл. Ответ: 5 мкг = 5g.

3. Предельная концентрация катионов калия К⁺ при открытии их реакцией с гидротартратом натрия NaHC₄H₄O₆ по образованию белого кристаллического осадка гидротартрата калия КHC₄H₄O₆

К⁺ + NaHC₄H₄O₆ КHC₄H₄O₆  + Na⁺

равна = 1,2 10^-3  г/мл. Определите наименьшую молярную концентрацию водного раствора хлорида калия, в котором катионы калия могут быть обнаружены данной реакцией. Ответ: 0,031 моль/л.

4. Для реакции обнаружения катионов калия К⁺ с тетрафенилборатом натрия Na[B(C₆H₅)₄]

К⁺ + Na[B(C₆H₅)₄]  Na⁺ + К[B(C₆H₅)₄]

найдено: предел обнаружения катионов калия m = 1 мкг, предельное разбавление V_lim = 5 10⁴ мл/г. Определите предельную концентрацию c_lim катионов калия и минимальный объем V_min .Ответ: 2 10^-5 г/мл; 0,05 мл.

5.  В реакции открытия катионов калия с гексанитрокупратом(II) натрия и свинца Na₂Pb[Cu(NO₂)₆]

2К⁺ + Na₂Pb[Cu(NO₂)₆]  2Na⁺ + К₂Pb[Cu(NO₂)₆]

минимальный объем V_min = 10^-3 мл, предельное разбавление V_lim = 6,6 10³ мл/г. Определите предел обнаружения m катионов калия и их минимальную концентрацию c_lim. Ответ: 0,15 мкг = 0,15g; 1,5 10^-4 г/мл.

6. Предельная концентрация катионов меди Cu²⁺ при реакции их обнаружения с органическим реагентом — купроном (а-бензоиноксимом) составляет c_lim = 2,0 10^-6 г/мл, а минимальный объем предельно разбавленного раствора равен 0,05 мл. Определите предел обнаружения m катионов меди(II) и их молярную концентрацию в данном растворе. Ответ: 0,1 мкг = 0,1g; 3,1 10^-5 моль/л.

7. Катионы никеля Ni²⁺ в водном растворе можно открыть реакцией с органическим реагентом диметилглиоксимом (реактивом Чугаева) по окрашиванию раствора в красный цвет и образованию осадка комплекса — никельдиметилглиоксима красного цвета (более точное название комплекса — бисдиметилглиоксиматоникель(II)):

Ni²⁺ + 2НДМГ  [Ni(ДМГ)₂] + 2H⁺

где символ НДМГ обозначает (для краткости) молекулу диметилглиоксима(CH₃CNOH)₂, а символ ДМГ — однократно депротонированную молекулу диметилглиоксима (однозарядный анион). Предел обнаружения катионов никеля(II) при этом составляет: m = 0,16 мкг = 0,16g, предельное разбавление V_lim= 3 10⁵ мл/г. Определите минимальный объем V_min предельно разбавленного раствора. Ответ: 0,05 мл.

8. Вычислите предел обнаружения m и предельное разбавление V_lim для реакции обнаружения в водном растворе катионов кальция с оксалат-ионами по образованию белого осадка оксалата кальция СаС₂О₄

Са²⁺ + C₂O₄^-2  СаС₂О₄

минимальный объем предельно разбавленного раствора хлорида кальция СаСl₂ равен V_min = 0,01 мл, а молярная концентрация этого раствора с(СаСl₂)= 0,0001 моль/л. Ответ: 0,04 мкг = 0,04g; 2,5 10⁴ мл/г.

9. Катион висмута(III) можно открыть реакцией с органическим реагентом — β-нафтиламином. Предел обнаружения висмута(III) по этой реакции m = 1 мкг = 1g, минимальный объем предельно разбавленного раствора V_min =0,001 мл, Определите предельную концентрацию c_lim, висмута(III) и предельное разбавление V_lim. Ответ: 0,001 г/мл; 1000 мл/г.

10. Катион аммония NH₄ можно открыть с помощью реактива Несслера( смесь комплекса K₂[HgI₄] и гидроксида калия КОН в водном растворе) по образованию осадка состава [Hg₂N]I H₂О красно-бурого цвета:

NH₄ ⁺ + 2[HgI₄]^2- + 4ОН^-  [Hg₂N]I H₂О  + 7I^- + H₂О

Предел обнаружения ионов аммония по этой реакции равен m = 0,05 мкг = 0,05g минимальный объем предельно разбавленного раствора V_min =0,05 мл. Рассчитайте предельную концентрацию c_lim и предельное разбавление. Ответ: 1 10^-6 г/мл; 1 10⁶ мл/г.

11. Хлорид-ионы Сl^- можно открывать в водном растворе реакцией с катионами серебра(I) Ag⁺ по образованию белого осадка хлорида серебра AgCl (см. выше пример 2 — открытие катионов серебра с помощью той же реакции):

Cl^- + Ag⁺  AgCl

При этом предельное разбавление V_lim=10⁶ мл/г, минимальный объем предельно разбавленного распора V_min= 0,03 мл. Рассчитайте предел обнаружения m хлорид-ионов для этой реакции. Ответ: 0,03 мкг = 0,03g.

12. Анионы SCN^- (тиоцианат-ионы, роданид-ионы) можно открыть в водном растворе с помощью органического реагента — нитрона С₂₀H₁₆N₄. При этой реакции предельная концентрация тиоцианат-ионов в растворе равна c_lim =10^-3 г/мл, а минимальный объем раствора V_min = 10^-3 мл. Определите предел обнаружения m анионов SCN^-  данной реакцией. Ответ: 1 мкг = 1g.

13. При определении микропримесей ионов алюминия Аl в водных растворах высокочувствительным экстракционно-фотометрическим методом с использованием реакции ионов Аl с органическим реагентом — купфероном минимальная концентрация ионов алюминия составляет 0,4 мкг/мл. Рассчитайте c_lim и V_lim для ионов алюминия. Ответ: 4 10^-7 г/мл; 2,5 10⁶ мл/г.

14. При определении микропримесей ионов никеля Ni²⁺ в водных растворах экстракционно-фотометрическим методом с применением реакции ионов Ni с органическим реагентом — салицилальальдоксимом предельное разбавление раствора по ионам Ni²⁺ равно V_lim = 6,25 10⁶ мл/г. Определите c_lim и молярную концентрацию c(Ni²⁺) предельно разбавленного раствора. Ответ: 1,6 10 г/мл; 2,7 10^-6 моль/л.

15. Микроколичества катионов серебра Ag⁺ в водных растворах можно определить высокочувствительным экстракционно-атомно-абсорбционным методом с использованием реакции катионов Ag⁺ с органическим реагентом — салициловой кислотой. При этом минимальная молярная концентрация ионов Ag⁺ составляет c(Ag⁺) = 9,3 10^-8 моль/л. Вычислите c_lim и V_lim. Ответ: 1 10^-8 г/мл; 1 10⁸ мл/г.

Контрольные вопросы и задания по теме занятия

1. Что называют аналитическими признаками? Что называют аналитическими реакциями (образование окрашенных соединений, выделение и растворение осадков, реакции с выделением газа, окрашивание пламени газовой горелки образование кристаллов характерной формы, образование соединений, люминесцирующих в растворах)? Приведите примеры.

2.  Какие существуют типы аналитических реагентов? Приведите примеры.

3. Приведите характеристики чувствительности аналитических реакций:

· предельное разбавление, определение, формула для расчета

· предельная концентрация, определение, формула для расчета

· предел обнаружения, определение, формула для расчета

· обнаруживаемый минимум, определение, формула для расчета показатель чувствительности, определение, формула для расчета

Основная литература:

1. Аналитическая химия (аналитика). Общие теоретические основы. Качественный анализ. [Текст]: учеб. для вузов / Ю.Я. Харитонов [и др.]. - М.: Высш. шк., 2008. – 20 – 31 с.

Дополнительная литература:

1. Аналитическая химия [Текст] / Г. Кристиан [и др.]. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 170 – 172 с.

 

Тема 3