К выполнению лабораторных работ

20. Шрайбман Г.Н., Халфина П.Д., Халиуллин Р.Ш. и др. Руководство к решению задач по курсу аналитической химии./Учеб. пособие. – Кемерово, КемГУ, 2001. –195 с.

21. Качественный химический анализ катионов кислотно-основным методом. Кемерово: КемГУ, 2001.

22. Аналитические реакции анионов. Анализ смеси анионов. Кемерово: КемГУ, 2003.

23. Титриметрические методы анализа. Кемерово: КемГУ, 2003.

24. Сборник индивидуальных заданий по аналитической химии. Кемерово: КемГУ, 2000 и 2005.

25. Автоматизированный контроль знаний (АКК) по курсу аналитической химии: Методическое руководство. Кемерово: КемГУ, 1993.

26. Положение о выполнении курсовой работы по аналитической химии. Кемерово: КемГУ, 2000.

5.3. ВОПРОСЫ К КОЛЛОКВИУМАМ

Коллоквиум 1. Теоретические основы анализа. Гетерогенное равновесие в системе осадок-раствор. Теоретические основы осаждения кристаллических и аморфных осадков

1. Основные типы химических реакций в аналитической химии: кислотно-основные,

комплексообразования, окисления-восстановления. Используемые процессы: осаждение-растворение, экстракция и др. Примеры.

2. Характеристики аналитических реакций. Чувствительность. Способы повышения чувствительности. Подходы к классификациям аналитических реакций (по типу равновесия, по назначению, по аналитическому эффекту и др.). Кислотно-основная и сероводородная классификации катионов. Классификации анионов.

3. Химическое равновесие. Состояние веществ в идеальных и реальных системах. Схема равновесий в реальном растворе – на примере малорастворимого электролита, слабой кислоты (константа кислотности). Сольватация, ионизация, диссоциация. Влияние растворителя.

4. Поведение электролитов и неэлектролитов в растворах. Теория Дебая-Хюккеля. Учет электростатических взаимодействий в растворах электролитов. Активность. Ионная сила раствора. Коэффициент активности.

5. Принципы расчета сложных равновесий. Общая и равновесная концентрации. Уравнения материального баланса, электронейтральности, протонного баланса.

6. Учет химических взаимодействий ионов в конкурирующих реакциях. Молярная доля частицы, ее вычисление в побочных реакциях протонирования, комплексообразования и использование в расчетах. Коэффициент побочной реакции.

7. Кинетический и термодинамический подход к описанию химического равновесия. Функции состояния вещества и системы. Стандартные условия, стандартное состояние вещества. Химический потенциал в идеальных и реальных условиях. Условия равновесия. Термодинамическая константа равновесия.

8. Связь термодинамической константы равновесия с концентрационной (реальной), условной. Факторы, влияющие на К⁰, К и К¢. Табличные значения констант. Ступенчатые и общие константы. Примеры. Практическое значение констант равновесия.

9. Равновесие в системе осадок – раствор как пример гетерогенного равновесия. Константа растворимости: термодинамическая, концентрационная, условная.

10. Растворимость малорастворимого электролита. Влияние на растворимость внешних и внутренних факторов (температура, ионная сила раствора, одноименный ион, конкурирующие реакции). Растворимость осадков в кислотах.

11. «Правила ПР»: условия осаждения и растворения осадков, перевода одного в другой и фракционного (дробного) осаждения. Полнота осаждения.

12. Условия осаждения гидроксидов. рН начала и конца осаждения.

13. Значение и примеры использования реакций осаждения – растворения в анализе.

14. Важнейшие неорганические и органические осадители. Выбор осадителя в гравиметрии и принцип расчета его количества. Осаждаемая и гравиметрическая формы (ГФ).

15. Процессы осаждения и соосаждения. Истинные и коллоидные растворы. Схема образования осадка. Зависимость структуры осадка от его индивидуальных свойств и условий осаждения, от скорости образования первичных частиц и их роста, температуры. Растворимость осадка в зависимости от структуры и размера частиц. Кристаллические и аморфные осадки.

16. Условия получения кристаллических осадков. Гомогенное осаждение.

17. Старение (созревание) осадка. Назначение стадии созревания осадка.

18. Причины загрязнения осадка (совместное осаждение, соосаждение, последующее осаждение). Классификация различных видов соосаждения (адсорбция; окклюзия, изоморфизм и др.). Способы уменьшения соосаждения.

19. Особенности образования коллоидно-дисперсных систем. Предотвращение образования коллоидных растворов. Условия получения аморфных осадков.

20. Величина навески для гравиметрического анализа в зависимости от структуры ГФ.

21. Назначение операции промывания осадка. Сущность расчета потерь при промывании осадка. Состав промывной жидкости для промывания кристаллических и аморфных осадков.

Коллоквиум 2. Кислотно-основное равновесие. Кислотно-основное титрование.

1. Кислотно-основное равновесие. Протолитическая теория кислот и оснований.

2. Автопротолиз растворителя. Роль растворителя в кислотно-основных взаимодействиях. Влияние растворителя на силу кислот (оснований).

3. Связь констант кислотности и основности для кислотно-основных сопряженных пар в амфипротных растворителях. Гидролиз как обычная протолитическая реакция проявления свойств кислоты или основания.

4. Кислотно-основное равновесие в системе кислота - сопряженное основание в воде. Формула для расчета т [Н⁺] для такой системы в общем виде.

5. Расчет [Н⁺] и рН в разных случаях кислотно-основного равновесия в воде (сильные и слабые протолиты, в том числе, катионокислоты и анионооснования). Степень диссоциации, константа и степень гидролиза. Прямая и обратная задача в расчетах.

6. Растворы амфолитов. Расчет рН (с выводом формулы).

7. Буферные растворы. Свойства и значение буферных систем. Механизм буферного действия. Примеры. Буферная емкость и ее зависимость от концентрации и соотношения концентраций компонентов буфера, К_а. Условие максимальной буферной емкости.

8. Оценка рН в смеси кислот и оснований, в растворах многоосновных кислот.

9. Принципы расчета рН при взаимодействии кислоты и основания. Примеры кислотно-основных реакций обнаружения и разделения катионов и анионов.

10. Молярная доля форм протолита в зависимости от рН. Представление о диаграммах распределения.

11. Сущность и характеристика титриметрических методов анализа. Техника проведения титриметрического анализа.

12. Классификация методов по типу реакций (равновесий). Приемы и способы титрования. Примеры прямого, обратного титрования и титрования заместителя.

13. Требования к реакциям в титриметрии. Расчет константы равновесия кислотно-основного взаимодействия и оценка возможности прямого титрования.

14. Первичные и вторичные стандартные растворы в методе кислотно-основного титрования и их приготовление. Установочные вещества.

15. Способы выражения концентрации рабочих растворов. Пересчет концентраций.

16. Основа расчетов в титриметрии. Вычисление молярной массы эквивалента веществ. Закон эквивалентов при прямом, обратном титровании и титровании заместителя.

17. Выполнение расчетов результатов при прямом, обратном титровании и титровании заместителя, при титровании смесей типа сода + щелочь, карбонат + гидрокарбонат и др.

18. Кривые титрования в методе нейтрализации, особенности и координаты построения. Кислотно-основные системы, определяющие расчет рН на разных участках кривой для разных пар А-В в кислотно-основном титровании.

19. Факторы, влияющие на величину скачка кривой кислотно-основного титрования.

20. Индикаторы в методе нейтрализации. Классификации индикаторов. Теории индикаторов, ионно-хромофорная теория индикаторов. Интервал перехода, рТ и их значение при выборе индикатора.

21. Типы ошибок при титровании с индикаторами. Происхождение индикаторных погрешностей титрования. Виды и знаки индикаторных погрешностей титрования. Расчетные формулы.

22. Расширение возможностей кислотно-основного титрования использованием разных приемов титрования. Примеры.

23. Титрование смесей протолитов и многоосновных протолитов. Условия.

24. Расширение возможностей кислотно-основного титрования использованием неводного титрования. Нивелирующее и дифференцирующее действие растворителей.

Коллоквиум 3. Закономерности равновесий реакций комплексообразования и окисления-восстановления. Основные методы титриметрии с использованием этих реакций.

1. Разделение полуреакций окисления и восстановления в пространстве (процессы в гальваническом элементе). Стандартный водородный электрод.

2. Стандартный окислительно-восстановительный (электродный) потенциал. Использование его для оценки окислительно-восстановительной способности компонентов редокс-пар. Ограничения использования.

3. ЭДС гальванического элемента в стандартных условиях и ее значение в химии. Связь ΔЕ⁰ и ΔG⁰.

4. Равновесный окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста и его представление для разных полуреакций (на примерах). Значение уравнения Нернста.

5. Формальный потенциал, влияние на него рН, ионной силы (реальный потенциал).

6. Формальный потенциал в условиях осаждения, комплексообразования.

7. Константа окислительно-восстановительного равновесия (К⁰, К¢). Оценка направления и глубины окислительно-восстановительной реакции в стандартных и реальных условиях.

8. Влияние рН на величину равновесного окислительно-восстановительного потенциала. Примеры его увеличения и уменьшения.

9. Влияние комплексообразования и осаждения компонентов редокс-пары на величину равновесного окислительно-восстановительного потенциала и его значение в АХ.

10. Расчет равновесных концентраций участников окислительно-восстановительной реакции.

11. Скорость и механизм окислительно-восстановительных реакций. Примеры реакций.

12. Классификация методов редоксиметрии по типу титрантов. Характеристика рабочих растворов, исходных веществ.

13. Индикаторы в редоксиметрии, интервал перехода редокс-индикаторов. Специфические индикаторы. Вычисление индикаторной погрешности титрования в редоксиметрии.

14. Приемы титрования при определении неорганических окислителей, восстановителей, органических веществ в перманганатометрии, иодометрии, дихроматометрии, броматометрии. Примеры косвенных определений методами редоксиметрии веществ, не участвующих в окислительно-восстановительных процессах. Предварительное окисление-восстановление определяемых веществ.

15. Факторы, влияющие на скорость окислительно-восстановительных реакций. Значение катализаторов. Каталитические и индуцированные реакции. Индуцированные сопряженные реакции. Выбор кислотности среды в методах перманганатометрии, иодометрии, дихроматометрии, броматометрии.

16. Реакции комплексообразования в анализе и их назначение. Представления о типах комплексов и типах лигандов. Факторы, влияющие на устойчивость комплексных соединений. Хелатный эффект.

17. Скорость реакций комплексообразования.

18. Виды равновесий в растворах комплексных соединений и их количественные характеристики. Ступенчатые константы образования; общие константы образования (константы устойчивости). Вычисление молярной доли частиц при комплексообразовании.

19. Влияние комплексообразования ионов на другие виды химического равновесия в растворах.

20. Применение комплексов в качественном и количественном химическом анализе. Представление об органических реагентах и их применении в химическом анализе.

21. Методы титрования с использованием реакций комплексообразования. Комплексонометрическое титрование аминополикарбоновыми кислотами. Рабочий раствор ЭДТА (трилона Б, комплексона III), условия проведения реакций титрования. Условная константа образования комплексов. Металлохромные индикаторы.

22. Особенности построения кривых титрования в комплексонометрии.

23. Приемы титрования в комплексонометрии. Особенности определения катионов в прямом, обратном, вытеснительном титровании. Возможности определения ани­онов в косвенном титровании. Маскирующие реагенты. Примеры определений.

24. Сущность и классификация методов осадительного титрования. Сравнительная характеристика методов аргентометрии (рабочие растворы, условия и определяемые вещества в методах Мора, Фольгарда и Фаянса). Индикаторы.

5.4. ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ

1. Отбор и подготовка проб к анализу как важные аналитические стадии. Представительность пробы. Отбор средней пробы. Способы пробоподготовки к анализу. Способы перевода пробы в раствор.

2. Метрологические основы химического анализа. Аналитический сигнал и приемы его увеличения в химических методах обнаружения, в титриметрии и весовом анализе. Способы выражения зависимости: аналитический сигнал – содержание. Соотношение аналитический сигнал – шум. Контрольный опыт. Способы определения концентрации веществ. Правильность, воспроизводимость, сходимость. Классификация погрешностей. Систематические погрешности. Стандартные образцы. Случайные погрешности. Статистическая обработка результатов измерений. Закон нормального распределения. t – распределение. Сравнение дисперсий и средних результатов двух методов анализа.