- •Пособие по аналитической химии
- •Б.М. Марьянов
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
- •Глава 1
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 2
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 3
- •РАВНОВЕСИЯ
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 4
- •КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 5
- •Задачи для самостоятельного решения
- •ПРИЛОЖЕНИЯ
- •II. Произведения растворимости
- •некоторых малорастворимых соединений
- •IV. Логарифмы констант равновесия редокс-переходов
- •V. Показатели титрования некоторых индикаторов
ПРЕДИСЛОВИЕ
Почти все методы аналитической химии, связанные с химическими превращениями в растворах, основаны на равновесных процессах с участием ионов. Правильный расчет ионных равновесий позволяет целенаправленно управлять химическими реакциями и создавать необходимые условия для выполнения качественных и количественных аналитических определений. Успешное освоение аналитической химии невозможно без теоретических знаний по расчету ионных равновесий и умения применять эти знания в практической работе.
При изучении основ аналитической химии необходимо научить студентов не только правильно проводить реакции обнаружения ионов, определять содержание веществ в растворе, но и математически исследовать различные равновесия, рассчитывать условия и полноту протекания аналитической реакции, равновесные концентрации химических форм элементов в системе. Поэтому в рамках общего университетского курса по аналитической химии для химических факультетов наряду с лабораторным практикумом необходимо проводить семинарские занятия по расчету равновесий, имеющих значение в аналитической химии, для закрепления теоретических основ изучаемой дисциплины.
Используемые в учебном процессе известные книги (Комарь Н.П. Основы качественного химического анализа. Ионные равновесия. – Харьков: Изд-во ХГУ, 1955; Мусакин А.П., Храпковский А.И., Шайкинд С.П. и др. Задачник по количественному ана-
4 |
Расчеты ионных равновесий |
лизу. – Л.: Химия, 1972; Поляк Н.А., Булацкая Г.Н., Бабаевская Т.П.
Сборник задач по количественному анализу. – Минск: Изд-во Белорус. ун-та, 1973; Сборник вопросов и задач по аналитической химии / Под ред. В.П. Васильева. М.: Высш. шк., 1976; Сборник задач по аналитической химии /Под ред. В.Ф. Тороповой. − Казань: Изд-во КГУ, 1978), хранившиеся длительное время в кафедральных и библиотечных фондах, выработали свой физический ресурс и стали библиографической редкостью. Современная литература, к которой может обратиться читатель в качестве дополнительной для углубленного изучения теоретических основ аналитической химии, включена в общий список источников, использованных автором при написании этого учебного пособия.
Несмотря на то, что в настоящее время кафедры вузов в достаточной степени оснащены персональными компьютерами, для глубокого понимания подходов к решению задач моделирования химических равновесий и приобретения навыков по их расчету данное учебное пособие ориентировано на вычислительные процедуры, реализуемые с помощью электронных микрокалькуляторов для научных и инженерных расчетов. В частности, могут быть использованы калькуляторы, имеющиеся в стандартных программах WinWord.
Автор благодарен бывшему доценту кафедры аналитической химии Томского государственного университета О.В. Чащиной, обобщившей материалы семинарских занятий по расчету ионных равновесий в виде учебного пособия. Данная книга является его третьим основательно переработанным и дополненным изданием. Особую благодарность автор выражает рецензенту пособия доценту кафедры аналитической химии МГУ Г.В. Прохоровой за критические замечания, сделанные при просмотре рукописи, и ценные советы. Автор признателен также доценту кафедры физической химии и электрохимии Томского политехнического университета Э.А. Захаровой за участие в ее обсуждении.
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
а− равновесная активность иона, М
ае |
− активность электрона, М |
с− аналитическая концентрация вещества, М
с0 |
− начальная аналитическая концентрация, М |
сt |
− концентрациятитранта, М |
[A−], [Men+], [HA] |
− равновесные концентрации ионовилимолекул, М |
Е− равновесный потенциал, В
Е° |
− стандартный потенциал, В |
Е°′ |
− формальный (реальный) потенциал, В |
Ее |
− потенциалрастворавэквивалентнойточкетитрования |
γ− коэффициент активности
z |
− |
зарядовое число иона |
I |
− |
ионная сила раствора |
α− степеньдиссоциацииэлектролита, молярнаядоля
K |
− |
константа равновесия |
k1, k2, … |
− |
константыотдельныхравновесийвсистемереакций |
β− константа устойчивости
β1, β2, … |
− ступенчатые константы устойчивости |
Ka, Kb |
− константы кислотности, основности |
KOH |
− константа образования гидроксокомплекса |
Kr |
− константа редокс-перехода |
KSH |
− константа автопротолиза |
Kw |
− ионное произведение воды |
Ks |
− произведение растворимости |
е− электрон
рНе, рНКТ |
− рН раствора в точке эквивалентности и в конеч- |
S |
ной точке титрования |
− растворимость осадка, М |
|
v0 |
− начальный объем титруемого раствора, мл |
v |
− объем добавленного титранта, мл |
Под аналитической концентрацией понимают общую концентрацию вещества в растворе без учета долевого распределения его конкретных форм.
6 |
Расчеты ионных равновесий |
|
ve |
− эквивалентный объем титранта, мл |
|
vКТ |
− объем титранта в конечной точке титрования, мл |
π− емкость буферного раствора
τ− степень оттитрованности вещества
H4Y |
− |
этилендиаминтетрауксусная кислота |
L |
− |
лиганд |