- •Глава 1. Загальні положення. Класифікація гравіметричних методів
- •Метод виділення
- •Метод відгонки
- •Методи осадження
- •Вимоги до осадженої форми
- •Вимоги до гравіметричної форми
- •Вимоги до осаджувача
- •Умови осадження кристалічних осадів
- •Умови осадження аморфних осадів
- •Послідовність аналітичних операцій в гравіметричному методі осадження
- •Практична робота розрахунок величини наважки в гравіметричному аналізі
- •Приклади розв'язування задач
- •Задачі для самостійної роботи
- •Практична робота розрахунок кількості осаджувача
- •Приклад розв'язування задач
- •Задачі до самостійної роботи
- •Практична робота розрахунок результатів аналізу в гравіметрії
- •Приклади розв'язування задач
- •Задачі до самостійної роботи
- •Лабораторна робота визначення масової частки кристалізаційної води в кристалогідраті
- •План експерименту:
- •Лабораторна робота визначення масової частки сульфат-іонів у магній сульфаті гравіметричним методом осадження
- •План експерименту:
- •Лабораторна робота визначення масової частки феруму в кристалогідраті ферум(іі) сульфату
- •План експерименту:
- •Контрольні питання:
- •Глава 2. Основні положення титриметричного аналізу
- •Вимоги до реакцій у титриметричному аналізі
- •Класифікація методів титриметрії в залежності від типу реакції
- •Класифікація методів титриметрії за способом титрування
- •Способи приготування стандартних розчинів
- •1. Приготування первинних стандартних розчинів
- •2. Приготування вторинних стандартних розчинів
- •3. Приготування стандартних розчинів із фіксаналів
- •Глава 3. Розрахунки в титриметричному аналізі
- •3.1. Способи виразу вмісту речовин у розчинах
- •3.2. Розрахункові формули титриметрії
- •Глава 4. Метод кислотно–основного титрування
- •4.1. Теоретичні основи методу
- •Індикатори методу кислотно-основного титрування
- •Показник індикаторів рК, показник титрування рН
- •Класифікація індикаторів
- •Криві титрування
- •1. Титрування сильних кислот сильними основами (Рис 1.)
- •2.Титрування слабких основ сильними кислотами. (Рис 2.)
- •3. Титрування слабких кислот сильними основами. (Рис 3.)
- •4. Титрування слабких кислот слабкими основами.
- •5. Титрування багатоосновних кислот (Рис 4.)
- •Кислотно-основне титрування в неводних середовищах
- •Робочі розчини у методах неводного титрування
- •Практичне використання методів кислотно-основного титрування в аналізі фармацевтичних препаратів
- •Практична робота способи виразу вмісту речовин у розчинах
- •Приклади розв’язання задач
- •Задачі для самостійної роботи
- •Рішення:
- •І Метод окремих наважок
- •Використаний прийом – метод окремих наважок.
- •Розв’язання задачі
- •Задачі для аудиторної роботи
- •Індивідуальні завдання для самостійної роботи студентів з теми «Метод кислотно-основного титрування»
- •Лабораторна робота калібрування мірного посуду. Визначення вмісту піпетки
- •План експерименту
- •Розрахунок маси наважки натрій гідроксиду
- •Взяття наважки лугу
- •Приготування розчину лугу
- •Приготування робочого розчину лугу
- •Висновок лабораторна робота аналіз мінеральної кислоти
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •Зважувати концентровані кислоти треба в скляному бюксі із закритою кришкою і дуже обережно!!!
- •Лабораторна робота приготування і стандартизація розчину хлоридної кислоти
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •II. Приготування розчину первинного стандарту натрій тетраборату
- •III. Стандартизація розчину хлоридної кислоти
- •IV. Висновок.
- •Визначення масової частки натрій карбонату у препараті проводять за II-ю точкою еквівалентності План експерименту
- •Лабораторна робота визначення вмісту аніліну в досліджуваному зразку
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •Глава 5. Методи окисно-відновного титрування
- •5.1. Теоретичні основи методу
- •Окисно-відновні індикатори
- •5.2. Перманганатометрія
- •Приготування розчину kMnO4
- •Стандартизація розчину kMnO4
- •Задачі для самостійної роботи
- •Лабораторна робота приготування та стандартизація розчину калій перманганату
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •IV. Висновок.
- •Лабораторна робота
- •Визначення вмісту гідроген пероксиду
- •В лікарському препараті
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •Лабораторна робота
- •Гептагідраті методом перманганатометрії
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •Контрольні питання
- •5.3. Хроматометрія
- •Лабораторна робота аналіз солі Fе(II) методом хроматометрії
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •5.4. Цериметрія
- •5.5. Йодометрія
- •Приготування розчину Na2s2o3
- •Приготування розчину і2
- •Використання методу
- •Лабораторна робота приготування та стандартизація робочого розчину натрій тіосульфату
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •IV. Висновок. Лабораторна робота приготування та стандартизація розчину йоду
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •IV. Висновок
- •План експерименту
- •V. Висновок.
- •План експерименту
- •Лабораторна робота аналіз аскорбінової кислоти методом йодометрії
- •Аскорбінова кислота
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •Контрольні питання
- •Завдання для самостійної роботи
- •5.6. Броматометрія
- •Лабораторна робота визначення вмісту стрептоциду в препараті методом броматометрії
- •Хімізм процесу
- •Принцип методу заміщення
- •План експерименту
- •Контрольні питання
- •Завдання для самостійної роботи
- •5.7. Нітритометрія
- •Умови проведення реакції діазотування
- •Визначення точки еквівалентності
- •Лабораторна робота приготування та стандартизація робочого розчину натрій нітриту
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •Контрольні питання
- •Завдання до самостійної роботи
- •Глава 7. Методи осаджувального титрування
- •7.1. Теоретичні основи методу
- •Класифікація методів осадження
- •Вимоги до реакцій, що використовуються в методах осадження
- •Індикатори методів осадження
- •5.2. Аргентометрія
- •Метод Мора
- •Умови титрування за методом Фаянса–Ходакова
- •6.3. Тіоціанатометрія Метод Фольгарда
- •Умови титрування за методом Фольгарда
- •6.4. Меркурометрія
- •Приготування та стандартизація розчину титранту
- •Переваги та недоліки меркурометрії перед іншими методами осадження
- •Завдання для самостійної роботи
- •План експерименту
- •Лабораторна робота визначення масової частки калій йодиду методом фольгарда
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •Контрольні питання
- •Глава 7. Методи комплексоутворення
- •7.1. Теоретичні основи методу
- •7.2. Комплексонометрія (трилонометрія)
- •Принцип дії металохромних індикаторів
- •7.3. Меркуриметрія
- •Задачі для самостійної роботи
- •Лабораторна робота приготування і стандартизація розчину комплексону ііі (трилону б, едта)
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •III. Стандартизація титранту комплексону ііі.
- •Висновок.
- •Лабораторна робота
- •Аналіз кальцій хлориду гексагідрату
- •Комплексонометричним методом
- •Хімізм процесу
- •План експерименту
- •Контрольні питання
- •Глава 8. Оптичні методи аналізу
- •8.1. Абсорбційні методи аналізу
- •8.1.1. Теоретичні основи
- •Основний закон світлопоглинання (закон Бугера - Ламберта-Бера)
- •Апаратура молекулярно-абсорбційних методів
- •Характеристика та функціональне призначення основних вузлів фотоколориметра
- •Методика вимірювання оптичної густини на фотоколориметрі
- •Основні прийоми обробки аналітичного сигналу при фотометричних визначеннях
- •Контрольні питання
- •Задачі для самостійної роботи
- •Лабораторна робота визначення молярної концентрації іонів феруму (ііі) у розчині методом градуювального графіку
- •План експерименту
- •8.2. Рефрактометричний метод аналізу
- •8.2.1. Теоретичні основи методу
- •Апаратура рефрактометрії
- •Контрольні питання до теми:
- •8.3. Поляриметричний метод аналізу
- •8.3.1.Теоретичні основи методу
- •Основне рівняння поляриметричного методу аналізу
- •Апаратурне оснащення поляриметричного методу
- •Застосування поляриметричного методу аналізу
- •Лабораторна робота ідентифікація речовини за величиною питомого обертання
- •План експерименту
- •Контрольні питання
- •Глава 9. Хроматографічні методи аналізу
- •9.1. Теоретичні основи методу
- •Класифікація хроматографічних методів
- •9.2. Хроматографія в тонкому шарі сорбенту (тонкошарова хроматографія)
- •Етапи проведення аналізу методом тшх
- •6 . Проведення кількісного аналізу
- •Якісний аналіз барвників у суміші методом тонкошарової хроматографії
- •План експерименту
- •9.3. Іонообмінна хроматографія
- •Лабораторна робота визначення концентрації натрій хлориду методом іонообмінної хроматографії
- •План експерименту
- •Додатки
- •Класифікація методів кількісного аналізу
- •Класифікація титриметричних методів аналізу за типом хімічної реакції, яка лежить в основі методу
- •Класифікація титриметричних методів аналізу за способом титрування
- •Кислотно-основне титрування
- •Методи окисно-відновного титрування
- •Перманганатометричне титрування
- •Йодометричне титрування
- •Нітритометричне титрування
- •Броматометричне титрування
- •Цериметричне титрування
- •Хроматометричне титрування
- •Аргентометричне титрування
- •Тіоціанатометричне титрування (за методом Фольгарда)
- •Меркурометричне титрування
- •Комплексонометричне титрування
- •Меркуриметричне титрування
- •Список цитованої літератури
- •Глава 1. Загальні положення. Класифікація гравіметричних методів ….…4
- •Глава 2. Основні положення титриметричного аналізу …………………...…30
- •Глава 3. Розрахунки в титриметричному аналізі
- •Глава 4. Метод кислотно – основного титрування
- •Глава 5. Методи окисно-відновного титрування
- •Глава 6. Методи осаджувального титрування
- •Глава 7. Методи комплексоноутворення
- •7.1. Теоретичні основи методу……………………………………………..…173
- •Глава 8. Оптичні методи аналізу
- •Глава 9. Хроматографічні методи аналізу
МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я
КОЛЕДЖ
НАЦІОНАЛЬНОГО ФАРМАЦЕВТИЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ
АНАЛІТИЧНА ХІМІЯ
Частина ІІ. Кількісний аналіз
Навчальний посібник складений викладачами циклової комісії спеціальних хімічних дисциплін Коледжу НФаУ Сафроновою Г.Ю.., Шматько О.А., Матушкіною Є.М., Коломієць І.В., Шевченко І.Л
Розглянуті теоретичні основи гравіметричного, хімічних титриметричних методів аналізу, фізико-хімічних (інструментальних) методів аналізу згідно з навчальною програмою підготовки молодших спеціалістів напряму "Фармація" у вищих навчальних медичних (фармацевтичних) закладах І-ІІ рівня акредитації. Приведений інструктивний матеріал для виконання практичних та лабораторних робіт.
Навчальний посібник розглянуто та рекомендовано до затвердження на засіданні циклової комісії спеціальних хімічних дисциплін
Протокол № 5 від 6 лютого 2012 р.
Навчальний посібник затверджено на засіданні методичної ради Коледжу НФаУ
Протокол № 4 від 10 лютого 2012 р.
ВСТУП
Завдання кількісного аналізу – визначення кількісних співвідношень між складовими частинами системи, тобто визначення вмісту основного компоненту, складових частин або домішок. Результати аналізу дають можливість встановити хімічні формули синтетичних і природних сполук, оцінити відповідність різноманітних матеріалів вимогам виробництва.
Аналітична хімія тісно пов’язана з різними галузями виробництва. Хімічний аналіз застосовується для контролю якості сировини, напівпродутів і готової продукції. Жоден матеріал не потрапляє до виробництва і жодна продукція не випускається без хімічного контролю, у тому числі і лікарські препарати. Кількісний аналіз широко застосовується у фармацевтичному аналізі; є складовою частиною фармакопейного аналізу.
Сучасна аналітична хімія використовує понад 50 різних методів аналізу, які об’єднують у три великі групи – хімічні, фізико-хімічні та фізичні.
Хімічні методи основані на хімічних реакціях (кислотноосновних, окисновідновних, осадження та комплексоутворення), які супроводжуються наочним ефектом, наприклад, зміною забарвлення розчину, виділенням газу, випадінням осаду тощо. Такі зовнішні ефекти називають аналітичним сигналом. В результаті виконання хімічних реакцій в кількісному аналізі вимірюють масу одержаного продукту або об'єм реактиву відомої концентрації, витраченого на взаємодію з речовиною, що аналізують.
До хімічних методів аналізу відносяться гравіметричний і титриметричний аналізи. Ці методи називають класичними. У гравіметричному методі аналізу важливе значення має точне вимірювання маси дослідного компоненту . Гравіметричний метод нескладний у виконання, має високу точність та відтворюваність, проте достатньо тривалий та трудомісткий.
Титриметричні методи основані на точному вимірюванні об'єму реактиву відомої концентрації, витраченого на певне визначення. Методи прості у виконанні, характеризуються високою точністю та відтворюваністю. Для визначення кінця титрування необхідна наявність індикаторів.
Фізичні методи аналізу основані на вимірюванні фізичних властивостей речовини, що безпосередньо залежить від природи атомів, їх концентрації. При цьому хімічні реакції, які можуть мати місце під час аналізу, не беруться до уваги. Прикладом аналітичного сигналу може бути інтенсивність випромінювання світла, радіоактивне випромінювання тощо.
Фізико-хімічні методи аналізу основані на зміні фізичних властивостей системи, які відбуваються в результаті хімічних та електрохімічних реакцій. Інтенсивність сигналу залежить від вмісту дослідного компоненту.
Фізичні та фізикохімічні методи аналізу часто поєднують в групу інструментальних методів аналізу. До переваг інструментальних методів можна віднести: високу чутливість, точність, можливість автоматизації та комп'ютеризації, можливість проведення аналізу на відстані, проведення аналізу без руйнування зразку (недеструктивність) тощо. Недоліками методів аналізу цієї групи є: достатньо значну порівняно з класичними методами похибку визначення, складність апаратурного оснащення та необхідність використання наявність еталонів та стандартних зразків.
Найважливіші вимоги, яким повинні відповідати хімічні аналітичні реакції, що використовуються у кількісному аналізі :
Реакції повинні перебігати швидко, необоротно («до кінця»), по можливості за кімнатної температури.
Вихідні речовини, що вступають в реакцію, повинні реагувати в строго стехіометричних співвідношеннях, без побічних процесів.
Домішки не повинні заважати проведенню кількісного аналізу.
Це загальні вимоги, які набувають специфічності та конкретики при використанні різних методів та методик кількісного аналізу.
Г
Розділ
І.
МЕТОД АНАЛІЗУ
Глава 1. Загальні положення. Класифікація гравіметричних методів
Гравіметричний метод аналізу (ваговий аналіз) оснований на точному вимірюванні маси речовини відомого складу, хімічно зв’язаної з досліджуваним компонентом.
Основна операція гравіметрії – зважування за допомогою найточнішого вимірювального приладу – аналітичних терезів.
Наважка – це невелика, зважена на аналітичних терезах маса речовини, що аналізують, яку під час аналізу кількісно піддають усім необхідним операціям. Зазвичай розміри наважок від декількох десятих часток граму до декількох грамів.
Гравіметричний аналіз ґрунтується на законі збереження маси речовини при хімічних перетвореннях і є найбільш точним з хімічних методів аналізу. Відносна похибка методу складає ± 0,2 %.
Гравіметричний аналіз умовно поділяють на 3 групи методів: виділення, відгонки (прямої та непрямої) та осадження.
Метод виділення
У гравіметричних методах виділення досліджувану складову частину або компонент суміші кількісно виділяють у вільному стані і зважують.
Метод виділення застосовують, наприклад, для встановлення доброякісності лікарських препаратів. Досліджувану речовину (лікарський препарат), зважують на аналітичних терезах до і після прожарювання, визначають загальну золу. Вміст золи встановлюють за формулою:
де: W – масова частка досліджуваної речовини, %
mгр.ф. – маса виділеної у вільному стані складової частини досліджуваної речовини, г;
mн – маса наважки речовини (лікарського препарату), до складу якої входить досліджувана речовина, г.
Метод відгонки
Методи відгонки поділяють на прямі та непрямі методи. В методі прямої відгонки досліджуваний компонент виділяють з проби у вигляді леткої сполуки, яку кількісно збирають, потім визначають його масу.
Прикладом методу прямої відгонки може служити визначення СО2 після розкладу наважки кальцій карбонату і поглинання СО2 натрій гідроксидом в поглинальній трубці:
CaCO3 + 2H+ → CO2↑ + Ca2+ + H2O
CO2↑ + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
Масу СО2 обчислюють за збільшенням маси попередньо зваженої на аналітичних терезах поглинальної трубки.
Масову частку досліджуваної речовини розраховують за формулою:
де: W – масова частка досліджуваної речовини, %;
mгр.ф. – маса визначуваного компоненту, яку визначають за збільшенням маси поглинальної трубки, г;
mн – маса наважки досліджуваної речовини, г.
В методах непрямої відгонки масу леткої сполуки визначають за різницею мас наважки препарату до та після його термічної обробки. Прикладом методу непрямої відгонки може служити визначення кристалізаційної води в кристалогідратах:
Методом непрямої відгонки визначають вміст летких речовин, вологи в лікарських препаратах, рослинній сировині.
Масу досліджуваної складової частини знаходять за різницею мас проби до та після відгонки. Масову частку досліджуваної речовини розраховують за формулою:
де: W – масова частка досліджуваної речовини, %;
mгр.ф. – маса висушеної досліджуваної речовини після видалення летких компонентів, г;
mн – маса наважки досліджуваної речовини, г.