Рассматриваются основные вопросы аналитической химии — протолитические и редоксиравновесия, равновесия комплексообразования, равновесия между твердой и жидкой фазами. Излагаются основы химической термодинамики и кинетики. Разбираются химические, электрохимические и фотометрические методы определения веществ, точность определений в количественном анализе, маскирование и методы разделения. Во 2-е издание (1-е — 1980 г.) включены электродные равновесия и процессы и фотометрии.
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года, утвержденных XXVII съездом КПСС, предусмотрены расширение производства сверхчистых полупроводниковых и сверхпроводящих, а также новых полимерных и неорганических материалов, разработка химико-технологических процессоь для получения новых веществ и материалов с заранее заданными свойствами. Все это, как и развитие химии и химической технологии в целом, требует дальнейшего усовершенствования и развития методов химического анализа. Поэтому в системе химического образования преподаванию и освоению аналитической химии необходимо уделить особое внимание.
Настоящая книга предназначена для студентов химических факультетов университетов, где аналитическая химия преподается на втором курсе. В книге рассмотрены основные закономерности равновесии и протекания реакций, показаны возможности использования химических взаимодействий для гравиметрических и титриметрических определений, изложены принципы маскирования и демаскирования, рассматриваются важнейшие методы разделения.
По сравнению с первым изданием книга дополнена новыми главами об электродных равновесиях, электродных процессах и фотометрии. Расширен материал о погрешностях в количественном анализе, коренным образом переработаны первые три главы.
В процессе обучений усвоение теоретических вопросов аналитической химии улучшается не только с помощью лабораторных работ, но также и путем выполнения математического исследования различных равновесий, кривых титрования, возможностей маскирования и т. п. Для этого лучше всего использовать отечественные настольные ЭВМ, работающие по программам, составляемым самими студентами, и не требующие знания языков программирования (15 ВСМ-5, ДЗ-28 и др.). При отсутствии настольных машин можно пользоваться микрокалькуляторами БЗ-21 и БЗ-34, хотя их программные возможности все же нередко заставляют производить вычисления отдельными этапами.
Автор благодарен доценту Рижского политехнического института Я. К. Путниню, который оказал большую помощь при написании первого издания книги. Им был создан первоначальный вариант главы 9 и разделов 11.1. 11-2, 12.1, 12.4, 14.4, 15.1, 16.2 и 16.3. Раздел 12.1 в первоначальном виде вошел в первое и во второе издания книги. Остальные материалы были подвергнуты переработке.
Автор приносит глубокую благодарность за ценные замечания рецензенту рукописи второго издания заведующему кафедрой аналитической химии Московского института нефти и газа им, акад. И. М. Губки-на проф. Э. И. Исаеву.
| Предисловие | 3 |
| 1. Введение | 5 |
| 1. | Основные понятия | 5 |
| 1.1. Состав и стехиометрия | 5 |
| 1.2. Аналитическая химия | 7 |
| 1.3. Аналитический сигнал | 8 |
| 1.4. Чувствительность и предел обнаружения | 10 |
| 1.5. Качественный анализ | 11 |
| 1.6. Количественный анализ | 14 |
| 1.7. Классификация методов анализа | 21 |
| 2. | Термодинамика и кинетика | 21 |
| 2. Химическое равновесие в растворах | 21 |
| 2.1. Основные понятия термодинамики | 21 |
| 2.2. Химическое равновесие в идеальных растворах | 21 |
| 2.3. Химическое равновесие в реальных растворах | 25 |
| 2.4. Направление протекания реакции | 27 |
| 2.5. Константа суммарного равновесия и реальная константа равновесия | 28 |
| 3. Скорость химических реакций в растворах | 30 |
| 3.1. Основные понятия | 31 |
| 3.2. Влияние концентрации, катализатора и температуры | 35 |
| 3.3. Кинетические методы анализа | 36 |
| 3. | Равновесия | 38 |
| 4. Протолитические равновесия | 38 |
| 4.1. Теории кислот и основании | 38 |
| 4.2. Протолиты | 40 |
| 4.3. Автопротолиз амфипротонных растворителей | 43 |
| 4.4. Кислоты и основания в амфипротонных растворителях | 45 |
| 4.5. Протолитические реакции между растворенными протолитами | 70 |
| 5. Равновесия комплексообразования | 72 |
| 5.1. Константы равновесий комплексообразования | 75 |
| 5.2. Графическое изображение равновесий комплексообразования | 77 |
| 5.3. Влияние ионной силы и pH раствора | 81 |
| 5.4. Скорость реакций комплексообразования | 84 |
| 6. Окислительно-восстановительные равновесия | 84 |
| 6.1. Степень окисления и окислительно-восстановительная пара (редоксипара) | 84 |
| 6.2. Электродный потенциал (редоксипотенциал) | 86 |
| 6.3. Применимость формул Нернста | 93 |
| 6.4. Влияние различных факторов на значение редоксипотенциала | 94 |
| 6.5. Способы графического изображения окислительно-восстановительных равновесии | 98 |
| 6.6. Окислительно-восстановительные реакции (редоксиреакции) | 101 |
| 7. Состояние растворенных веществ | 107 |
| 8. Равновесие между твердой и жидкой фазами | 111 |
| 8.1. Константа равновесия | 111 |
| 8.2. Взаимосвязь между константой растворимости и растворимостью | 113 |
| 8.3. Причины изменения растворимости малорастворимою электролита | 114 |
| 8.4. Превращение малорастворимых электролитов в другие малорастворимые электролиты | 121 |
| 8.5. Образование катионами малорастворимого электролита в растворе комплексов с анионами этого же электролита | 123 |
| 4. | Кинетика осадкообразования | 125 |
| 9. Образование осадка. Коллоидные системы | 125 |
| 9.1. Образование осадка | 125 |
| 9.2. Причины загрязнения осадка | 128 |
| 9.3. Коллоидообразование | 131 |
| 5. | Точность определений в количественном анализе | 135 |
| 10. Погрешности при количественном определении | 135 |
| 10.1. Основные понятия | 135 |
| 10.2. Промахи (грубые погрешности) | 136 |
| 10.3. Случайные погрешности (отклонения) | 137 |
| 10.4. Систематические погрешности | 142 |
| 10.5. Распространение погрешностей | 145 |
| 6. Гравиметрия и титриметрия | 147 |
| 11.2. Гравиметрическая форма | 150 |
| 11.3. Вычисление результатов определений | 152 |
| 12. Титриметрический анализ | 154 |
| 12.1. Классификация титриметрических методов | 156 |
| 12.2. Кривые титрования | 157 |
| 12.3. Нахождение скачка кривой титрования | 164 |
| 12.4. Титранты | 166 |
| 12.5. Прямое титрование | 169 |
| 12.6. Обратное титрование | 172 |
| 12.7. Титрование заместителя | 176 |
| 13. Кислотно-основное титрование, протолитометрия | 179 |
| 13.1. Кривые протолитометрических титрований | 180 |
| 13.2. Индикаторы pH (кислотно-основные) | 187 |
| 13.3. Титрование смесей протолитов и многопротоиных протолитов | 191 |
| 13.4. Систематические погрешности и случайные отклонения результатов протолитометрических титрований | 195 |
| 13.5. Возможности применения протолитометрических титрований | 197 |
| 14. Окислительно-восстановительное титрование, редоксиметрия | 198 |
| 14.1. Кривые редоксиметрических титрований | 199 |
| 14.2. Титрование смесей восстановителей (окислителей) | 204 |
| 14.3. Индикаторы, применяемые в редоксиметрии | 206 |
| 14.4. Возможности применения редоксиметрических титрований | 209 |
| 15. Комплексонометрическое титрование, комплексонометрия | 214 |
| 15.1. Комплексометрия | 214 |
| 15.2. Комплексоны | 216 |
| 15.3. Реальные константы устойчивости комплексонатов | 218
|
| 15.4. Кривые комплексонометрических титрований | 220 |
| 15.5. Индикаторы, применяемые в комплексонометрии | 224 |
| 15.6. Случайные отклонения в комплексонометрии | 230 |
| 15.7. Возможности применения комплексонометрии | 231 |
| 16. Осадительное титрование, седиметрия | 233 |
| 16.1. Кривые седиметрических титрований | 233 |
| 16.2. Индикаторы, применяемые в седиметрии | 236 |
| 16.3. Применение седиметрии | 239 |
| 7. | Маскирование и разделение | 241 |
| 17. Маскирование и демаскирование | 241 |
| 18. Методы разделения | 246 |
| 18.1. Основные приниципы | 246 |
| 18.2. Осаждение | 248 |
| 18.3. Экстракция | 249 |
| 18.4. Хроматография | 254 |
| 8. | Электрохимические и оптические методы анализа | 261 |
| 19. Электродные равновесия | 261 |
| 19.1. Электроды | 261 |
| 19.2. Гальванический элемент | 263 |
| 19.3. Измерение ЭДС гальванического элемента | 268 |
| 19.4. Ионометрия (прямая потенциометрия) | 269 |
| 19.5. Потенциометрическое титрование | 271 |
| 20. Электродные процессы | 272 |
| 20.1. Прохождение тока через электроды | 272 |
| 20.2. Электролитическая ячейка | 276 |
| 20.3. Электрогравиметрия | 276 |
| 20.4. Кулонометрия | 279 |
| 20.5. Вольтамперометрия | 283 |
| 21. Фотометрия | 287 |
| 21.1. Свет и его поглощение молекулами | 287 |
| 21.2. Светопоглощение растворов | 290 |
| 21.3. Определение растворенных веществ | 293 |
| 21.4. Фотометрическое титрование | 297 |
| Заключение | 297 |
| Предметный указатель | 299 |
