1. Смешаны 400 мл 0,0405моль/л раствора бромата калия и 250 мл раствора бромата калия с молярнойконцентрацией эквивалента KВrO3 0,222 моль/л. Объем смеси разбавленводой до 1000 мл. рассчитать молярную концентрацию эквивалента полученногораствора.
/>400мл – 0,0405 моль/л Ход решения:
250мл– 0,222 моль/л Первым делом определим, сколько молей вещест-
/> ва содержится в 400 млраствора и в 250 мл.
0,0405моль – в 1000 мл
х - в 400 мл, следовательно
х=0,0405*400/1000=0,0162моль
0,222моль – в 1000 мл
у — в 250 мл
у=0,222*250/1000=0,0555моль
Значит, в растворе будет содержатся0,0162+0,0555=0,0717 моль вещества.
Поскольку раствор разбавляют водой до 1000мл (1л),получим, что молярная концентрация полученного раствора составит 0,0717 моль/л.
Теперь определим молярную концентрацию эквивалентаполученного раствора.
Сн=nэ/Vp-pa, в свою очередь
nэ=m/Mэ, где Mэ – молярная масса эквивалента.
Молярная масса эквивалента соли определяетсяотношением молярной массы соли к произведению чиста атомов металла на еговалентность. Поскольку К одновалентен и в данной соли содержится всего один егоатом, следовательно Mэ=М, азначит молярная концентрация и молярная концентрация полученного раствора будутравны. Т.е. молярная концентрация эквивалента полученного раствора равна 0,0717моль/л.
Ответ:0,0717 моль/л.
2. Применение потенциометрическогои кулонометрического методов анализа в фармации и аналитической химии.
Потенциометрический метод – это метод качественного иколичественного анализа, основанный на измерении потенциалов, возникающих междуиспытуемым раствором и погруженным в него электродом. Данный методрекомендуется для установления доброкачественности и количественного анализанекоторых фармакопейных препаратов. Использую потенциометрическое титрование,можно более объективно устанавливать точку эквивалентности, поэтому метод находитширокое практическое применение. Одним из направления потенциометрическогометода является хронопотенциометрия. Сущность этого метода заключается в том,что потенциал одного их электродов записывают как функцию времени. Помимоаналитических целей метод может быть использован для изучения кинетикихимических процессов. Потенциометрический метод также может быть использованпри исследовании процессов разрушения лекарственных веществ при хранении.
Кулонометрический метод весьма перспективен дляанализа лекарственных веществ: некоторых местноанестезирующих средств,сульфаниламидов, алкалоидов. Кулонометрический метод основан на законе Фарадея,устанавливающем связь между количеством вещества, выделившегося на электродах,и затраченным на этот процесс количеством электричества.
3. Построить кривыепотенциометрического титрования в координатах E-V и ∆E/∆V-V ирассчитать концентрацию хлорида кальция в растворе (г/л), если при титровании20,0 мл анализируемого раствора 0,0500 н. раствором Hg2(NO3)2получили следующие данные:
V Hg2(NO3)2, мл 10,0 15,0 17,0 17,5 17,9 18,0 18,1 18,5 19,0 Е, мВ 382 411 442 457 498 613 679 700 709
По данным таблицы получим следующую кривуюпотенциометрического титрования в координатах E-V:
/>
V Hg2(NO3)2, мл 10,0 15,0 17,0 17,5 17,9 18,0 18,1 18,5 19,0 ∆E/∆V 5,8 15,5 30 102,5 1150 660 52,5 18
Исходя из данных этой таблицы получим следующийграфик:
/>
Из данных графиков видно, что точка эквивалентностисоответствует 18мл Hg2(NO3)2. Отсюдаможно рассчитать концентрацию хлорид кальция в растворе.
Уравнение реакции имеет следующий вид:
CaCl2+ Hg2(NO3)2® Hg2Cl2+Ca(NO3)2
m(Hg2(NO3)2)=Cн(Hg2(NO3)2)*Mэ(Hg2(NO3)2)*V(Hg2(NO3)2)Нормальность данного раствора дана вусловии задачи, объем определили по графику, осталось рассчитать Mэ.
Молярная масса эквивалента соли равна отношениюмольной массы соли к произведению числа атомов металла на его валентность.Т.е., получим:
Mэ(Hg2(NO3)2)=/>=131,5г/моль. Следовательно,
m(Hg2(NO3)2)=0,05*131,5*18*10-3=0,12г
CaCl2 и Hg2(NO3)2реагируют в эквивалентном количестве, т.е. в реакцию вступает одинаковоеколичество молей этих веществ.
n(Hg2(NO3)2)=m(Hg2(NO3)2)/ M(Hg2(NO3)2)=0,12/586=0,2*10-3моль. Значит, n(CaCl2) такжеравно 0,2*10-3 моль.
m (CaCl2)=n(CaCl2)*M(CaCl2);
m (CaCl2)= 0,2*10-3*111=0,022г – это масса в 200 мл, следовательно масса в литре раствора составит:0,022*5=0,11г
Т.е. концентрация хлоридакальция в растворе составит 0,11 г/л.
Ответ: с(CaCl2)= 0,11 г/л.
4. При фотометрировании растворасульфосалицилатного комплекса железа получили относительную оптическуюплотность раствора 0,55. Раствор сравнения содержал 0,0288 мг железа в 25 мл.Толщина поглощающего слоя 2 см. Определить концентрацию и массу железа в 100 мланализируемого раствора, если ε комплекса в этих условиях равен3000 л/(моль·см).
D=eDcl,где e — коэффициент пропорциональности, который не зависитот концентрации, а зависит только от природы растворенного вещества;
Dc=с1-с0– разность между концентрциями исследуемого раствора и эталонного;
l – толщинапоглощающего слоя.
Отсюда,с1=D/(e*l)+ с0Для начала необходимо вычислить с0.Если в 25мл – 0,0288 мг, то
в 1000мл - х.х=1000*0,0288/25=1,15мг=1,15*10-3г, следовательно с0=1,15*10-3г/л
Однако необходимаконцентрация в моль/л.
n0=m0/M0; n=(1.15*10-3г)/56=0,02*10-3моль, следовательно с0=0,02*10-3моль/л.
с1=(0,55/(3000*2))+0,02*10-3=1,1*10-3моль/л
m1=n1*M1; m1=1.1*10-3моль/л*56=61,6мг
Т.е. с1=61,6мг/л
В 100 мл раствора массажелеза будет в 10 раз меньше, т.е. будет составлять 61,6/10=6,16 мг.
Ответ: с1=61,6мг/л;m в 100 мл =6,16 мг.
5. Газовая хроматография. Сущностьметода. Параметры удерживания.
Газовой хроматографией называется хроматографический метод, в котором вкачестве подвижной фазы применяется газ или пар. В свою очередь газоваяхроматография может быть разделена на газо-адсорбционную (газо-твердую)и газо-жидкостную. В первом случае неподвижной фазой служит твердоевещество — адсорбент, во втором — жидкость, распределенная тонким слоем поповерхности какого-либо твердого носителя (зерненого материала, стенокколонки).Газоадсорбционнаяхроматография
Особенность метода газоадсорбционной хроматографии(ГАХ) в том, что в качестве неподвижной фазы применяют адсорбенты с высокойудельной поверхностью (10—1000 м2г-1), и распределениевеществ между неподвижной и подвижной фазами определяется процессом адсорбции.Адсорбция молекулиз газовой фазы, т.е. концентрированноих наповерхности раздела твердой и газообразной фаз, происходит за счетмежмолекулярных взаимодействий (дисперсионных, ориентационных, индукционных),имеющих электростатическую природу. Возможно, образование водородной связи,причем вклад этого вида взаимодействия в удерживаемые объемы значительноуменьшается с ростом температуры.
Для аналитической практики важно, чтобы при постояннойтемпературе количество адсорбированного вещества на поверхности Сsбыло пропорционально концентрации этого вещества в газовой фазе Сm:
Cs = кcm,,
т.е. чтобыраспределение происходило в соответствии с линейной изотермой адсорбции (к —константа). В этом случае каждый компонент перемещается вдоль колонки спостоянной скоростью, не зависящей от его концентрации. Разделение веществобусловлено различной скоростью их перемещения. Поэтому в ГАХ чрезвычайно важенвыбор адсорбента, площадь и природа поверхности которого обусловливают селективность(разделение) при заданной температуре.
С повышением температуры уменьшаются теплота адсорбцииDH/T, откоторой зависит удерживание, и соответственно tR. Это используют в практике анализа.Если разделяют соединения, сильно различающиеся по летучести при постояннойтемпературе, то низкокипящие вещества элюируются быстро, высококипящие имеютбольшее время удерживания, их пики на хроматограмме будут ниже и шире, анализзанимает много времени. Если же в процессе хроматографирования повышать температуру колонки с постоянной скоростью (программированиетемпературы), то близкие по ширине пики на хроматограмме будут располагатьсяравномерно.
В качестве адсорбентов для ГАХ в основном используютактивные угли, силикагели, пористое стекло, оксид алюминия. Неоднородностьюповерхности активных адсорбентов обусловлены основные недостатки метода ГАХ иневозможность определения сильно адсорбирующихся полярных молекул. Однако нагеометрически и химически однородных макропористых адсорбентах можно проводитьанализ смесей сильнополярных веществ. В последние годы выпускают адсорбенты сболее или менее однородной поверхностью, такие, как пористые полимеры,макропористые силикагели (силохром, порасил, сферосил), пористые стекла,цеолиты.
Наиболее широко метод газоадсорбционной хроматографииприменяют для анализа смесей газов и низкокипящих углеводородов, не содержащихактивных функциональных групп. На молекулярных ситах — высокопористых природныхили синтетических кристаллических материалах, все поры которых имеют примерноодинаковые размеры (0,4—1,5 нм), — можно разделить изотопы водорода. Сорбенты,называемые порапаками, используют для разделения гидридов металлов (Ge, As, Sn, Sb)(см. рис. 8.15). Метод ГАХ на колонках с пористыми полимерными сорбентами илиуглеродными молекулярными ситами самый быстрый и удобный способ определенияводы в неорганических и органических материалах.ГазожидкостнаяхроматографияВаналитической практике чаще используют метод газожидкостной хроматографии(ГЖХ). Это связано с чрезвычайным разнообразием жидких неподвижных фаз, чтооблегчает выбор селективной для данного анализа фазы, с линейностью изотермыраспределения в более широкой области концентраций, что позволяет работать сбольшими пробами, и с легкостью получения воспроизводимых по эффективностиколонок.
Механизм распределения компонентов между носителем инеподвижной жидкой фазой основан на растворении их в жидкой фазе. Селективностьзависит от двух факторов: упругости пара определяемого вещества и его коэффициентаактивности в жидкой фазе. По закону Рауля, при растворении упругость паравещества над раствором piпрямопропорциональна его коэффициенту активности g молярной доле Ni в растворе и давлению паров чистого вещества Р°i при данной температуре:
pi = Ni Р°i
Поскольку концентрация i-го компонента в равновеснойпаровой фазе определяется его парциальным давлением, можно принять что
Pi ~ cm, а Ni ~ cs. Тогда
/>
а коэффициентселективности />
Таким образом, чем ниже температура кипениявещества (чем больше P0i), тем слабее удерживаетсяоно в хроматографической колонке.
Если же температуры кипения веществ одинаковы, то дляих разделения используют различия во взаимодействии с неподвижной жидкойфазой: чем сильнее взаимодействие, тем меньше коэффициент активности ибольше удерживание.
Для обеспечения селективности колонки важноправильно выбрать неподвижную жидкую фазу. Эта фаза должна быть хорошимрастворителем для компонентов смеси (если растворимость мала, компонентывыходят из колонки очень быстро), нелетучей (чтобы не испарялась при рабочейтемпературе колонки), химически инертной, должна обладать небольшой вязкостью(иначе замедляется процесс диффузии) и при нанесении на носитель образовыватьравномерную пленку, прочно с ним связанную. Разделительная способность неподвижнойфазы для компонентов данной пробы должна быть максимальной.
Различаютжидкие фазы трех типов: неполярные (насыщенные углеводороды и др.), умереннополярные (сложные эфиры, нитрилы и др.) и полярные (полигликоли, гидроксиламииыи др.).
Зная свойства неподвижной жидкой фазы и природуразделяемых веществ, например класс, строение, можно достаточно быстроподобрать подходящую для разделения данной смеси селективную жидкую фазу. Приэтом следует учитывать, что время удерживания компонентов будет приемлемым дляанализа, если полярности стационарной фазы и вещества анализируемой пробыблизки. Для растворенных веществ с близкой полярностью порядок элюированияобычно коррелирует с температурами кипения, и если разница температурдостаточно велика, возможно полное разделение. Для разделения близко — кипящихвеществ разной полярности используют стационарную фазу, селективно — удерживающую один или несколько компонентов вследствие диполь — дипольноговзаимодействия. С увеличением полярности жидкой фазы время удерживания полярныхсоединений возрастает.