Аналитическая классификация катионов

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

 

 

КАФЕДРА ХИМИИ

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

ТЕМА: «АНАЛИТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ  КАТИОНОВ»

 

 

 

шифр, специальность  050112-химия

 

 

 

Студент Соболев С.А.                           Группа Е-112

                                           ___________________

                     (дата)

 

 

 

Руководитель Акимжанова Х.Г. преподаватель кафедры химии, магистр педагогических наук.

 

 

 

 

 

Оценка___________       _______________

(дата)

 

 

 

 

 

 

Семей2011г.

Содержание

Введение

1. Теоретический обзор

1.1 Качественный анализ в различных областях науки

1.2 Методы определения  ионов

1.3 Современная классификация катионов

1.4 Основные принципы разделения катионов на аналитические группы

1.5 Общая характеристика групп катионов

2. Заключение.

Использованная литература

 

Введение

Актуальность:

Аналитическая химия –  наука о способах идентификации  химических соединений, о принципах  и методах определения химического состава веществ и их структуры.

Особую актуальность аналитическая  химия приобрела в настоящее  время, поскольку основным фактором неблагоприятного антропогенного воздействия на природу являются химические загрязнения. Определение их концентрации в различных природных объектах становится важнейшей задачей. Знания основ аналитической химии одинаково необходимо современному студенту, инженеру, преподавателю, предпринимателю. Неотъемлемой частью анализа является грамотная классификация ионов, в частности, катионов.

Цель: Проанализировать литературные данные по теме «Аналитическая классификация катионов» в историческом аспекте.

Задачи:

• Установить в каких областях науки используется качественный анализ.
• Раскрыть методы определения катионов.
• Установить  хронологические рамки образования аналитической классификации катионов.
• Рассмотреть современную классификацию катионов.
• Охарактеризовать группы катионов

Структура:

Работа состоит из …  листов, использовано … таблиц,  

 

1.1 Качественный анализ  в различных областях науки

Качественный анализ —  совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых  для обнаружения элементов, радикалов  и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси  веществ.[4] В качественном анализе используют легко выполнимые, характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. Реакции должны быть как можно более селективны и высокочувствительны. Качественный анализ в водных растворах основан на ионных реакциях и позволяет обнаружить катионы или анионы. Основоположником качественного анализа считается Р.Бойль, который ввёл представление о химических элементах как о неразлагаемых основных частях сложных веществ и систематизировал все известные в его время качественные реакции.[3]

Качественный анализ играет очень важную роль во многих областях науки и техники. Качественный и количественный анализ ионизирующих излучений необходим в различных областях науки и техники: ядерной физике, физике элементарных частиц, радиохимии, технике радиоактивных индикаторов, радиационной химии, радиационном материаловедении, дефектоскопии в сельском хозяйстве, медицине, экологии, криминалистике, геологии, атомной энергетике, в технологиях ядерно-топливного цикла, дозиметрии и радиационной безопасности, в практике обитаемых космических полётов и тому подобное. Поэтому методы измерения ядерных излучений постоянно и весьма активно развиваются.[8]

Применение Качественного  анализа в криминалистике. Сегодня почти ни одно из расследований криминального характера не обходится без научно-технической экспертизы, в которой наряду с другими важное место занимают химические и физико-химические методы.

Для чего чаще всего используют химические методы? Простое перечисление наиболее известных областей их применения выглядит довольно внушительно:

– поиск и сохранение скрытых отпечатков пальцев;

– идентификация личности по анализу состава ДНК;

– поиск и определение  состава ядовитых веществ, взрывчатых веществ, наркотиков;

– получение слепков отпечатков обуви;

– анализ на содержание алкоголя и состава алкогольных напитков;

– анализ состава чернил, бумаги и других средств, используемых для составления документов;

– анализ всевозможных загрязнений.[9]

Химическим методам в  криминалистике посвящены справочники, монографии и учебники, региональные, национальные и международные конференции; ими занимаются многочисленные исследовательские  лаборатории, их изучают в колледжах  и университетах. Выпущены занимательные  пособия для школьных учителей и  учеников. Химические методы анализа  в их игровом варианте используют в некоторых зарубежных школах для  раскрытия модельных «преступлений». Например, с помощью бумажной хроматографии  школьники-детективы с интересом  анализируют, из чьей ручки чернилами  или пастой написана «криминальная» записка.[6]

Хроматография, кстати, позволяет  делать совершенно фантастические открытия. Так, следы сохранившихся липидов  на древней керамике удалось извлечь  органическими растворителями и  после хроматографического разделения сделать заключение о диете пращуров.

Возможно, поэтому в последние  годы появляется так много новых  разработок, упрощающих решение стоящих  перед реальными детективами  задач.[1]

1.2 Методы определения ионов

Методы  качественного анализа делятся  на химические, физико-химические и физические.

Физические методы основаны на изучении физических свойств анализируемого вещества. К этим методам относятся спектральный, рентгеноструктурный, масс-спектрометрический анализы и др.

В физико-химических методах течение реакции фиксируется измерением определенного физического свойства исследуемого раствора. К этим методам относятся полярография, хроматография и др.

К химическим методам относятся  методы, основанные на использовании химических свойств исследуемых веществ.[5]

Аналитические реакции

Анализ вещества, проводимый в растворах, называется анализом мокрым путем. Это основной путь полного определения состава вещества. При этом применяют реакции образования осадка, окрашенных соединений или выделения газа. Эти реакции проводят обычно в пробирках. Ряд качественных реакций проводят на предметных стёклах и образующиеся кристаллы рассматривают под микроскопом. Это так называемые микрокристаллоскопические реакции. Иногда прибегают к выполнению реакций капельным методом. Для этого на полоску фильтровальной бумаги наносят каплю испытуемого раствора и каплю реактива и рассматривают окраску пятна на бумаге.

Реакции, проводимые сухим  путем (не в растворах), обычно применяются как вспомогательные, главным образом при предварительных испытаниях. Из реакций, проводимых сухим путем, чаще применяются реакции окрашивания перлов буры. В качественном анализе используются также пирохимические реакции: окрашивание пламени в различные цвета летучими солями некоторых катионов.

В химическом анализе используется лишь незначительная часть того многообразия реакций, которое свойственно данному иону

Для открытия ионов пользуются реакциями, сопровождающимися различными внешними изменениями, например выпадением или растворением осадка, изменением окраски раствора, выделением газов, т. е. открываемый ион переводят в соединение, внешний вид и свойства которого характерны и хорошо известны. Происходящее при этом химическое превращение называется аналитической реакцией.

Вещества, с помощью которых  выполняется открытие ионов, называются реактивами на соответствующие ионы. Реакции, характерные для какого-либо иона, называются частными реакциями этого иона.

Аналитическая реакция должна отвечать определенным требованиям. Она должна протекать не слишком медленно и быть достаточно простой по выполнению.

Для аналитических реакций  важнейшими требованиями являются специфичность и чувствительность. Чем меньшее количество ионов вступает в реакцию с данным реактивом, тем более специфична данная реакция. Чем меньшее количество вещества может быть определено с помощью данного реактива, тем более чувствительна эта реакция.

Чувствительность реакции  можно охарактеризовать количественно  при помощи двух показателей: открываемого минимума и предельного разбавления.[3]

Открываемым минимумом называется наименьшее количество вещества или иона, которое может быть открыто данным реактивом при данных условиях.

Предельное разбавление характеризует наименьшую концентрацию вещества (или иона), при которой еще возможно открыть его данным реактивом.

1.3 Современная классификация катионов.

Для разделения и концентрирования компонентов анализируемой смеси  используют методы осаждения, соосаждения, экстракции, хроматографии, электролиза, электрофореза, дистилляции, сублимации, зонной плавки, флотации и др. В основе большинства методов разделения лежит принцип избирательного распределения компонентов пробы между двумя разделяющимися фазами. Открываемый компонент пробы переводят по возможности полностью в одну из фаз.

Для анализа сложных многокомпонентных  смесей используют метод последовательного  отделения с помощью групповых  реагентов небольших групп ионов. Дальнейший анализ этих групп проводят дробным методом, а при необходимости  используют дополнительное разделение в каждой группе. Строгую последовательность отделения групп с использованием групповых реагентов называют систематическим ходом анализа. Последовательно отделяемые в систематическом ходе анализа группы ионов называют аналитическими группами. Они лежат в основе аналитической классификации ионов. Для разных схем систематического анализа состав аналитических групп различен, он зависит от используемых групповых реагентов и условий осаждения.

Таким образом, на практике для анализа смесей элементов  используют сочетание дробного и  систематического хода анализа.

Существует несколько  схем систематического анализа смесей ионов. В них наиболее широко для  целей разделения используют осаждение, затем экстракцию и распределительную (бумажную) и ионообменную хроматографии. В данном разделе справочника  приведены все наиболее распространенные схемы систематического анализа, основанные на осаждении, а также примеры  экстракционного и ионообменного  разделения некоторых смесей.

Перед систематическим анализом обычно проводят предварительные испытания  дробными реакциями. Их результаты вместе с другими данными о свойствах  и предполагаемом составе пробы  помогают выбрать ту или иную схему  систематического хода анализа. Наиболее часто на практике для разделения катионов применяют Для разделения и концентрирования компонентов анализируемой смеси используют методы осаждения, соосаждения, экстракции, хроматографии, электролиза, электрофореза, дистилляции, сублимации, зонной плавки, флотации и др. В основе большинства методов разделения лежит принцип избирательного распределения компонентов пробы между двумя разделяющимися фазами. Открываемый компонент пробы переводят по возможности полностью в одну из фаз.

Для анализа сложных многокомпонентных  смесей используют метод последовательного  отделения с помощью групповых  реагентов небольших групп ионов. Дальнейший анализ этих групп проводят дробным методом, а при необходимости  используют дополнительное разделение в каждой группе. Строгую последовательность отделения групп с использованием групповых реагентов называют систематическим  ходом анализа. Последовательно  отделяемые в систематическом ходе анализа группы ионов называют аналитическими группами. Они лежат в основе аналитической  классификации ионов. Для разных схем систематического анализа состав аналитических групп различен, он зависит от используемых групповых реагентов и условий осаждения.

Таким образом, на практике для анализа смесей элементов  используют сочетание дробного и  систематического хода анализа.[5]

1.4 Основные принципы разделения катионов на аналитические группы

При систематическом анализе  катионы выделяют из сложной смеси  не

поодиночке, а целыми группами, пользуясь их одинаковым отношением к

действию некоторых реагентов, называемых групповыми реагентами. Групповой реагент в общем случае должен удовлетворять следующим требованиям: