Содержание

Введение………………………………………………………………………………..3

1 Физико-химические  методы анализа……………………………………………….4

2 Химико-аналитические  свойства ионов s-элементов………………………….…..6

2.1 Натрий………………………………………………………………………………8

2.2 Калий………………………………………………………………………………..8

3 Пламенная  фотометрия………………………………………………………………9 3.1 Определение натрия с помощью  прибора ФПЛ-1……………………………………  12

4 Потенциометрия  ……………………………………………………………………13

4.1 Виды  потенциометрического анализа…………………………………………...17

4.1.1 Прямая  потенциометрия………………………………………………………..17

4.1.2 Потенциометрическое  титрование…………………………………………….19

5 Ионоселективные  электроды……………………………………………………….20

5.1 Определение  калия и натрия в почвах  с помощью ионоселективных электродов……………………………………………………………………………..22

5.2 Определение  калия и натрия в природных водах с помощью ионоселективных электродов …………………………………………………………………………….24

Выводы………………………………………………………………………………...27

Список литературы……………………………………………………………………28

 

РЕФЕРАТ

    Курсовая работа: 29 c.,3 рисунка, 7 списка литературы.

    Целью работы является  изучение  химико-аналитических методов анализа  при определении натрия и калия  в природных водах и почве.

    В работе рассмотрены   физико-химические  методы анализа, химико-аналитические  свойства ионов s-элементов, пламенная  фотометрия, потенциометрия, ионоселективные электроды, методы определения калия и натрия в почвах и природных водах с помощью ионоселективных электродов.

КАЛИЙ, НАТРИЙ.

 

ВВЕДЕНИЕ

    Физико-химический анализ, метод  исследования физико-химических  систем, посредством которого устанавливают характер взаимодействия компонентов системы на основе изучения соотношений между её физическими свойствами и составом.

    Основы  физико-химического анализа заложены  в конце 19 в. Дж. Гиббсом, Д.  И. Менделеевым, Я. Вант-Гоффом. Развитие этого метода обусловлено работами А. Ле Шателье, Г. Таммана, Х. Розебома и особенно Н. С. Курнакова и его школы.

    В  физико-химическом анализе измеряют  различные физические свойства  систем, чаще всего температуры  фазовых переходов и др. тепловые свойства (теплопроводность, теплоёмкость, тепловое расширение), электрические (электрическая проводимость, диэлектрическая проницаемость), оптические (показатель преломления, вращение плоскости поляризации света), плотность, вязкость, твёрдость и др., а также зависимость скорости происходящих в системе превращений от её состава.

Калий и  натрий принадлежит к очень распространенным элементам. По содержанию в земной коре. Калий и натрий содержится в почвах и природных водах. При их определении  используют ионоселективные электроды. Калий входит в состав всех растительных и животных организмов. 
1 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА 

    Физико-химические методы анализа,  основаны на зависимости физического  свойства от его природы, причем  аналитический сигнал представляет собой величину физического свойства, функционально связанную с концентрацией или массой определяемого компонента. Физико-химические методы анализа могут включать химические превращения определяемого соединения, растворение образца, концентрирование анализируемого компонента, маскирование мешающих веществ и др. В отличие от "классических" химических методов анализа, где аналитическим сигналом служит масса вещества или его объем, в физико-химических методах анализа в качестве аналитического сигнала используют интенсивность излучения, силу тока, электропроводность, разность потенциалов и др.

    Важное практическое  значение  имеют методы, основанные на исследовании  испускания и поглощения электромагнитного  излучения в различных областях  спектра. К ним относится спектроскопия (напр., люминесцентный анализ, спектральный анализ), нефелометрия и турбидиметрия и др. К важным физико-химическим методам анализа принадлежат электрохимические методы, использующие измерение электрических свойств вещества (вольтамперометрия, кондуктометрия, кулонометрия, потенциометрия и т. д.), а также хроматография (напр., газовая хроматография, жидкостная хроматография, ионообменная хроматография, тонкослойная хроматография). Успешно развиваются методы, основанные на измерении скоростей химических реакций (кинетические методы анализа), тепловых эффектов реакций (термометрическое титрование,), а также на разделении ионов в магнитном поле.

    При выполнении физико-химических  методов анализа используют специальную,  иногда довольно сложную, измерительную аппаратуру, в связи, с чем эти методы часто называются инструментальными. Многие современные приборы оснащены встроенными ЭВМ, которые позволяют находить оптимальные условия анализа (напр., спектральную область получения наиболее точных результатов при анализе смеси окрашенных веществ), выполняют расчеты.

    Почти во всех физико-химических  методах анализа применяют два  основных приема: методы прямых  измерений и титрования. В прямых  методах используют зависимость  аналитического сигнала от природы анализируемого вещества и его концентрации. Зависимость сигнала от природы вещества - основа качественного анализа (потенциал полуволны в полярографии и т.д.). В некоторых методах связь аналитического сигнала с природой вещества установлена строго теоретически. Например, спектр атома водорода  рассчитан по теоретически выведенным формулам. В количеств. анализе используют зависимость интенсивности сигнала от концентрации вещества. Чаще всего она имеет вид I = a + bс (ур-ние связи), где I- интенсивность сигнала (сила диффузионного тока в полярографии, оптическая плотность в спектрофотометрии и т. д.), с - концентрация, а и b - постоянные, причем во многих случаях а = 0 (спектрофотометрия, полярография ). В ряде физико-химических методов анализа ур-ние связи установлено теоретически, например закон Бугера-Ламберта-Бера (фотометрический анализ), уравнение Ильковича (вольтамперометрия).

    Численные значения констант  в уравнении связи определяют  экспериментально с помощью стандартных  образцов, стандартных растворов. Только в кулонометрии, основанной на законе Фарадея, не требуется определение констант.

    Наиболее распространение в практике  получили следующие методы определения  констант уравнения связи или,  что-то же самое, методы количественного  анализа с помощью физико-химических измерений:

1) Метод  градуировочного графика. Измеряют  интенсивность аналититического  сигнала у нескольких стандартных  образцов или стандартных растворов  и строят градуировочный график  в координатах I = f(с) или I = f(lgc), где с - концентрация компонента в стандартном растворе или стандартном образце. В тех же условиях измеряют интенсивность сигнала у анализируемой пробы и по градуировочному графику находят концентрацию.

2) Метод  молярного свойства. Применяют в  тех случаях, когда уравнение связи I=bc соблюдается достаточно строго. Измеряют аналитический сигнал у нескольких стандартных образцов или растворов и рассчитывают b = Iст /сст; если сст измеряется в моль/л, то b -молярное свойство. В тех же условиях измеряют интенсивность сигнала у анализируемой пробы Ix и по соотношению cx = Ix /b или cx = cстIx /IСТ рассчитывают концентрацию.

3) Метод  добавок. Измеряют интенсивность  аналитического сигнала пробы  Ix, а затем интенсивность сигнала  пробы с известной добавкой  стандартного р-ра Ix+стt. Концентрацию вещества в пробе рассчитывают по соотношению сx = сстIx/(Ix+ст - Ix).

4)Методы  титрования. Измеряют интенсивность  аналитического  сигнала I в зависимости  от объема V добавленного титранта. По кривой титрования I=f (V) находят  точку эквивалентности и рассчитывают результат по обычным формулам титриметрического анализа .

    Физико-химические методы анализа  часто используют при определении  низких содержаний (порядка 10-3% и  менее), где классические химические  методы анализа обычно неприменимы. В области средних и высоких концентраций химических и физико-химических методов анализа успешно конкурируют между собой, взаимно дополняя друг друга. Физико-химические методы анализа развиваются в направлении поиска новых химико-аналитических свойств вещества, увеличения точности анализа, конструирования новых прецизионных аналитических приборов, совершенствования существующих методик и автоматизации анализа. [1]

 

2 ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА ИОНОВ S-ЭЛЕМЕНТОВ 

      Катионы натрия и калия относятся к I аналитической группе, которая характеризуется отсутствием группового реагента, т. е. реактива, способного осаждать все катионы этой группы из их растворов.

    Следует иметь в виду, что приведенные  ниже реагенты, используемые для  исследования растворов на содержание в них ионов калия и натрия, дают аналогичный эффект с катионом аммония. Поэтому использование этих реагентов возможно после предварительного испытания раствора на содержание в нем катиона аммония.

    Реакция обнаружения катиона  калия K⁺

    Гексанитрокобальтат (III) натрия Nа₃[Со(NO2)₆] образует с ионами калия желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) калия-натрия: 

2КСl + Na₃[Co(NO₂)₆] = K₂Na[Co(NO2)6]Ї + 2NaCl                                             (2.1) 

2К⁺ + Na⁺ + [Co(NO2)6]^3- = K₂Na[Co(NO2)₆]                                                         (2.3) 

    Обнаружение иона К⁺ с помощью гексанитрокобальтата (III) натрия проводят в нейтральном и слабокислом растворах, так как в щелочной среде и в присутствии сильных кислот реагент разлагается.

    Реакция обнаружения катиона  натрия Na⁺

    Гексагидроксостибиат (V) калия К[Sb(ОН)₆] образует с ионом натрия белый кристаллический осадок гексагидроксостибиата (V) натрия: 

NaCI + К[Sb(ОН)₆] = Na[Sb(OH)₆] Ї + КСl                                                            (2.4) 

Na+ + [Sb(OH)₆] = Na[Sb(OH)₆] Ї                                                                            (2.5) 

    Обнаружение иона Na⁺ с помощью гексагидроксостибиата (V) калия проводят в нейтральном или слабощелочном растворе, так как кислоты разлагают реагент, а щелочи растворяют осадок Na[Sb(OH)₆] с образованием хорошо растворимой средней соли.[2]

    2.1 Натрий

 

    Натрий — элемент главной подгруппы первой группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 11. Обозначается символом Na (лат. Natrium). Простое вещество натрий— мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

     Натрий — серебристо-белый металл, в тонких слоях с фиолетовым оттенком, пластичен, даже мягок (легко режется ножом), свежий срез натрия блестит. Величины электропроводности и теплопроводности натрия достаточно высоки, плотность равна 0,96842 г/см³ (при 19,7° С), температура плавления 97,86° С, температура кипения 883,15° С.

    Под  давлением становится прозрачным  и красным, как рубин.

    Металлический натрий широко  используется в препаративной  химии и промышленности как  сильный восстановитель, в том  числе в металлургии. Натрий  используется в производстве  весьма энергоёмких натриево-серных аккумуляторов. Его также применяют в выпускных клапанах грузовиков как тепло отвод. Изредка металлический натрий применяется в качестве материала для электрических проводов, предназначенных для очень больших токов.