Вопросы к зачету по дисциплине "Аналитическая химия" (Предмет, цель, задачи, основные понятия и методы аналитической химии. Хроматографические методы анализа)

Вопросы к зачету по аналитической химии

1.Предмет, цель, задачи, основные понятия и методы аналитической химии

 Место аналитической химии в составе фундаментальных наук. Связь и значение аналитической химии с другими областями химической науки. Основные этапы развития аналитической химии. Задачи и методы аналитической химии. Классификация методов аналитической химии. Качественный и количественный анализ. Понятие о химических, физических, физико-химических (инструментальных) методах анализа. Классификация методов по массе определяемого образца (макрометод, полумикрометод, микрометод, ультрамикрометод, субмикрометод). Методы разделения и определения. Гравиметрические и титриметрические методы. Классификация титриметрических методов по химическим реакциям, способу титрования. Обоснование и выбор методики анализа. Усреднение, разложение, разделение, концентрирование пробы и взятие навески. Метрологические характеристики методов анализа. Классификация погрешностей. Абсолютные и относительные, систематические и случайные, средние арифметические и средние квадратичные погрешности

2. Ионные равновесия в растворе

Протолитическая теория кислот и оснований Бредстеда-Лоури, электронная теория Льюиса, теория Усановича и Аррениуса. Сильные и слабые электролиты. Сильные электролиты в растворе. Ионная сила раствора. Активность, коэффициент активности. Правило ионной силы Льюиса. Слабые электролиты в растворе. Закон действия масс. Константы диссоциации слабых электролитов. Термодинамические и концентрационные константы диссоциации. Связь констант диссоциации с изменением термодинамических параметров вещества в процессе диссоциации. Зависимость константы диссоциации от температуры. Особенности строения молекулы воды, структура воды, состояние ионов в водных растворах, ионное произведение воды. Способы выражения концентраций растворов согласно ИЮПАК. Растворы сильных кислот и оснований, слабых кислот и оснований, растворы смеси двух кислот или раствор, содержащий два основания. Одноосновные и многоосновные кислоты и основания. Ступенчатая диссоциация. Гидролиз солей, образованных слабыми кислотами или основаниями. Буферные растворы. Расчет рН перечисленных растворов. Протоные и апротоные растворители. Кислотно-основные свойства растворителей.

3. Титриметрические методы

Основные понятия титриметрического метода. Рабочий раствор или титрант, аналит, установочные вещества. Стандартные растворы, фиксаналы. Способы выражения концентрации стандартных растворов. Индикаторы. Интервал перехода окраски индикатора и показатель титрования. Точка эквивалентности и точка конца титрования. Условия применения титриметрических методов. Основные критерии выбора индикатора титрования. Стандартизация раствора титранта. Приготовленные и установленные растворы титрантов. Теоретические и экспериментальные кривые титрования. Линейные и логарифмические кривые титрования.
Основные приемы титриметрических определений. Прямое, обратное и титрование по замещению. Эквивалент и фактор эквивалентности. Молярная масса эквивалентов и молярная концентрация эквивалентов. Закон эквивалентов в титриметрических методах. Расчет результатов прямого, обратного и титрования по замещению.
Метод кислотно-основного титрования. Расчет кривых титрования. Рабочие растворы, индикаторы метода. Теория индикаторов метода нейтрализации. Основное уравнение теории индикаторов. Интервал перехода окраски индикаторов, показатель титрования. Универсальные и смешанные индикаторы. Физико-химические методы обнаружения точки эквивалентности.
Титрования одноосновных кислот (оснований). Кривые титрования. Основные точки на кривой титрования. Влияние различных факторов на величину скачка на кривой титрования. Титрование сильной кислоты (основания) сильным основанием (кислотой). Расчет рН в точках на кривой титрования. Титрование соляной кислоты раствором щелочи. Кривая титрования слабой кислоты (основания) сильным основанием (кислотой). Титрование уксусной кислоты раствором щелочи. Правило выбора индикатора по кривым титрования. Индикаторные ошибки титрования. Титрования в неводных средах.
Титрование многоосновных кислот (оснований). Титрование многоосновных кислот(оснований) и смесей кислот (оснований) различной силы. Условие возможности ступенчатого титрования. Кривые титрования и выбор индикаторов.
Определение солей методом нейтрализации. Способы титрования. Расчет кривых титрования. Выбор индикатора. Титрование карбоната натрия.
Практическое применение методов кислотно-основного титрования. Анализ карбонатных и фосфатных смесей. Определение жесткости воды. Опредение азота и фосфора.

 Титриметрические методы окисления–восстановления. Классификация методов окисления-восстановления. Направление реакций окисления-восстановления. Уравнения окислительно-восстановительных реакций. Окислительно-восстановительные потенциалы. Гальванический элемент. Стандартный окислительно-восстановительный потенциал. Стандартный потенциал водородного электрода. Уравнение Нернста. Формальный окислительно-восстановительный потенциал и его зависимость от коэффициента активности окисленной и восстановленной формы. Влияние кислотно-основного взаимодействия, комплексообразования и образования малорастворимых соединений на величину редокс-потенциала. Окислительно-восстановительные свойства воды. Константы равновесия окислительно-восстановительных реакций. Их зависимость от величин стандартных потенциалов пар, выступающих в качестве окислителя и восстановителя. Константа равновесия и изменение стандартной энергии Гиббса окислительно-восстановительной реакции. Влияние ионной силы и температуры на протекание реакций окисления-восстановления. Механизм окислительно-восстановительных реакций. Скорость реакций окисления-восстановления. Параллельные, автокаталитические и сопряженные реакции. Молярная масса эквивалента в реакциях окисления-восстановления.
Кривые титрования и индикаторы метода окисления-восстановления.
Основные точки на кривой. Расчет потенциала в точке эквивалентности. Факторы, влияющие на величину скачка на кривой титрования. Возможность расширения скачка на кривой титрования. Индикаторы методов окисления-восстановления. Интервал перехода окраски редокс-индикаторов. Принцип выбора индикаторов в окислительно-восстановительных методах.
Перманганатометрия. Рабочие растворы. Определение восстановителей (прямое титрование). Определение окислителей (обратное титрование или титрование по остатку). Определение ионов, не обладающих окислительно-восстановительными свойствами (титрование по замещению). Определение кальция, стронция, бария, цинка. Анализ органических соединений.
Иодометрия. Рабочие растворы и индикаторы. Определение восстановителей (As(III), Sb(III), Sn(II), сульфиты, сероводород). Анализ органических соединений (формальдегид, сахара, спирты, ацетон). Определение содержания воды в органических растворителях с помощью реактива Фишера. Определение окислителей. Определение меди, железа, количества растворенного в воде кислорода, пероксидов, кислот. 
 Хроматометрия. Основная реакция. Рабочие растворы. Индикаторы метода. Определение железа(II), урана(IV), олова(II), сурьмы(III), нитратов.
Броматометрия. Основная реакция. Рабочие растворы. Индикаторы метода. Определение сурьмы(III), мышьяка (III), олова(II), меди(I), таллия(I) прямым титрованием. Определение металлов, которые осаждаются 8-оксихинолином и антраниловой кислотой. Анализ органических соединений.
Цериметрия. Основная реакция. Рабочие растворы. Индикаторы. Определение железа(II), олова(II), сурьмы(III), мышьяка(III), урана(IV) прямым титрованием. Определение окислителей титрованием по остатку (диоксид марганца, диоксид свинца). Определение органических соединений.
Ванадатометрия. Основная реакция. Рабочие растворы. Индикаторы метода. Определение железа(II), вольфрама(IV), урана(IV) прямым титрованием. Определение восстановителей методом обратного титрования