plik


ÿþMateria y do zaj dla studentów I roku farmacji z chemii analitycznej jako ciowej Pi miennictwo do wicze 1. Materia y do wicze zamieszczone na stronie internetowej. 2. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, PZWL, 1997. 3. Kocjan R. Chemia analityczna, Tom 1, PZWL, 2002 4. Domka F., Chemiczne metody analizy jako ciowej, Uniwersytet im. A. Mickiewicza, Pozna 2003. 5. Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna, Tom 1, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005. 6. Kowalczyk-Dembirska H., ukaszewicz J., Chemia ogólna i jako ciowa analiza chemiczna. wiczenia laboratoryjne  cz I, Uniwersytet Miko aja Kopernika, Toru 2003. 7. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i rodowiska przyrodniczego. wiczenia laboratoryjne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007. 8. Tablice chemiczne, Wydawnictwo Adamantan, 2003. 9. Weso owski M., Zbiór zada z analizy chemicznej, WNT Warszawa 2002. Pi miennictwo obowi zuj ce do materia u wyk adowego z chemii ogólnej i nieorganicznej: Pi miennictwo podstawowe: 1. Loretta Jones, Peter Atkins. Chemia ogólna  Cz steczki, materia, reakcje. Wydawnictwo PWN, 2004, 2012. 2. A. Cotton, G. Wilkinson, P. Gaus, Chemia nieorganiczna. Podstawy, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1995 3. Adam Biela ski, Podstawy chemii nieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 2002, 2010 4. Pajdowski L. Chemia ogólna, PWN, Warszawa 1985. 5. Sienko M. J. Plane R. A. Chemia. Podstawy i zastosowanie. WNT, Warszawa 1992 Pi miennictwo uzupe niaj ce: 1. Puzanowska-Tarasiewicz H., Tarasiewicz M. Chemia zwi zków koordynacyjnych, wyd. II, Wyd. FUW, Bia ystok 1993. 2. Tarasiewicz M. (red.). Podstawy chemii, Wyd. UwB, Bia ystok 1998. 3. Cie lak-Golonka M., Starosta J., Wasielewski M. Wst p do chemii koordynacyjnej, WN PWN Warszawa 2010. 4. Roat-Malone R. M. Chemia bionieorganiczna WN PWN, Warszawa 2010. Zakres i podzia chemii analitycznej Chemia analityczna  interdyscyplinarna nauka stosowana zajmuj ca si odkrywaniem, formu owaniem praw, kryteriów i metod umo liwiaj cych ustalenie sk adu jako ciowego i ilo ciowego substancji, w cznie z ich przestrzennym uporz dkowaniem i rozmieszczeniem, a tak e zmianami zachodz cymi w czasie. Zadanie chemii analitycznej polega na okre leniu jako ciowego i ilo ciowego sk adu substancji prostych i z o onych, to znaczy zwi zków chemicznych lub ich mieszanin. Ze wzgl du na dwa rodzaje zada , b d ce przedmiotem chemii analitycznej rozró nia si : 1 1. analiz jako ciow  której zadaniem jest identyfikacja sk adników badanej substancji, ustalaniem z jakich pierwiastków lub zwi zków chemicznych sk ada si dana substancja; 2. analiz ilo ciow  której zadaniem jest okre lenie sk adu ilo ciowego badanej substancji, tj. zawarto ci poszczególnych sk adników. Metoda analityczna - okre lony sposób post powania, wg którego wykonuje si analiz próbki. Analit -wykrywany lub oznaczany w danym procesie analitycznym sk adnik próbki. Matryca - sk adniki próbki inne ni analit, pozosta a cz próbki. W analizie chemicznej  w pierwszej kolejno ci - okre la si sk ad jako ciowy badanej próbki, tzn. wykrywa si pierwiastki z których sk ada si analizowana substancja. Nast pnie sprawdza si czy wykryte pierwiastki, wyst puj jako substancje proste, a je eli tworz zwi zki ustala si ich rodzaj. W drugiej kolejno ci - oznacza si zawarto poszczególnych sk adników i ustala ilo ciowy sk ad danego zwi zku lub mieszaniny. Zarówno jako ciowe, jak i ilo ciowe badanie substancji mo na wykona , stosuj c metody klasyczne (chemiczne) oraz instrumentalne. Ze wzgl du na rodzaj wykorzystywanej metody w chemii analitycznej wyró nia si : analiz klasyczn analiz instrumentaln . Metodami klasycznymi (chemicznymi) okre la si sk ad i zawarto substancji na podstawie ich w a ciwo ci chemicznych. Klasyczne (chemiczne) metody analizy jako ciowej dzieli si na: a) analiz przeprowadzan "na sucho" - polega na badaniu substancji bez przeprowadzania do roztworu (np. charakterystyczne barwienie p omienia, stapianie z sod , zachowanie podczas pra enia), b) analiz przeprowadzan "na mokro" - badane sk adniki (jony) znajduj si w roztworze. W metodach klasycznych identyfikacj próbki dokonuje si przede wszystkim na podstawie obserwacji powstawania osadu z odpowiednio dobranymi odczynnikami, jego barwy i rozpuszczalno ci w ró nych rozpuszczalnikach. W przypadku analizowania roztworów wodnych  mo na bezpo rednio przyst pi do analizy, przeprowadzaj c obserwacje organoleptyczne oraz systematyczne badania przy pomocy odpowiednich odczynników, stosowanych w ustalonej kolejno ci. Gdy próbka jest w stanie sta ym, badan substancj rozpuszcza si w wodzie lub innym rozpuszczalniku, najcz ciej kwasie lub zasadzie. W chemii analitycznej pod poj ciem - 2 odczynnika - rozumiemy substancj chemiczn lub cz ciej roztwór substancji chemicznej, który z okre lonym jonem daje charakterystyczn reakcj . Praktyczn nauk chemii analitycznej zaczyna si od klasycznej analizy jako ciowej. Poniewa wi kszo reakcji analitycznych przeprowadza si na drodze mokrej, czyli w roztworach  dlatego dla analityka istotna jest znajomo praw obowi zuj cych w reakcjach jonowych. Reakcje zachodz ce w roztworach wodnych elektrolitów, nale y rozpatrywa jako reakcje zachodz ce mi dzy jonami, a nie mi dzy niezdysocjowanymi cz steczkami. Fakt ten ma du e znaczenie poniewa jony w roztworze wodnym bardzo atwo wzajemnie reaguj , a szybko reakcji w porównaniu do reakcji mi dzy nieelektrolitami, jest bardzo du a. Jednocze nie charakterystyczne jest, e bez wzgl du na rodzaj zwi zku, w reakcji okre lonego kationu z odpowiednim anionem zawsze obserwuje si jednakowy wynik reakcji. Np. dodaj c do roztworu jonów srebra(I), roztworów ró nych chlorków lub kwas chlorowodorowy, zawsze otrzymuje si w wyniku reakcji identyczny bia y, serowaty osad chlorku srebra(I). AgNO3 + HCl AgCl + HNO3 2 AgNO3 + 2 BaCl2 2 AgCl + Ba(NO3)2 Reakcj t mo na napisa w formie jonowej tzn. bior c pod uwag tylko jony wchodz ce w reakcj Ag+ + Cl- AgCl Natomiast atom chloru b d cy sk adnikiem zwi zku organicznego (nieelektrolitu) np. chloroformu CHCl3 lub tetrachlorku w gla CCl4, nie tworzy osadu z jonami Ag+ ze wzgl du na brak w roztworze wodnym jonów Cl-. Wiele reakcji analitycznych wykorzystuje reakcje jonowe. Nale y podkre li , e pochodz ce z dysocjacji okre lonego zwi zku kationy i aniony, wchodz w reakcje jonowe niezale nie. Pozwoli o to na osi gni cie znacznego uproszczenia w przeprowadzaniu analiz. Uwzgl dniaj c, e 25 pospolitych metali, z 25 anionami mo e utworzy ok. 600 soli i przy za o eniu odr bnego analizowania w a ciwo ci ka dej soli, zidentyfikowanie niewiadomej substancji by oby bardzo czasoch onne i trudne. Dzi ki zjawisku dysocjacji elektrolitycznej wystarczy pozna w a ciwo ci wa niejszych kationów i anionów, aby jednocze nie pozna w a ciwo ci wszystkich elektrolitów, które sk adaj si z tych jonów. W metodach instrumentalnych (nowsza ga chemii analitycznej) analiz prowadzi si przy zastosowaniu przyrz dów, wykorzystuj c fizykochemiczne w a ciwo ci badanej 3 substancji, np. optyczne, magnetyczne, elektryczne, cieplne, barwne np. analiza spektralna, rentgenograficzna, radiochemiczna, polarograficzna, chromatograficzna itd. Do wykonania analizy metodami instrumentalnymi, wymagany jest bardziej lub mniej skomplikowany przyrz d (program wyk adów z chemii analitycznej na II roku). W zale no ci od ilo ci badanej substancji, wyró nia si ró ne skale wykonania: Skala metody Wielko próbki wg IUPAC* potocznie decygramowa makroanaliza 0,1 g ( 100 mg) centygramowa pó mikroanaliza 0,1  0,01 g (100-10 mg) miligramowa mikroanaliza 0,01  0,001 g (10-1 mg) submikroanaliza ultramikrometoda 0,001-0,0001 g (1 mg-100 g) ultramikroanaliza ultraultramikrometoda 0,0001 ( 100 g) ladowa 1 ng/g  100 g/g ultra ladowy < 1 ng/g *Mi dzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (ang. International Union of Pure and Applied Chemistry, w skrócie IUPAC  mi dzynarodowa organizacja zajmuj ca si wiatow standaryzacj symboli, nazewnictwa i wzorców stosowanych przez chemików. Ka da skala analizy wymaga specjalnej techniki wykonania, tym bardziej skomplikowanej im mniejsza jest masa badanej próbki. Obecnie metody analizy w skali makro, zosta y prawie ca kowicie zast pione przez skal pó mikro. Zadecydowa a o tym przede wszystkim oszcz dno czasu, poniewa w skali pó mikro analizuje si mniejsze o ok. 10% ilo ci osadów i roztworów (krótszy czas analizy, oszcz dno odczynników, wzgl dy ekologiczne). ród a b dów wp ywaj cych na ko cowy b d wyniku analizy 1) b d pobierania próbki 2) b dy operacyjne (przenoszenie, przechowywanie, przetwarzanie) 3) b d metody 4) b dy pomiarowe (przyrz dy, temperatura, ci nienie itp.) 5) b dy osobowe 4 Przygotowanie próbek do analizy Analizowana próbka w praktyce reprezentuje zawsze pewn parti nieznanego materia u. Analityk mo e dosta gotow próbk lub sam dokonuje pobrania. Sposoby pobierania próbek stanowi bardzo wa ne i trudne zagadnienie w praktyce analitycznej, albowiem niew a ciwie pobrana próbka mo e nie odpowiada przeci tnemu sk adowi badanego materia u i uzyskuje si b dne wyniki. Wykazano, e najcz ciej przyczyn b dów analitycznych, jest niew a ciwy sposób pobrania próbki. Zagadnienia sposobu pobierania próbek omawiane b d na kursie chemii analitycznej ilo ciowej. Próbki, które otrzymuje student w trakcie wicze s gotowe do analizy i na ogó nie wymagaj wi kszego wst pnego przygotowania. Otrzyman do analizy próbk nale y przede wszystkim opisa zewn trznie  ciecz z osadem, cia o sta e, proszek, barwa, zapach - ju bowiem wygl d zewn trzny sugeruje zawarto pewnych sk adników. Próbk niejednorodn (np. ciecz z osadem), korzytniej jest przed przyst pieniem do analizy doprowadzi do stanu jednorodnego, tzn. rozpu ci osad albo oddzieli osad od przes czu i traktowa obie cz ci oddzielnie. Próbk nale y tak gospodarowa , aby zawsze cz próbki pozostawa a do ewentualnego sprawdzenia po wykonaniu analizy. Wykonanie analizy sk ada si z szeregu podstawowych chemicznych czynno ci laboratoryjnych takich jak rozpuszczanie, str canie, s czenie itp. dlatego nale y zna sposoby ich przeprowadzenia. Cele chemii analitycznej: praktyczny - ustalenie sk adu obiektów materialnych, podstawowy - badania nad opracowaniem nowych metod analitycznych. Uzyskiwane informacje dotycz poznania: a) sk adu  ustalenie sk adu próbki tj. jakie substancje i w jakiej ilo ci wyst puj , a) sk adu  ustalenie sk adu próbki tj. jakie substancje i w jakiej ilo ci wyst puj , b) procesu  okre lenie zmiany zawarto ci poszczególnych sk adników próbki w czasie, b) procesu  okre lenie zmiany zawarto ci poszczególnych sk adników próbki w czasie, c) struktury  okre la si jakie jest rozmieszczenie przestrzenne poszczególnych sk adników c) struktury  okre la si jakie jest rozmieszczenie przestrzenne poszczególnych sk adników próbki (ustalenie budowy cz steczki, np. odmian izomerycznych). próbki (ustalenie budowy cz steczki, np. odmian izomerycznych). Sposoby izolacji substancji 5 a) Sedymentacja - opadanie cz stek koloidalnych lub zawiesiny pod wp ywem si y ci ko ci (grawitacji). Jest to proces samoczynny. b) Dekantacja - oddzielenie cia a sta ego (osadu) od cieczy poprzez zlanie klarownej cieczy z nad osadu. Cz sto poprzedzona jest procesem sedymentacji. Skuteczniejsz odmian tego typu procesu jest s czenie lub wirowanie. c) S czenie  proces oddzielania osadów od roztworów z wykorzystaniem s czków wykonanych z celulozy (bibu owych), tworzyw sztucznych lub porowatego szk a. c) Destylacja - proces w którym wykorzystuje si ró nice temp. wrzenia rozdzielanych sk adników. Destylacja to rozdzielanie ciek ej mieszaniny zwi zków chemicznych poprzez przeprowadzenie w stan pary i ponowne skroplenie. Stosuje si w celu wyizolowania lub oczyszczenia jednego lub wi cej zwi zków sk adowych. d) Chromatografia  wykorzystywana jest ró na zdolno adsorbowania substancji Podzia s czków S czki jako ciowe s u do oddzielania osadu od roztworu. S czki ilo ciowe bezpopio owe s u równie do oddzielania osadu od roztworu - po czym s czek wraz z osadem zostaje wysuszony, a nast pnie spalony i nie wp ywa istotnie na mas osadu. W analizie chemicznej  w zale no ci od rodzaju osadu - stosuje si s czki o ró nym stopniu porowato ci. Do s czenia osadów drobnokrystalicznych, jak np. BaSO4 stosuje si s czki o najmniejszych porach, tzw.  twarde , oznaczone na opakowaniu kolorem niebieskim. Do grubokrystalicznych osadów wykorzystuje si s czki  rednie ( ó te), a do galaretowatych stosuje si s czki  mi kkie o najwi kszych porach (czerwone). Odczynniki w analizie chemicznej 1. Specyficzne, daj ce w okre lonych warunkach reakcj tylko z danym jonem (tzn. umo liwiaj ce wykrycie go w obecno ci innych); jest ich bardzo niewiele, 2. Selektywne, reaguj ce podobnie z pewn grup jonów, 3 Maskuj ce  wi jon uboczny w dostatecznie trwa e kompleksy, przez co wy czaj go ze sk adu roztworu 4. Grupowe, wykazuj ce zdolno wytr cania okre lonego rodzaju jonów z roztworu w pewnych warunkach; pozwalaj na rozdzielenie jonów znajduj cych si w roztworze na grupy analityczne 5. Charakterystyczne, za pomoc , których dokonuje si identyfikacji jonów w obr bie grupy analitycznej. 6 W standardowych analizach na okre lenie zawarto ci sk adników g ównych stosowane s odczynniki o stopniu czysto ci czysty (cz.) lub czysty do analizy ( cz.d.a.), purum pro analysi (p a). Do specjalnych celów, np. analiza ladów produkowane s odczynniki o wysokim stopniu czysto ci np. Suprapur Merck (ich ceny mog nawet kilkana cie razy przewy sza ceny odczynników standardowych). Dla potrzeb poszczególnych technik produkowane s odczynniki o specjalnej czysto ci, takie jak np. spektralnie czyste lub o czysto ci chromatograficznej, np. do HPLC (Wysokosprawna chromatografia cieczowa, HPLC (high-performance liquid chromatography). W laboratoriach analitycznych stosowane s wagi: " techniczne o no no ci od 100 g do 1000 g i dok adno ci od 0.01 g do 0.1 g, " analityczne o no no ci 200 g i dok adno ci 0.0001 g " pó mikroanalityczne o no no ci 100 g i dok adno ci 0.00001 g (0.01 mg) " mikroanalityczne o no no ci 30 g i dok adno ci 0.000001 g (0.001 mg) Celem chemicznej analizy jako ciowej jest identyfikacja pojedynczych sk adników lub mieszaniny zwi zków chemicznych. Polega na zbadaniu obecno ci poszczególnych kationów i anionów w roztworach wodnych w oparciu o pewne w a ciwo ci fizyko-chemiczne jak: reaktywno chemiczna, barwa (tworzenie po cze barwnych), rozpuszczalno zwi zków (wytr cenie b d roztworzenie osadów), zapach (wydzielenie lotnych sk adników), pH roztworu, itp. Rodzaj reakcji analitycznych wykorzystywanych w analizie jako ciowej: . reakcje z odczynnikiem grupowym  reakcje analityczne, na podstawie których dany jon zalicza si do danej grupy analitycznej, . reakcje charakterystyczne  reakcje, które pozwalaj na wykrycie okre lonego jonu w obecno ci innych, . reakcje specyficzne  reakcje daj ce efekt analityczny tylko dla jednego jonu, . reakcje selektywne  daj okre lony efekt analityczny z przynajmniej dwoma jonami, co pozwala na wyodr bnienie pewnej grupy jonów, 7 . reakcje maskuj ce  jeden ze sk adników roztworu zostaje zwi zany w ma o aktywny zwi zek, dzi ki czemu jego obecno w roztworze nie przeszkadza w identyfikacji innego sk adnika. Klasyczn analiz mo na przeprowadzi jako analiz wybiórcz lub analiz systematyczn . Analiza wybiórcza polega na wykrywaniu poszczególnych jonów z oddzielnych próbek badanego roztworu w dowolnej kolejno ci, bez wst pnego rozdzielenia grup jonów. Wykorzystuje si w tym przypadku tzw. reakcje specyficzne, dla okre lonego jonu. Reakcji takich jest niewiele i nie jest mo liwa z ich pomoc identyfikacja wszystkich kationów i anionów. Analiza systematyczna - polega na rozdzieleniu i zaszeregowaniu jonów do poszczególnych grup analitycznych, a nast pnie przeprowadzeniu odpowiednich reakcji charakterystycznych. Taki sposób post powania umo liwia podzia analizowanych jonów na grupy analityczne, u atwiaj ce ich identyfikacj . W systematycznym toku analizy, okre lony jon jest wykrywany dopiero po wykryciu i eliminacji (oddzieleniu) wszystkich jonów przeszkadzaj cych. Przyst puj c do analizy nale y zwróci uwag na pewne w a ciwo ci roztworów wskazuj ce na obecno pewnych jonów, obserwacje które mog by pomocne w przeprowadzeniu analizy, tzn. zapach i odczyn roztworu, ale przede wszystkim barw roztworu. Jony Barwa Jony Barwa Cu2+ niebieska Fe2+ jasnozielona Cr3+ od zielonej do Fe3+ ó tobrunatna fioletowej Ni2+ zielona CrO42 ó ta Mn2+ jasnoró owa Cr2O72 pomara czowa Co2+ ró owa MnO4 fioletowa Jako ciowa analiza chemiczna ma na celu okre lenie jako ciowego sk adu badanej substancji. Polega ona na tym e do badanej próbki dodaje si odpowiedniego odczynnika, pod wp ywem którego zachodzi zauwa alna, charakterystyczna reakcja, najcz ciej nast puje zmiana barwy, wytr ca si lub rozpuszcza osad (cz sto barwny), wydziela si gaz lub powstaje charakterystyczny zapach. W zale no ci od obserwowanego efektu analitycznego wyró nia si reakcje: ze str ceniem osadu, 8 z rozpuszczeniem osadu, z wydzieleniem gazu, ze zmian zabarwienia roztworu, z utworzeniem barwnego kompleksu, barwienie p omienia. Analiz jonów, zarówno roztworów prostych, tj. zawieraj cych jeden zwi zek, jak i z o onych, nale y rozpocz od wykrycia kationów, a nast pnie anionów poniewa obecno niektórych kationów wyklucza obecno pewnych anionów. Systematyczna analiza jako ciowa Analiza kationu Dla celów analizy systematycznej, kationy podzielono na 5 grup analitycznych. Podzia jest oparty na podobnych wynikach reakcji, jakie kationy danej grupy analitycznej tworz z odczynnikami grupowymi. Podstaw podzia u kationów na grupy analityczne, jest powstawanie osadów chlorków, siarczków lub w glanów w reakcjach z odczynnikami grupowymi. Zastosowanie odpowiedniego odczynnika grupowego umo liwia wykazanie obecno ci jonów z okre lonej grupy, a w przypadku próby negatywnej wnioskowanie o braku jonów danej grupy analitycznej w badanej próbce. Odczynniki grupowe reaguj c z poszczególnymi jonami wytr caj trudno rozpuszczalne osady, charakteryzuj ce si okre lon rozpuszczalno ci . , + 2+ 2+ Grupa I: Ag Pb , Hg 2 Odczynnikiem grupowym jest rozcie czony kwas solny. Chlorki tych kationów nie rozpuszczaj si w wodzie. Grupa II 2+ 2+ 2+ 3+ 2+ Podgrupa IIA: Hg , Pb , Cu , Bi ,Cd 2+ 4+ 3+ 5+ 3+ 5+ Podgrupa IIB: Sn , Sn , As , As , Sb , Sb Odczynnikiem grupowym jest siarkowodór (AKT*). Kationy II grupy tworz siarczki nierozpuszczalne w rozcie czonych kwasach. Siarczki podgrupy IIA maj w a ciwo ci zasadowe, siarczki grupy IIB  kwasowe. 9 Grupa III: 2+ 2+ 2+ 2+ 3+ 2+ 3+ 3+ Ni , Co , Mn , Fe , Fe , Zn , Al , Cr Odczynnikiem grupowym jest siarczek amonu*. Tworz siarczki lub wodorotlenki nierozpuszczalne w wodzie, a rozpuszczalne w kwasach. *Wspó cze nie tok analizy kationów oparty jest na stosowaniu wodnego roztworu tioacetamidu (AKT-amid kwasu tiooctowego) zamiast siarkowodoru i siarczku amonu. Tioacetamid podczas ogrzewania, hydrolizuje w rodowisku kwasowym lub alkalicznym, z utworzeniem siarkowodoru, który w wytr ca osady odpowiednich siarczków (AKT jest mniej toksyczny od siarkowodoru). Grupa IV 2+ 2+ 2+ Ba , Sr , Ca Odczynnikiem grupowym jest w glan amonu. Kationy tej grupy wytr caj si w postaci w glanów praktycznie nierozpuszczalnych w wodzie. Grupa V + + 2+ + K , Na , Mg , NH 4 Kationy w tej grupie nie maj odczynnika grupowego, poniewa wi kszo ich soli jest dobrze rozpuszczalna w wodzie. Analiza anionu Podzia anionów na grupy analityczne Aniony w chemii analitycznej dzieli si najcz ciej, zgodnie z podzia em Bunsena, na siedem grap. Kryterium podzia u stanowi wynik reakcji okre lonego anionu z roztworami AgNO3 i BaCl2 oraz sposób roztwarzania wytr conych osadów w kwasie azotowym(V). 10

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
wf irok aniony 02 09 2013 5
WF Irok reg 15 02 2013 1a
Åšrodowa Audiencja Generalna Radio Maryja, 2011 03 09
laborki cwiczenia  03 09
TI 03 09 29 T B M pl
WF Irok Aniony 13 02 2014 doc
WSM 03 09 pl(2)
TI 03 09 25 T pl
03 OZE 2013 sk
Strach być emerytem Nasz Dziennik, 2011 03 09

więcej podobnych podstron