Реферат: Количественный химический анализ
В основе количественного химического анализа лежит химическая реакция между определяемым веществом и веществом реагентом.
К химическим реакциям, применяемым в этом анализе, предъявляют следующие требования:
1) реакция должна протекать достаточно быстро и быть практически необратимой;
2) вещества, вступившие в реакцию, должны реагировать в строго определенных количественных соотношениях, т.е. реакция должна быть стехиометрической и не сопровождаться побочными реакциями;
3) в результате реакции должны получаться соединения с определенным молекулярным составом;
4) на ход реакции не должны оказывать влияние примеси, присутствующие в анализируемом веществе;
5) реакция должна позволять достаточно просто устанавливать момент ее окончания, а также массу продукта реакции или объем раствора реагента, затраченный на ее проведение.
Понятие эквивалента вещества является особенно важным для КХА, так как закон эквивалентов служит основой для расчета результатов титриметрического анализа.
Эквивалентом вещества Х называется такая его реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях отдает, присоединяет или каким-либо другим способом эквивалентна одному протону (Н+ - иону), а в окислительно-восстановительных реакциях - одному электрону. Например, в кислотно-основной реакции
Н2 С2 04 + 2КОН = К2 С2 О4 + 2Н2 О
эквивалент щавелевой кислоты (Н2 С2 04 ) можно определить из пропорции:
1 молекулаН2 С2 04 отдает 2 Н+ - иона
f часть молекулы Н2 С2 04 отдает 1 Н+ - ион (по определению эквивалента)f = (1 1)/2 = 1/2,
т.е. одному иону H+ в этой реакции эквивалентна 1/2 часть молекулы Н2 С2 04 , которая является эквивалентом щавелевой кислоты. Эту эквивалентность записывают в виде Э (Н2 С2 04 ) = 1/2Н2 С2 04 . Аналогично рассуждая (обычно мысленно), можно получить для КОН: Э (КОН) = КОН.
Например, в окислительно-восстановительной реакции:
5Н2 С2 04 + 2КМnО4 + 3Н2 SО4 = 10СО2 + 2МnSО4 + К2 SО4 +8Н2 О,
которую методом ионно-электронного баланса уравнивают с помощью полуреакций
МnО4 - + 8Н+ + 5е- Мn2+ + 4Н2 О 2
С2 04 2- + 2е- 2СО2 5 ,
из полуреакции видно, что 1 ион МnО4 - присоединяет 5е-
f часть иона присоединяет 1е-
(по определению эквивалента),
следовательно, f = (1 1)/5=1/5, т.е. в этой реакции одному электрону эквивалентна 1/5 иона МnО4 - , которая и является его эквивалентом: Э (МnО4 - ) = 1/5 МnО4 - .
Поскольку из химической формулы КМnО4 следует, что в одной молекуле перманганата калия содержится один перманганат-ион, то Э (КМnО4 ) = 1/5КМnО4 . Аналогично рассуждая в отношении Н2 С2 04 , получим: Э (Н2 С2 04 ) = 1/2Н2 С2 04 .
Понятие эквивалента вещества относится только к конкретной химической реакции, без указания которой оно теряет смысл, так как в других реакциях вещество может иметь другие эквиваленты.
Например, в реакции Н2 С2 04 + КОН = КНС2 О4 + Н2 О эквивалентом Н2 С2 04 является не половина, а целая молекула Н2 С2 04 , т.е. Э (Н2 С2 04 ) = Н2 С2 04 .
Существует формальный прием определения эквивалентов веществ в реакциях, в соответствии с которым для определения эквивалента все стехиометрические коэффициенты в реакции следует сделать меньше или равными единице, разделив их на число, являющееся наименьшим кратным этих коэффициентов. В ОВР коэффициент перед средой не стоит брать во внимание.
Например, разделив в первом примере стехиометрические коэффициенты на два, получим.
1/2Н2 С2 04 + КОН = 1/2К2 С2 О4 + Н2 О,
экв-т экв-тэкв-тэкв-т
а во втором примере, разделив на десять, получим
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--