PROGRAM ANAL..doc

(96 KB) Pobierz
Chemia analityczna - podstawy programowe

Chemia analityczna - podstawy programowe

 

Przez podstawy programowe należy rozumieć tę wiedzę, jaką student powinien zachować aż do końca studiów, ponieważ prowadzący zajęcia z innych przedmiotów, na wyższych latach, będą zakładać przynajmniej ogólną znajomość tych zagadnień. Podano również przykłady zadań i pytań, jakie student powinien umieć rozwiązać po zakończeniu kursu z chemii analitycznej. Do zadań rachunkowych podano odpowiedzi.

Oczywiście zakres wiedzy wymagany podczas egzaminu z chemii analitycznej jest szerszy; jest on podany studentom podczas wykładu i obejmuje większość materiału, o którym była mowa podczas wykładów i ćwiczeń.

 

 

1. Podstawy teoretyczne

 

1.1. Roztwory, wyrażanie stężeń. Podstawowe pojęcia chemii analitycznej.

1.1.1. Ułamki i stężenia procentowe: molowe, objętościowe, wagowe; stężenie molowe; ppm i ppb. Umiejętność przeliczania stężeń roztworów z jednej jednostki na inną.

1.1.2. Rozpuszczanie substancji, solwatacja, hydratacja. Woda krystalizacyjna.

1.1.3. Podział chemii analitycznej (metody klasyczne i instrumentalne, analiza ja­koś­cio­wa i ilościowa, podział pod wzgl. wielkości analizowanej próbki - patrz punkt 3.1.1).

 

1.2. Równowagi w roztworach. Równowagi protolityczne

1.2.1. Prawo działania mas: stechiometria reakcji chemicznych, bilansowanie równań chemicznych. Mocne elektrolity.

1.2.2. Reakcje odwracalne, równowaga chemiczna. Słabe elektrolity. Stała równowagi (kinetyczna).

1.2.3. Aktywność, siła jonowa.

·              Wzory na siłę jonową:                            i na współczynnik aktywnoœci:               ; przy czym aktywność ai=fici .

 

1.2.4. Iloczyn jonowy wody. Pojęcie pH.

1.2.5. Teoria Brønsteda. Podział rozpuszczalników (protolityczne i aprotyczne)

1.2.6. Stała i stopień dysocjacji. pKa i pKb, związek miedzy nimi. Wyprowadzenie wzorów Ostwalda na stopień dysocjacji a słabego elektrolitu AB i pH roztworu słabego kwasu lub słabej zasady:

    ;        ;   

 

1.2.7. Bufory. Wyprowadzenie wzoru na pH buforów. Definicja pojemności bu­fo­rowej.

1.2.8.  Wskaźniki (indykatory) pH. Pożądana znajomość zakresu zmiany barwy przy­naj­mniej dwóch: oranżu metylowego i fenoloftaleiny.

1.2.9. Amfolity (np. aminokwasy, sole kwaśne, sole słabych kwasów i słabych zasad. Wzór (najprostszy) na obliczanie pH roztworów amfolitów: .

 

1.3. Równowagi w roztworach. Równowagi tworzenia kompleksów

1.3.1. Definicje  wiązania koordynacyjnego, związku kompleksowego, liczby koor­dynacji. Kompleksy proste, kompleksy chelatowe. Stała trwałości (tworzenia) kompleksu.

1.3.2. Obliczanie rozkładu form (poprzez ułamki molowe form metalu ai), jeżeli znamy równowagowe stężenie wolnego liganda [L]:

 

 

......

 

1.3.3. Definicja warunkowej stałej trwałości (tworzenia). Wpływ pH na trwałość kompleksu (przykłady).

 

1.4. Równowagi w roztworach. Równowagi utlenienia-redukcji

1.4.1. Definicja potencjału redox. Stopień utlenienia. Reakcja połówkowa redox.

1.4.2. Standardowa elektroda wodorowa - SEW (budowa). Potencjał standardowy. Elektrody I i II ro­dzaju. Elektroda chlorosrebrowa (budowa). Elektroda kalomelowa (budowa). Ogniwo elektrolityczne. SEM ogniwa.

1.4.3. Wzór Nernsta.

1.4.4. Reakcje redox: bilansowanie poprzez reakcje połówkowe.

1.4.5. Stała równowagi reakcji redox (wzór).

1.4.6. Wpływ środowiska (pH, reakcje kompleksowania itp.) na potencjał redox i prze­bieg reakcji redox - przykłady.

 

1.5. Równowagi pomiędzy osadem jonowym i jego nasyconym roztworem

1.5.1. Definicja iloczynu rozpuszczalności. Związek między rozpuszczalnością soli i jej ilo­czynem rozpuszczalności.

1.5.2. Efekt wspólnego jonu.

1.5.3. Efekt obcego jonu.

1.5.4. Wpływ pH i kompleksowania na rozpuszczalność osadów (ogólnie, ilu­stra­cja za po­mocą równań reakcji i ich stałych równowag).

 

1.6. Metody rozdzielania i oczyszczania substancji

1.6.1. Metody strąceniowe (także metody elektrolityczne): rozdział kationów, od­dzie­la­nie mikroskładników na nośnikach.

1.6.2. Metody ekstrakcyjne. Współczynnik podziału. Przykłady zastosowań.

1.6.3. Destylacja i sublimacja - zastosowanie w oddzielaniu składników.

1.6.4. Wymiana jonowa: budowa kationitów i anionitów.

1.6.5. Metody chromatograficzne: zasada działania na przykładzie chro­ma­to­grafii bi­buło­wej i kolumnowej.

 


2. Klasyczna analiza jakościowa

 

2.1. Podstawowe pojęcia klasycznej analizy jakościowej

2.1.1. Pojęcia: analiza wybiórcza i systematyczna, analiza kroplowa i mi­kro­krys­taliczna, reakcje charakterystyczne i specyficzne. Spektralna emi­syj­na analiza jakościowa (obowiązuje znajomość kolorów, na jakie barwi się pło­mień w obecności jonów Li, Na, K, Ca, Ba).

 

2.2. Jakościowa analiza kationów.

2.2.1. Analityczny podział kationów wg Freseniusa. Odczynniki grupowe i wa­run­ki ich zastosowania. Zastosowanie tioacetamidu w analizie ja­koś­cio­wej. Obowiązuje umiejętność zakwalifikowania do poszczególnych grup nas­tępujących kationów:

I grupa: Ag, Hg(I), Pb

II grupa, podgrupa A: Hg(II), Pb, Cu, Bi, Cd

II grupa, podgrupa B: As, Sb, Sn

III grupa, podgrupa A: Zn, Ni, Co, Mn, Fe

III grupa, podgrupa B: Al, Cr

IV grupa: Ca, Sr, Ba

V grupa: NH4+, Mg, K, Na

Student powinien umieć opisać tok systematycznej analizy mieszaniny ka­tio­nów. Typowym zagadnieniem jest np. zadanie 2.2a.

 

2.3. Jakościowa analiza anionów

2.3.1. Podział anionów na grupy analityczne wg Bunsena. Obowiązuje umie­jęt­ność za­kwa­lifikowania do poszczególnych grup następujących anionów:

·              I grupa (sole srebra trudno rozpuszczalne w wodzie i HNO3; sole baru roz­pusz­czalne w wodzie): Cl-, Br-, I-, CN-, SCN-

·              II grupa (sole srebra trudno rozpuszczalne w wodzie lecz rozpuszczalne w HNO3; sole baru rozpuszczalne w wodzie): S2-, NO2-, CH3COO-

·              III grupa (sole srebra - białe, trudno rozpuszczalne w HNO3; sole baru trudno rozpuszczalne w wodzie lecz rozpuszczalne w HNO3): SO32-, CO32-, C2O42-

·              IV grupa (sole srebra - barwne, rozpuszczalne w HNO3; sole baru trudno roz­pusz­czalne w wodzie lecz rozpuszczalne w HNO3): PO43-, AsO43-, AsO33-, S2O32-, CrO42-

·              V grupa (sole srebra i sole baru rozpuszczalne w wodzie): NO3-, ClO3-, MnO4-

·              VI grupa (sole srebra rozpuszczalne w wodzie; sole baru trudno rozpuszczalne w HNO3): SO42-, F-

·              VII grupa (rozpuszczalne sole tylko z jonami metali alkalicznych): SiO32-

Student powinien znać też barwy charakterystycznych związków tworzonych przez posz­­czególne (wymienione wyżej) aniony, zwłaszcza siarczki, chromiany, jodki i in.

2.3.2. Reakcje wstępne w systematycznej analizie anionów, ich cel i wnioski, jakie na ich podstawie można wyciągnąć:

·              reakcje z rozcieńczonym kwasem solnym lub siarkowym;

·              reakcje ze stężonym kwasem siarkowym;

·              reakcje z jonami srebra;

·              reakcje z jonami baru;

·              reakcje z jonami jodkowymi;

·              reakcje z jodem;

·              reakcje z jonami nadmanganianowymi.


3. Klasyczna (chemiczna) analiza ilościowa

 

3.1. Podstawowe pojęcia klasycznej analizy ilościowej

3.1.1. Definicje i pojęcia: titrant, roztwór mianowany i miano, substancja pod­sta­wowa, krzywa miareczkowania, skok krzywej miareczkowania. Analiza decy-, centy-, mili i mikrogramowa (czyli odpowiednio makro-. półmikro-, mikro- i ultra­mi­kro­me­to­dy).  Analiza śladowa. Metody znor­malizowane.

 

3.2. Pobieranie próbek do analizy

3.2.1. Ogólne zasady pobierania próbek. Pobieranie próbek gazów, cieczy, ciał stałych. Rozdrabnianie i zmniejszanie próbek. Rozkład próbek: roz­pusz­cza­­nie (w wodzie, kwasach, alkaliach), stapianie z topnikami, mi­ne­ra­li­za­cja próbek organicznych.

 

3.3. Metody rozdzielania i zagęszczania

3.3.1. Metody strąceniowe, oddzielanie śladów z użyciem nośników. Ekstrakcja. Metody oparte na lotności substancji: destylacja prosta i sub­li­macja. Wymiana jonowa.

Uwaga : Obowiązuje ogólna znajomość poszczególnych metod i umiejętność podania przynajmniej po jednym przykładzie, np.:

·              oddzielanie żelaza(III) od niklu za pomocą buforu octanowego;

·              wydzielanie śladów miedzi(II) z nośnikiem kadmowym (CdS);

·              ekstrakcja niklu chloroformem w postaci dwumetyloglioksymu;

·              destylacyjne oddzielanie arsenu w postaci AsCl3;

·              oddzielanie kationu od anionu za pomocą kationitu (ta sama metoda będzie też póź­niej wymagana w alkacymetrycznej analizie soli).

 

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin