Тема 2. 5. Теоретические основы и классификация физико-химических методов анализа

Изучение данной темы по рекомендуемой литературе.

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная литература:

1.Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия: учебник /Н.С. Ахметов. - М.: Высшая школа, 2005.

2. Хомченко, Г.П. Неорганическая химия: учебник для с.-х. вузов / Г.П. Хомченко, И.К. Цитович. – СПб.: ИТК Гранит: ООО ИПК «КОСТА», 2009. – 464 с.

3. Цитович, И.К. Курс аналитической химии: учебник / И.К. Цитович.- СПб.: Лань, 2007.

4. Саргаев, П.М. Неорганическая химия [Электронный ресурс]/ П.М. Саргаев.- СПб.: Лань, 2013.- Режим доступа: http://www.Lanbook.ru, свободный.

Дополнительная литература:

1. Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: учебное пособие/ Н.Л. Глинка. - М.: КноРус, 2012.- 240 с.

2. Глинка, Н.Л. Общая химия: учебное пособие / Н.Л. Глинка.- М.: Юрайт, 2010. – 886 с.

3. Ершов, Ю.А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учебник / Ю.А. Ершов [и д.р.]- М.: Высшая школа, 2009.– 560 с.

4. Келина, Ю. Общая и неорганическая химия в таблицах и схемах: учебное пособие/ Ю. Келина, Н. В. Безручко.- М.: Феникс, 2008.

5. Князев, Д. А. Неорганическая химия: учебник/ Д. А. Князев, С. Н. Смарыгин.- М.: Юрайт, 2012. – 886 с.

Ресурсы интернета:

1. Открытый колледж http://www.college.ru/chemistry/index/php.

2. Рубрикон: энциклопедии, словари, справочники http://www.en.edu.ru/db/msg/7030/sp/3368/2794/2761/

3. Информационно-справочные и образовательные системы по химии http://www.chemnet.ru/, http://www.alhimik.ru/, http://www.chemport.ru/,http://www.chemworld.narod.ru/

ПриложениЕ

Приложение 1

Основные физические постоянные

Постоянная	Обозначение	Значение
Число Авогардо	NA	6,02 · 1023 моль-1
Заряд электрона	e	1,60 · 10-19 Кл
Молярный объем газа	Vm	22,4 л/моль*
Постоянная Больцмана	k	1,38 · 10-23 Дж/К
Постоянная Планка	h	6,63 · 10-34 Дж·с
Постоянная Фарадея	F	9,65 · 104 Кл/моль
Универсальная газовая постоянная	R	8,31 Дж/(моль·К)

* При нормальных условиях.

Приложение 2

Групповые названия химических элементов

Актиноиды	Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr
Благородные газы	He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
Галогены	F, Cl, Br, I, At
Лантаноиды	La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
Халькогены	O, S, Se, Te, Po
Семейство железа	Fe, Co, Ni
Семейство платины	Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt
Щелочные металлы	Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
Щелочноземельные металлы	Ca, Sr, Ba, Ra

 

Приложение 3

Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц

Множитель	Приставка	Обозначение		Множитель	Приставка	Обозначение
1012	тера	Т	10-1	деци	д
109	гига	Г	10-2	санти	с
106	мега	М	10-3	милли	м
103	кило	к	10-6	микро	мк
102	гекто	г	10-9	нано	н
101	дека	да	10-10	пико	п

 

 

Приложение 4

Термодинамические константы некоторых веществ

Вещество
Al (к)			28,31
Al2O3 (к)	– 1675,0	– 1576,4	50,94
BeCO3 (к) – 1675,0 – 1576,4 50,94	– 981,57	– 944,75	199,4
C (алмаз)	1,897	2,866	2,38
С (графит)			5,74
CO (г)	– 110,5	– 137,27	197,4
CO2(г)	– 393,51	– 394,38	213,6
COCl2(г)	– 223,0	–210,5	289,2
CS2 (г)	– 115,3	65,1	237,8
CS2 (ж)	– 87,8	63,6	151,0
C2H2 (г)	226,75	209,2	200,8
C2H4 (г)	52,28	68,12	219,4
CH4 (г)	– 74,85	– 50,79	186,19
C2H6 (г)	– 84,67	– 32,89	229,5
C6H6 (ж)	49,04	124,50	173,2
CH3 OH (ж)	– 238,7	– 166,31	126,7
C2H5 OH (ж)	– 227,6	– 174,77	160,7
Ca (к)			41,62
CaО (к)	– 635,1	– 604,2	39,7
Ca(OH)2 (к)	– 986,2	– 896,76	83,4
CaCО3(к)	– 1206,0	– 1128,8	92,9
Cl2 (г)			223,0
HCl (г)	– 92,30	– 95,27	186,7
HCl (ж)	– 167,5	– 131,2	55,2
Cu (к)			33,3
Cu2O (к)	– 167,36	– 146,36	93,93
CuO (к)	– 165,3	– 127,19	42,64
Cu2S (к)	– 82,01	– 86,19	119,24
Fe (к)			27,15
FeO (к)	– 263,68	– 244,35	58,79
FeCl2(к)	– 341,0	– 302,08	119,66
Fe2O3(к)	– 821,32	740,99	89,96
Fe3O4(к)	– 1117,1	– 1015,5	146,2
Ge (к)			31,09
GeO (к)	– 305,4	– 276,1	50,2
GeO2 (к)	– 539,74	– 531,4	52,30
H2 (г)			130,6
H2O (г)	– 241,84	– 228,8	188,74
H2O (ж)	285,84	– 237,5	69,96
N2 (г)			191,5
N2О (г)	81,55	103,6	220,0
NО (г)	90,37	86,69	210,62
NО2(г)	33,89	51,84	240,45
NН3(г)	– 46,19	– 16,64	192,5
NН4Cl (к)	– 315,39	– 343,64	94,56
NН4OH(ж)	– 366,69	– 263,8	179,9
NaOH (к)	– 426,6	– 377,0	64,18
NaCl (к)	– 410,9	– 384,0	72,36
O2 (г)			205,03
Pb (к)			64,9
PbO (к)	– 217,86	– 188,49	67,4
PbO2 (к)	– 276,6	– 218,99	76,44
SO2 (г)	– 296,9	– 300,37	248,1
H2S (г)	– 20,15	– 33,02	205,64
H2S (ж)	– 39,33	– 27,36	122,2
Sn (к)			51,55
SnO (к)	– 286,0	– 257,32	56,74
SnO2 (к)	– 580,8	– 519,65	52,34
Ti (к)			30,6
TiO2 (к)	– 938,6	– 852,2	49,92

Приложение 5

Коэффициенты активности ионов при различных ионных силах раствора

Ионная сила раствора	Заряд иона z	Ионная сила раствора IC	Заряд иона z
±1	±2	±3	±1	±2	±3
0,05 0,1 0,2	0,84 0,81 0,80	0,50 0,44 0,41	0,21 0,16 0,14	0,3 0,4 0,5	0,81 0,82 0,84	0,42 0,45 0,50	0,14 0,17 0,21

Приложение 6

Константы диссоциации некоторых слабых электролитов

в водных растворах,

Электролит	Кд
HNO2		4.0·10 – 4	3.40
NH4OH		1.8·10 – 5	4.75
H2SiO3	K1	2.2·10 – 10	9.66
K2	1.6·10 – 12	11.80
H2SO4	K2	1.2·10 – 2	1.92
H2SO3	K1	1.6·10 – 2	1.80
K2	6.3·10 – 8	7.21
H2S	K1	6.0·10 – 8	7.22
K2	1.0·10 – 14	14.0
H2CO3	K1	4.5·10 – 7	6.35
K2	4.7·10 – 11	10.33
CH3COOH		1.8·10 – 5	4.75
H3PO4	K1	7.5·10 – 3	2.12
K2	6.3·10 – 8	7.20
K3	1.3·10 – 12	11.89
HF		6.6·10 – 4	3.18
HCN		7.9·10 – 10	9.10

 

Приложение 7

Степень диссоциации кислот, щелочей и солей

в водных растворах, .

Электролит и его ионы	α %
1Н	0,1Н
Кислоты
	-	0,07
	-	0,17
	0,4	1,3
	-
	-	0,01
Основания
	-
	0,4	1,3
Соли

 

Приложение 8

Ионное произведение воды (K_w) при разных значениях температуры

t, 0C	Kw · 10-14		t, 0C	Kw · 10-14
	0,11		2,40
	0,17			2,95
	0,30			5,50
	0,46			9,55
	0,69			15,8
	1,00			25,8
	1,48			38,8
	2,09			55,0

 

Приложение 9

Плотности водных растворов некоторых растворов при 20⁰C

Вещество	Масса %
									1н.
NaCl	1,01	1,04	1,07	1,12	1,15	1,19				1,04
KCl	1,01	1,04	1,06	1,10	1,13	1,16				1,04
Na2SO4	1,02	1,05	1,09	1,15						1,06
K2SO4	1,02	1,05	1,08							1,07
MgSO4	1,02	1,06	1,10	1,17	1,22	1,27
NaNO3		1,03	1,07		1,14		1,23			1,05
BaCl2		1,04	1,09		1,20	1,27				1,09
NH4NO3	1,01		1,04		1,08		1,13	1,18	1,23
(NH4) 2SO4	1,01		1,06		1,12		1,17	1,23
NH4Cl	1,00		1,03		1,06	1,07
FeSO4	1,02		1,10	1,17	1,20
Al2(SO4)3	1,02		1,10		1,23	1,31

Приложение 10

Произведения растворимости некоторых малорастворимых электролитов при 25^оС.

Электролит	ПР (KS)	Электролит	ПР (KS)
AgBr	6,3×10-13	CdS	7,9×10-27
AgBrO3	5,5.10-5	CoS (18oC)	2,0.10-27
AgCl	1,56×10-10	Cu(OH)2	5,6.10-20
Ag2CrO4	1,1×10-12	CuS	4,0×10-38
AgI	1,5×10-16	Fe(OH)2	8,0×10-16
Ag2SO4	7,7.10-5	Fe(OH)3 (18oC)	3,8×10-38
Ag2S	5,7.10-51	FeS	3,7.10-19
Al(OH)3	1,9×10-33	Mg(OH)2	5,5×10-12
BaCO3	7,0×10-9	MnS розовый	2,5×10-10
BaCrO4	2,3.10-10	NiS (18oC)	2,0.10-28
BaC2O4	1,2×10-7	PbCl2	2,4×10-5
Ba3(PO4)2	6,0.10-39	PbI2	8,7.10-9
BaSO4	1,08×10-10	PbS (18oC)	1,1.10-29
CaCO3	4,8×10-9	PbSO4	2,2×10-8
CaC2O4	2,6×10-9	SrCO3	1,1×10-10
CaF2	4,0.10-11	SrSO4	2,3×10-7
Ca3(PO4)2	1,0.10-29	Zn(OH)2 (20oC)	4,0.10-16
CaSO4	6,1×10-5	ZnS	1,6×10-24

 

 

Приложение 11

Константы гидролиза некоторых протолитов в водных растворах при 25⁰С

Электролит	Константа протолиза, моль/л
Название	Формула
Пероксид водорода	Н2О2	КК1~10−12 (Н2О2, НО2−,Н2О) КК2~10−25 (Н2О −, НО22−,Н2О)
Циановодород	HCN	КК =7∙10−10 (НCN, CN−,Н2О)
Метакремниевая кислота	Н2SiO3	КК1~10−10 (Н2 SiO3, НSiО3−,Н2О) КК2~10−12 (НSiO3 −, SiО32−,Н2О)
Cероводород	Н2S	КК1=6 ∙10−8 (Н2S, НS−,Н2О) КК2=1 ∙10−14 (НS −, S2−,Н2О)
Угольная кислота	Н2СО3	КК1=4,5 ∙10−7 (Н2СО3, НСО3−,Н2О) КК2=4,7∙10−11 (НСО3−, СО32−,Н2О)
Гидрат аммиака	NH3 ∙HOH	Кo=2 ∙10−5 (NН3∙HOH, NН4+,Н2О)
Уксусная кислота	СН3СООН	КК=2 ∙10−5 (СН3СООН,СН3СОО−,Н2О)
Азотистая кислота	НNO2	КК=4∙10−4 (НNО2, NО2−,Н2О)
Фтороводород	HF	КК=7∙10−4 (НF, F−,Н2О)
Ортофосфорная кислота	Н3РО4	КК1=8∙10−3 (Н3РО4, Н2РО4−,Н2О) КК2=6∙10−8 (Н2РО4−, НРО42−,Н2О) КК3=1∙10−12 (НРО42−,РО43−, Н2О)
Сернистая кислота	Н2SO3	КК1=2∙10−2 (Н2SO3, НSО3−,Н2О) КК2=6∙10−8 (НSO3 −, SО32−,Н2О)
Азотная кислота	HNO3	КК=43,6(НNО3, NО3−,Н2О)
Марганцовая кислота	HMnO4	КК=200(НMnО4, MnО4−,Н2О)
Серная кислота	H2SO4	КК1=1000(Н2SO4, НSО4−,Н2О) КК2=1∙10−2 (НSO4 −, SО42−,Н2О)
Хлороводород	HCI	КК=1∙107 (НСI,СI−,Н2О)
Бромоводород	HBr	КК=1∙109 (НBr, Br−,Н2О)
Йодоводород	HJ	КК=1∙1011 (НJ, J−,Н2О)

 

Приложение 12

Свойства важнейших двухцветных кислотно-основных индикаторов

Индикатор	Переход окраски	Интервал pH
Метиловый оранжевый	Красная → оранжевая	3,1 – 4,0
Лакмоид	Красная → синяя	4,0 – 6,4
Метиловый красный	Красная → желтая	4,2 – 6,2
Бромтимоловый	Желтая → синяя	6,0 – 7,6

 

Приложение 13

Стандартные электродные потенциалы (∆Еº) некоторых металлов

Электрод	Е0, В		Электрод	Е0, В
Li+/Li Rb+/Rb K+/K Cs+/Cs Ba2+/Ba Ca2+/Ca Na+/Na Mg2+/Mg AI3+/AI Ti2+/Ti Zr4+/Zr Mn2+/Mn V2+/V Cr2+/Cr Zn2+/Zn Cr3+/Cr Fe2+/Fe	−3,045 −2,925 −2,924 −2,923 −2,90 −2,87 −2,714 −2,37 −1,70 −1,603 −1,58 −1,18 −1,18 −0,913 −0,763 −0,74 −0,44	Cd+/Cd Co2+/Co Ni2+/Ni Sn2+/Sn Pb2+/Pb Fe3+/Fe 2H+/H Sb3+/Sb Bi3+/Bi Cu2+/Cu Cu+/Cu Fe Hg22+/2Hg Ag+/Ag Hg2+/Hg Pt2+/Pt Au3+/Au Au+/Au	−0,403 −0,277 −0,25 −0,136 −0,127 −0,037 −0,000 +0,20 +0,215 +0,34 +0,52 +0,77 +0,79 +0,80 +0,85 +1,19 +1,50 +1,70

 

Приложение 14

Стандартные восстановительные потенциалы, при .

	Процесс	, В
		+2,87
		+1,51
		+1,50
		+1,36
		+1,33
		+1,23
		+1,23
		+1,07
		+0,96
		+0,87
		+0,815
		+0,80
		+0,77
		+0,63
		+0,60
		+0,56
		+0,54
		+0,36
		+0,31
		+0,26
		+0,17
		0,000
	(pH=9)	-0,413 (-0,53)
		-0,54
		-0,83
		-0,86
		-0,91
		-1,22
		-2,35
		-2,55

 

Приложение 15

Константы нестойкости комплексных ионов в водных растворах при 25^оС.

Схема диссоциации комплексного иона	К нестойкости	рК
[Ag(NH3)2]+DAg+ + 2NH3	5,89×10-8	7,23
[Ag(NO2)2]-D Ag+ + 2NO2-	1,3×10-3	2,89
[Ag(S2O3)2]3-D Ag+ + 2S2O32-	2,5×10-14	13,60
[Ag(CN)2]-D Ag+ + 2CN-	1,4×10-20	19,85
[AgI2]-D Ag+ + 2I-	5,5.10-12	11,74
[Al(OH)4(H2O)2]-D Al3+ + 2OH- + 2H2O	1,0.10-33	33,0
[AlF6]3-D Al3+ + 6F-	5,01.10-18	17,30
[AuCl4]-D Au3+ + 4Cl-	5,0.10-22	21,30
[Be(OH)4]2-D Be2+ + 4OH-	1,0.10-15	15,0
[BeF4]2-D Be2+ + 4F-	4,17 .10-17	16,30
[CaЭДТА]2-D Ca2+ + ЭДТА	2,57.10-11	10,59
[Cd(CN)4]2-D Cd2+ + 4CN-	7,76.10-18	17,11
[Cd(En)2]2+D Cd2+ + 2En	6,0.10-11	10,22
[Cd(NH3)6]2+D Cd2+ + 6NH3	2,76.10-5	4,56
[Co(C2O4)3]3-D Co3+ + C2O42-	5,0.10-12	11,30
[Co(En)3]3+D Co3+ + 3En	2,04.10-49	48,69
[Co(NH3)6]2+D Co2+ + 6NH3	4,07.10-5	4,39
[Co(NH3)6]3+D Co3+ + 6NH3	6,15.10-36	35,21
[Co(NO2)6]3-D Co3+ + 6NO2-	1,0.10-22	22,0
[Co(SCN)4]2-D Co2+ + 4SCN-	5,50.10-3	2,26
[CoЭДТА]2-D Co2+ + ЭДТА	4,90.10-17	16,31
[CoЭДТА]3-D Co3+ + ЭДТА	2,51.10-41	40,60
[Cr(OH)4]-D Cr3+ + 4OH-	1,26.10-30	29,90
[CrЭДТА]3-D Cr3+ + ЭДТА	3,98.10-24	23,40
[Cu(CN)2]- D Cu+ + 2CN-	1,0.10-24	24,00
[Cu(CN)4]3-D Cu+ + 4CN-	5,13.10-31	30,29
[Cu(H2O)2Br2]oD Cu2+ + 2Br - + 2H2O	2,22.10-6	5,75
[Cu(NH3)4]2+D Cu2+ + 4NH3	9,33.10-13	12,03
[Fe(CN)6]4-D Fe2+ + 6CN-	1,4×10-37	36,84
[Fe(CN)6]3-D Fe3+ + 6CN-	1,5×10-44	43,82
[Fe(SCN)3] D Fe3+ + 3SCN-	2,9×10-5	4,54
[FeCl3] D Fe3+ + 3Cl-	7,4×10-2	1,13
[FeF6]3-D Fe3+ +6F-	7,94×10-17	16,10
[FeЭДТА]2-D Fe2+ + ЭДТА	6,31.10-15	14,20
[FeЭДТА]3-D Fe3+ + ЭДТА	5,89.10-25	24,23
[HgBr4]2-D Hg2+ + 4Br-	1,0×10-21	21,0
[HgI4]2-D Hg2+ + 4I-	1,4×10-30	29,85
[Hg(CN)4]2-D Hg2+ + 4CN-	4,0×10-42	41,40
[Hg(SCN)4]2-D Hg2+ + 4SCN-	8,0×10-22	21,10
[MgЭДТА]2-D Mg2+ + ЭДТА	7,59.10-10	9,12
[NH4]+D NH3 + H+	6,0.10-10	9,22
[Ni(En)3]2+D Ni2+ + 3En	7,76.10-20	19,11
[Ni(NH3)4]2+D Ni2+ + 4NH3	1,12.10-8	7,95
[Ni(NH3)6]2+D Ni2+ + 6NH3	9,77.10-9	8,01
[NiЭДТА]2-D Ni2+ + ЭДТА	2,40.10-19	18,62
[PtBr4]2-D Pt2+ + 4Br-	3,0.10-21	20,52
[PtCl4]2-D Pt2+ + 4Cl-	1,0.10-16	16,00
[SnCl6]4-D Sn2+ + 6Cl-	5,1×10-11	10,29
[Zn(CN)4]2-D Zn2+ + 4CN-	6,3×10-18	17,20
[Zn(NH3)4]2+D Zn2+ + 4NH3	2,0.10-9	8,70
[Zn(OH)4]2-D Zn2+ + 4OH-	3,6.10-16	15,44
[ZnЭДТА]2-D Zn2+ + ЭДТА	5,50.10-17	16,26

 

Приложение 16