Л Е К Ц ИЯ 1 Аналитическая химия. Химический анализ. доц. Л.В. Вронска

Аналитическая химия. Химический анализ. 1. Предмет и задачи аналитической химии. Химический анализ и его виды. Значение аналитической химии для фармации. Методы анализа, их классификация. 2. Основные положения теории сильных электролитов. 3. Закон действующих масс в аналитической химии. Основные типы химических равновесий, которые используются в аналитической химии. 4. Протолитическая теория кислот и оснований.

Основные разделы аналитической химии: Качественный анализ: дробный и систематический методы Качественный анализ: дробный и систематический методы Количественный анализ: Количественный анализ: 1. химические методы 2. инструментальные методы: -физические методы анализа -физико-химические методы анализа

В аналитической химии проводят: Элементный анализ Элементный анализ Функциональный анализ Функциональный анализ Молекулярный анализ Молекулярный анализ Фазовый анализ Фазовый анализ Структурный анализ Структурный анализ Динамический анализ Динамический анализ

Фармацевтический анализ – определение качества лекарств и лекарственных средств аптечного и промышленного производства Фармацевтический анализ включает: анализ лекарственных препаратов анализ лекарственных препаратов анализ лекарственного сырья анализ лекарственного сырья контроль производства лекарств контроль производства лекарств токсикологический анализ токсикологический анализ судебно-химический анализ судебно-химический анализ

По количеству исследуемой пробы методы делят на: (1–10 г вещества или 20– 100 л раствора) макроанализ (1–10 г вещества или 20– 100 мл раствора) полумикроанализ (0,05–0,5 г вещества или 1,0 – 10,0 мл раствора) полумикроанализ (0,05–0,5 г вещества или 1,0 – 10,0 мл раствора) микроанализ (10 -3 –10 -6 г вещества или –10 -4 мл раствора) микроанализ (10 -3 –10 -6 г вещества или –10 -4 мл раствора) ультрамикроанализ (10 -6 – г вещества или –10 -6 мл раствора) ультрамикроанализ (10 -6 – г вещества или –10 -6 мл раствора) субмикроанализ (10 -9 – г вещества или – мл раствора) субмикроанализ (10 -9 – г вещества или – мл раствора)

Сигнал, который несет информацию о элементарных объектах – аналитический сигнал. Чувствительность реакци: Минимальная (предельная) концентрация (С min ) Минимальная (предельная) концентрация (С min ) Предельное разбавление (W) Предельное разбавление (W) Открываемый минимум (предел обнаружения) (m) Открываемый минимум (предел обнаружения) (m)

2.Основные положения теории сильных электролитов Г. Льюис в 1901 г. ввел понятие активности иона: Активность иона (а) – эффективная, воображаемая концентрация иона, соответственно которой он вступает в химические реакции Активность иона (а) – эффективная, воображаемая концентрация иона, соответственно которой он вступает в химические реакции

Для расчета коэффициентов активности рассчитывают: 1.Ионную силу раствора 2.коэффициенты активности в зависимости от значения ионной силы раствора по формулам Дебая-Хюккеля

Формулы Дебая-Хюккеля для рассчета коэффициентов активности ионов если 0,01 если 0,01 если 0,1 если 0,1 если 1,0 если 1,0

Экспериментально можно найти только усредненные коэффициенты активности: для бинарного электролита АВ для бинарного электролита АВ для электролита состава A m B n для электролита состава A m B n

Среднее значение коэффициентов активности можно рассчитать теоретически по уравнениям Дебая- Хюккеля: если 0,01 если 0,01 если 0,1 если 0,1 если 1,0. если 1,0.

Для облегчения расчетов пользуются приближениями: 1. Коэффициенты активности ионов одинакового заряда независимо от радиуса ионов приблизительно равны. 1. Коэффициенты активности ионов одинакового заряда независимо от радиуса ионов приблизительно равны. 2. Коэффициенты активности нейтральных частиц в разбавленных растворах электролитов равны Коэффициенты активности нейтральных частиц в разбавленных растворах электролитов равны Очень разбавленные растворы электролитов можно считать идеальными растворами. 3. Очень разбавленные растворы электролитов можно считать идеальными растворами.

3. Закон действующих масс в аналитической химии Концентрационная (реальная) константа химического равновесия nA + mB lC +pD показатель константы равновесия pK = –lgK.

К Т – термодинамическая константа равновесия К У – условная константа равновесия

Основные типы химических реакций, которые применяются в аналитической химии: Протолитические Протолитические Осаждения Осаждения Комплексобразования Комплексобразования Окислительно-восстановительные Окислительно-восстановительные

4. Протолитическая теория кислот и оснований Классическая теория кислот и оснований Сванте Аррениуса кислота – соединение, которое вследствие диссоциации образует ионы Н + основание – соединение, которое вследствие диссоциации образует гидроксид-ионы ОН –. основание – соединение, которое вследствие диссоциации образует гидроксид-ионы ОН –.

В 1923 г. Бренстед и Лоури предложили протолитическую теорию кислот и оснований Кислоты – вещества, способные выделять протоны Кислоты – вещества, способные выделять протоны Основания – вещества, способные присоединять протоны Основания – вещества, способные присоединять протоны Кислота Основание + Н + А В + Н + А В + Н +

Константа равновесия реакции автопротолиза растворителя Константа автопротолиза (ионное произведение) растворителя равна произведению активностей ионов лиония и лиата

Нейтральность среды определяется равенством активностей ионов лиония и лиата: условие нейтральности условие нейтральности

Характеристики рН некоторых растворителей Растворител ь Границы рН H 2 SO 4 0 – 3,6 HCOOH 0 – 6,70 H2OH2OH2OH2O0-14 CH 3 COOH 0 – 14,4 CH 3 OH 0 – 17,3 ацетон 0 – 21,1 Растворител ь Границы рН C 2 H 5 OH 0 – 19,00 CH 3 – C N 0 – 19,00 NH 3 (жидкий) 0 – 22,0 ФМА 0 – 17,0 ДМФА 0 – 18,0

Преимущества протолитической теории по сравнению с классической: общее описание кислотно-основных взаимодействий общее описание кислотно-основных взаимодействий возможность количественной оценки силы кислот и оснований возможность количественной оценки силы кислот и оснований НА + Н 2 О Н 3 О + + А – B + H 2 O BH + + OH – B + H 2 O BH + + OH –

Растворители: протогенные протогенные протофильные протофильные амфипротные амфипротные апротонные апротонные протоноакцепторные свойства возрастают протоноакцепторные свойства возрастают H 2 SO 4 ; CCl 3 COOH; CH 3 COOH; H 2 O; C 2 H 5 OH; NH 3 ; C 5 H 5 N протонодонорные свойства возрастают протонодонорные свойства возрастают

Спасибо за внимание!