Химические методы анализа

Аналитическая химия- наука, разрабатывающая теоретические основы и экспериментальные методы определения состава веществ и (или) их смесей.

Анализ-в переводе с греческого αναλυση означает разложение, расчленение, разделение целого (предмета или явления) на его более простые составные части.

Различают качественный (1) и количественный (2) анализы:

(1) − это установление природы веществ и (или) их частей (элементов, атомов, молекул, ионов и т.д.);

(2) − это определение абсолютного или относительного содержания отдельных составных частей вещества или их смесей.

Методы, позволяющие определять содержание отдельных элементов, называют элементным анализом; функциональных групп – функциональным анализом; индивидуальных химических соединений с определенным молекулярным весом – молекулярным анализом; разделения и определения отдельных структурных составляющих гетерогенных систем называют фазовым анализом.

До сих пор различают органический и неорганический анализы. Аналитическая химия ‑ прикладная наука. Ее методы использовались и используются в развитии естественных наук, установлении законов природы (например, закона постоянства состава, кратных отношений; определение атомных масс элементов, химических формул веществ и т.д.). Химико-технологический контроль процессов и сред является обязательным условием современного производства. Введение стандартов качества на выпускаемую продукцию также невозможно без аналитики. Достижения аналитической химии находят применение в геохимии, геологии, минералогии, физике, биологии, металлургии, физиологии, медицине, астрономии и т.д.

Методы качественного и количественного анализов условно делят на химические (1), физико-химические (2) и физические (3).

Первые основаны на химическом превращении исследуемого вещества в другое вещество, обладающее характерными свойствами. Вторые изучают физические явления, сопровождающие химические процессы. Третьи основаны на исследовании зависимости физического параметра анализируемого объекта от состава. (2) и (3) объединяют под названием инструментальные методы. В последнее время они занимают главенствующее место в аналитической химии в связи с большей точностью, информативностью и экспрессностью. К инструментальным методам относят: спектральные (оптические), электрохимические, распределительные (хроматографические) и радиометрические.

Классификация химических реакций

1. По энергетическому признаку: эндотермические и экзотермические.

N₂ + O₂ → 2NO; ΔH > 0, эндотермическая, энергия в форме теплоты поглощается; в адиабатических условиях температура системы понижается; энтальпия повышается;

Cl₂ + H₂ → 2HCl; ΔH < 0, экзотермическая, энергия в форме теплоты выделяется; в адиабатических условиях температура системы повышается; энтальпия понижается;

2. По признаку изменения числа участников: образования и разложения.

H₂ + ½ О₂ → Н₂О - реакция образования;

2КМnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + О₂) - реакция разложения.

3. По признаку изменения состава: реакции обмена и замещения.

AgNO₃ + КСl → AgCl↓ + КNO₃ - обмена;

Hg(NO₃)₂ + Cu → Нg↓ + Cu(NO₃)₂ - замещения.

4. По признаку обратимости: обратимые и необратимые.

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ - обратимая;

HCl + NaOH → NaCl + H₂O - необратимая.

5. По признаку изменения степени окисления

6. : без изменения и окислительно-восстановительные (Redox).

BaCl₂ + H₂SO = BaSO₄↓ + 2HCl, без изменения;

Redox:

- межмолекулярные: SO₂ + 2H₂S = 3S↓ + 2H₂O;

- внутримолекулярные: KClO₃ = KCl + 3/2O₂↑;

- диспропорционирования: Cl₂ + H₂O ↔ HClO + HCl.

Степень окисления (окислительное число) – условный заряд, приписываемый атому элемента, из предположения полного смещения электронов. Степень окисления (С.О.)определяется по следующим правилам:

- для простого вещества С.О.=0;

- для одноатомного иона С.О.= зарядовому числу (заряду) иона;

- сумма С.О. атомов в молекуле = 0;

- сумма С.О. атомов в многоатомном ионе = заряду иона;

- для элементов 1А группы Периодической таблицы С.О.=+1 везде;

- для элементов 2А группы Периодической таблицы С.О.=+2 везде;

- для фтора С.О.=−1 во всех соединениях;

- для водорода С.О.=+1 в соединениях с неметаллами,

С.О.=−1 в соединениях с металлами и бором;

- для кислорода С.О.=−1 в пероксидах,

С.О.=−2 во всех соединениях, кроме OF₂;

- для галогенов С.О.=−1 в соединениях с металлами, неметаллами (кроме кислорода) и галогенами ниже в группе.