chimie analitica cantitatica

Upload: constantin

Post on 10-Mar-2016

225 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

CHimie analitica cantitatica

TRANSCRIPT

  • Chimie analitic cantitativ (chimie

    analitica II)

  • Distributia orelor PPP 2 ore curs + 2 ore laborator

    examen oral 5 credite CATB 2 ore curs + 1 ora seminar + 3 ore

    laborator examen oral 6 credite

    Chimie 2 ore curs + 3 ore laborator examen oral 6 credite

  • Materiale didacticeCURS Chirila Elisabeta, Dobrinas Simona,

    Metode chimice de analiz cantitativ, Editura Ovidius University Press, 2011

    APLICATII Chirila Elisabeta, Dobrinas Simona,

    Metode chimice de analiz cantitativ. Aplicaii. Editura Ovidius University Press, 2010

  • Tematica cursului1. Metode de analiz cantitativ. Clasificare i

    consideraii teoretice generale2. Operaii preliminare n analiza cantitativ3. Gravimetrie Formarea precipitatelor. Prelucrarea

    precipitatelor. Precipitarea omogen.Forme de precipitare i cntrire a anionilor i cationilor. Exemple gravimetrice

    4. Titrimetrie.Principii generale. Clasificare.

  • Tematica cursului5.Titrimetria de neutralizare. Curbe de titrare.

    Indicarea punctului de echivalenta.6.Titrimetria redox. Consideratii teoretice. Indicarea

    punctului de echivalenta. Titranti oxidanti si titranti reducatori.

    7.Titrimetria de precipitare. Consideratii teoretice. Indicarea punctului de echivalenta. Aplicatii.

    8.Titrimetria de complexare. Consideratii teoretice. Indicarea punctului de echivalenta. Aplicatii

  • Laborator1. Lucrri introductive de analiz cantitativ. Cntrirea la balana

    analitic. Trecerea cantitativ a unei substane n balonul cotat. Msurarea i transvazarea unei pri alicote de soluie. Citirea corect a volumului la biuret.

    2. Aducerea la mas constant a sticlriei de laborator. Determinarea umiditii unei probe.

    3. Prepararea soluiei de HCl aproximativ 0,1N i determinarea factorului de corecie. Determinarea masei necunoscute de borax dintr-o soluie prin titrare cu HCl 0,1 N.

    4. Determinarea concentraiei unei soluii de NaOH prin titrare cu soluie de HCl 0,1N. Determinarea alcalinitii produselor de cofetrie.

    5.Prepararea soluiei de NaOH aproximativ 0,1N i determinarea factorului de corecie. Determinarea masei necunoscute de acid oxalic dintr-o soluie prin titrare cu NaOH 0,1N.

    6. Analiza acidului acetic din oet. Determinarea concentraiei H2SO4n soluiile pentru acumulatori.

  • Laborator7. Permanganatometria. Prepararea soluiei de KMnO4 aproximativ 0,01N i determinarea factorului de corecie. Determinarea masei necunoscute de acid oxalic dintr-o soluie prin titrare cu KMnO4 0,01N.

    8.Tiosulfatometria. Prepararea soluiei de Na2S2O3 aproximativ 0,01N i determinarea factorului de corecie. Determinarea masei necunoscute de bicromat de potasiu dintr-o soluie prin titrare cu soluie de Na2S2O30,01N.

    9.Iodometria. Prepararea soluiei de iod aproximativ 0,01N i determinarea factorului de corecie al soluiei de iod aproximativ 0,01N. Determinarea concentraiei necunoscute a soluiei de tiosulfat de sodiu prin titrarea excesului de iod.

    10.Argintometria.Prepararea soluiei de AgNO3 aproximativ 0,01N i determinarea factorului de corecie. Determinarea masei necunoscute de NaCl dintr-o soluie prin titrare cu AgNO3 0,01N

    11.Complexometria. Prepararea soluiei de Complexan III aproximativ 0,01N i determinarea factorului de corecie.Determinarea masei necunoscute de magneziu dintr-o soluie prin titrare cu complexan III 0,01N.

    12. Determinarea duritii apelorColocviul de laborator

  • Bibliografie Chirila E., S Dobrinas, Metode chimice de analiza cantitativa. Ovidius

    University Press, 2011 Chirila E., S Dobrinas, Metode chimice de analiza cantitativa. Aplicatii si

    probleme, Ovidius University Press, 2011 Vladescu L., Echilibre chimice in chimia analitica, Ed. Did. Si Ped.,

    Bucuresti, 2004 Birghila S., Chimie analitica cantitativa, Ovidius University Press,

    Constanta, 2000. Chirila E., Chimie analitic calitativ, Ovidius University Press,

    Constanta, 2004. Chirila E., Birghil S., Dobrina S. Chimie analitic. Consideraii teoretice

    i probleme, Ovidius University Press, Constanta, 2005. Chiril E. Chimie analitic. Aplicaii, Ovidius University Press, Constanta,

    2002. Sava C. Chimie analitica cantitativa, Ovidius University Press, Constanta,

    2001 Liteanu C., Chimie analitic cantitativ. Volumetrie, Ed.Did. i

    Ped.,Bucureti, 1969.

  • Bibliografie Luca C., pH-ul i aplicaiile lui, Ed Tehnic, Bucureti, 1972. Luca C., Duca Al., Crian I.Al., Chimie analitic i analiz

    instrumental, Ed.Did. i Ped.,Bucureti, 1983. Magearu V., Chimie analitic, Ed.Did. i Ped., Bucureti, 1979. Ptroescu C., Gnescu I., Analiza apelor, Ed Scrisul Romnesc,

    Craiova, 1980. Pietrzyk Donald J., Frank Clyde W, Chimie analitic, Ed.Tehnic,

    Bucureti, 1989. Seracu, D.I. ndreptar de chimie analitic, Ed.Tehnic, Bucureti,

    1989 Kealey D, Haines P.J., Analytical chemistry, BIOS Scientific

    Publishers Ltd., 2002 Skoog A. D., S., West D. M., Holler F.J., Analytical Chemistry,

    Seventh Edition, Saunders College Publishing, 1996. Skoog A.D., Holler F.J, Nieman T.A., Principles of Instrumental

    Analysis, Fifth Edition, Saunders Golden Sunburst Series, 1998.

  • Chimia analitic

    disciplin tiinific care elaboreaz i aplic metode, instrumente i strategii pentru a obine informaii despre compoziia i natura materiei n spaiu i timp.

    CalitativeCantitativeStructurale

  • Domenii n care sunt aplicate curent diverse tehnici analitice

    Controlul calitii proceselor industriale i a produselor finite;

    Monitorizarea i controlul polurii; Studiile clinice i biologice; Prospeciunile geologice; Cercetarea fundamental i

    aplicativ

  • Chimia analitic - analiza chimic

    chimia analitic - mbuntirea metodelor cunoscute, extinderea acestora la noi tipuri de probe sau dezvoltarea a noi metode pentru msurarea fenomenelor chimice

    analiza chimic - aplicarea zilnic a unor metode deja puse la punct.

  • Chimia analitic - analiza chimic

    Exemplu evaluarea oportunitii deschiderii unor noi exploatri miniere prin cunoaterea cu exactitate a coninutului n minereu util.

    Chimia analitic - dezvolt i valideaz noi metode capabile s furnizeze informaiile dorite

    Analiza chimic - aplic aceste metode n activitatea zilnic de producie.

  • Exemple de probleme evaluarea cantitii de particule de praf provenite

    din atmosfer sau din sol ingerat de copii, ca un indicator al expunerii la aceast categorie de poluani din mediu;

    dezvoltarea unor detectori rapizi i sensibili pentru determinarea unor ageni chimici degajai n mediu;

    evaluarea contaminanilor antrenai n pnza freatic dintr-un depozit de deeuri;

  • Exemple de probleme evidenierea autenticitii unei opere de art; gsirea unei metode de detectare a prezenei

    materialelor explozibile n bagajele dintr-un aeroport;

    determinarea structurii unui virus nou descoperit; verificarea unui nou indicator vizual pentru

    titrrile acido bazice; gsirea unei metode pentru evaluarea cantitii

    de monoxid de carbon emis de automobile.

  • Soluionarea problemelor analitice

    1. Definirea problemei2. Alegerea metodei i tehnicii analitice celei mai

    potrivite3. Realizarea experimental

    Prelevarea probei Pretratarea sau condiionarea probei Analiza calitativ pentru identificarea speciilor

    chimice prezente Analiza cantitativ pentru determinarea

    concentraiei speciilor identificate

  • Soluionarea problemelor analitice

    4. Interpretarea rezultatelor n sensul importanei lor pentru rezolvarea problemei originale

    5. Evidenierea soluiei gsite pentru problema dat. se vor prezenta n rezumat procedeul analitic,

    rezultatele, eventual prelucrarea lor statistic i detalii privind orice problem ivit pe parcursul analizei;

  • Definirea problemei Care este natura probei (organic sau anorganic) i starea ei de agregare (solid, lichid, gazoas etc.);

    Ce cantitate de prob este disponibil (de la macroprobe pn la microprobe) i cte probetrebuie analizate;

    Ce informaie de caut (calitativ, cantitativ, structural);

    Care este gradul de precizie cerut pentru determinri (n cazul analizei cantitative);

    Exist echipament i personal corespunztor

  • Alegerea metodei i tehnicii analitice

    Metodele analitice au la baz proprietile analiilor (chimice sau fizice)

    metode chimice metode instrumentale.

    Mrimea fizic msurat, corelat cu natura i concentraia analitului - semnal analitic.

  • Alegerea metodei i tehnicii analitice

    Aceeai metod se poate dezvolta n diferite tehnici analitice

    Exemplu: Tehnici ale metodei cromatografice pe strat subire pe coloan (clasic sau capilar).

  • Metode analitice disponibile i

    principalele lor aplicaii

  • Majori,Minori

    CantitativVolumul soluiei unui reactiv standard ce

    reacioneaz cu analitul

    Titrimetrie

    Majori,Minori

    CantitativMasa analitului pur sau a unui compus cu

    stoechiometria cunoscut

    Gravimetrie

    Majori, Minori, Urme

    CalitativCantitativ

    Timpi de migrareElectroforez

    Majori, Minori, Urme

    CalitativCantitativ

    Timpi sau volume de retenie

    Cromatografie

    Nivelul de concentraie al analiilor

    Tip analizProprietate msuratMetod

  • Majori, Minori, Urme

    CalitativCantitativ

    Radiaia nuclear ionizant caracteristic

    emis de analit

    Radiometrie

    Majori, Minori, Urme

    CalitativCantitativStructural

    Raportul masa/sarcin specific analitului sau a

    fragmentelor sale

    Spectrometrie de mas

    Majori, Minori, Urme

    CalitativCantitativStructural

    Lungimea de und i intensitatea radiaiei

    electromagnetice emis sau absorbit de analit

    Spectrometrie atomic i molecular

    Majori, Minori, Urme

    CalitativCantitativ

    Proprieti electrice ale analiilor n soluie

    Metode electrochimice

    Nivelul de concentraie al analiilor

    Tip analizProprietate msuratMetod

  • Factori determinani n alegerea metodei analitice

    Factori care depind de prob tipul probei (natura i sursa); procedeul de pregtire n vederea msurrii; posibilele interferene n detecia sau msurarea

    concentraiei analiilor i eliminarea acestora; precizia cerut n analiza cantitativ; nivelul concentraiei analiilor i limita de detecie

    cerut; gradul de selectivitate metodele pot fi

    selective pentru un numr mic de analii sau specifice numai pentru un analit;

  • Factori determinani n alegerea metodei analitice

    Factori care depind de laboratorul de analiz

    scopul analizei, timpul i costurile; existena aparaturii, materialelor de

    referin (standarde, reactivi); controlul calitii i protecia muncii.

  • Precizia analizei scop tiinific - precizie mare

    compoziia elemental a unei substane pentru a i se stabili formula chimic

    aflarea structurii mineralogice a unui mineral determinarea aciunii fiziologice a substanelor

    analizele tehnice - metode rapidedeterminarea valorii substanelor naturale sau

    artificialecontrolul proceselor tehnologice

  • Mrimile i unitile fundamentale ale Sistemului Internaional

    cdcandelIvintensitate luminoas7molmolncantitate de substan6.

    KkelvinTtemperatur termodinamic

    5AamperIintensitate de curent4ssecundttimp3

    kgkilogrammmas2mmetrullungime1

    SimbolUnitateSimbolMrime msuratNr.

  • Mrimi i uniti derivate din SI

    m3, (L)V = l3Vvolumm/sv = l/tvvitez

    kg/m3 (g/L) = m/VdensitateUnitate de msurRelaie de definiieSimbolMrime

  • Alte uniti de msur SI i non-SI

    C= K 273,15Cgrad Celsiustemperatur1V=1W/A=1m2 kg/(s3 A)Vvoltpotenial1C=1A sCcoulombsarcin1W=1J/s=1m2 kg/s3Wwatputere1J=1N m=1m2 kg/s2Jjouleenergie, cldur1atm=101,325Paatmatmosfer1Pa=1N/m2=1kg/(m s2)Papascalpresiune1N=1m kg/sNnewtonfor1=1x10-10mangstromlungimeTransformare n SISimbolUnitateMrime msurat

  • Mrimi i uniti de msur

  • un mol conine 602213670000000000000000 particule

    unele tehnici analitice pot detecta pn la 0,000000000000001g dintr-o specie.

    notarea tiinific un mol conine 6,0221367x1023 particule masa detectat este 1x10-15g.

    Este preferabil s se exprime msurtorile fr termenii exponeniali, nlocuindu-i cu un prefix.

  • Prefixe comune pentru notarea exponenial

    yyocto10-24mmili10-3zzepto10-21ccenti10-2aatto10-18ddeci10-1ffemto10-15kkilo103ppico10-12Mmega106nnano10-9Ggiga109micro10-6Ttera1012

    SimbolPrefixExponenialSimbolPrefixExponenial

  • AplicaiiS se efectueze urmtoarele transformri folosind nmulirea cu 10 la

    puteri pozitive sau negative: 10g = mg = pg = kg = g= ng 2L= mL = m3 = dm3 = L= cm3 100 moli = mmoli = pmoli = kmoli = moli=

    nmoliS se exprime urmtoarele mrimi n uniti ale SI: 51010 pg; 1781012 g; 150000000010-8 g; 230000010-10 g;

    2,51015 ng 3107 L; 710-3 mL; 5107 L; 1500000 nL; 7500103 L; 50mL;

    50m3; 310-7m3 0,000000000001 kmoli; 0,00005 mmoli; 3 107 mmoli; 3 10 -2

    kmoli; 2,53108 moli

  • Uniti de exprimare a concentraiei

    ppbg solut/109 g soluiepri pe bilionppmg solut/106 g soluie pri pe milion

    %w/vg solut/100mL soluiemas pe volum, %%v/vmL solut/100mL soluie procente de volum%w/wg solut/100g soluie procente de mas

    mMoli solut/100g soluie molalitateNNr Eg solut/litri soluienormalitateMMoli solut/litri soluiemolaritate

    SimbolExpresie (uniti)Nume

    Eg echivaleni gram

  • Calculul echivalentului gram Eg = /p - p - numr ntreg pentru acizi - numrul de protoni cedai; Exemple:

    pentru acizi monobazici p = 1, deci echivalentul gram este egal cu masa molar. Eg HCl = .

    Eg H2SO4 poate fi cnd neutralizarea se face la sare acid sau /2 cnd neutralizarea se face pn la sare neutr

    Eg H3PO4 poate avea valori variabile n funcie de numrul de protoni cedai:

    H3PO4 + OH- => H2O + H2PO4- (Eg = ) H2PO4- + OH- => H2O + HPO42- (Eg = /2) HPO42- + OH- => H2O + PO43- (Eg = /3)

  • Calculul echivalentului gram pentru hidroxizi p = numrul de protoni acceptai; Exemple:

    Pentru bazele monoacide (NaOH, KOH) p=1 (Eg= ) Pentru bazele biacide (Ca(OH)2, Ba(OH)2)

    Eg= daca accepta un proton Eg= /2 dac accept doi protoni.

    pentru sruri p = nr atomi de metal x valena metalului; Exemple:

    Eg NaCl = Eg CaSO4 = /2 Eg Al2(SO4)3 = /6

  • Calculul echivalentului gram pentru cationi i anioni p = sarcina ionului; Exemple:

    pentru ionii de calciu - 1 mol = 40 g, Eg Ca2+= /2; 1 val = 20g

    pentru ionii de Fe(III) -1 mol = 55,8g Eg Fe3+ = /3; 1 val = 18,6g

    pentru ionii carbonat -1 mol = 60g Eg CO32- = /2; 1 val = 30 g

    pentru ionii fosfat -1 mol = 95g Eg PO43- = /3;1 val = 31,66g

  • Calculul echivalentului gram n cazul reaciilor cu transfer de electroni, p =

    numrul de electroni transferai de substana respectiv.

    Exemplu: n reacia redox

    2FeCl3 + SnCl2 => 2FeCl2 + SnCl4 echivalentul gram al FeCl3 i al FeCl2 este egal cu masa

    molecular (p=1) - procesul redox implic transferul unui singur electron ntre Fe(II) i Fe (III)

    echivalentul gram al SnCl2 i SnCl4 este egal cu /2 (p=2). Eg Cr2O72-/2Cr3+ = /6 Eg MnO4-/Mn2+ = /5

  • Calculul echivalentului gram n funcie de reacia chimic la care particip, valoarea

    echivalentului gram al aceleiai substane poate fi variabil.

    Alte exemple Oxalatul acid de potasiu KHC2O4 poate avea doi

    echivaleni: dac este utilizat ntr-o reacie de neutralizare Eg = ;

    dac este utilizat ca agent reductor C2O42- => 2CO2+ 2e- , Eg = /2.

    Acidul azotic HNO3 poate avea trei valori ale Eg: n reaciile de neutralizare Eg= (acid monoprotic) n reaciile redox, dac e folosit ca agent oxidant,

    Eg= , Eg= /3 sau Eg= /8 dac din reacie rezult NO2, NO i respectiv NH3.

  • Aplicaii S se scrie expresia de calcul a echivalentului gram

    pentru urmtoarele substane, n reacii n care nu se schimb numrul de oxidare:

    carbonat de calciu, acid clorhidric, acid sulfuric (neutralizare total), acid fosforic (neutralizare total), acid azotic, hidroxid de sodiu, hidroxid de calciu, hidroxid de aluminiu, hidroxid de fier (II), hidroxid de fier (III), hidroxid de magneziu, hidroxid de zinc, clorur de sodiu, clorur de calciu, clorur de aluminiu, clorur de magneziu, sulfat de cupru (II), sulfat de calciu, sulfat de fier (II), sulfat de fier (III), sulfat de aluminiu, carbonat de Fe(III), azotat de sodiu, fosfat de magneziu, sulfur de amoniu, carbonat de sodiu.