Uvod u Kemijsku Analizu

UVOD U KEMIJSKU ANALIZU

KEMIJSKA ANALIZA

• KVALITATIVNA KEMIJSKA ANALIZA

• dokazivanje pojedinih kemijskih elemenata ili karakterističnih skupina pomoću kemijskih reakcija

• reagens – prevodi ispitivanu tvar u novi spoj poznatog sastava i osobina

• KVANTITATIVNA KEMIJSKA ANALIZA

• određivanje količine pojedinih sastojaka

• određivanje sastava analizirane tvari, kemijskog spoja ili smjese spojeva

KVALITATIVNA KEMIJSKA ANALIZA

• Izvodi se najčešće u otopini ili instrumentalnom analizom.

• Izvođenje u otopini - opažanje promjena nakon dodatka reagensa:

• pojava taloga• promjene boje• pojave karakterističnih mirisa• pojave mjehurića

• Dokazivanje anorganskih tvari: dokaz kationa i aniona specifičnim reakcijama

REAKCIJE I ODREĐIVANJE KATIONA

ANALITIČKA SKUPINA

SKUPNI REAGENS

KATIONI

I. HCl Ag+, Hg2+, Pb2+

II. H2S Hg2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, As3+, As5+, Sb3+, Sb5+, Sn2+, Sn4+

III. (NH4)2S Co2+, Ni2+, Al3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Mn2+, Zn2+

IV. (NH4)2CO3 Ca2+, Sr2+, Ba2+

V. - Mg2+, Li+, K+, Na+, NH4+

Kationi prve analitičke skupine

Reakcije iona Ag+

1. Ag+ + NO3- + H+ + Cl- AgCl(s) + H+ + NO3

- BIJELI SIRASTI TALOG

AgCl(s) +2 NH4OH [Ag (NH3)2]+ + Cl- + 2 H2O otapanje taloga

[Ag (NH3)2]+ + Cl- + 2 H+ + 2 NO3- AgCl(s) + 2 NH4

+ + 3 H2OBIJELI SIRASTI TALOG

- specifična reakcija za dokazivanje Ag+ iona


Reakcije iona Ag+

2. Ag+ + NO3- + 2 Na+ + OH- Ag2O(s) + 2 Na+ + 2 NO3

-

TAMNOSMEĐI TALOG

Ag2O(s) + 4 NH4OH [Ag (NH3)2]+ + 2 OH- + 3 H2O

- otapanje taloga u HNO3, NH4OH, ne i u višku NaOH:


3. Ag+ + NO3- + 4 Na+ + 2HPO4

2- Ag3PO4 (s) + Na+ + H2PO4

2- + 3 Na+ + H2PO4- + 3 Na+ +

3 NO3-ŽUTI TALOG

- Ag3PO4 otapa se u HNO3 i NH4OH

Reakcije iona Pb2+


1. Pb2+ + 2 CH3COO- + 2 H+ + 2 Cl- PbCl2(s) + 2 CH3COOH

bijeli talog

slabo topljiv u hladnoj vodi dobro topljiv u ključaloj vodi


Pb(OH)2 amfoterni hidroksid

Pb(OH)2 + 2 H+ + 2 NO3- Pb2+ + 2 NO3

- + 2H2O - otapa se i u kiselinama:

- otapa se i u bazama:

Pb(OH)2 +Na+ + OH- Na+ + Pb(OH)3

-

plumbat(II) ion

2. Pb2+ + 2 CH3COO- + 2 Na+ + 2 OH- Pb(OH)2(s) + + 2 Na+ + 2 CH3COO-

bijeli voluminozni talog


3. Pb2+ + 2 CH3COO- + 2 K+ + 2 I- PbI2(s) + 2 K+ + 2 CH3COO- ŽUTI TALOG

otapa se u toploj vodi

hlađenjem – kristalizacija: igličasti kristali PbI2


4. Pb2+ + 2 CH3COO- + 2 K+ + Cr2O72- + H2O 2 PbCrO4(s) +

2 K+ + Cr2O72- + 2 CH3COOH ŽUTI TALOG

- otapa se u HNO3 i u jakim bazama

- specifična reakcija za dokazivanje Pb2+ iona

Reakcija Pb2+ iona


Reakcije iona Hg2+

Kationi druge analitičke skupine

1. 2 Hg2+ + 4 Cl- + 4 Sn2+ + 2 Cl- → Hg2Cl2(s) + Sn4+ + 4 Cl-

BIJELI TALOG

- specifična reakcija za dokazivanje Hg2+


2.

Hg2+ + Cl- + 2 K+ + 2 I- → HgI2(s) + 2 K+ + 2 Cl- CRVENI TALOG

otapa se u suvišku KI

HgI2 + 2K+ + 2 I- → 2 K+ + [HgI4]2-

+ NaOH

Nesslerov reagens

- služi za dokazivanje NH3


Reakcije iona Cu2+

1.

Cu2+ + SO42- + 2 NH4OH → Cu(OH)2(s) + 2 NH4

+ + SO42-

PLAVI TALOG


- Cu(OH)2 se otapa u višku NH4OH:Cu(OH)2(s) + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+ + 2 OH-

- dodatkom NH3 Cu2+ prelazi utamno plavi tetraaminobakar(II) ion:

[Cu(H2O)4]2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+ + 6H2O


2. Dodavanje krutog NaCl u otopinu modre galice:

[Cu(H2O)6]2+ + 4 Cl- [CuCl4]2- + 6 H2Ozelena otopinamodra otopina

Kationi treće analitičke skupine

Reakcije iona Al3+

2 Al3+ + 3 SO42- + 6 Na+ + 6 OH- 2 Al(OH)3(s) + 6 Na+ + 3 SO4

2-

bijeli želatinozni talog

Al(OH)3 amfoterni hidroksid:

• otapa se u bazama: Al(OH)3(s) + Na+ + OH- Na+ + Al(OH)4

-

aluminat ion

Al(OH)3(s) + 3 H+ + NO3- Al3+ + 3 NO3

- + 3 H2O

• otapa se i u kiselinama

Reakcije iona Fe3+


1. Fe3+ + 3 Cl- + 3 Na+ + 3 OH- Fe(OH)3(s) + + 3H2Scrvenosmeđi talog

otapa se u kiselinama ne otapa se u u višku jake baze

2. reakcijama s kalijevim heksacianoferat(II) ionom:

4 Fe3+ + 12 Cl- + 12 K+ + 3 [Fe(CN)6]4- Fe4[Fe(CN)6]3(s) + + 12K+ + 12 Cl- berlinsko plavilo

- specifična reakcija za dokazivanje Fe3+


1. Zn2+ + SO42- + 2 Na+ + 2 OH- Zn(OH)2(s) + 2 Na+ + SO4

2-

bijeli želatinozni talog

Zn(OH)2(s) amfoterni hidroksid:

Zn(OH)2 + 2 Na+ + 2 OH- 2 Na+ + Zn(OH)4-

- otapa se u bazama:

-otapa se i u kiselinama:

Zn(OH)2 + 2 H+ + 2 NO3- Zn2+ + 2 NO3

- + 2 H2O

Kationi pete analitičke skupine

Dokazivanje NH4+ iona

- s Nesslerovim reagensom

NH4+ + 2 [HgI4]2- + 4 OH- Hg2NI(s) + 7 I- + 4 H2O

narandžasto-smeđi talog

Kationi pete analitičke skupine

Dokazivanje soli litija, natrija i kalija bojanjem plamena

Soli litija

karmin crvena

Soli kalija

ljubičasta

Soli natrija

žuta

REAKCIJE I ODREĐIVANJE ANIONA

Reakcije iona Cl-

Na+ + Cl- + Ag+ + NO3- AgCl(s) +Na+ + NO3

-

bijeli sirasti talog

AgCl(s) +2 NH4OH [Ag (NH3)2]+ + Cl- + 2 H2O

• otapanje taloga

[Ag (NH3)2]+ + Cl- + 2 H+ + 2 NO3- AgCl(s) + 2 NH4

+ + 3 H2O

• ponovno taloženje

- specifična reakcija za dokazivanje Cl- iona

Reakcije iona CO32-


1. 2 Na+ + CO32- + Ba2+ + 2Cl- BaCO3(s) + 2Na+ + 2 Cl-

bijeli talog

• otapa se u kiselinama uz pjenušanje (izdvajanje CO2):

2 Ba2+ + CO32- + 2 H+ + SO4

2- Ba2+ + 2 NO3- + H2O + CO2

kiselina


2. 2 Na+ + CO32- + 2 H+ + SO4

2- 2 Na+ + SO42- + H2O +

CO2(g)

Reakcije iona PO43-

2 Na+ + HPO42- + Mg2+ + 2 Cl- + NH4OH MgNH4PO4(s) + 2

Na+ + 2 Cl- + H2Obijeli talog

Reakcije iona NO3-

2 K+ + 2 NO3- + 6 Fe2+ + 6 SO4

2- + 8 H+ + 4 SO42- 6 Fe3+

+ + 9 SO4

2- + 2 K+ + SO42- + 2NO + 4 H2O


Fe2+ + NO [FeNO]2+smeđi prsten


2 Na+ + SO42- + Ba2+ + 2 Cl- BaSO4(s) + 2 Na+ + 2 Cl-

bijeli talog

specifična reakcija za dokazivanje SO42-

KVANTITATIVNA KEMIJSKA ANALIZA

• određivanje mase, odnosno količine spojeva ili elemenata u uzorkuMETODE KVANTITATIVNE KEMIJSKE ANALIZE:

- prema vrsti određivanja:1. VOLUMETRIJA2. GRAVIMETRIJA3. ELEKTROANALITIČKE METODE4. SPEKTRALNE METODE

- prema vrsti reakcije i svojstvima tvari:1. KEMIJSKE METODE (gravimetrija i volumetrija)2. FIZIKALNE METODE (spektralne metode)3. FIZIKALNO-KEMIJSKE METODE (elektroanalitičke

metode, spektrofotometrija, kolorimetrija)

- prema masi ispitivane tvari:1. MAKROANALIZA (masa uzorka > 100 mg)2. SEMIMIKROANALIZA (masa uzorka od 10 mg do

100 mg)3. MIKROANALIZA (masa uzorka < 10mg).

KVANTITATIVNA KEMIJSKA ANALIZA

VOLUMETRIJA

• metoda kvantitativne kemijske analize kojom se mjeri volumen otopine reagensa točno poznate koncentracije (STANDARDNE OTOPINE) utršen za reakciju s ispitivanom tvari.• postupak se naziva TITRACIJA• kraj kemijske reakcije – TOČKA EKVIVALENCIJE• utvrđuje se INDIKATORIMAUVJETI ZA REAKCIJU KOJA SE KORISTI U VOLUMETRIJI:• mora teći stehiometrijski• mora biti kvantitativna (potpuna)• završetak reakcije mora biti vidljiv

bireta

VOLUMETRIJA

METODE VOLUMETRIJE (prema vrsti kemijske reakcije):1. METODA NEUTRALIZACIJE (acidimetrija,

alkalimetrija)2. METODA OKSIDACIJE I REDUKCIJE

(manganometrija, jodometrija)3. METODA TALOŽENJA ILI PRECIPITACIJE

(argentometrija i rodanometrija)4. KOMPLEKSOMETRIJSKA METODA

VOLUMETRIJA

PRIPREMA STANDARDNIH OTOPINA• standardna otopina: otopina točno poznate koncentracije• titrival• primarni standard: služi za određivanje točne koncentracije standardne otopine

VOLUMETRIJA

VOLUMETRIJSKO POSUĐE

odmjerna tikvica pipete bireta menzura

slike\volumetrija\watch.htm

VOLUMETRIJA

INDIKATORI • pokazuju točku ekvivalencije (kemijska reakcija dovršena, dodana ekvivalenta količina standardne otopine• organski spojevi koji mijenjaju boju u zavisnosti:

- o promjeni pH (kiselo-bazični indikatori)

VOLUMETRIJA

- nastajanju adsorpcijskih spojeva - nastajanju kompleksa sa metalom (metalokromni indikatori):

VOLUMETRIJA

ACIDIMETRIJA

• ODREĐIVANJE TOČNE KONCENTRACIJE OTOPINE HCl

- metoda određivanja mase neke baze titracijom sa standardnom otopinom kiseline

- titracija otopine HCl približne koncentracije, c = 0,1 mol dm-3 otopinom Na2CO3, c = 0,05 mol dm-3 (primarni standard).

Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2O + CO2

2 3 2 32 c(Na CO ) V((Na CO )c(HCl)

V(HCl)

• ODREĐIVANJE MASE NaOH

ACIDIMETRIJA

• pipetiranje – uzimanje točnog volumena uzorka pomoću pipete V (NaOH) = 20 cm3

ACIDIMETRIJA

• titracija

ACIDIMETRIJA

• točka ekvivalencije

NaOH + HCl → NaCl + H2O

n (NaOH) = n (HCl) = c (HCl) × V (HCl)

m (NaOH) = n (NaOH) × M (NaOH)

ACIDIMETRIJA

• pretitrirana otopina

• dodana standardna otopina HCl-a nakon točke ekvivalencije (u suvišku).

MANGANOMETRIJA

• metoda volumetrije u kojoj se kao oksidirajuće sredstvo koristi otopina kalijeva permanganata• provodi se u vrlo kiselom mediju (dodaje se sumporna kiselina) jer se MnO4

- tako najjače reducira:

MnO4- + 8 H+ + 5 e- → Mn2+

1. jako kisela otopina:

2. slabo kisela otopina:

MnO4- + 4 H+ + 3 e- → MnO2 + 2H2O

ljubičasto

bezbojno

smeđi talog

3. jako bazična otopina: MnO4- + e- → MnO4

2-zelena otopina

MANGANOMETRIJA

• PRIPREMA STANDARDNE OTOPINE KMnO4

• priprema otopine Na2C2O4 približne koncentracije c = 0,05 mol dm-3 • priprema otopine KMnO4 približne koncentracije 0,02 mol dm-3

• određivanje točne koncentracije KMnO4

2 2 4 2 2 44

4

2 / 5 c(Na C O ) V(Na C O )c(KMnO )

V(KMnO )

2 KMnO4 + 5 H2C2O4 + 3 H2SO4 → 2 MnSO4 + 10 CO2 + K2SO4 + 8 H2O

MANGANOMETRIJA

• ODREĐIVANJE MASE OKSALNE KISELINE

n (KMnO4) = 2/5 × n (H2C2O4)

m (H2C2O4) = 5/2 × c (KMnO4) × V (KMnO4) × M (H2C2O4)

Kompleksometrijske titracije

• nastajanje kompleksa

• EDTA najvažniji

• odnos uvijek 1:1

• primjer: Me2+ + H2Y2- MeY2- + 2H+

• metal - indikatori (organski spojevi)

- Eriokrom crno T

- Mureksid

Documents

Uvod u Kemijsku Analizu