Нахождение в природе

Реакции, используемые в титриметрическом анализе, требования предъявляемые к ним.Реакции между добавляемым и анализируемым веществом в процессе титрования условно называют титриметрическими или реакциями титрования.

К ним относятся:

· реакции кислотно-основного взаимодействия;

· реакции окислительно-восстановительного взаимодействия;

· реакции комплексообразования;

· реакции образования малорастворимого соединения;

Независимо от природы любая титриметрическая реакция должна удовлетворять ряду требований. Она должна быть:

· селективной;

· стехиометричной;

· практически необратимой;

· достаточно быстрой;

· обеспечивающей возможность быстрого и точного фиксирования точки эквивалентности;

· раствор титранта должен быть стандартизирован.

Под стандартизацией раствора титранта понимают установление его точной концентрации.

Различают стандартные (приготовленные) и стандартизированные (установленные) растворы титрантов.

Стандартные (приготовленные) растворы получают путем растворения точной навески тщательно очищенного исходного вещества в определенном объеме растворителя.

Стандартизированные (установленные) растворы – растворы, точную концентрацию которых устанавливают путем его титрования стандартным раствором точно известной концентрации.

Титрованные растворы приготовляют также из фиксаналов, или стандарт-титров.

Фиксанал – это запаянная стеклянная ампула с количеством вещества, необходимым для приготовления 1 л точно 0,1 н. или 0,01н. раствора.

Методы титрования. В соответствии с типом титриметрической реакции различают методы:

· кислотно-основного титрования;

· окислительно-восстановительного титрования;

· комплексонометрического титрования;

· осадительного титрования;

По способу выполнения титриметрического анализа различают:

· прямое титрование – определяемое вещество непосредственно титруют титрантом;

· обратное титрование (титрование по остатку) – используются два титрованных рабочих раствора – основной и вспомогательный. Сначала к анализируемому раствору добавляется заведомый избыток одного титрованного раствора, а затем не вступивший в реакцию остаток этого раствора оттитровывается другим рабочим раствором;

· титрование по замещению (титрование заместителя) – к определяемому веществу добавляют специальный реагент, вступающий с ним в реакцию. Один из продуктов взаимодействия оттитровывается рабочим раствором.

По способу подготовки пробы для титрования:

· метод пипетирования – навеску анализируемого вещества растворяют в воде в мерной колбе и пипеткой отбирают в колбу для титрования точный объем на титрование. Титрование проводят 3 раза и по среднему значению рассчитывают содержание анализируемого вещества в растворе и в навеске;

· метод отдельных навесок - навеску анализируемого вещества растворяют в колбе для титрования и титруют рабочим раствором из бюретки. Для получения средних результатов нужно взять 3 отдельные навески, растворить и оттитровать каждую. По среднему результату из трех определений вычисляют содержание анализируемого вещества в навеске;

· приготовить раствор строго определенной молярной концентрации эквивалента (нормальности) – 0,1 н., 0,01 н., 0,5 н. – обычно не удается. Нормальность (молярная концентрация эквивалента) приготовленных титрованных растворов отличается от этих значений и составляет, например, 0,0982 н., 1,0103 н., 0,5015 н. и т. п. В этом случае концентрацию выражают с помощью коэффициента К, называемый поправкой или поправочным коэффициентом, который показывает, во сколько раз нормальность данного раствора больше той нормальности, с которой ее сравнивают, или какую часть от нее составляет. Поправку получают делением нормальности титрованного раствора на ближайшее строго определенное значение нормальности, например:

0,0982 ₌ 0,982; К= 0,982 к 0,1 н.

^0,1

Задания для контроля усвоения темы.

16. На осаждение гидрокарбонатов кальция и магния из 2л воды израсходовано 2,12г карбоната натрия. Определите жесткость воды.

17. Карбонатная жесткость воды равна 40 мг/л эквивалентов. При кипячении 120л этой воды выделилось 216,8г осадка смеси карбоната кальция и гидроксокарбоната магния. Определите массу каждого компонента смеси.

18. Жесткая вода содержит 50мг/л гидрокарбоната кальция и 15мг/л сульфата кальция. Сколько (по массе) карбоната натрия потребуется для умягчения 1м³ такой воды?

19. Какую массу фосфата натрия надо прибавить к 500мл воды. Чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5 ммоль эквивалентов?

20. Рассчитайте чему равна жесткость воды в 100л которой содержится 14,632г гидрокарбоната магния?

21. При определении жесткости воды комплексометрическим методом, на титрование 100мл воды потребовалось 5мл 0,1н. раствора трилона Б. Рассчитайте жесткость воды.

22. К 100л жесткой воды прибавили 12, 95г гидроксида кальция. На сколько понизилась карбонатная жесткость воды?

23. К жесткой воде, содержащей 1г сульфата кальция в литре, добавили избыток соды. Какова жесткость исходной воды в мг/л эквивалентов. Сколько граммов осадка выпадет после полного устранения жесткости из 1м³ такой воды?

24. Сточная вода химического завода содержит в одном литре 5г кальциевой селитры м 2г поваренной соли. Какова жесткость этой воды в ммоль/л. Какое вещество и в каком количестве следует добавить к 10л такой воды для полного устранения жесткости?

25. Минеральная вода «Нарзан» содержит в одном литре 0,3394г кальция и 0,0884г магния в виде ионов. Какова общая жесткость нарзана в ммоль/л? Какое вещество и в каком количестве следовало бы добавить к одному кубометру «нарзана» для полного удаления жесткости?

26. Какова жесткость воды (в ммоль/л), если для ее устранения к 100л воды потребовалось добавить 15,9 г безводной соды?

27. Вычислите жесткость воды, зная, что в 600л ее содержится 65,7г гидрокарбоната магния и 61,2 сульфата калия.

28. Растворимость гипса в воде равна 8 · 10^-3 моль/л. Какова жесткость такого (насыщенного) раствора в мг/л? Какое вещество и в каком количестве следует прибавить к одному кубометру такой воды для полного устранения ее жесткости?

29. При кипячении 250мл воды, содержащей гидрокарбонат кальция, выпал осадок массой 3,5мг. Чему равна жесткость воды?

30. Определите карбонатную жесткость, если на титрование 200мл воды израсходовано 8мл 0,05н. раствора НСl.

4.11 РАЗДЕЛ: ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА И ИХ ОСОБЕННОСТИ

Цель: знакомство с важнейшими свойствами основных классов органических соединений.

Классификация органических соединений

Все органические соединения в зависимости от строения углеродного скелета классифицируют следующим образом.

I. Ациклические соединения – с открытой (незамкнутой) цепью углеродных атомов.

1) Предельные, или насыщенные (алканы).

2) Непредельные, или ненасыщенные (алкены, алкины, алкадиены)

II. Циклические соединения, в которых углеродные атомы образуют циклы.

1) Карбоциклические соединения, в которых циклы образованы только углеродными атомами (ароматические, алициклические)

2) Гетероциклические соединения, в состав цикла которых входят атомы других элементов (N, O, S и др.).

При замещении одного или нескольких атомов водорода в молекулах предельных, непредельных или ароматических углеводородов одной из функциональных групп (-ОН, -NH₂, -NO₂,-COH -COOH) образуются гомологические ряды производных углеводородов – спиртов, аминов, нитросоединений, галогенопроизводных, альдегидов, кислот, соответственно.

Гомологические ряды – это группы гомологов, расположенные в порядке возрастания их относительной молекулярной массы.

Гомологи – органические вещества, сходные по химическим свойствам и отличающиеся друг от друга на группу -СН₂.

Например, гомологический ряд алканов представлен следующими углеводородами, соответствующих общей формуле С_nH_2n+2:

СН₄ – метан

С₂Н₆ –этан

С₃Н₈ – пропан

С₄Н₁₀ – бутан

С₅Н₁₂ – пентан

С₆Н₁₄ – гексан

С₇Н₁₆ – гептан

С₈Н₁₈ – октан

С₉Н₂₀ – нонан

С₁₀Н₂₂ – декан и т.д.

Для органических веществ характерно явление изомерии, редко встречающееся среди неорганических соединений.

Изомерия – это проявление различных свойств веществами, имеющими одинаковый состав. Такие вещества, имеющие одинаковый состав, но отличающиеся строением молекул и свойствами, называют изомерами.

Например, формуле С₂Н₆О отвечают два органических соединения

С₂Н₅ОН – этиловый спирт и СН₃-О-СН₃ – диметиловый эфир, различающиеся по химическим и физическим свойствам.

Классификация органических реакций по составу

исходных веществ и продуктов реакции

1) Реакции замещения.

_hn

СН₄ + Сl₂ ® CH₃Cl + HCl

^{метан хлорметан}

2) Реакции присоединения.

_{300 С, Ni}

H₂C=CH₂ + H₂ ® CH₃-CH₃ гидрирование

^этен _{kаt, t} ^этан

nCH₂=CH₂ ® (-CH₂-CH₂)_n полимеризация

^{этилен полиэтилен}

3) Реакции отщепления.

_{H2SO4, t>140}

CH₃-CH₂OH ® CH₂=CH₂ + H₂O

^{Этанол этен}

4) Реакции перегруппировки (изомеризации)

_{kаt, t}

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ ® CH₃-CH-CH₃

^бутан CH_{3 изобутан (метилпропан)}

По типу разрыва химической связи в реагирующих частицах выделяют:

1) радикальные реакции – процессы, идущие с гомолитическим разрывом ковалентной связи.

Н

Н С Н ® ·СН₃ + ·Н

Н _{метил радикал}

^{метан радикал водорода}

Нейтральный атом или частица с неспаренным электроном называется свободным радикалом.

2) Ионные реакции – процессы, идущие с гетеролитическим разрывом ковалентных связей, когда оба электрона связи остаются с одной из ранее связанных частиц. Н

Н: С½: Cl ® СН₃⁺ +:Cl^-

Н _{метил хлорид}

^{хлористый метил катион анион}

^{(электрофил) (нуклеофил)}

В результате гетеролитического разрыва связи получают заряженные нуклеофильную частицу, имеющую пару электронов на внешнем электронном уровне, и электрофильную частицу, имеющую свободную орбиталь на внешнем электронном уровне. Частица с положительным зарядом на атоме углерода называется карбокатионом.

Углеводороды - органические соединения, в состав которых входят только два элемента: углерод и водород.

Например: CH₄, C₂H₆, C₃H₆, C₆H₆, C₈H₁₀ и т.п.

В общем виде - С_xH_y.

Углеводороды имеют важное научное и практическое значение. Во-первых, представления о строении и свойствах этих веществ служат основой для изучения органических соединений других классов, т.к. молекулы любых органических веществ содержат углеводородные фрагменты. Во-вторых, знание свойств углеводородов позволяет понять исключительную ценность этих соединений как исходного сырья для синтеза самых разнообразных органических веществ, широко используемых человеком.

Углеводороды содержатся в земной коре в составе нефти, каменного и бурого углей, природного и попутного газов, сланцев и торфа. Запасы этих полезных ископаемых на Земле не безграничны. Однако до настоящего времени они расходуются главным образом в качестве топлива (двигатели внутреннего сгорания, тепловые электростанции, котельные) и лишь незначительная часть используется как сырье в химической промышленности. Так, до 85% всей добываемой нефти идет на получение горюче-смазочных материалов и лишь около 15% применяется как химическое сырье. Поэтому важнейшей задачей является поиск и разработка альтернативных источников энергии, которые позволят более рационально использовать углеводородное сырье.

Нефть (от перс. neft) - горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом, распространенная в осадочной оболочке Земли и являющаяся важнейшим полезным ископаемым. Нефть – это сложная смесь жидких углеводородов, в которых растворены газообразные и другие вещества.

Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной глубине, где нефть заполняет свободное пространство между некоторыми породами. Если она находится под давлением газов, то поднимается по скважине на поверхность Земли.

Дата добавления: 2014-10-23