Закон действия масс

КУРС ЛЕКЦИЙ

«АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА»

ЧАСТЬ I

«АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

СОДЕРЖАНИЕ

Аналитическая химия и ее задачи

Аналитическая химия – это наука об определении химического состава веществ и их химического строения.

Название науки происходит от слова анализ, что в переводе с латинского означает разрушение, освобождение, разделение на части.

Основная цель аналитической химии состоит в идентификации веществ (установлении тождества анализируемого вещества с известным путем сопоставления). Это задача качественного анализа. Вторая задача состоит в определении количественного содержания составных компонентов исследуемого вещества (количественный анализ). Качественный и количественный анализ может быть выполнен различными методами.

1581 г – в Москве по инициативе Ивана IV Грозного открыта первая в Европе аптека, где выполнялись различные анализы. В 1720 г. В Петербурге Петр I основал первую в России лабораторию технической химии.

Как наука аналитическая химия начала развитие в XVII веке.

РОЛЬ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Аналитическая химия имеет важное научное и практическое значение. Почти все химические законы были открыты с помощью методов аналитической химии. Эта наука тесно связана с любой отраслью народного хозяйства:

¨ геохимия – анализ руд, минералов, черных и цветных металлов;

¨ гидрохимия – анализ природных и промышленных вод;

¨ пищевая промышленность – анализ сырья и продуктов питания;

¨ агрохимия – анализ почвы на содержание питательных элементов и вредных веществ;

¨ медицина – анализ крови и других медицинских объектов;

¨ фармакология – анализ лекарственных средств;

¨ криминалистика – анализ особых объектов (судебная химия);

¨ космохимия – анализ космических объектов.

Химический анализ пищевых продуктов осуществляется на следующих этапах:

1. анализ поступающего в переработку сырья растительного или животного происхождения;

2. анализ полуфабрикатов;

3. анализ готового продукта питания.

МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Наибольшее значение имеют методы определения, классифицируемые по характеру определяемого свойства или по способу регистрации аналитического сигнала:

¨ химические методы анализа основаны на применении химических реакций, которые сопровождаются внешними эффектами (образование осадка, выделение газа, появление, исчезновение или изменение окраски);

¨ физические методы основаны на определенной взаимосвязи между физическими свойствами вещества и его химическим составом;

¨ физико-химические методы основаны на физических явлениях, сопровождающих химические реакции; они наиболее распространены вследствие высокой точности, селективности и чувствительности.

Метрологические характеристики методов анализа

1. Погрешность: относительная

систематическая (во всех опытах)

абсолютная случайная (в повторных опытах)

грубая (промах)

2. Воспроизводимость – близость друг к другу результатов двух параллельных определений.

3. Точность –близость результатов анализа к истинному значению определяемой величины.

Теория гомогенных равновесий

Подавляющее большинство химических реакций, которые применяются в анализе, протекает в растворе. Поэтому важно понимать процессы, происходящие в растворе, состояние электролитов в растворах.

Закон действия масс

В 1884 г. норвежские ученые К. Гульдберг и П. Вааге открыли ЗДМ, который применим к обратимым химическим процессам, протекающим в 2-х взаимообратных направлениях: Скорость химической реакции промопропорциональна молярным концентрациям веществ. Например,

nA + mB pC + qD

Скорость прямой реакции v₁ пропорциональна концентрациям веществ, вступающих в реакцию: v₁= k₁ [A] [B];

k₁ – константа скорости прямой реакции.

Аналогично для обратной реакции: v₂= k₂ [C] [D]. В течение времени скорость прямой и обратной реакции изменяются и в определенный момент они равны. Этот момент называется химическим равновесием, для него справедливо равенство:

k₁ [A] [B] = k₂ [C] [D] = K_равн.

Следствие из ЗДМ: При установившемся химическом равновесии отношение произведения концентраций продуктов реакции к произведению концентраций веществ, вступающих в реакцию, в степенях их стехеометрических коэффициентов, при постоянной температуре величина постоянная и называется константой равновесия.

К_равн не зависит от концентрации веществ, но зависит от их природы, температуры и природы растворителя.

Химическое равновесие является динамическим, поэтому смещается по правилу Ле Шателье. Добавление одного из реагирующих веществ вызывает смещение равновесия, продолжающееся до того момента, когда концентрации всех веществ не будут удовлетворять ЗДМ.