В предлагаемом пособии рассмотрены основные проблемы и методы современной аналитической химии. Авторы стремились дать правильное представление о всех важнейших методах анализа — химических, фи-зи-ко-химических и физических, применяющихся для обнаружения, разделения и количественного определения элементов. Уровень изложения рассчитан в основном на студентов второго (третьего) курса; тем не менее отдельные разделы, например, о фотометрических методах анализа, хроматографии и др., могут служить для более углубленного изучения предмета и студентами старших курсов.
При описании отдельных методов авторы старались показать возможности их применения для анализа веществ не только неорганической природы, но также для исследования органических соединений; элементному и функциональному анализу органических веществ посвящена отдельная глава.
Проспект учебного пособия был разослан для знакомства на кафедры аналитической химии многих университетов страны. Авторы благодарны за сделанные по проспекту критические замечания и пожелания и старались по возможности принять их во внимание.
Главы 1, 8, 10, 12, 27, §§ 1, 2, 3 гл. 33 написаны И. В. Пятницким. Главы 9, И, 13—18, гл. 26, 29, 35, §§ 4—6 гл. 33 написаны А. Т. Пилипенко. Гл. 28 составлена А. Т. Пилипенко совместно с С. В. Галушко, гл. 30 —с О. П. Рябушко, гл. 31 и 32 — с С. В. Тра-чевским, гл. 34 —с Н. С. Мирошниченко, §§ 3 и 4 гл. 15 — с Л. И. Савранским, § 6 гл. 18 — с Л. А. Пилипенко.
Содержание и текст всех разделов авторы обсуждали совместно.
Авторы выражают глубокую благодарность Г, С. Мацибуре, М. К. Искандерову, А. Л. Розен-фельд, Л. П. Игнатенко и Т. Е. Гетьм-ан, оказавшим большую помощь в подготовке рукописи.
Авторы признательны заведующему кафедрой аналитической химии Московского государственного
10 . - '
университета им. М. В. Ломоносова академику И. П. Алимарину и сотрудникам кафедры, а также заведующему кафедрой аналитической химии Московского химико-технологического института им. Д. И. Менделеева профессору О. М. Петрухину и сотрудникам кафедры, которые выполнили большой труд по рецензированию рукописи и сделали ценные замечания, способствующие улучшению рукописи.
Авторы будут признательны за критические отзывы о книге.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.................10
Введение...................12
Раздел I. Общие проблемы аналитической химии .........-•-'.-.. 15
Глава 1. Методы аналитической химии ...... 15
§ 1. Задачи современной аналитической химии 15 § 2. Химические методы анализа ...... 18
§ 3. Физические методы анализа......29
§ 4. Выбор метода анализа........34
Глава 2. Химическое равновесие в гомогенной системе 37 § 1. Закон действия масс.........37
§ 2. Примеры применения закона действия масс 45
Глава 3. Правильность и статистическая обработка
результатов анализа ......... 5I
§ 1. Отбор пробы............ 52
. - § 2. Погрешности, возникающие на разных стадиях анализа . ........... 53
§ 3. Правильность анализа.......... '57
§ 4. Статистическая обработка результатов анализа ................ 60
; Савва 4. Концентрация растворов и вычисления в количественном анализе ......... 74
§ 1. Общие понятия........... 74
§ 2. Вычисления в титриметрическом анализе - . 76
§ 3. Вычисления в гравиметрическом анализе . 82
Раздел II. Кислотно-основные реакции ... 85
Глава 5. Современные представления о кислотах и
основаниях. Теория Бренстеда ..... 85
§ 1. Общие положения..........85
; § 2. Классификация неводных растворителей по их дифференцирующему действию на силу кислот...............91
Глава 6. Концентрация водородных ионов в водных
растворах электролитов ........ 94
§ 1. Концентрация водородных ионов воды. Ионное произведение воды........94
§ 2. Растворы сильных кисло и сильных оснований ............... 96
§ 3. Растворы слабых кислот и слабых оснований ................ 97
§ 4, Растворы амфолитов -........ 104
§ 5, Буферные растворы.......... 107
Глава 7. Метод кислотно-основного титрования . .113
§ I. Общие положения. Точка эквивалентности 113
§ 2. Кривые титрования..........119
§ 3. Кислотно-основное титрование в неводных
растворах..............127
§ 4. Погрешности титрования . ....... 130
Глава 8. Индикаторы . ...........138
§ 1. Общая характеристика........138
§ 2. Классификация индикаторов......142
§ 3. Выбор индикатора при титровании кислотами и основаниями..........154
аздел III. Реакции образования твердой фазы 158
Глава 9. Реакции осаждения и растворения осадков 158
§ ). Равновесие .между раствором и твердой фазой.................158
§ 2, Произведение растворимости и произведение
активности.............164
§ 3. Растворимость осадков в воде и водных
растворах электролитов ........ 170
§ 4. Влияние на растворимость реакций комплек-
сообразования ............ 175
§ 5. Растворимость осадков в результате обра-,_- зования комплексов с избытком осадителя 178
. § 6. Растворимость малорастворимых соединений
в кислотах.............180
§ 7. Механизм образования твердой фазы-—теория кристаллизации .......... 185
Глава 10. Соосаждение . ...._..:... 189
§ I. Общая характеристика.........189
§ 2. Закономерности адсорбции на аморфных
осадках...............192
§ 3. Закономерности соосаждения на кристаллических осадках............194
§ 4. Методы устранения соосаждения ..... 197 § 5. Использование соосаждения в аналитической химии............. 199
Глава 11. Гравиметрический анализ . , ..... 201
§ 1. Основы метода............201
§ 2. Некоторые органические осадители . . . 204
§ 3. Требования к осадкам н к гравиметрической форме.............. 207
§ 4. Применение возникающих реактивов (осаждение из гомогенного раствора) ... - 209
§ 5. Термогравиметрический анализ ..... 212
Глава 12. Электрогравиметрический анализ .... 234
§ 1. Общая характеристика.........214
§ 2. Значение напряжения при электролитическом выделении металлов.......216
§ 3. Физические условия осаждения металлов 222 § 4. Химические условия осаждения металлов 226
§ 5. Внутренний электролиз........231
§ б. Разделение металлов электролизом с применением ртутного катода ....... 233
Раздел IV. Реакции образовании комплексных
соединений • . •........ 235
Глава 13. Сведения о комплексных соединениях . . . 235
§ 1. Общие положения..........235
§ 2. Диссоциация и устойчивость комплексов в
растворах..............239
§ 3. Функции образования и закомплексованности ................245
§ 4. Зависимость устойчивости комплексов в растворах -от положения центрального атома в периодической системе элементов .... 247
§ 5. Зависимость устойчивости комплексов в
растворах от свойств лнгандоз . . . . 255 . § 6. Влияние концентрации компонентов, рН, ионной силы раствора, температуры на ком-
плексообразование .......... 261
' § 7. Важнейшие комплексные соединения с неорганическими л ига идам и и применение их в анализе.............. 265
Глава 14. Комплексные соединения а титримегрическом
анализе . ...... ....... 269
§ 1, Важнейшие неорганические и органические
тнтранты ..............269
§ 2. Комплексонометрия..........273
§ 3. Металлохромньгс индикаторы и их выбор 287
Раздел V. Абсорбционная спектроскопия - . . 292
Глава 15. Фотометрический анализ ........ 295
§ 1. Общие положения ..........295
§ 2. Типы соединений, применяемые в фотометрическом анализе............296
§ 3. Свойства и природа электронных спектров 300 § 4. Природа окраски, спектры поглощения соединений, применяемых в фотометрическом анализе. Направленный поиск веществ с требуемыми оптическими свойствами . . . 307 § 5. Контрастность фотометрических реагентов 312
Глава 16. Поглощение электромагнитного излучения 315
§ 1. Оптическая плотность (закон Бугера) . , . 315 § 2. Молярный коэффициент поглощения - . • 319 § 3. Характеристика светоноглощения .... 321 § 4. Молекулярный к05ффициент светопоглощения, сила осциллятора.........323
§ 5. Причины отклонения от закона поглощения
электромагнитных колебаний......324
Глава 17. Аппаратура и методы измерения, применяемые в фотометрическом анализе.....327
§ 1. Методы измерения интенсивности окраски 327
§ 2. Фотоэлцктроколоримстры.......330
§ 3. Спектрофотометры..........338
§ 4. 'Абсолютные методы определения веществ в
отсутствие мешающих компонентов . . . 341 § 5. Фотометрическое титрование . . - . . . 343 § 6. Нефелометрический и турбидиметрический
методы анализа...........346
§ 7. Дифференциальная спектрофотометрия . . 348 § 8. Производная спектрофотометрия.....350
Глава -18. Люминесцентный анализ........352
§ 1. Общие положения.......'. . . 352
§ 2. Квантовый и энергетический выход и соотношение между 'ними.........355
§ 3. Тушение люминесценции........358
§ 4. Качественный и количественный, люминесцентный анализ...........359
§ 5. Флуориметры............360
§ 6. Хемилюмипесцентный анализ......363
Разбел VI. Реакции окисления — восстановления...............369
Глава 19. Окислительный потенциал и сопряженные
реакции окисления — восстановления . . . 369
§ 1. Характеристика реакций окисления — восстановления..............369
§ 2. Окислительный потенциал.......372
§ 3. Сопряженные реакции окисления — восстановления..............387
§ 4. Индикаторы окислительно-восстановительного титрования . ..........390
Глава 20. Титрование перманганатом (перманганато-
метрия) .............398
§ 1. Общая характеристика. Приготовление и
свойства раствора перманганата .... 398
§ 2. Перманганатометрическое определение неорганических и органических веществ . . . 402
Глава 21. Иодометрия............ 411
§ 1. Общая характеристика метода......411
§ 2. Рабочие растворы иодометрии ...... 415
§ 3. Примеры иодометрических определений . . 420
Глава 22. Другие методы окисления — восстановления.
Методы предварительного восстановления 429
§ 1. Броматометрия..........- 429
§ 2. Хроматометрия ............433
§ 3- Методы предварительного восстановления 434
Глава 23. Скорость химических реакций и ее значение
в аналитической химии ........440
§ 1. Общая характеристика.....•• . . . 440
§ 2. Каталитические методы анализа . .- .' . 446
Глава 24. Потелциометрический анализ ...... 454
§ 1. Общая характеристика потенциометрическо-
го анализа ..... ........ 454
§ 2. Металлические индикаторные электроды . . 460 § 3. Ионселективные мембранные электроды . . 467 § 4. Электроды сравнения.........477
Глава 25. Полярографический и кулонометрический методы анализа............ 481
§ 1. Основы полярографического анализа . . 481 § 2. Методы вольтамперометрии . . . . - •- 498
§ 3. Полярография металлов........501
§ 4. Полярография органических соединений . . 509 § 5. Кулонометрический анализ.......511
Раздел VII. Методы обнаружения, и разделения,
в аналитической химии......524
Глава 26. Методы обнаружения и разделения посредством осаждения........... 524
§ 1. Характеристика аналитических реакций . . 524
§ 2. Маскирование............ 529
§ 3. Специфичность, избирательность (селективность) и специфические условия проведения
реакции
534
§ 4. Методы обнаружения .........537
§ 5. Макро-, лолумикро-, микро- и ультракикро-
яня.гтчч - ' r'J
анализ
апа^ПЛ.............. . 541
§ б. Методы разделения..........542
§ 7. Другие методы разделения......562
1>ава 27. Разделение элементов методой экстракции 565
§ J. Общие положения..........565
§ 2. Основные термины и количественные характеристики процесса экстракции .... 568 § 3. Типы экстрагирующихся соединений . . . 572
Глава 28. Хроматографический анализ......580
§ 1. Общие положения......'.....580
§ 2, История развития хроматографии .... 582
§ 3, Основы теории хроматографии.....584
§ 4. Жидкостная колоночная хроматография . . 595 § 5. Твердожидкостная колоночная .хроматография ................ 599
§ 6. Ионообменная хроматография ...... 602
§ 7. Гель-проникающая (молекулярно-снтовая)
хроматография............609
§ 8. Тонкослойная хроматография......610
§ 9. Хроматография на бумаге.......6)4
§ 10. Газовая хроматография ........617
§ И. Измерение концентрации при помощи хро-
матографических методов.......627
§ 12. Качественный анализ хром а тографи чески м
методом..............628
§ 13. Области использования различных видов
хроматографии . -..........630
Глава 29. Отбор пробы, подготовка образца к анализу
и проведение анализа ....'.-... 631
§ 1. Отбор и подготовка пробы к анализу - . - 631 § 2. Вода в пробе и методы ее определения . . 634 § 3. Выбор схемы и метода анализа ..... 640 § 4. Разложение анализируемой пробы .... 642
Раздел VIII. Физические методы анализа • >• - 6^5
Глава 30. Спектральный анализ......... 645
§ \. Общие положения.......•. • • 645
§ 2. Спектральные приборы......- . 649
§ 3. Источники возбуждения спектров . . . 658 § 4. Качественный атомно-эмисснонный , спектральный анализ . . ........665
§ 5. Количественный атомно-эмиссионный спектральный анализ...........671
§ 6. Пламенная фотометрия........693
§ 7. Атомно-абсорбциопный спектральный анализ 697
Глава 3!. Методы, основанные на взаимодействии вещества с магнитным полем ....... 704
§ 1. Краткие сведения о магнетизме . . ... . 704
§ 2. Метод статической магнитной восприимчивости ........-........707
§ 3. Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) . . . /........713
§ 4. Спектроскопия ядерного магнитного резо-
начса (ЯМР)............727
§ 5. Метод ядерной магнитной релаксации . . 738 § 6. Ядерный квадрупольный резонанс (ЯКР) 742 § 7. Ядерная ургзонансная спектроскопия (ЯГР,
Мессбауэровская спектроскопия) ..... 745
§ 8. Магнитная спектрополяриметрия.....750
§ 9. Масс-спектрометрия..........751
Глава 32. Колебательная спектроскопия......756
§ !. ИК-спектроскопия..........756
§ 2. Аппаратура и методы изучения ИК-спектроп 759
§ 3. Применение ИК-спектров........766
§ 4. Спектроскопия комбинационного рассеяния 769
Глава 33. Рентгенофлуоресцентный и другие физические методы............778
§ 1. Рентгенофлуоресцентный метод анализа . . 778 § 2.' Радиоактивационный метод анализа - - . 785
§ 3. Фотоактивационный анализ.......794
§ 4. Рефрактометрия...........795
§ 5. Интерферометрия...........798
§ 6. Поляриметрия ............800
Раздел IX. Элементный, функциональный и фазовый методы анализа.....• 805
Глава 34. Анализ органических соединений .... 805
§ I. Общие сведения...........805
§ 2. Качественный элементный анализ органических соединений.......... . 806
§ 3. Количественное определение отдельных элементов ...............811
§ 4. Автоматические анализаторы для элементного анализа............815
§ 5. Количестэенный анализ органических соединений по функциональным группам .... 819
Глава 35. Фазовый и вещественный методы анализа 824
Список основной использованной литературы .....................827
Предметный указатель..........833
