1. Uvod, Rastvori, Dokazne

8/19/2019 1. Uvod, Rastvori, Dokazne

1/53

1

ANALITIČKA HEMIJA


2/53

2

1419-1380 p.n.e. Tomb of Menna, Thebes (Luxor)


3/53

3Lavoisier-ova laboratorija, XVIII vek

Antoine-Laurent Lavoisier1743 – 1794Carl Fresenius

1818 - 1897

Karl Friedrich MohrLehrbuch der Chemisch-Analytischen Titromethode , 1885.

Mohr-ova bireta


4/53


5/53

5

ZNAČAJ ANALITIČKE HEMIJE

- osnov naučnih istraživanja...

- važna uloga u skoro svim aspektima hemije: klinička,proizvodna, razvojna, hemija metalurgije, farmaceutskahemija.....- analiza hrane (ostaci pesticida, vitamini...)

- analiza vazduha (čađ, SO2, CO...)

- analiza krvi...- kontrola kvaliteta životne sredine ....


6/53

6

Savremena Analitička hemija

Monitoring zagađenja i globalnih promena

OZONSKA RUPA NA JUŽNOM POLU

Savremenaanalitička hemija


7/53

7

Detekcija štetnih materija u duvanskom dimu



8/53

8

Detekcija tragova hormona u mesu i mesnim prerađevinama



9/53

9

Experimental ConditionsChemicals: aflatoxins

HPLC Conditions

Column: ZORBAX Eclipse XDB-C18, 4.6

mm×150 mm, 3.5 μm

Mobile phase: Water/MeOH/ACN; 50/40/10

(V/V/V)Flow rate: 0.8 mL/min

Temperature: Ambient

Detector: UV 365 nm

Injection volume: 10 μL (0.044 mg/mL)


10/53

10

Autentičnost i konzervacija umetničkih dela


X-ray fluorescentna spektrometrija


11/53

11

Mikrobiološke analize

PCR (Polimeraze chain reaction) analizama

moguće je identifikovati gljivice i bakterije


12/53

1212

…odvajanjem, dokazivanjem i određivanjem pojedinih sastojaka uuzorku supstance…

ANALITIČKA HEMIJAANALITIČKA HEMIJA

KVALITATIVNKVALITATIVNAAKVANTITATIVNKVANTITATIVNAA

ŠTA ? KOLIKO ?


13/53

13

predavanja• Rastvori• Elektroliticka disocijacija; Kiseline i baze

• Hemijska ravnoteza• Kiselinsko-bazne ravnoteže; Graficko predstavljanje;Poliproticne

• Puferi; Indikatori• Proizvod rastvorljivosti; Obrazovanje/rastvaranjetaloga; Osobine taloga

• Kompleksi• Gravimetrija• Volumetrijske metode

– Acido-bazne – Kompleksometrija – Taložne – Oksido-redukcione

• Metode odvajanja• Obrada rezultata

• V• Anjoni• IV• III• I i II• Kompletna• Acido-bazne• Kompleksometrija• Taložne• Oksido-redukcione• Hromatografija i organski reagensi

vežbe


14/53

14

ISPITIVANJE ANJONAISPITIVANJE ANJONAISPITIVANJE KATJONAISPITIVANJE KATJONA

Kompletna analiza - određuju sesvi prisutni anjoni i katjoni

KVALITATIVNA HEMIJSKA ANALIZA


15/53

15

- INSTRUMENTALNE METODE

OPTIČKE ELEKTRIČNE

- KLASIČNE METODEGRAVIMETRIJA

VOLUMETRIJA- ACIDOBAZNE METODE- TALOŽNE METODE- KOMPLEKSOMETRIJSKE METODE- OKSIDOREDUKCIONE METODE

KVANTITATIVNA HEMIJSKA ANALIZA


16/53

16


ANALITIČKE REAKCIJE - hemijske reakcije koje se primenjuju zadokazivanje ili određivanje supstanci

REAGENSI - supstance poznatog sastava čije dodavanje izaziva analitičkureakciju

-promena boje

-građenje taloga-izdvajanje gasa (miris, boja ....)

Analiza "mokrim putem" - (u vodi) jonske reakcije,najčešće je sistematska, ređe pojedinačna (bez odvajanja)

Analiza "suvim putem" – izvode se sa čvrstimsupstancama, orijentaciona informacija; zagrevanje,topljenje, (prethodna ispitivanja)


17/53

17

ISPITIVANJE ANJONA

- anjoni halogena Cl-

- anjoni sumpora S2-, SO42-

- organski anjoni CH3COO-, C2O42-

- ostali anjoni CO32-, PO43-, NO3-

ISPITIVANJE KATJONA

analitičkagrupa

grupni reagens uslovi taloženja

I HCl /II H2S HClIII (NH4)2S ili H2S NH3/NH4+

IV (NH4)2CO3 NH3/NH4+

V / /

TABLICE ZA ODVAJANJE ANALITIČKIH GRUPA

GRUPNE REAKCIJE - pri datim uslovima veći broj jona reaguje sa istimreagensom


18/53

18

V grupa katjona

IV grupa katjona

III grupa katjona

I i II grupa katjona

Mendelejew (1834- 1907)


19/53

19

PRIPREMA SUPSTANCE ZA ANALIZU

čvrsti uzorci se usitnjavaju u avanu (porcelanski ili ahatni) ihomogenizuju

ŠEMATSKI TOK ANALIZE KATJONAŠEMATSKI TOK ANALIZE KATJONA

I, II, III, IV, V analitička grupa

+ HCltalog rastvor

I analitička grupa II, III, IV i V analitička grupa

talog rastvor

II analitička grupa III, IV i V analitička grupa

+ H2S

talog rastvor + (NH4)2S ili NH3 + H2S

III analitička grupa IV i V analitička grupa

talog rastvor + (NH4)2 CO3

IV analitička grupa V analitička grupa


20/53

20

OSNOVNE KARAKTERISTIKE ANALITIČKIH REAKCIJA IREAGENASA

OSETLJIVOST - mogućnost dokazivanja minimalnih količina traženesupstance pomoću te reakcijeGRANICA DETEKCIJE (DOKAZIVANJA)- mera osetljivosti - najmanja

koncentracija posmatrane komponente pri kojoj se ona može dokazati datomreakcijom (često se naziva graničnom koncentracijom, a recipročna vrednostgraničnim razblaženjem)

SPECIFIČNOST - reakcija karakteristična samo za jedan jon udatim uslovima (može se dokazati u prisustvu drugih - mali broj)

SELEKTIVNOST - reakcija karakteristična za jone bliskih osobina(veći broj)

Analitički reagensi mogu biti: osetljivi, specifični, selektivni i grupni.


21/53

21

- prema masi uzorka

Klasifikacija analitičkih metoda

Makro >10-1 (0,5-1,0g) >10 ml (20-50mL)

Semimikro 10-2- 10-2 (50 mg) 1- 10 mL

Mikro 10-3- 10-2 (5-10 mg) 0,1- 1 mL

Ultramikro 10-6- 10-3 (


22/53

22

V ANALITIČKA GRUPAV ANALITIČKA GRUPA

KALIJUMKALIJUM KK++

NATRIJUMNATRIJUM Na+

LITIJUMLITIJUM Li++

MAGNEZIJUMMAGNEZIJUM MgMg2+2+

AMONIJUMAMONIJUM NHNH44++


23/53

23

1.1. reagens: vinska kiselinareagens: vinska kiselina uslovi: pHuslovi: pH ~~ 3,5 ; CH3,5 ; CH33COONaCOONa

KK++ ++ COOHCOOH COOK + HCOOK + H++CHOHCHOH CHOHCHOHCHOHCHOH CHOHCHOHCOOHCOOH COOHCOOH

beli talogbeli talog

2.2. reagens: perhlorna kiselinareagens: perhlorna kiselina uslovi: pHuslovi: pH ~~ 44

KK++ ++ HClOHClO44 KClOKClO44 + H+ H++ beli talogbeli talog

3.3. reakcija za identifikaciju reagens: natrijum-heksanitro-kobaltat(III)

uslovi: pH ~ 7 (slabo kisela sr.)

2K2K++ + Na+ Na33[[Co(NOCo(NO22))66]] KK22NaNa[[Co(NOCo(NO22))66]] + 2Na+ 2Na++ žut talogžut talog

4.4. ljubičast plamen (kobaltno staklo)ljubičast plamen (kobaltno staklo)

KALIJUMKALIJUM KK++

NH4+ ometa


24/53

24

1.1. žut plamenžut plamen reakcija za identifikaciju

NATRIJUMNATRIJUM Na+

LITIJUMLITIJUM Li++

1.1. LiCOLiCO33 i Lii Li33POPO44 su teško rastvorni (HCl)su teško rastvorni (HCl)

alkoholni rastvor LiClalkoholni rastvor LiCl plamen boji karmin crvenoplamen boji karmin crveno

reakcija za identifikaciju

MAGNEZIJUMMAGNEZIJUM MgMg2+2+

1.1. reagens: natrijumreagens: natrijum--hidrogenfosfathidrogenfosfat uslovi: pHuslovi: pH >> 7 ; NH7 ; NH33 /NH /NH44++

MgMg2+2+ ++ HPOHPO4422-- + NH+ NH33 MgNHMgNH44POPO44 kristalast talogkristalast talog

MgNHMgNH44POPO44 MgMg22PP22OO77 + 2NH+ 2NH33 + H+ H22OO

2.2. reagens: magnezon (nitrobenzreagens: magnezon (nitrobenzenen--azoazo--rezorcinrezorcinolol))

uslovi: pHuslovi: pH >> 7 ; NaOH plavo (eventualno talog)7 ; NaOH plavo (eventualno talog)


25/53

25

AMONIJUMAMONIJUM NHNH44++

1.1. jake baze oslobađaju iz amonijačnih soli NH jake baze oslobađaju iz amonijačnih soli NH33 (intenzivan miris)(intenzivan miris)

NHNH44Cl +Cl + NaOHNaOH NHNH33 + NaCl + H+ NaCl + H22OOoštar mirisoštar miris

identifikacija u

kompletnoj analizi

vlažan crveni lakmus poplavi ilivlažan crveni lakmus poplavi ili

4NH4NH33 ++ HH22O + 2HgO + 2Hg22(NO(NO33))22 3NH3NH44NONO33 + O+ O NHNH22 NONO33 + 2Hg+ 2HgHgHg

HgHg

crnocrno

2.2. Neslerov reagens,Neslerov reagens, osetljiva reakcija (pijaća voda)

NHNH33 ++ 3KOH + K3KOH + K22[[HgJHgJ44]] 2H2H22OO + O+ O NHNH22 J + 7KJJ + 7KJHgHg

HgHg

ometaju je neki anjoni (Sometaju je neki anjoni (S22--

, SO, SO4422--

), katjoni (Mg), katjoni (Mg2+2+

))

mrko žut talogmrko žut talog

3.3. reakcije sa HClOreakcije sa HClO44 ii NaNa33[[Co(NOCo(NO22))66]]


26/53

26

HLORIDIHLORIDI ClCl-- SULFIDISULFIDI S2-

SULFATISULFATI SO42-

OKSALATIOKSALATI CC22OO4422--

KARBONATIKARBONATI COCO3322--

ANALIZA ANJONA

NITRATINITRATI NONO33--

FOSFATIFOSFATI POPO4433--

ACETATIACETATI CHCH33COOCOO--


27/53

27

HLORIDIHLORIDI ClCl--

1. Reakcija sa srebro-nitratom u azotnoj kiselini

AgCl↓ + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl-

AgCl↓ + 2CN-

[Ag(CN)2]- + Cl-

[Ag(NH3)2]+ + Cl- + H+ AgCl ↓beo + 2NH4+

Ova reakcija služi za identifikaciju hloridnih jona.

SULFATISULFATI SO42-

Ag+ + Cl-

AgCl↓ beo sirast talog nerastvoran u HNO3

1. Reakcija sa barijum-hloridom u hlorovodoničnoj kiselini

Ba2+

+ SO42-

BaSO4↓beo identifikacija

BaSO4↓beli talog + Na2CO3 BaCO3↓beli talog + Na2SO4toC


28/53

28

NITRATINITRATI NONO33--

1. Reakcija sa čvrstim gvožđe(II)-sulfatom u višku, u prisustvu

konc. sumporne kiseline:

NO3- + 3Fe2+ + 4H+ 3Fe3+ + NO + 2H2O

Fe2+ + xNO

[Fe(NO)x]2+tamno-crveni prstenidentifikacija

FOSFATIFOSFATI POPO4433--

1. Reakcija sa amonijum-molibdatom

HPO42- + 12MoO42- + 3NH4+ + 22H+ (NH4)3[P(Mo3O10)4] + 12H2Ožut

Talog se rastvara u višku fosfata; amonijaku i alkalnim hidroksidima.

(NH4)3PO4 · 12MoO3amonijum tetra-tri-molibdato-fosfat

identifikacija


29/53

29

2. Reakcija sa Mg-miksturom (alkalni rastvor MgCl2 + NH4Cl)

Na2HPO4 + MgCl2 + NH3 MgNH4PO4 ↓ + 2NaCl

3. Reakcija sa srebro-nitratom

HPO42- + 3Ag+ Ag3PO4 ↓ + H+ pH > 5žut

Talog se rastvara u amonijaku i razblaženoj azotnoj kiselini.

ACETATIACETATI CHCH33COOCOO--

1. Reakcija sa kalijum-hidrogen sulfatom (u avanu - čvrst uzorak)

HSO42- + CH3COO- CH3COOH ↑ + SO42-

mirisidentifikacija


30/53

30

OKSALATIOKSALATI CC22OO4422--

1. Reakcija sa kalcijum-hloridom u prisustvu sirćetne kiselineC2O42- + Ca2+ CaC2O4 ↓

identifikacijabeo, svilenkast talog

Talog se ne rastvara u sirćetnoj, a lako se rastvara u min. kiselinama

2. C2O42- + Ba2+ BaC2O4 ↓beo, rastvoran u sirćetnoj kiselini

3. C2O42- + Ag+ Ag2C2O4 ↓beo, rastvoran u konc.azotnoj kis., amonijaku

4. 5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ 10CO2↑ + 2Mn2+ + 8H2Oljubičast bezbojan

CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + 8H2O


31/53

31

KARBONATIKARBONATI COCO3322--

1. Reakcija istiskivanja slabe ugljene kiseline iz njenih soli jačomkiselinom (CH3COOH, HCl, H2SO4)

CO32- + H+ CO2 ↑ + H2O

CO2 ↑ + Ba(OH)2 BaCO3 ↓ beo + H2O

BaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O Ba(HCO3)2

Ova reakcija služi za identifikaciju karbonatnog jona.

SULFIDISULFIDI S2-

1. Reakcija istiskivanja slabe sulfidne kiseline iz njenih solihlorovodoničnom kiselinom

S2- + H+ H2S ↑

H2S ↑ + Pb(CH3COO)2 PbS ↓ crn + CH3COOH identifikacija

2. Reakcija sa srebro-nitratom

S2- + AgNO3 AgS ↓ crn + NO3-


32/53

3232

ANALITIANALITIČKA HEMIJAČKA HEMIJA 11

LITERATURA:1. J. Savić, M.Savić "Osnovi analitičke hemije"

Svjetlost, Sarajevo

2. dr Tomislav Janjić

»TEORIJSKI OSNOVI ANALITIČKE HEMIJE«

3. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler,"Osnove analitičke hemije",Školska knjiga Zagreb, Hrvatska


33/53

33

PRAKTIKUM

Momir Jovanović


Dragoljub Rondović


ANALITIANALITIČKA HEMIJAČKA HEMIJA 11


34/53

34

ISPIT: PISMENI

OCENA: PREDAVANJA 7

KOLOKVIJUMI 25 (asistent)

RAD U LABORATORIJI 13 (šalter)

+ ISPIT 55

6 ESPB(2 +4)(predavanja + vežbe)


35/53

35

RASTVORI


36/53

36

Rastvorena supstancaRastvarač

Koncentracija

RASTVORI

POTPUN OPISRASTVORA


37/53

37

Tipovi disperznih sistemaTipovi disperznih sistema

(prema veličini čestice)(prema veličini čestice)

(prema agregatnom stanju)(prema agregatnom stanju)

disperzni sistemi su sistemi koji se sastoje od dvesupstance – jedne koja je u obliku vrlo sitnih čestica

raspoređena u nekoj drugoj supstanci.

Disperzni sistem = dispergovana faza + disperziono

sredstvo


38/53

38

Tipovi disperznih sistema (prema agregatnom stanju)

Dispergovana faza Disperziono sredstvo Primer

čvrsta čvrsto čvrst sol

čvrsta tečno suspenzija

čvrsta gasovito prašina, dim

tečna čvrsto čvrsta emulzija

tečna tečno emulzija

tečna gasovito magla

gasovita čvrsto čvrsta pena, porozna tela

gasovita tečno pena

gasovita gasovito smeša gasova


39/53

39

Tipovi disperznih sistema (prema veličini čestice)Tipovi disperznih sistema (prema veličini čestice)

pravi rastvori

< 1 nm

suspenzije

> 100 (1000) nm

koloidi

1 – 100 (1000) nm

disperzija

koagulacija

(flokulacija)Kondenzacija

agregacija

heterogeni sistemi

(krv, mleko)

mikroheterogeni

sistemi

(makromolekulski

rastvori)

homogen sistem,

(rastvori, kiselina,

baza i soli)


40/53

40

Kod većine čvrstih supstanci rastvorljivostraste sa porastom temperature...

Potpuno nerastvornih supstanci nema(npr. AgCl... rastvara se svega 2 x10-4 g AgCl u 100 g vode)

Rastvorljivost zavisi od:-prirode rastvorene supstance-prirode rastvarača-temperature

Izraz rastvorljivost se odnosi na

maksimalnu količinu koja se rastvarana određenoj temperaturi u određenojkoličini rastvarača.Rastvorljivost se uobičajeno izražavau g/100 g vode na određenojtemperaturi


41/53

41

“Slično se u sličnom rastvara”

Rastvarače delimo na polarne i nepolarne...

Supstance koje rastvaramo delimo na elektrolite (jonska ipolarna kovalentna jedinjenja) i neelektrolite...


42/53

42

Međusobne interakcije čestica u rastvoru:

rastvorena supstanca – rastvorena supstanca rastvarač – rastvarač rastvorena supstanca - rastvarač

Pri rastvaranju moraju biti savladane međumolekulske(međujonske) sile-privlačne sile među molekulima ratvarača-privlačne sile među molekulima rastvarane supstanceEnergija potrebna da se savladaju ove privlačne sile dobija se izprocesa rastvaranja, a to je energija solvatacije.Ako je ova E dovoljna supstanca će se rastvarati.

rastvaranje


43/53

43

• Rastvaranje jonskih jedinjenja u vodi

ΔsH = ΔhH - Δr HProces rastvaranja jonskih jedinjenja se možeprikazati :

Na+Cl- + pH2O→ [Na(H2O)n]+ + [Cl(H2O)m]-

jonska jedinjenja

Na+Cl- H2O


44/53

44

• Rastvaranje polarnih kovalentnih jedinjenjanpr., HCl, H2SO4, CH3COOH, NH3… u vodi delimičnadisocijacija (CH3COOH) ili potpuna (HCl)…

• Rastvaranje nepolarnih kovalentnih jedinjenja (vrlo slabo)

kovalentna jedinjenja

HCl + HHCl + H22O HO H33OO++ClCl-- HH33OO++ ClCl-- jonski par jonski par

jonizacija disoci jacija


45/53

45

KONCENTRACIJA RASTVORA

Količina rastvorene supstance u datoj

masi ili zapremini rastvoraKoličina rastvorene supstance u datoj

masi ili zapremini rastvarača


46/53

46

Broj molova rastvorene supstance u 1 dm3

rastvora c = n / V Zavisi od T i p

Ranije: molaritet → M

količinska c mol/dm3

masena g/dm3

maseni udeo %

%100rastvoramasa

supstancerastvorenem% Maseni


47/53

47

Molski udeo (χ)odnos količine rastvorene supstance (ili rastvarača) iukupne količine svih supstanci u rastvoru

Molalitet (m)Odnos količine rastvorene supstance i mase rastvarača

m = broj molova rastvorene supstance

u 1 kg rastvaračaNpr. 116,9 g NaCl (2 mol) u 1 kg H2O

χ (molski udeo) = n rastvorene supstance / ukupan n

Mol % = χ × 100%


48/53

48

...priprema rastvora određene koncentracije...


49/53

49

...razblaživanje rastvora...

n = c Vc1V1 = c2V2

...od koncentrovanijeg rastvora dobija semanje koncentrovan rastvor...

primerprimerPPotrebno namotrebno nam je 250 je 250 ml 0,1Mml 0,1M rastora NHrastora NH33.

PPolazni rastvor je koncentrovani amonijakolazni rastvor je koncentrovani amonijak

(14,8 M)(14,8 M)14,8 x V14,8 x V11 = 0,1 x 250= 0,1 x 250

VV11 = 1,69 ml= 1,69 ml


50/53

50

priprema standardnih rastvora

Molaritet rastvora

Normalitet rastvora (retko)


51/53

51

PRAVLJENJE MOLARNIH RASTVORA

PRIMER 1Koliko grama NaCl je potrebno da bi se napravio 1 Lrastvora koncentracije 1M?

M (NaCl) = 58,5 g/molRastvaranjem 58,5 grama NaCl u destilovanoj ili dejonizovanojvodi (1L).

Slično…• 2M rastvor NaCl sadrži 117 grama soli

(2 × 58,5 grama) u 1L...

• 0,1M rastvor NaCl sadrži 5,85 grama(58.5 grama/10) soli u 1L…


52/53

52

PRAVLJENJE MOLARNIHRASTVORA

PRIMER 2Napraviti 1M rastvor sumporne kiseline.

…koncentrovana H2SO4 je 18.0 M (uvek pročitati podatke saboce!!!)

Račun: C1V1 =C2V218M x V1= 1M x 1LV1 = 0,05556 L = 55,56 mL

Rastvaranjem 55,6 ml koncentrovaneH2SO4 u normalnom sudu od 1 L


53/53

53

MOLARITET I GUSTINA KONCENTROVANIH KISELINE I BAZA

CH3COOH 99.7% 1.05 g/ml 17.4 MNH3 H2O 28% 0.89 g/ml 14.6 MHCl 37% 1.18 g/ml 12.0 MHNO3 63% 1.40 g/ml 15.6 MH3PO4 85% 1.69 g/ml 14.7 MH2SO4 96% 1.84 g/ml 18.0 M

Molaritet ?33% sumporne gustine 1,24 g/ml

1mol : 98 = x : 33

x = 0,337 mol0,337 : 100/1,24 = x : 1000

x = 4,18

Documents

1. Uvod, Rastvori, Dokazne