Химические свойства сульфата меди

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермская государственная фармацевтическая академия федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Кафедра аналитической химии

Химические свойства сульфата меди

Пермь 2007

1. Формула

CuSO4 * 5H2O

Cupri (2) sulfas - сульфат меди(2)

Молярная масса = 249,68

2. Описание

Кристаллы голубовато-синего или бирюзового цвета или кристаллический порошок синего цвета.

3. Физические свойства

Растворимость

Хорошо растворим в воде; растворим в метаноле

Не растворим в этаноле

Плотность

С=2,28

4. Цель аналитической химии

Установление качественного и количественного состава вещества или смеси веществ. В соответствии с этим аналитическая химия делится на качественный и количественный анализ. Задачей качественного анализа является выяснение качественного состава вещества, т. е. из каких элементов или ионов состоит данное вещество. При изучении состава неорганических веществ в большинстве случаев приходится иметь дело с водными растворами кислот, солей и оснований. Эти вещества являются электролитами и в растворах диссоциированы на ионы. Поэтому анализ сводится к определению отдельных ионов катионов и анионов. При проведении качественного анализа можно работать с различными количествами исследуемого вещества. Имеется так называемые грамм-метод, при котором масса исследуемого вещества берется более 0,5 г (более 10 мл раствора), сантиграмм-метод (масса исследуемого вещества от 0,05 до 0,5 г, или 110 мл раствора), миллиграмм-метод (масса исследуемого вещества от 10 -6 г до 10 -3 г, или от 0,001 до 0,1 мл раствора) и др. Наиболее распространенным является сантиграмм-метод, или полумикрометод.]

5. Методы качественного анализа

Методы качественного анализа делятся на химические, физико-химические и физические. Физические методы основаны на изучении физических свойств анализируемого вещества. К этим методам относятся спектральный, рентгеноструктурный, масс-спектрометрический анализы и др. В физико-химических методах течение реакции фиксируется измерением определенного физического свойства исследуемого раствора. К этим методам относятся полярография, хроматография и др.К химическим методам относятся методы, основанные на использовании химических свойств исследуемых веществ.

6. Аналитические реакции

Анализ вещества, проводимый в растворах, называется анализом мокрым путем. Это основной путь полного определения состава вещества. При этом применяют реакции образования осадка, окрашенных соединений или выделения газа. Эти реакции проводят обычно в пробирках. Ряд качественных реакций проводят на предметных стеклах и образующиеся кристаллы рассматривают под микроскопом. Это так называемые микрокристаллоскопические реакции. Иногда прибегают к выполнению реакций капельным методом. Для этого на полоску фильтровальной бумаги наносят каплю испытуемого раствора и каплю реактива и рассматривают окраску пятна на бумаге. Реакции, проводимые сухим путем (не в растворах), обычно применяются как вспомогательные, главным образом при предварительных испытаниях. Из реакций, проводимых сухим путем, чаще применяются реакции окрашивания перлов буры. В качественном анализе используются также пирохимические реакции: окрашивание пламени в различные цвета летучими солями некоторых катионов. В химическом анализе используется лишь незначительная часть того многообразия реакций, которое свойственно данному иону. Для открытия ионов пользуются реакциями, сопровождающимися различными внешними изменениями, например выпадением или растворением осадка, изменением окраски раствора, выделением газов, т. е. открываемый ион переводят в соединение, внешний вид и свойства которого характерны и хорошо известны. Происходящее при этом химическое превращение называется аналитической реакцией. Вещества, с помощью которых выполняется открытие ионов, называются реактивами на соответствующие ионы. Реакции, характерные для какого-либо иона, называются частными реакциями этого иона. Аналитическая реакция должна отвечать определенным требованиям. Она должна протекать не слишком медленно и быть достаточно простой по выполнению. Для аналитических реакций важнейшими требованиями являются специфичность и чувствительность. Чем меньшее количество ионов вступает в реакцию с данным реактивом, тем более специфична данная реакция. Чем меньшее количество вещества может быть определено с помощью данного реактива, тем более чувствительна эта реакция. Чувствительность реакции можно охарактеризовать количественно при помощи двух показателей: открываемого минимума и предельного разбавления .Открываемым минимумом называется наименьшее количество вещества или иона, которое может быть открыто данным реактивом при данных условиях. Предельное разбавление характеризует наименьшую концентрацию вещества (или иона), при которой еще возможно открыть его данным реактивом.

Условия проведения аналитических реакций

Выполнение каждой аналитической реакции требует соблюдения определенных условий ее проведения, важнейшими из которых являются: 1) концентрация реагирующих веществ, 2) среда раствора,3) температура.

7. Реактивы

Реактивы, используемые для выполнения аналитических реакций, делятся на специфические, избирательные, или селективные, и групповые. Специфические реактивы образуют характерный осадок или окрашивание только с определенным ионом. Например, реактив Кз[Fе(СN)6] образует темно-синий осадок только с ионами Fe 2+.Избирательные, или селективные, реактивы реагируют с несколькими ионами, которые могут принадлежать к одной или к разным группам. Например, реактив KI реагирует с ионами Pb 2+, Ag +, Hg22+ (II группа), а также с ионами Hg 2+ и Си 2+ (VI группа). Групповой реактив вступает в реакцию со всеми ионами данной группы. С помощью этого реактива ионы данной группы можно отделить от ионов других групп. Например, групповым реактивом второй аналитической группы является хлороводородная кислота, которая с катионами Pb 2+, Ag +, Hg22+ образует белые труднорастворимые осадки.

сульфат медь анион

8. Общая характеристика анионов первой группы

К первой аналитической группе анионов относятся сульфат-ион SO4 2-, сульфит-ион SO32-, карбонат-ион СO32-, фосфат-ион РO43-, силикат-ион SiO3 2-.Эти анионы образуют с катионом Ва2+ соли, мало растворимые в воде, но, за исключением сульфата бария, хороню растворимые в разбавленных минеральных кислотах. Поэтому выделить анионы этой группы в виде осадка групповым реагентом хлоридом бария BaCl2 можно только в нейтральной или слабощелочной среде. Анионы первой группы образуют с катионами серебра Ag+ соли, растворимые в разбавленной азотной кислоте, а сульфат серебра Ag2S04 растворим даже в воде.

9. Качественный анализ анионов первой группы

Вначале исследуют раствор на присутствие анионов первой группы действием группового реагента (хлорида бария BaCl2). Для чего в пробирку к 35 каплям нейтрального или слабощелочного раствора прибавляют 57 капель 0,5 н. раствора хлорида бария. Образование осадка указывает на присутствие анионов первой группы. Обнаружение сульфат-ионов SO4 2-. К 45 каплям анализируемого раствора прибавляем 68 капель 2 и раствора азотной кислоты и 34 капли 2 Н раствора хлорида бария BaCl2. Образование осадка говорит о присутствии сульфат-иона.

10. Частные реакции анионов первой группы

Рассмотрим реакции сульфат-аниона SO42-

1. Хлорид бария BaCI2 обрадует с анионом SO4 2- белый осадок BaSO4: ВаСl2 + H2SO4 BaSO4 + 2НС1Ва2+ + SO4 2- BaSO4

2. Нитрат серебра AgNO3 при взаимодействии с анионом SO4 2- в концентрированных растворах образует белый осадок сульфата серебра Ag2S04, растворимый в азотной кислоте: Na2SO4 + 2AgNО3 Ag2SO4 + 2NaNO3 SO4 2- + 2Ag+- Ag2SO4

11. Качественный анализ иона меди Cu2+

1.Сероводород образует в подкисленных растворах солей меди черный осадок сульфида меди (II)CuS: CuSO4 + H2S = CuS + H2SO4, Cu2+ + H2S = CuS + 2H+.

2. NH4OH, взятый в избытке, образует с солями меди комплексный катион тетраамминмеди (II) интенсивно-синего цвета: CuSO4 + 4NH4OH = [Cu(NH3)4]SO4 + 4Н2O, Сu2+ + 4NH4OH = [Cu(NH3)4]+ + 4Н2О.

3. Едкие щелочи на холоду выделяют сине-зелёный осадок гидроксида меди: Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH)2

Осадок при кипячении разлагается на чёрную CuO и воду.

Гидроокись меди растворяется в разбавленных кислотах; растворяется в очень концентрированных растворов едких щелочей, образуя тёмно-синие куприт-ионы: Cu(OH)2 + 2OH - = CuO2 2- + Н2O

4. Ферроцианид калия K4[Fe(CN)6] образует с ионом Cu 2+ красно-коричневый осадок ферроцианида меди Cu2[Fe(CN)6]: 2Cu 2+ + [Fe(CN)6] 2- = Cu2[Fe(CN)6]

Осадок нерастворим в разбавленных кислотах и растворим в аммиаке.

6. Тиосульфат натрия, прибавленный к подкисленному раствору солей меди, вызывает обесцвечивание его вследствие образования комплексной соли. Если полученный раствор нагревать, то образуется тёмно-бурый осадок смеси Cu2S с серой.

7. Ацетат цинка Zn(CH3COO)2 и тетрароданмеркуриат аммония (NH4)2[Hg(CNS)4]. К капле подкисленного исследуемого раствора на капельной пластинке прибавьте по капле 1%-ных растворов Zn(CH3COO)2 и (NH4)2[Hg(CNS)4]. При этом образуется осадок комплексного соединения роданидов цинка, ртути и меди, окрашенный в фиолетовый цвет. Для того, чтобы реакция удалась, необходимо брать очень сильно разбавленный раствор соли меди, иначе вместо фиолетового осадка образуется желто-зелёный осадок Cu[Hg(CNS)4]. Ионы Fe 3+, Zn 2+ и Ni 2+ должны отсутствовать. Реакция позволяет обнаружить до 0,1 ? Cu 2+, 1:G =1:500 000.

8.Микрокристаллоскопическая реакция

К капле исследуемого раствора, слабо подкисленной уксусной кислотой, прибавьте каплю раствора (NH4)2[Hg(CNS)4]. При этом выпадают характерные желто-зелёные кристаллы Cu[Hg(CNS)4]. Реакция позволяет обнаружить до 0,1 ? Cu 2+, 1:G =1:10 000.

Ион Cd 2+ также образует с (NH4)2[Hg(CNS)4] кристаллический осадок.

9. Реакция с бензидином

10. Реакция с глицерином

11. Реакция с ДДТК

12. Реакция с купроном

13. Реакция с оксихинолином

14. Дитизон

15. Реакция с рубеановодородной кислотой

С ионами меди рубеановодородная кислота образует чёрный осадок внутрикомплексного соединения рубеаната меди. Реакцию проводят на фильтровальной бумаге . На неё наносят исследуемый раствор и спиртовый раствор реактива. Бумажку держат над склянкой с концентрированным раствором аммиака. Если медь присутствует, появляется черное или зелёное пятно.

12. Гравиметрический анализ

Гравиметрический анализ - метод количественного химического анализа, основанный на измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в химически чистом состоянии или в виде соответствующего соединения точно известного состава, полученного с помощью химической реакции или в результате физических или физико-химических процессов. Основной приём метода - взвешивание - заключается в сравнении массы данного вещества с известной массой гирь.

Классификация методов гравиметрического анализа

1. Метод выделения - измерение массы определяемого компонента, выделенного из вещества в чистом виде или в результате физических, физико-химических и химических процессов.

2. Метод осаждения - измерение массы малорастворимого вещества, полученного осаждением определяемого компонента под действием осадителя.

3. Метод отгонки - измерение массы остатка, полученного отделением летучего компонента путём отгонки или выпаривания. Различают прямой и косвенный методы отгонки. В прямом методе летучий компонент отгоняется и поглощается подходящим реагентом, по увеличению массы последнего судят о содержании летучего компонента. В косвенном методе летучий компонент также отгоняется или выпаривается, но о его содержании судят по убыли в массе анализируемого образца.

13.Титриметрический анализ

Титриметрический анализ объединяет группу методов количественного химического анализа, основанный на измерении объёма раствора реагента точной концентрации, необходимого для взаимодействия с определённым количеством анализируемого вещества.

Основной приём метода - титрование - заключается в постепенном добавлении к определяемому веществу раствора реагента точной концентрации до достижения эквивалентного соотношения между ними.

Момент окончания реакции между взаимодействующими веществами называется точкой эквивалентности.

Окислительно-восстановительные методы титрования основаны на использовании окислительно-восстановительных реакций. ОК1 + ВОС2 = ОК2 + ВОС1

Йодометрия. Определение массовой доли сульфата меди йодометрическим методом основано на восстановлении Cu2+ вспомогательным реагентом йодидом калия до Cu+ с выделением эквивалентного количества молекулярного йода, который оттитровывается раствором тиосульфата натрия. 2CuSO4 + 4KJ = J2 + Cu2J2 + 2K2SO4 J2 + 2Na2S2O3 = 2NaJ + Na2S4O6

К раствору сульфата меди добавляют разведённую серную кислоту и йодид калия. Выделившийся йод титруют 0,1 М раствором тиосульфата натрия до лимонно-жёлтого окрашивания, прибавляют раствор крахмала и продолжают титрование до обесцвечивания индикатора.

Комплексонометрический метод основан на образовании прочных, растворимых в воде внутрикомплексных соединений 2-, 3-,4-х-зарядных ионов металлов с комплексонами.

Комплексоны представляют собой полидентатные аминополикарбоновые кислоты, образующие с 2-,3-,4-х-зарядными ионами металлов растворимые в воде комплексные соединения в соотношении 1:1 , называемые комплексонатами металлов.

Наибольшее распространение получил титрант: дигидрат динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты Na2H2C10H12O8*2H2O (трилон Б, комплексон 3, условное обозначение Na2H2Y).

Определение массовой доли сульфата меди комплексонометрическим методом:

1. Hind2- + Cu2+ = CuInd- + H+

2. H+ + NH3*H2O - NH4+ + H2O

3. Cu2+ + H2Y2- = CuY2- + 2H+

4. CuInd- + H2Y2- + OH- = CuY2- + Hind2- + H2O

К раствору сульфата меди добавляют аммиачный буфер, сухую индикаторную смесь кислотного хрома тёмно-синего и титруют 0,05 М раствором трилона Б до перехода красно-фиолетовой окраски раствора

14. Инструментальные методы анализа

-Колориметрический метод основан на визуальном сравнении интенсивности окрасок исследуемого и стандартного растворов.

-Фотоколориметрический метод основан на измерении количества поглощённого веществом немонохроматического излучения.

-Спектрофотометрический метод основан на измерении количества поглощённого веществом монохроматического излучения.

Фотоколориметрия. Метод применяется для количественного анализа веществ, которые либо сами окрашены, либо образуют окрашенные продукты реакции при взаимодействии с соответствующими реагентами. Т.к. наше соединение сульфат меди - окрашенное, то мы можем к нему применить метод фотоколориметрии. Метод основан на измерении количества поглощённого полихроматического излучения раствором сульфата меди (определение по собственной окраске).

Рефрактометрия - оптический метод анализа, основанный на измерении показателя преломления светового луча исследуемым веществом на границе раздела двух различных оптических сред.

Показателем преломления называют отношение скорости распространения света в испытуемом веществе. Различная скорость распространения света в различных средах вызывает изменение его направления при переходе из одной среды в другую, т.е. рефракцию. Показатель преломления зависит от факторов, влияющих на скорость распространения света в испытуемом веществе: природы вещества, его состава и строения; длины волны излучения; температуры; давления; используемого растворителя; концентрации вещества. Наиболее точные результаты получаются при температуре 20+0,3 градусов.

Для измерения показателя преломления служат приборы - рефрактометры различных марок: рефрактометр Аббе, рефрактометр ИРФ, рефрактометр лабораторный универсальный РЛУ, рефрактометр лабораторный РЛ и др.

Рефрактометрический анализ применяют для обнаружения, определения чистоты и содержания индивидуальных веществ в растворах, а также для анализа двух- и многокомпонентных объектов исследования. Кроме того, рефрактометрия используется для исследования структуры веществ и изучения распределения их электрических дипольных моментов.

Способы расчёта концентраций в рефрактометрии

1.По рефрактометрическим таблицам, в которых приведены значения показателя преломления для растворов различных концентраций. Эти значения в таблицах приводятся до третьего знака.

2.По градуировочному графику. Для серии стандартных растворов известной концентрации измеряют показатели преломления и строят график зависимости показателя преломления от концентрации. По найденному значению определяют величину искомой концентрации.

3.По рефрактометрическому фактру пересчёта F. Аналитический фактор пересчёта F - величина, показывающая прирост показателя преломления при увеличении концентрации раствора на 1%.

Значения фактора F устанавливают экспериментально, измеряя показатели преломления серии стандартных растворов с известной концентрацией.

15. Электрохимические методы анализа

Потенциометрический метод анализа:

Основаны на использовании зависимости ЭДС электрохимической ячейки от концентрации анализируемого вещества в растворе.

Измеряют ЭДС специально подобранной электродной пары, состоящей из индикаторного электрода и электрода сравнения, опущенных в анализируемый раствор, компенсационным или некомпенсационным способами.

Ионообменная хроматография основана на обратимом стехиометрическом обмене ионов в растворах электролитов на подвижные ионы ионообменного сорбента - ионита.

Количественный анализ методом ионообменной хроматографии осуществляется в несколько стадий:

1. Подготовка ионита

2. Подготовка колонки

3. Приготовление анализируемого раствора

4. Хроматографирование

5. Анализ (титрование) полученного фильтрата

6. Расчёт результатов

7. Регенерация ионита

8. После окончания работы колонка должна быть заполнена водой

Тонкослойная хроматография. Метод основан на разделении компонентов смеси в тонком слое сорбента, нанесённом на хроматографическую пластинку (подложку).

Распределительная бумажная хроматография - это метод разделения и обнаружения компонентов смеси, основанный на их распределении между двумя несмешивающимися жидкими фазами, одна из которых неподвижна и нанесена на хроматографическую бумагу.

Список литературы

1. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа.

2. М., 1973.

3. Государственная фармакопея СССР Х издания. М., 1968

4. Качественный анализ анионов. Пермь, 1994

5. Качественный анализ катионов. Пермь, 1996

6. Основы аналитической химии (под ред. Золотова В.А.) 2 том, М., 1996

7. Аналитическая химия (под ред. Петрухина О.М.), М., 1993

8. Лекционный материал

Размещено на Allbest.ru