Analüütilise keemia aine

Analüütilise keemia aine • AK on teadus keemiliste süsteemide koostise määramisest • Süsteemideks on ained, segud, materjalid jne. • Koostis: kvalitatiivne ja kvantitatiivne • AK põhineb sellel, et keemilistel ainetel on kindlad füüsikalis-keemilised omadused, mida saab analüüsiks kasutada

Analüütilise keemia tähtsus • Tähtis roll keemia ja üldisemalt teaduste ja tehnika arengus, samuti igapäevase elukvaliteedi tagamisel • õlle alkoholisisaldus • auto heitgaaside CO sisaldus • vere glükoosisisaldus • toiduainete pestitsiidisisaldus • jne. jne.

Analüüsimeetodite klassifikatsioonid • Kvalitatiivne ja kvantitatiivne • Proovi mõõdetava omaduse järgi • gravimeetria • titrimeetria • elektrokeemilised meetodid • spektroskoopilised meetodid • muud (massi ja laengu suhte, adsorbtsiooniliste omaduste, soojusjuhtivuse, radioaktiivse lagunemise kiiruse jms. järgi)

Analüüsimeetodite klassifikatsioonid • Absoluutsed ja suhtelised meetodid • Termodünaamilised ja kineetilised meetodid • Spetsiifilised ja selektiivsed meetodid • Täielik või osaline analüüs

Analüüsimeetodite klassifikatsioonid • Proovi suuruse järgi: • makro e. mesoanalüüs (>100 mg) • poolmikroanalüüs (10-100 mg) • mikroanalüüs (1-10 mg) • ultramikroanalüüs (< 1mg) • Analüüsitava aine sisalduse järgi: • põhikomponendi analüüs (> 1%) • lisandi analüüs (0.1 - 1%) • jälje analüüs (< 0.1 %)

Tüüpilise keemilise analüüsi käik • Analüüsimeetodi valik • Esindusliku proovi võtmine • Laboratoorse proovi valmistamine • Paralleelproovide valmistamine • Proovi lahustamine • Segavate mõjude kõrvaldamine • Analüüdi omaduse mõõtmine • Tulemuste arvutamine • Tulemuste usaldatavuse hindamine

Tasakaalud • Analüütiline kontsentratsioon - kuidas sellist lahust valmistada • Tasakaaluline kontsentratsioon - palju meil antud vormi lahuses on • Tiiter - mitu mg määratavat ainet reageerib 1 ml titrandiga • Keemiline tasakaal: päri- ja vastas-suunalise reaktsiooni kiirused võrdsed

Tasakaalukonstant • Näitab reagentide ja produktide kontsentratsioonide suhet tasakaaluolekus • Ei anna infot reaktsiooni kiiruse kohta

Tasakaaluarvutused • Kirjutage välja keemiliste reaktsioonide võrrandid • Tasakaalude jaoks kirjutage tasakaalukonstantide avaldised • Kirjutage massibilanside avaldised (seosed tasakaaluliste ja analüüti-liste kontsentratsioonide vahel) • Kirjutage laengubilansi avaldis • Tehke lihtsustused • Arvutage vastus • Kontrollige tehtud lihtsustusi

Hapete ja aluste teooriad: Arrheniuse teooria • Happed on ained, mis dissotseerudes annavad prootoni: H2SO4, HNO3, HCl jne. • Alused on ained, mis dissotseerudes annavad OH- iooni: NaOH, jne. • Rakendamine piiratud ainult vesilahustega

Hapete ja aluste teooriad: Solventsüsteemide teooria • Lähtutakse solvendi ionisatsioonist (autoprotolüüsist) 2 H2O = H3O+ + OH- 2NH3 = NH4+ + NH2- • Happed on ained, mis dissotseeru-des annavad solvendi katiooni. • Alused on ained, mis dissotseeru-des annavad solvendi aniooni. • Rakendamine piiratud ainult autoprotolüüsuvate solventidega

Hapete ja aluste teooriad: Brönsted-Lowry teooria • Happed on ained, mis võivad loovutada prootoni • Alused on ained, mis võivad liita endale prootoni • Eeldatakse prootoni ülekaanet happelt alusele • Prootoni ülekandega kaasneb uue konjugeeritud happe ja aluse teke

Hapete ja aluste teooriad: Lewisi teooria • Põhineb elektronpaari jagamisel happe ja aluse vahel • Happed on elektronpaari aktseptorid • Alused on elektronpaari doonorid • Võimaldab hapetena klassifitseerida ka vesinikku mittesisaldavaid aineid

p-skaalad • Definitsioon: pSuurus = -log Suurus • Mugav kasutada, kui uuritav suurus varieerub väga laias vahemikus • Näiteks: • pH • pOH • pK

Lahusti mõju hapete ja aluste dissotsiatsioonile • Lahustumine kui hape-alus reaktsioon • Solvendi happelis-aluseliste omaduste mõju: • diferentseerivad ja • nivelleerivad solvendid • Solvendi dielektrilise läbitavuse ε mõju dissotsiatsioonile • Spetsiifilised vastasmõjud • vesinikside jms.

Vesilahused • Vesi on amfiprootne solvent, s.t. tal on nii happe kui aluse omadused • Autoprotolüüs 2H2O = H3O+ + OH- [H3O+]=[OH-]=10-7 • Tugevad ja nõrgad happed ja alused • Dissotsiatsioonikonstantide määratavus

Happed gaasifaasis • Gaasifaasiline happelisus - happe tõelise happelisuse mõõt • Defineeritud kui reaktsiooni AH = A- + H+ Gibbsi vabaenergia muut • Iseeneslik dissotsiatsioon puudub • Saab mõõta, kui kasutada laetud alust, s.t. A1H + A2- = A1- + A2H ja määrata K mass-spektromeetriliselt

Happed gaasifaasis • Hapete suhtelist tugevust üksteise suhtes hinnatakse ΔΔG=-RTlnK kaudu • Mõõta saab ainult juhul kui reaktsioonis osalevate hapete tugevused on lähedased (erinevus alla 2 kcal/mol) • Mõõtes terve rea hapete tugevused saadakse happesuste skaala ehk n.-n. “redel”, mis praeguseks katab ca 140 kcal/mol

Happed gaasifaasis • Absoluutsete happesuste saamiseks tuleb saadud skaala ankurdada, s.t. vähemalt ühe happe happelisuse absoluutväärtus peab teada olema näiteks termodünaamilisest tsüklist: AH = A + H , BDE H = H+ + e- , IP(H) A + e- = A- , EA(A)=IP(A-) ΔΔG = BDE + IP(H) - EA(A) • Täpselt analoogiliselt määratakse ka aluste gaasifaasilised aluselisused

Analüütilise keemia aine