1. Написать качественные реакции обнаружения ионов в растворе с группового, специфического или избирательного реагента, указав аналитический сигнал: Na+, Ca2+, Mn 2+, Cl-, CO3 2- 2. Смесь гидро - и дигидрофосфата натрия или калия используется для приготовления стандартного буферного раствора в рН-метрии. Приготовили 100 мл такого раствора с рН=7,00 и аналитической концентрацией СРО4= 0.10 моль/л. К этому раствору добавили 1.00 М раствор соляной кислоты, при этом значение рН изменилось на 4.0 единицы. Какой объем соляной кислоты был добавлен? 3. Составьте сообщение на тему: «Применение буферных растворов в химическом анализе». В сообщении приведите не менее 5 составов буферных смесей, применяемых в аналитической практике. Приведи-те уравнения химических реакций, лежащих в основе действия дан-ных буферных растворов. Опишите их приготовления для проведения анализа.

1. Обнаружение ионов в растворе с группового, специфического или избирательного реагента:

- Для обнаружения Na+ используется серная кислота (H2SO4). Аналитический сигнал в данном случае - образование белого осадка хлорида натрия (NaCl):
2Na+ + 2H2SO4 -> 2Na+ + SO4 2- + 2H2O

- Для обнаружения Ca2+ используется раствор аммиака (NH3). Аналитический сигнал - образование белого осадка гидроксида кальция (Ca(OH)2):
Ca2+ + 2NH3 -> Ca(OH)2 + 2NH4+

- Для обнаружения Mn2+ используется аммиачная селитра ((NH4)2MnO4). Аналитический сигнал - образование бурого осадка бесцветного тетраоксоманганата(II):
Mn2+ + (NH4)2MnO4 + H2O -> MnO2 + 4NH3 + 2H2O

- Для обнаружения Cl- используется раствор серебряного нитрата (AgNO3). Аналитический сигнал - образование белого осадка хлорида серебра (AgCl):
Ag+ + Cl- -> AgCl

- Для обнаружения CO3 2- используется раствор соляной кислоты (HCl). Аналитический сигнал - образование пузырьков газа углекислого (CO2):
HCl + CO3 2- -> H2CO3 -> H2O + CO2

2. Для решения этой задачи, нам необходимо использовать формулу Гендерсона-Хассельбальха. Формула выглядит следующим образом:
pH = pKa + log([A-]/[HA])

Где pH - значение изменения рН, pKa - значение константы диссоциации буферной смеси, [A-] - концентрация основания (гидрофосфата), [HA] - концентрация кислоты (дигидрофосфата).

В нашем случае, мы знаем значения pH (изменилось на 4 единицы, то есть pH = 11) и значения концентрации [HA] (0.10 моль/л), нам необходимо найти значения концентрации [A-].

pH = 11
pKa = 7 (поскольку значение рН изменилось на 4 единицы)

Используем формулу:

11 = 7 + log([A-]/0.10)
log([A-]/0.10) = 11 - 7
log([A-]/0.10) = 4
[A-]/0.10 = 10^4
[A-] = 0.10 * 10^4
[A-] = 1000 моль/л

Теперь, нам необходимо найти объем соляной кислоты (HCl), который нужно добавить к буферному раствору. Мы знаем, что добавление соляной кислоты изменяет значение рН на 4 единицы.

pH = 11 (после добавления HCl)
pKa = 7

Используем формулу и подставляем известные значения:

11 = 7 + log([A-]/[HA])
11 = 7 + log((1000+x)/(0.10-x))

Решаем получившееся уравнение для x (концентрации добавляемого HCl):

11 = 7 + log((1000+x)/(0.10-x))
4 = log((1000+x)/(0.10-x))
10^4 = (1000+x)/(0.10-x)
1000(0.10-x) + x = 10^4 (0.10-x)
100 - 1000x + x = 1000 - 10x
11x = 900
x = 900/11
x ≈ 81.82 ммоль

Таким образом, было добавлено примерно 81.82 ммоль соляной кислоты к буферному раствору.

3. Применение буферных растворов в химическом анализе:

Буферные растворы играют важную роль в химическом анализе, поскольку они поддерживают постоянное значение рН и таким образом предотвращают изменение реакций, которые могут быть чувствительны к изменению рН. Вот несколько примеров буферных смесей, применяемых в аналитической практике:

- Фосфатный буфер: составляется путем смешивания гидрофосфата натрия (Na2HPO4) и дигидрофосфата натрия (NaH2PO4). Реакция диссоциации с химическими уравнениями:
Na2HPO4 ⇌ 2Na+ + HPO4 2-
NaH2PO4 ⇌ Na+ + H2PO4-

- Уксусный буфер: составляется путем смешивания уксусной кислоты (CH3COOH) и ацетата натрия (CH3COONa). Реакция диссоциации с химическими уравнениями:
CH3COOH ⇌ H+ + CH3COO-
CH3COONa ⇌ Na+ + CH3COO-

- Фосфорный буфер: составляется путем смешивания дигидрофосфата натрия (Na2HPO4) и фосфата натрия (Na3PO4). Реакция диссоциации с химическими уравнениями:
Na2HPO4 ⇌ 2Na+ + HPO4 2-
Na3PO4 ⇌ 3Na+ + PO4 3-

- Карбонатный буфер: составляется путем смешивания угольной кислоты (H2CO3) и карбоната натрия (Na2CO3). Реакция диссоциации с химическими уравнениями:
H2CO3 ⇌ 2H+ + CO3 2-
Na2CO3 ⇌ 2Na+ + CO3 2-

- Гидроксидный буфер: составляется путем смешивания щелочи (NaOH) и гидроксида аммония (NH4OH). Реакция диссоциации с химическими уравнениями:
NaOH ⇌ Na+ + OH-
NH4OH ⇌ NH4+ + OH-

Описанные выше буферные смеси играют важную роль в поддержании постоянного значения рН и обеспечивают надежные условия для проведения анализа. Приготовление буферных растворов для проведения анализа включает смешивание соответствующих кислот и оснований в определенных пропорциях и настройку рН с помощью использования конкретных компонентов.