Отчет по практике по Аналитическая химия на тему Гидролитическая устойчивость тетрафторборатов тетраалкиламмония в водно-органических средах. Расчет концентраций ионов BF4- и F- от времени протекания гидролиза

Введение
Физико-химические методы анализа основаны на использовании в аналитических целях различных физико-химических свойств веществ. К их достоинствам относятся [1]:
1. Высокая чувствительность – предел обнаружения составляет от 10-5 до 10-10% (в зависимости от метода);
2. Скорость получения результатов – в течение нескольких минут;
3. Универсальность – можно провести анализ любого объекта, в том числе, на расстоянии, причем без разрушения образца, а также «локальный» анализ, т.е. взятый в определенной области объекта.
4. Экономичность – быстрая окупаемость дорогого оборудования, сокращение расходов на обслуживающий персонал и реактивы;
5. Возможность автоматизации – более надежное выделение аналитического сигнала, расчет результатов анализа и их статистическая обработка.
Но также физико-химические методы обладают и рядом недостатков:
1. Высокие погрешности – 2-5%;
2. Для применения необходимы стандартные растворы, эталоны, градуировочные графики.
К самым распространенным методам анализа относят оптические, электрохимические и хроматографические. В основе электрохимических методов, таких как ионометрия, лежит зависимость между составом анализируемого вещества и его электрохимическими свойствами, например, электрической проводимостью.
В физико-химических методах применяют такие методические приемы как прямые и косвенные измерения. В первом случае измеряется непосредственно зависимость аналитического сигнала от природы анализируемого вещества и его концентрации. Во втором же случае, обычно, при титровании, составляется зависимость интенсивности сигнала от объема добавленного титранта, по которой находится точка эквивалентности.
1 Литературный обзор
1.1 Понятие гидролиза
Сольволиз – это разложение растворенного вещества с растворителем, протекающее с реакцией обмена. В зависимости от растворителя выделяют такие виды как гидролиз (сольволиз в воде), аммонолиз (сольволиз в аммиаке), алкоголиз (сольволиз в спиртах) и т.д.
Гидролиз – реакция обменного разложения растворенного вещества и воды, протекающая без изменения степени окисления.
Предположительный механизм гидролиза зависит от типа растворенного соединения. Например, для веществ, распадающихся в растворе на ионы, гидролиз принято рассматривать как результат взаимодействия поляризационного взаимодействия ионов с их гидратной оболочкой. Характер и степень распада молекул гидратной оболочки зависят от природы катионов и анионов, то есть, чем сильнее поляризующее воздействие ионов, тем интенсивнее протекает гидролиз.
Катионы в водном растворе существуют в виде катионных аквакомплексов, образующихся за счет формирования донорно-акцепторного взаимодействия между катионом и гидроксигруппой воды. Эти комплексы гидратированы посредством водородных связей. Чем больше заряд и чем меньше размер катиона, тем сильнее его акцепторная способность, то есть, сильнее поляризация связи О-Н в координированной молекуле воды. Это означает, что также усиливается водородная связь между координированной молекулой воды и молекулами воды гидратной оболочки аквакомплекса. Такие обстоятельства могут привести к тому, что связь О-Н в координированной молекуле воды будет разорвана, а водородная связь превратится в ковалентную с образованием иона ОН3+ гидроксоаквакомплекса.
Гидратация анионов осуществляется за счет водородной связи, значит, в результате поляризационного взаимодействия между анионом и молекулами воды водородная связь может перейти в ковалентную. Это может происходить с отрывом протона от молекулы воды с его присоединением к аниону. Соответственно, чем более отрицательный заряд несет анион, и чем меньше его размер, тем сильнее его донорские свойства и тем легче он отрывает протон от молекулы воды.
Амины являются более сильными основаниями, чем вода, но более слабыми, чем гидроксил-ион. Также амины являются более сильными основаниями, чем спирты и эфиры, так как атом азота менее электроотрицателен, чем атом кислорода, а следовательно, более приспособлен для расположения положительного заряда.
Алифатический амин – более сильное основание, чем аммиак, так как электродонорные алкильные группы участвуют в рассредоточении положительного заряда в замещенном ионе аммония, чем обеспечивают стабилизацию иона. С другой стороны, алкильные группы отталкивают электроны к азоту, вследствие чего четвертая пара электрона становится более доступной. Однако важно учитывать, что ион четвертичного аммония не содержит отщепляющегося протона, а значит не реагирует с гидроксил-ионом.