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📜  什么是定量分析？

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:11.491000             🧑  作者: Mango

什么是定量分析？

定量分析是化学中的重要过程之一。它用于确定质量百分比，即确定存在的每种元素的质量。它也可以定义为一种用于确定样品中化学物质数量的方法。质量百分比对于找到分子式和强调式很重要。

有机化合物中存在的元素的百分比可以通过以下方法确定，

碳和氢（李比希方法）

如果我们在存在过量氧气和氧化铜的情况下燃烧有机化合物，则化合物中的碳和氢分别被氧化成二氧化碳和水。

C x H y + (x + y)/4 O 2 → x CO 2 + (y/2) H 2 O

在上述过程中，氧化形成的水和二氧化碳被两个U形管中存在的无水氯化钙和氢氧化钾溶液吸收。这个过程给出了水和二氧化碳的量，从中可以计算出碳和氢的百分比。

让我们考虑有机化合物的质量为mg，产生的水和二氧化碳的质量分别为m 1 g和m 2 g。

所以，碳的百分比 = (12 × m 2 × 100) / (44 × m)

和氢的百分比 = (2 × m 1 × 100) / (18 × m)

氮（杜马斯法和凯氏法）

氮的百分比可以通过两种方法获得，即

  1. 杜马斯法
  2. 凯氏定氮法

如果形成任何氮氧化物，则通过将气体混合物通过加热的铜网将它们还原成氮，并在管的上部收集。产生的所有这些气体（氮氧化物）都被带到吸收它们的 KOH 溶液中。

与之前的方法类似，

令，mg = 有机化合物的质量，

V 1 mL = 收集的氮气体积，

T1K = 室温。

因此，STP 下的氮气体积（标准温度和压力）= (p 1 V 1 × 273) / (760 × T 1 )

在哪里，

  • p 1 = 氮气压力，
  • V 1 = 氮气体积。

这里，压力与收集氮气的地方的大气压不同。所以 p 1的值是通过关系得到的，

p 1 = 大气压 - 水张力

V mL N 2在 STP = (28 × V/ 22400) × g

因此，氮的百分比 = (28 × V × 100) / (22400 × m)

让，

  • mg = 有机化合物的质量
  • V mL = 摩尔浓度为 M 的 H2SO4 的体积
  • V1 mL = 摩尔浓度 M 的 NaOH 体积（用于滴定）

V 1 mL NaOH 摩尔浓度 M = V 1 /2 mL H 2 SO 4 = V 1 mL

未使用的摩尔浓度为 M 的 H 2 SO 4的体积 = (V – V 1 /2) mL

(V – V1/2) mL H 2 SO 4的摩尔浓度为 M = 2(V -V 1 /2) mL 的 NH 3溶液的摩尔浓度为 M。

1000 mL 1M NH 3溶液含有 17g NH3 或 14 g N

2(VV 1 /2) mL NH 3溶液的摩尔浓度 M = [(14 × M × 2(V – V 1 /2)/1000)] g N

因此，N 的百分比 = [(14 × M × (V – V1/2))/1000] × (100/m)

N = 1.4 × M × 2 (V – V1/2) / m

凯氏定氮法的缺点

  1. 不适用于在硝基和偶氮基中含氮的化合物，
  2. 不适用于以吡啶形式（环）存在的氮。

卤素

让，

  • mg = 有机化合物的质量
  • m 1 g = 形成的 AgX（卤化银）的质量

这里，形成的 1 mol AgX 包含 1 mol X。

在 m 1 g AgX 中卤素的质量 = (X 的原子质量 × m 1 g) / AgX 的分子质量

卤素的百分比=（X的原子质量×m 1 ×100）/AgX的分子质量×m

硫

让，

  • mg = 有机化合物的质量，
  • m 1 g = 形成的硫酸钡质量

1 mol BaSO 4 = 233 g BaSO 4 = 32 g 硫

m 1 g BaSO 4含有 32 × m 1 g / 233 硫

硫的百分比 = 32 × m 1 × 100 / 233 × m

磷

一定质量的有机化合物与发烟硝酸一起加热，其中存在于化合物中的磷被氧化成磷酸。通过添加氨和钼酸氨，沉淀为磷钼酸铵 (NH 4 ) 3 PO 4 .12MoO 3 ，或者，磷酸可通过添加氧化镁混合物沉淀为 MgNH 4 PO 4 ，其在点燃时产生 Mg 2 P 2 O 7 .

让，

  • mg = 有机化合物的质量，
  • m 1 g = 钼酸磷酸铵的质量

(NH 4 ) 3 PO 4 .12MoO 3 = 1877g的摩尔质量

磷的百分比 = (31×m 1 ×100/1877×m) %

如果用 Mg 2 P 2 O 7代替磷，那么，

磷的百分比 = (62×m 1 ×100/222×m) %

在哪里，

  • 222 u = Mg 2 P 2 O 7的摩尔质量
  • m = 所取有机化合物的质量
  • m 1 = Mg 2 P 2 O 7的质量
  • 62 = Mg 2 P 2 O 7化合物中存在的两个磷原子的质量。

氧

每种有机化合物都含有一定比例的氧气。氧的百分比可以通过包括氧 (100%) 在内的元素的差异或总百分比以及化合物中存在的所有其他元素的总和来计算。

或者，可以通过如下化学反应释放氧气，

通过在氮气流中加热分解一定质量的有机化合物。当所有的氧气产生一氧化碳时，含氧的气态产物混合物通过炽热的焦炭。当一氧化碳被氧化成二氧化碳时，该混合物通过温热的五氧化二碘 (I 2 O 5 )，从而产生碘。

有机化合物 → （加热时）O 2 + 其他气体

2C + O 2 → 2CO 2

I 2 O 5 + 5CO → I2 + 5CO 2

在这里我们了解到，每释放一摩尔氧气将产生 2 摩尔二氧化碳。

因此，如果释放 32 克氧气，则获得 88 克二氧化碳。

让，

  • mg = 有机化合物的质量
  • m 1 g = 释放的二氧化碳质量

m 1 g 二氧化碳由 (30×m/88×m)% 获得

氧气的百分比可以从产生的碘量得出。

示例问题

问题 1：在完全燃烧时，0.456 g 有机化合物产生 0.254 二氧化碳和 0.1658 水。确定化合物中碳和氢的百分比组成。

解决方案：

问题 2：在用于估算氮的杜马法中，0.3 g 有机化合物在 300 K 温度和 715 mm 压力下收集到 50 mL 的氮。计算化合物中氮的百分比组成。 （水性介质的张力 = 15 mm）

解决方案：

问题 3：在估计卤素的 Carius 方法中，0.20 g 有机化合物得到 0.16 g AgBr（溴化银）。找出化合物中溴的百分比。

解决方案：

问题 5：在硫估算中，0.210 克有机化合物得到 0.5101 克硫酸钡。化合物中硫的百分比是多少？

解决方案：

问题 5：在通过凯氏定氮法估算有机化合物中存在的氮的过程中，氨是从凯氏定氮法中的 0.8 g 化合物中和 20 mL 1M H 2 SO 4中和的。找出化合物中氮的百分比。

解决方案：

概念问题

问题 1：解释在李比希方法中发生了什么。

回答：

问题2：陈述和定义氮的定量分析方法。

回答：