9. ١٦١
ª ª ª×
W
ª
K
Wú
W
K .١
K ª .٢
W
Kª
W ª
K? ?
-١-
10. ١٦١
ª ª ª×
ª
W K
E F
ª E F
ª ª Ù W
K ª
W K
K
WQualitative Analysis
F Qualitative analysis
W K Ò E ª
W Ù ª .١
Fª ª ª ª
ª KE
K
Ø × ª W ª .٢
K ª ª ú ú KÖ KKK
WQuantitative Analysis
Quantitative analysis
Quantitative chemical analysis W
KQuantitative instrumental analysis
-٢-
11. ١٦١
ª ª ª×
WQuantitative Chemical Analysis
W
Y + X → P
Ó X Reagent Ø Y
K P Ø
E F X Ë J
KVolumetric analysis Ó
P X J
KGravimetric
ª
¯ ¯ K
K
WQuantitative Instrumental Analysis
F Physical Properties ª
W K E
. Atomic Absorption Spectrometry
Physico-chemical Methods ¯
ª Ù K2CrO4 ª Cr3+
KCrO42-
ú ¯
¯ ª
K Ù ª
W ª K
W ª ª ª
-٣-
12. ١٦١
ª ª ª×
K .١
K .٢
K Ù .٣
Kª .٤
Kª .٥
K ª .٦
WDefining the problem
ª Ò
W ª
K ª Ò .١
W Ò ª .٢
K K
K Kª
K K
K K
W ª ú .٣
K Ò × K
K Kª
K K
K K
K K
WSampling
Bulk ª ×
Homogeneous KMaterial
-٤-
13. ١٦١
ª ª ª×
Heterogeneous
KEKKK { F
K Ø ª ¯ ¯
WWater sampling ª
K ª
WEKKK ª ª F ª -
450 ¯ Ë EPyrex Ù F
K 24
PTFE Ù ª J
Kpolytetrafluoroethylene
W E 45 F
KBiodegradation 4
K ª
Ø Ø ú ª
K ª (pH = 2)
WSoil sampling Ø ª
E 10F E 30F Ò × Ø ª
E 2 1F
ª K Ù
K × Polyethylene
WSample preparation Ù
110 100 WWeighing Drying K
KDesiccator × ¯Ø 2 1
K Ó
-٥-
14. ١٦١
ª ª ª×
WSample ashing ¯ K
E F Ù ª
W E ª Ù F ª
700 400 ª Ø ¯ WDry ashing ú ¯
K 24
¯ WWet ashing ¯
Ù Sulfuric × Nitric acid Ø
K
WSample dissolution K
Ù ª ª W J
ª Í K ª Ù Ù
Kª ª ª ª
Ù
HCl W F (HCl-HNO3; 3:1) Aqua Regia
KEHNO3
ª Ò W ª J
ª ¯ { Ù
ª × Ù ª Ù K
ª ª Ù K K2S2O5
¯ Ù K Na2CO3
× ª Ù K Na2O2
K
WEliminating interferences ª
ª K
ª
W ¯ ª
-٦-
15. ١٦١
ª ª ª×
ª .١
.Electrodeposition Ø
Ion Exchange Chromatography ¯ .٢
KExtraction ¯
KMasking .٣
WMeasurements ª
¯ Ò ×
W
K .١
K .٢
K .٣
Ù ª ª Wª .٤
KAutomatic methods ¯
WCalculations and reporting data ª
Analyte ª
KRelative method Absolute method Ù
Parts per percent ×
Kmillion
Replicate analyses E F
KMean Standard deviation ú
Ò Ò
KDeterminate error Random error
-٧-
16. ١٦١
ª ª ª×
K
K ¯ ú ¯ ¯ K
K ¯ K
K ª K
K ú K
K K
K ª K
-٨-
17. ١٦١
ª ª ª×
Ù ¯ K
KE ¯ F Eú ¯ F¯
ª ú K
Kª
W K
WEKKK ª ª F ª J
450 ¯ Ë EPyrex Ù F
K 24
PTFE W Ù ª J
Kpolytetrafluoroethylene
ú
W KE 45 F
KEbiodegradationF 4
K ª
Ø Ø ú ª
K ª (pH = 2)
K ú K
W K
Kª
W Ø K
K
-٩-
21. ١٦١
ª ª×
W
ª
ª Ø ª F
KE ª
Wú
W
K ª .١
Kª .٢
ª ¯ ª .٣
Kª
K ª ª Ù ¯ .٤
K ª .٥
W
Kª
W ª
K? ?
- ١٠ -
22. ١٦١
ª ª×
W
Volumetric Analysis - An Introduction
W K
Ò
E ú F Ø W¯
ª KE F Ø Ó
Wª
K Ò K
K K
:
( )
:
)
(
W
- ١١ -
23. ١٦١
ª ª×
WEquivalence point End point K
WEnd point
¯ Ò E Ù F Ù
W ¯ ¯ K Ó
KE F Ù K
K Ù K
KpH-meter K
WEquivalence point
Stoichiometric ú
K Ó
Ø W
W
HCl + NaOH → NaCl + H2O
¯
KE1:1 F NaOH ª HCl ª
× Ø W
W
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
ª × ¯
F ª NaOH ª H2SO4
KE2:1
- ١٢ -
24. ١٦١
ª ª×
W ª K
K Ò .١
K .٢
KE F .٣
K ª .٤
W .٥
A+B →C+D
WStandard solutions Ò K
W Ò Ø Ò
KPrimary standard K
KSecondary standard K
WPrimary standard
K ª .١
K Ù .٢
K .٣
K ª .٤
K .٥
K Ù ª .٦
W
ª Sodium carbonate, Na2CO3 ª W K
KSodium tetraborate, borax, Na2B4O7.10H2O E F
Oxalic acid, H2C2O4 W K
KPotassium acid phthalate, KH(C8H4O4) C6H5COOH
- ١٣ -
25. ١٦١
ª ª×
WSecondary standard
Ù
Ø E F Ù
KStandardization Ò
Ø Ù Ù NaOH
KH2SO4 NaOH ª
W ª K
E FW ª
ª Ù ª
ª E F Ø ª
¯ K Ù
W
KAcid-base titrations ª .١
KPrecipitation titrations Ø ª .٢
KComplexometric titrations ª .٣
KOxidation–reduction titrations ª .٤
Wª K
W ª J
Molecular weight K
Na = 23, C = 12, O = 16 KNa2CO3 ª W
MWNa2CO3 = (2 x 23) + 12 + (3 x 16)
MWNa2CO3 = 106 g/mol E L F
Number of moles ª Kª
- ١٤ -
26. ١٦١
ª ª×
K ª ª W
Z L Zª
K
Ø KØ ¯ ª ËW
K Ò
W ª ª W
{ Z L Zª
W
- ١٥ -
27. ١٦١
ª ª×
{ Z { L Z
W ª J
E F
Ò E¯ F
W Eª F Ó
M1 × V1 = M 2 × V2
W
0.1 F H2SO4 × NaOH 10
W 9 E
K K
KNaOH K
W
W K
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
2mole : 1mole
W K
number of mmoles of NaOH 2
=
number of mmoles of H 2SO 4 1
- ١٦ -
28. ١٦١
ª ª×
M NaOH × VNaOH 2
=
M H SO × VH SO 1
2 4 2 4
M NaOH × 10 2
=
0.1 × 9 1
0.1 × 9 × 2
M NaOH = = 0.18 M
10 × 1
- ١٧ -
29. ١٦١
ª ª×
W
E ª F ª
Acid-Base Titrations (Neutralization Titrations)
W K
ª ª ª
K OH- ª H+ ª
NaOH + HCl → NaCl + H2O
Na+ + OH- + H+ + Cl- → Na+ + Cl- + H2O
W
OH- + H+ → H2O
W ª
KpH Ù E F K
Ù Kª
KpH-meter
W K
WArrhenius definition
ª Arrhenius ú J
KHydronium ion, H3O+
HCl + H2O → Cl- + H3O+
ª Arrhenius
KOH-
NaOH → Na+ + OH-
- ١٨ -
30. ١٦١
ª ª×
WBrønsted-Lowry definition
Brønsted and Lowry
W
KH+ ª J
HA H+ + A-
Kª × J
B + H+ BH+
W
HA + B BH+ + A-
WLewis definition
W ú Lewis
Electron acceptor ª Ø
KLewis acid
Electron donor ª Ø
KLewis base
- ١٩ -
31. ١٦١
ª ª×
W
H3N: + BF3 → H3N+ + BF3
W K
pH Ù
K ªØ
K
W
0.1 50 HCl Ò
KE F {
K 100 90 60 55 51 50 48 40 20 0W
W
K 0 = NaOH
K 0.1 = HCl
pH = − log[H + ]
pH = − log(0.1)
pH = − log(10−1 )
pH = −(−1) = 1
KNaOH 20 ª
Reacted HCl millimoles ª
K W
Reacted HCl (millimoles) = 20 × 0.1 = 2 mmoles
- ٢٠ -
32. ١٦١
ª ª×
K HCl ª
no. of HCl mmoles = 0.1 × 50 = 5 mmoles
Wunreacted HCl mmoles E Ù F HCl ª
no. of unreacted HCl mmoles) = 5-2 = 3 mmoles
W HCl
no. of mmoles
Molar HCl =
volume(ml)
3
Molar HCl = = 0.04 M
70
WpH Ù
pH = − log(0.043)
pH = −( −1.37) = 1.37
pH = 14 – pOH W Ò W
Ò pH ª
WE F NaOH
- ٢١ -
33. ١٦١
ª ª×
0 20 40 60 80 100
14 14
12 12
10 10
(8.3 10)
8 8
pH
6 6
4 (3.3 4.4) 4
2 2
0 0
0 20 40 60 80 100
( )
NaOH HCl W
ª
K Equivalence point
W K10.7 3.3 ª Ø
KMethyl Orange × Phenolphthalein
K
W K
KE F W
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
- ٢٢ -
34. ١٦١
ª ª×
14
12
10
8
pH
6
4
2
0
0 20 40 60 80 100
( )
W
ª E F
W ª CH3COONa
CH3COONa + H2O CH3COOH + Na+ + OH-
E F 10.7 7.7 Ù
K ×
W K
KE F W
NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O
- ٢٣ -
35. ١٦١
ª ª×
12
10
8
pH 6
4
2
0
0 20 40 60 80 100
( )
W
H+ NH4Cl
W
NH4Cl + H2O NH4OH + H+ + Cl-
×
K
W K
KE F NH4OH CH3COOH W
CH3COOH + NH4OH → CH3COONH4 + H2O
- ٢٤ -
36. ١٦١
ª ª×
12
10
8
pH 6
4
2
0
0 20 40 60 80 100
( )
W
Ù
KMethylene blue ¯ Neutral blue ¯
W ª K
Ù
K
K
WChemical equilibrium law
ª W
K
W Ø
A + B C + D
- ٢٥ -
37. ١٦١
ª ª×
F D C E F B AW
KE
W
v1 = k1 x [A] x [B]
v2 = k2 x [C] x [D]
k2 k 1
K Ø ×
W v1 = v 2
k1 X [A] X [B] = k2 X [C] X [D]
k1 [ C][ D]
=
k2 [ A ][ B]
K k2 k1
KChemical equilibrium constant
W
aA + bB cC + dD
K ª × d c b a
W Ù
[ C] × [ D ]
c d
K=
[ A ] × [ B]
a b
- ٢٦ -
38. ١٦١
ª ª×
Ù W
Le Chatelier K Ø
K Ø W
W Ù
W
HIn H+ + In-
E F E Fª
W
[H + ] × [In − ]
K In =
[H In ]
KOH- H+ ª ª
W
KH+ H+ ª
KE F ln-
HIn H+ + In-
EF ú H+ EªF
HIn H+ Ù OH-
KEªF
HIn H+ + In-
EF ú OH- EªF
× ú W
K ×
- ٢٧ -
39. ١٦١
ª ª×
W
W ×
OHIn OH- + In+
OH- H+ W ×
In+ OHIn Ù
K Ò
In+ OH- ª W ×
OHIn Ù
K Ò
W ª
K ª
ª WE F
2.9 – 4.0 Methyl yellow
3.1 – 4.4 Methyl orange ×
6.8 – 8.4 Phenol red
8.3 – 10.0 Phenolphthalein
7.2 – 8.8 Cresol red
- ٢٨ -
40. ١٦١
ª ª×
W
Ø ª
Precipitation Titrations
W K
ª
B A K↓
K C
A + B → C↓ + D
Silver nitrate, AgNO3 ªØ
WSilver chloride, AgCl
AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
Ø
K
W ª K
Mohr's W ¯ K ª ¯
KFajan's method Volhard's method method
WMohr's method
Chromate ion, CrO42- ª
K E ú F
KE F ªØ × ª
- ٢٩ -
41. ١٦١
ª ª×
Ag+
CrO42- Cl-
KMohr's method W
F E F ªØ
Ø K ª E¯
K ª
Ag+ + Cl- → AgCl↓ (1)
Ò ª
E F ª E Fª ª ú ª
E2F E1F
K
2Ag+ + CrO42- → Ag2CrO4↓ (2)
- ٣٠ -
42. ١٦١
ª ª×
W ª
W ª pH = 7-8
Ò K
. ª
2CrO42- + 2H+ → Cr2O72- + H2O
Ø ª Ò Kª
ª K Ò
K
Ag+ + OH- → AgOH
WVolhard's method
Fe3+
E ú F Thiocyanate ion, SCN- ª ª
ª Kª Ë
K
W
KE F ª
- ٣١ -
43. ١٦١
ª ª×
SCN-
Fe3+ Ag+
Kª W
ª E F ª K
K ª Ag+
SCN- + Ag+ → AgSCN↓ (3)
Ò Ag+ ª Kª
W E F Fe3+ ª ú ª
Fe3+ + SCN- → Fe(SCN)2+↓ (4)
Ë Ë
K E F E3F
- ٣٢ -
44. ١٦١
ª ª×
W Ù
× Chloride, Cl- Halides ª
ú K Thiocyanate, SCN- ª Bromide, Br-
× ú ªØ KE Cl-F Ò ªØ
KE F Ø
Ag+ E ª Ø F + Cl- → AgCl (s) + Ag+ E F
KK
K ª Back titration
W
SCN- + Ag+ E F → AgSCN (s)
ú ª
W E F
Fe3+ + SCN- → Fe(SCN)2+
Ë Ë
W
W ª
- ٣٣ -
45. ١٦١
ª ª×
F ªØ ËW
ªØ 0.1234 Ø E
12.2 ª E Fª
Millimoles ª K 0.0930 ª Molarity
K 300
W
W ª ª
aA + bB → ا + dA ()أ
E F E F E F
cC + dA → ا ()ب
E F EA F
W B Ë A ª
Number millimoles A = ( volume A × Molar A ) − ( volume C × molar C )
b
Number millimoles B = number millimoles A ×
a
b
Number millimoles A × × atomic weight A × 100
%B = a
Sample weight
Kª WC WB ª Ø WA W
W ªØ ª
- ٣٤ -
46. ١٦١
ª ª×
Number millimoles AgNO3 = ( 40 × 0.1234 ) − (12.2 × 0.093)
Number millimoles AgNO3 = 4.94 − 1.13
Number millimoles AgNO3 = 3.81 millimoles
W ª
1
Number millimoles Cl- = 3.81×
1
Number millimoles Cl = 3.81 millimoles
-
W
3.81× 35.4 × 100
% Cl- =
300
% Cl = 44.96%
-
WFajan's method
Fluorescein indicator E F
Ò
KE F
Ag+
In- Cl-
ªØ W
- ٣٥ -
47. ١٦١
ª ª×
¯ ªØ ú
KIn-
Cl- ¯ W
Adsorbed
KE F ª
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+
- - - - -
Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl - - - - - - - -
Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl-Ag+ Cl-
Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+
ª W
AgCl
Ag+
KE F In- ª
In- In- In- In- In- In- In- In- In- In- In- In- In-
+ + +
Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag + + + + + + +
Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl-Ag+ Cl-
Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+ Cl- Ag+
W
¯ Ù
K
- ٣٦ -
48. ١٦١
ª ª×
W
ª
Reduction-Oxidation Titrations
W K
ª
Ù Ø ª ª
K
ª K ª
K ª
EFW
E F ª EF EF EªF
EFW K ª
K ª EªF
WOxidation and reduction K
WOxidation
Ø
K
W
o 2+ -
Zn → Zn + 2e
WReduction
Ø ª
K
W
2+ - o
Cu + 2e → Cu
- ٣٧ -
49. ١٦١
ª ª×
WOxidizing and reducing agents K
WOxidizing agent
ª Ø ª
ª ª ú
K
Aox + ne- → Ared
WReducing agent
ª Ø
K
Bred → Box + ne-
WOxidation number K
ª Ù S2- Fe2+ ª
W Kª
KS8 P4 , Ar, Cl2 K
¯ (2-) Kª
K(1-) (Peroxides)
H2O, Fe2O3 W(2-)
H2O2, Na2O2 W(1-)
K(1-) ª (1+) K
H2S, NH3 W(1+)
BaH2, LiH W(1-)
- ٣٨ -
50. ١٦١
ª ª×
ª ª K
K
KClO4- Perchlorate ª Ù Cl W
W
KCl =xØ
(4*-2) + x = -1
(-8) + x = -1
x = +7
KCr2O72- Dichromate ª Cr W
W
KCr = x Ø
(2x) + (7*-2) = -2
2x – 14 = -2
2x = -2 + 14
2x = +12
x = +6
WHalf-equations ª K
W ª
Fe3+ → Fe2+
Fe3+ + e- →Fe2+
Cl2 → Cl-
Cl2 → 2Cl-
Cl2 + 2e- → 2Cl-
W
WPermanganate ion (MnO4-) ª × J
MnO4- → Mn2+
MnO4- + 8H+ → Mn+2 + 4H2O
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn+2 + 4H2O
- ٣٩ -
51. ١٦١
ª ª×
WDichromate ion (Cr2O72-) ª J
Cr2O72- → Cr 3+
Cr2O7-2 + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O
Cr2O7-2 + 14H+ + 6e- →2Cr3+ + 7H2O
W ª
W W
l2 → l-
S2O3–2 → S4O62-
l2 + 2e- → 2l- (i)
2S2O32- → S4O6-2 + 2e- (ii)
W (ii) (i)
l2 + 2S2O32- → S4O6-2 + 2I -
W W
MnO4- → Mn 2+
2+
Fe → Fe3+
W
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O (i)
Fe2+ → Fe3+ + e- (ii)
W (ii) ª
5Fe2+ → 5Fe3+ + 5e- (iii)
W (iii) (i)
MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ +5Fe3+ +4H2O
W W
MnO4- → Mn 2+
C2O42- → CO2
- ٤٠ -
52. ١٦١
ª ª×
W
MnO4- + 8H+ + 5e- 2+
→ Mn + 4H2O (i)
C2O42- → 2CO2 + 2e- (ii)
W (ii) ª (i) ª
2MnO-4 + 16H+ + 10e- → 2Mn2+ +8H2O (iii)
5C2O42- → 10CO2 + 10e- (iv)
W (iv) (iii)
2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
W W
Cr2O72- → Cr3+
Fe2+ → Fe3+
W
Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O (i)
Fe 2+ → Fe3+ + e- (ii)
W (ii) ª
6Fe2+ → 6Fe3+ + 6e- (iii)
W (iii) (i)
Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
- ٤١ -
53. ١٦١
ª ª×
W ª ª K
K { Ce4+ { Fe2+ 100
KE F { { W Ù
KNernst equation Ù ª
RT [Ox ]
a
E=E + 0
ln
nF [Re d ]b
E=E +
0.0591
0
log
[Ox ] a
n [Re d ]b
= [Ox] 8.314 JK-1mol-1 =R = E0 Ø =E
96485 C (coulombs) =F = [Red]
Kª Ø = n log2.303 = = ln (298) =T
W
Fe2+ → Fe3+ + e- [E0 = 0.75V]
Ce4+ + e- → Ce3+ [E0 = 1.45V]
W
[Fe3+]/[Fe2+] K
Fe3 +
log
0.0591
E = E0 +
1 1 1 Fe 2 +
- ٤٢ -
55. ١٦١
ª ª×
1.5
E, Volt 1.3
1.1
0.9
0.7
0.5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Cerium (IV), mL
ú Ce4+ W
W K
WPotassium permanganate ª
ª
%2 × ª×
Standardization Ù K
ª ª × KFe2+
K
W K
MnO4- + -
+ 8H + 5e → Mn + 4H2O +2
W Kª
MnO4- + 2H2O + 3e- → MnO2 + 4OH-
W K
MnO4- + e- → MnO42-
- ٤٤ -
56. ١٦١
ª ª×
W ª Ù
K 1500 .١
K Ø Ø ú .٢
F ú Ò × .٣
KEª × Ø ¯
K Ë .٤
ª × .٥
K
E F ª × Ù .٦
K
WCerium (IV) Ù
W × Ù
4+ - 3+
Ce + e Ce
ª ×
ª Ù ª × ª K ú
Sn , H2O2 , Fe , V , Mo, W , Ti , U
K
WPotassium dichromate ª
× ª × K2Cr2O7 ª
KE × F
W
Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O
K
- ٤٥ -