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               ‫ا‬   ‫وا ر‬   ‫ا‬   ‫ا‬       ‫ا‬
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        ‫ ×‪ª‬‬
‫‪E‬‬   ‫‪F‬‬          ‫‪ª‬‬
١٦١
                                                                  ª                                                    ª× 




        W                                               

                                                                                                           
ª                                                    ¯                               
                                                                                
                W                                                                                         
                                                                               K                              ú       

                   ª                                        
                                ¯        ª                                                                             ×               
                                           Ù                                                                                    
¯                                                        Ù                                           ×               
                                                                                                                        
                           ×                                                                     ¯           ª
                                                 K                                                                ¯

ª×                 ?             ?                          ª                ?
 K                             ª  ª                                              ª                   ª               ?

                                                                               
                                ª                                  ª                      
                                    Kª              ª                                            ª

        Ú               W                               
                                                                                                                               K
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                                                                       ª                                                                   ª× 




ú                                          Ù                                          
ª                                                  K                              
ª                                               ª                                                                                  W
        ª               Ø                               Ø        ª                                            ª                                Ú
                                                                                                       KÖ KKKK                                   ­
                                                                           ¯                                       ¯
                                                                              E                                                    F
                                                                                                       ¯                                         ª
                        ¯                                                                                                     ¯                         
                           ¯                                         ¯                                        ª                            K
    K                                                                                                                                     
                                                                ª                                                                               ú 
                                                                                                   W
                          ª                                                                                         ¯                             K
                        ª                                        ª                                                             ¯
                                                                                                                               K
                                        ¯                                                                                ¯                         K
                                            K                                              ª


                                    W                   ª                                                          ª
            K                                                                              W                                   ª                .١
ª                                                                                                        W                                    .٢
                                    Ø                            ­ ª                  F                           
                                                            KE        ª                                         ª
١٦١
                       ª           ª× 



K   ª              ª           W     .٣
                   ¯      W         .٤
        K    ª
‫‬
              ‫ا‬   ‫وا ر‬   ‫ا‬   ‫ا‬       ‫ا‬
                  ‫‬




          ‫‪ª‬‬
          ‫‪ª‬‬
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    ‫-٧-‬
١٦١
    ª               ª                       ª× 



                                                 W
ª
                                    K

                                                 Wú
            W
                K                                     .١
        K                ª                            .٢

                                            W     
                                                Kª

                                        W        ª
                    K?       ? 




            -١-
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-
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-
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-
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-
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-
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-
١٦١
ª                     ª                               ª× 




    K
                          K   ¯     ú       ¯          ¯     K
                      K                                ¯     K
                              K                      ª      K
                      K                         ú           K
            K                                               K
        K                               ª                  K




                -٨-
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-
‫‬
        ‫ا‬   ‫وا ر‬   ‫ا‬   ‫ا‬       ‫ا‬
            ‫‬




    ‫‪ª‬‬




‫2‬
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
١٦١
                                                     ª                               ª× 



                                                                    [Ce4+]/[Ce3+]           K
                                                      Ce 4 + 
                                  E =E 0 + 0.0591 log 
                                                             
                                                              
                                   1   2      1       Ce3 + 
                                                      
                                                             
                                                              



                 E1                                      E F            Ù
   3+     2+
[Fe ]/[Fe ]= 10/90, E1 = 0.69                                      10
[Fe3+]/[Fe2+]= 50/50, E1 = 0.75                                    50
[Fe3+]/[Fe2+]= 90/10, E1 = 0.81                                    90
[Fe3+]/[Fe2+]= 99/1, E1 = 0.87                                     99
[Fe3+]/[Fe2+]= 99.99/0.1, E1 = 0.93                               99.99




                                                                              W
                              [Fe3+] = [Ce3+] [Ce4+] = [Fe2+]

                              E1 + E 0 0.75 + 1.45
                               0
                                     2
                                       =           = 1.10 V
                                 2          2
                           K[Ce4+]/[Ce3+]                                   Ce4+                J


                 E2                                               E F            Ù
[Ce4+]/[Ce3+] = 0.1/100, E2 = 1.27                                100.1
[Ce4+]/[Ce3+] = 1/100, E2 = 1.33                                   101
[Ce4+]/[Ce3+] = 10/100, E2 = 1.39                                  110
[Ce4+]/[Ce3+] = 90/100, E2 = 1.45                                  190


                      WE      F                                             ª




                                                - ٤٣ -
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 -
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 -
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الكيمياء التحليليه_نظرى

  • 1. ‫‬ ‫ا‬ ‫وا ر‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫‬ ‫ ×‪ª‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪ª‬‬
  • 2.
  • 3. ١٦١ ª ª× W ª ¯ W K ú ª ¯ ª × Ù ¯ Ù × × ¯ ª K ¯ ª× ? ? ª ? K ª ª ª ª ? ª ª Kª ª ª Ú W K
  • 4. ١٦١ ª ª× ú Ù ª K ª ª W ª Ø Ø ª ª Ú KÖ KKKK ­ ¯ ¯ E F ¯ ª ¯ ¯ ¯ ¯ ª K K ª ú W ª ¯ K ª ª ¯ K ¯ ¯ K K ª W ª ª K W ª .١ ª W .٢ Ø ­ ª F KE ª ª
  • 5. ١٦١ ª ª× K ª ª W .٣ ¯ W .٤ K ª
  • 6.
  • 7. ‫‬ ‫ا‬ ‫وا ر‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫‬ ‫‪ª‬‬ ‫‪ª‬‬ ‫‪ª‬‬ ‫-٧-‬
  • 8.
  • 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-
  • 18.
  • 19. ‫‬ ‫ا‬ ‫وا ر‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫‬ ‫‪ª‬‬ ‫2‬
  • 20.
  • 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 -
  • 54. ١٦١ ª ª× [Ce4+]/[Ce3+] K Ce 4 +  E =E 0 + 0.0591 log     1 2 1 Ce3 +      E1 E F Ù 3+ 2+ [Fe ]/[Fe ]= 10/90, E1 = 0.69 10 [Fe3+]/[Fe2+]= 50/50, E1 = 0.75 50 [Fe3+]/[Fe2+]= 90/10, E1 = 0.81 90 [Fe3+]/[Fe2+]= 99/1, E1 = 0.87 99 [Fe3+]/[Fe2+]= 99.99/0.1, E1 = 0.93 99.99 W [Fe3+] = [Ce3+] [Ce4+] = [Fe2+] E1 + E 0 0.75 + 1.45 0 2 = = 1.10 V 2 2 K[Ce4+]/[Ce3+] Ce4+ J E2 E F Ù [Ce4+]/[Ce3+] = 0.1/100, E2 = 1.27 100.1 [Ce4+]/[Ce3+] = 1/100, E2 = 1.33 101 [Ce4+]/[Ce3+] = 10/100, E2 = 1.39 110 [Ce4+]/[Ce3+] = 90/100, E2 = 1.45 190 WE F ª - ٤٣ -
  • 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 -