Расчет результатов в титриметрическом анализе

81. Для определения точной концентрации раствора HCl в качестве установочного вещества использовали химически чистый карбонат натрия. Его раствор приготовили из навески массой 1,368 г в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. При титровании 20,00 мл этого раствора с фенолфталеином среднее значение объема титранта составило 22,30 мл. Рассчитайте нормальную концентрацию раствора HCl и его титр.

82. Для определения точной концентрации рабочего раствора HClO₄ в ледяной уксусной кислоте используют безводный карбонат натрия. Навеску карбоната натрия массой 0,2126 г растворили в ледяной уксусной кислоте и разбавили до 50,00 мл. На титрование 5,00 мл полученного раствора пошло 4,65 мл раствора HClO_4. Вычислить молярную концентрацию рабочего раствора HClO₄.

83. Рассчитать массовую долю Na₂CO₃ в технической соде, если ее навеску массой 0,2840 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл, взяли из нее аликвоту объемом 10,00 мл и оттитровали 0,1000 М раствором HCl, причем на титрование с индикатором метиловым оранжевым пошло 4,85 мл раствора.

84. Рассчитайте молярную концентрацию NiCl₂ и содержание ионов никеля (в г/л) в техническом электролитном растворе, если на титрование 10,0 мл этого раствора затрачено 20,45 мл 0,0515 М раствора комплексона III.

  85. Для характеристики качества подсолнечного масла по содержанию непредельных органических кислот взяли навеску масла (0,1335 г) и после растворения в спирте смешали с 25,00 мл рабочего раствора иода. На титрование остатка иода израсходовали 7,30 мл 0,1005 М раствора Na₂S₂O₃. При титровании 25,00 мл рабочего раствора иода без добавления масла (холостой опыт) было затрачено 20,90 мл того же раствора тиосульфата натрия. Вычислить массовую долю непредельных кислот в масле в пересчете на олеиновую кислоту.

  86. После добавления к 20,00 мл раствора нитрата свинца(II) 20,00 мл 0,1021 М раствора ЭДТА на титрование избытка последнего пошло 15,04 мл 0,110 М раствора хлорида цинка. Рассчитать молярную концентрацию раствора нитрата свинца и массу свинца (в мг) в каждом миллилитре этого раствора.

87. Вычислить массовую долю хрома в стали по следующим данным: навеску стали (1,065 г) растворили в азотной кислоте, при этом хром перешел в ионы Cr₂0₇^2-. К полученному раствору добавили 25,0 мл раствора соли Мора, а избыток ионов Fe²⁺ оттитровали 0,0500 M раствором KMnO₄ в кислой среде, затратив на титрование19,9 мл. Предварительно было установлено, что на титрование 50,00 мл того же раствора соли Мора расходуется 48,4 мл раствора титранта.

88. Навеску 2,150 г образца технического бромфенола (BrC₆H₄OH) обработали спиртовым раствором KOH, в результате чего выделилось эквивалентное количество KВr. Полученный раствор нейтрализовали, довели объем до 100 мл, затем отобрали 20,00 мл и оттитровали 0,0510 н раствором AgNO₃ в присутствии хромата калия, затратив 22,86 мл титранта. На титрование индикатора в «холостой» пробе затратили 0,52 мл того же титранта. Вычислите массовую долю бромфенола в образце.

89. Для стандартизации раствора тиосульфата натрия взяли навеску химически чистого бихромата калия (0,1122 г), растворили в воде, подкислили серной кислотой и ввели избыток иодида калия. Выделившийся иод оттитровали стандартизуемым раствором тиосульфата, причем на титрование пошло 22,35 мл. Вычислите молярную и нормальную концентрацию тиосульфата натрия, а также титр этого раствора по иоду.

90. К раствору пробы, содержащей иодид калия, добавили 20,00 мл 0,5085 М раствора KMnO₄. На титрование выделившегося иода пошло 23,4 мл раствора Na₂S₂O_3. Требуется рассчитать концентрацию тиосульфата. Можно ли это сделать по приведенным в условии задачи данным? Если да, проведите расчет, а если считаете, что расчет невозможен - обоснуйте свой вывод.

91. Анализируемый материал содержал K₂CO₃, Na₂CO₃ и SiO_2. Навеску 0,1250 г обработали соляной кислотой, отфильтровали и промыли, фильтрат выпарили и получили 0,1282 г смеси хлоридов, на титрование которой потребовалось 19,70 мл 0,1003 М раствора AgNO₃. Рассчитать массовую долю каждого из компонентов в анализируемом материале.

92. Рассчитайте массовые доли железа и алюминия в горной породе, если после перевода навески (802 мг) в раствор, осаждения аммиаком суммы гидроксидов и прокаливания полученного осадка получили 220,0 мг смеси Al₂O₃ и Fe₂O₃. Затем эту смесь снова растворили, провели восстановление раствора в редукторе Джонса и образовавшиеся ионы Fe²⁺ оттитровали фиксанальным 0,1000 н. раствором KMnO_4. На титрование было затрачено 8,0 мл титранта. Рассчитайте также содержание указанных элементов в горной породе в пересчете на оксиды элементов, как это часто делают геологи.

93. Какую навеску минерала с массовой долей Fe₂O₃ около 4 % следует взять для прямого комплексонометрического титрования ионов железа(III), чтобы после перевода навески в раствор на титрование каждой аликвоты (1/10 часть полученного раствора) расходовалось бы около 20 мл 0,020 М раствора ЭДТА? Учтите, что другие металлы, содержащиеся в минерале, в условиях определения железа (сильнокислая среда) с ЭДТА не реагируют.

94. Содержание азота в органических веществах обычно определяют по методу Кьельдаля, при этом навеску вещества переводят в раствор так, чтобы азот перешел в соли аммония, раствор обрабатывают щелочью, отгоняют аммиак и поглощают его фиксанальным раствором соляной кислоты (50,00 мл). Непрореагировавший с аммиаком остаток НCl оттитровывают раствором едкого натра. Для анализа используют 0,0100 н. растворы НCl и NaOH. Какую навеску органического вещества надо взять, чтобы на дотитровывание остатка НCl расходовалось около 20 мл раствора шелочи? Проведите расчеты для трех случаев: а) содержание азота около 10%; б) около 1 %; в) около 0,1 %.

95. В растворе содержание ионов меди составляет 0,6 - 0,8 %. Сколько миллилитров такого раствора следует взять, чтобы на титрование меди расходовалось бы около 5 мл 0,1 М раствора ЭДТА?

96. Рассчитайте относительную случайную погрешность определения бромфенола в техническом продукте по данным, приведенным в условии задачи 88.

97. При титровании навески прокаленного (безводного) карбоната натрия фиксанальным 0,1000 М раствором НCl на титрование затрачивают около 4 мл титранта, при этом пользуются либо бюреткой на 5 мл с ценой деления 0,01 мл, либо бюреткой на 25 мл с ценой деления 0,1 мл. Навеску берут на аналитических весах. Требуется получить результат с относительной погрешностью не более 0,3%. Достижима ли такая точность при использовании указанных бюреток?

98. В лабораториях органического анализа содержание бензальдегида в различных материалах обычно определяют, обрабатывая навеску избытком хлористого гидроксиламина, причем происходит реакция:

C₆H₅CHO + NH₂OH· HCl = C₆H₅CHNOH + HCl + H₂O

Выделившуюся соляную кислоту оттитровывают едким натром. В одном из анализов на титрование навески в 582,0 мг технического бензальдегида было затрачено 9,35 мл 0,615 н. NaOH. Предварительно было установлено, что на нейтрализацию такого же объема хлористого гидроксиламина без введения навески, т.е. в холостом опыте затрачивают 0,68 мл раствора NaOH. Вычислите массовую долю бензальдегида в техническом продукте по этим данным.

99. В каждом миллилитре некоторого раствора АgNO₃ содержится 1,0 мг ионов серебра. Рассчитать титр этого раствора по NaCl. Найти массовую долю NaCl в технической соли, если на титрование навески (208,6 мг) по методу Мора потребовалось 14,2 мл раствора AgNO₃ с таким титром.

100. Рассол имеет плотность 1,23 г/мл. 10,0 мл такого рассола разбавили в мерной колбе на 500 мл водой до метки, перемешали, а затем аликвоты объемом 25,0 мл титровали по методу Фаянса  0,1000 н. раствором AgNO₃. Объем титранта, пошедшего на титрование аликвоты, в среднем составляет 22,38 мл. Рассчитайте массовую долю NaCl в рассоле и содержание в нем хлорид-ионов (в г/мл).

 Статистическая обработка результатов

 Во всех случаях, где иное специально не оговорено, проводите расчеты для доверительной вероятности P = 0,95, предполагая нормальное распределение результатов анализа в их генеральной совокупности.

101. При титровании аликвотных порций одного и того же раствора получили следующие значения объемов (мл): 4,31; 4,34; 4,32; 4,37. Имеются ли среди этих результатов грубые промахи?

102. Для характеристики содержания SiO₂ выполнено семь определений и последовательно получены следующие значения массовой доли w (в %): 42,28; 42,99; 43,09; 43,12; 43,15; 43,29; 44,01. Вычислить среднее значение и доверительный интервал для Р = 0,99.

103. Ниже приводятся результаты 37 параллельных определений триоксида серы в газовой смеси (в порядке их получения). Рассчитайте с помощью t - критерия, имеется ли в этой серии достоверный дрейф вариант. Результаты анализов в процентах: 15,8; 16,0; 15,7; 16,0; 15,7; 15,9; 16,0; 15,7; 15,8; 15,7; 15,4; 15,7; 15,8; 15,7; 15,9; 16,0; 15,7; 15,7; 15,7; 15,7; 17,8; 15,8; 15,6; 15,9; 15,8; 15,5; 16,0; 15,2; 15,7; 15,0; 15,1; 14,9; 15,0; 15,2; 15,7; 15,3; 15,4.

104. По данным задачи 103 сделайте выводы о наличии в серии измерений грубых промахов.

105. По данным задачи 103 сделайте вывод о характере распределения случайных погрешностей при определении триоксида серы.

106. Какой элемент - натрий или калий - определяется более воспроизводимо, если при пламенно-фотометрическом определении их на одном и том же приборе получены следующие данные: натрий - 0,0017; 0,0017; 0,0015; 0,0024; 0,0010; 0,0016; 0,0029; калий - 0,345; 0,297; 0,328; 0,303; 0,0280; 0,315; 0,340.

107. Можно ли на основании данных задачи 106 сделать вывод о достоверно большем содержании калия в исследуемой пробе по сравнению с натрием, пользуясь критерием Стьюдента?

108. Статистически обоснуйте эффективность очистных сооружений по следующим данным: содержание нефтепродуктов в сточной воде до очистки (в параллельно отобранных пробах): 4,2; 5,3; 3,7; 4,0 г/л. После очистки: 0,82; 0,59; 0,73 г/л.

109. Новый метод определения меди проверяли, анализируя стандартный образец медной руды, содержащий 11,58 % меди, причем были получены следующие результаты: 11,50; 11,53; 11,60; 11,44; 11,48; 11,45; 11,43; 11,49; 11, 45; 11,46; 11,44; 11,51; 11,44; 11,41; 11,45; 11,58; 11,70;11,44; 11,48; 11,50; 11,47; 11,44; 11,46; 11,30; 11,49; 11,44; 11,49; 11,50; 11,43; 11,48. Вычислите выборочные параметры и сделайте выводы о воспроизводимости и правильности данного метода.

110. При анализе стандартного образца бронзы, содержащей 10,45 % цинка, двумя лаборантами получены следующие результаты:

1-й - 10,41; 10,48; 10,65; 10,44; 10,45; 10,45; 10,28; 10,41; 10,40; 10,47.

2-й- 10,48; 10,54; 10,50; 20,58; 10,57; 10,56; 10,55; 10,56;10,50; 10,53.

Определите по этим данным средние значения и доверительные интервалы, проверьте наличие достоверной систематической ошибки, а затем сделайте выводы о точности работы каждого из лаборантов.

111. В клинической лаборатории проведены два параллельных определения холестерина в крови (из одной и той же пробы), причем получены значения 5 и 7 условных единиц. Рассчитайте по этим данным доверительный интервал и оцените воспроизводимость анализа по коэффициенту вариации.

112. При анализе нефтепродуктов толуол определяют хроматографическим методом. Для проверки правильности методики к пробам одинакового объема (по 10 мкл) добавляли по 20 мкг чистого толуола и после проведения анализа рассчитывали, как, судя по хроматографическим данным, возросла масса толуола по сравнению с пробами без добавок. Увеличение массы толуола составило для разных проб: 14; 19; 17; 24; 21; 13 и 18 мкг. Можно ли с надежностью 0,90 утверждать, что метод имеет значимую систематическую погрешность? А с надежностью 0,99?

113. Воспроизводимость некоторого анализа по нормативным документам должна характеризоваться коэффициентом вариации не выше 10 %. При проверке воспроизводимости анализировали пять параллельных проб и получили результаты 12; 14; 11; 12; 13 условных единиц. Удовлетворяет ли методика требованиям нормативного документа?

114. Цирконий в горной породе определяли двумя методами - химическим и спектральным. Получены результаты (в процентах): химический метод - 0,11; 0,08; 0,10; спектральный метод - 0,07; 0,12; 0,10; 0,08. Какой метод более воспроизводим?

115. Можно ли по данным задачи 114 вычислять единое среднее арифметическое (по результатам определения циркония двумя разными методами) и единый доверительный интервал?

116. Анализировались три навески технического масла, содержащего непредельные соединения; при этом проводилось прямое иодометрическое титрование.

Массы навесок: 112, 116 и 132 мг. На титрование соответственно затрачено 6,4; 6,8; 7,5 мл 0,0467 М раствора иода. Выразите результаты анализа (в пересчете на олеиновую кислоту) в виде доверительного интервала.

117. По данным, приведенным в условии задачи 109, сделайте вывод о характере распределения случайных погрешностей при определении меди.

118. По данным задачи 109 проверьте, какие из результатов анализа не попадают в доверительный интервал, вычисленный по формулам Стьюдента. Если такие значения будут обнаружены, надо ли их считать грубыми промахами и отбрасывать?

119. Если принять за единицу ширину доверительного интервала, вычисленного по Стьюденту для 5 параллельных опытов и Р=0,95, то какими будут интервалы, вычисленные для Р=0,90 и Р = 0,99? Имеет ли в этом случае значение число параллельных опытов?

120. При анализе некоторого материала при последовательных измерениях получены значения аналитического сигнала: 75, 78 и 82 единицы. Рассчитайте параметры выборки. Можно ли выявить дрейф, грубые промахи, характер распределения?

 

Нетрадиционные задачи

121. Требуется количественно разделить ионы Мn²⁺ и Со²⁺, используя метод дробного осаждения. Начальные концентрации - по 0,1 М. Реагент-осадитель и разделяющую концентрацию (или рН) подобрать самостоятельно.

122. Предложите и обоснуйте необходимыми расчетами методику гравиметрического анализа известняка (определение кальция), связанную с осаждением СаСО₃ и прокаливанием осадка. В частности, выберите массу навески, способ растворения пробы и способ осаждения весовой формы, оцените потери при промывании осадка выбранным промывным раствором, укажите, как рассчитывать результат анализа. Особенно важно оценить минимально необходимый объем осадителя (его начальную концентрацию следует выбрать самостоятельно) с учетом рН осаждения.

123. Предложите состав и методику приготовления 1 л буферного раствора с рН = 5,6 и буферной емкостью p= 1 для проведения комплексонометрического титрования ионов цинка. Учтите доступность реагентов и другие требования, которые следует учитывать при выборе буферного раствора.

124. Применяя программу “Protoliz”, проведите компьютерные эксперименты, моделируя изменения рН при добавлении к 100 мл буферного раствора разных объемов посторонней сильной кислоты или щелочи. Найдите по графику тот “порог”(объем добавленного 1 М раствора), при котором рН буфера меняется на единицу. Состав буферного раствора задайте самостоятельно.

125. Предложите и обоснуйте необходимыми расчетами методику объемного определения карбоната натрия в технической соде, анализ должен быть основан на реакциях нейтрализации.

126. Титрование 10^-2 М раствора соляной кислоты провели с малоподходящим индикатором, имеющим рТ 3,2. На титрование было затрачено 17,5 мл титранта (0,1 М раствора едкого кали). А сколько миллилитров должно было бы пойти, если бы индикатор был выбран правильно?

127. Необходимо удержать в растворе при рН 8 ионы алюминия в виде любого растворимого комплекса. Общая концентрация алюминия - 2 мг/мл. Объем раствора - 200 мл. Предложено в качестве маскирующего вещества ввести в раствор винную кислоту (10 г чистого реактива). Правильна ли эта рекомендация? Может быть, можно предложить другой вариант маскирования?

128. Осадок карбоната свинца (приблизительно 2 грамма) находится в 200 мл воды в виде суспензии. Предложите способ растворения этой суспензии - что надо добавить в раствор и в каком количестве? Указание. А что, если попробовать изменить рН?

129. Осадок сульфата свинца (приблизительно 2 грамма) находится в 200 мл воды в виде суспензии. Предложите способ растворения этой суспензии - что надо добавить в раствор и в каком количестве. Указание. Изменение рН в данном случае не поможет.

130. Дана смесь катионов: Zn²⁺ и Cu²⁺· Предложите методику маскирования каждого из ионов в присутствии другого и укажите, какие комплексы образуются при маскировании в каждом случае.

131. Отработанный фотографический фиксаж содержит около 100 г тиосульфата натрия в литре раствора. В этом растворе обработали 20 стандартных 36-кадровых фотопленок (кадр 24 на36 мм) с содержанием серебра 0,0014 г/см². В раствор при фиксировании переходит около 70% серебра. Можно ли в отработанном фиксажном растворе обнаружить катионы серебра по образованию осадка с хлорид-ионами (C_Cl =0,1 моль/л)? Указание: следует учесть комплексообразование ионов серебра с тиосульфатом.

132. Применяя программу “Complex”, постройте графические зависимости, наглядно показывающие: 1) как меняется общая закомплексованность ионов алюминия при изменении концентрации какого-либо маскирующего лиганда от 10^-8 до 1 М. Желательно, чтобы комплексы образовывались даже при очень малой концентрации лиганда; 2) как при этом меняется состав смеси комплексов? 3) при каких концентрациях лиганда будет наблюдаться максимальный выход каждого из комплексов алюминия?

133. Трехвалентное железо часто определяют по интенсивности окраски раствора, содержащего желтый сульфосалицилатный комплекс FeR₃. Для его образования нужен больший избыток реагента, чем для образования красно-фиолетовых ненасыщенных комплексов. Применяя программу “Complex”, определите, какую избыточную концентрацию свободных сульфосалицилат-анионов необходимо создать в растворе, чтобы можно было пренебречь присутствием комплексов FeR₂ и FeR.

134. При каком рН следует проводить реакцию, описанную в задаче 133, если избыточная концентрация сульфосалицилата натрия в растворе известна и составляет примерно 20 г/л?

135. Растворимость карбоната бария в водном растворе при рН 8 определяли при комнатной температуре опытным путем и получили величину, приблизительно равную 3 мг/литр. Согласуется ли этот результат с вычисленным с учетом констант соответствующих равновесий? Если нет, то чем можно объяснить расхождение опытных данных и результатов расчета?

136. Три студента определяли гравиметрическим методом содержание компонентов в химически чистом пентагидрате сульфата меди. Для анализа были взяты совершенно одинаковые исходные навески этой соли (медного купороса)- по 0,5000 г. Первый студент определял содержание меди и в параллельных пробах получил следующие массы CuO: 187,5; 186,4; 186,9; 187,4; 198,0 (мг). Второй студент определял серу, причем весовой формой был сульфат бария. В параллельных анализах он получил 545,0; 544,1; 545,2; 544,5; 545,0 мг BaSO₄. Третий определял воду, при этом привес сосуда-поглотителя был равен 29,0; 30,2; 29,5 мг. Оцените точность работы каждого студента, сопоставив полученные результаты с действительным составом этой соли и, кроме того, друг с другом. Используйте алгоритмы статистической обработки результатов анализа.

137. Программа «Протолиз» позволяет проводить расчет рН с учетом и без учета какого-либо фактора. Воспользуйтесь этим и проведите по собственному плану вычислительные эксперименты так, чтобы получить ответы на следующие вопросы:

а) начиная с какой концентрации сильной кислоты при расчете рН ее водного раствора нельзя пренебрегать эффектом автопротолиза?

б) начиная с какой концентрации сильного основания при расчете рН его водного раствора нельзя пренебрегать «собственной» ионной силой этого раствора? Посторонние электролиты отсутствуют.

в) для каких кислот расчет рН их водных 0,01 М растворов по общеизвестной формуле рН = 0,5 (рК_а + рС) дает правильные результаты, а для каких требуются более сложные способы расчета? Кислоты характеризуйте величиной рК_а.

Упрощенные расчеты считаем достаточно точными, если отличие величины рН от найденной компьютером без упрощений не превышает 0,1 единицы рН.

138. Программа «Complex» позволяет вычислить закомплексованность ионов с учетом ступенчатого характера комплексообразования (вводятся все значения констант) и без него (вводится константа устойчивости только одного, обычно «насыщенного» комплекса). Естественно, во втором случае получаются неточные значения Ф. Проведите для нескольких систем металл-лиганд вычислительные эксперименты, в ходе которых определите, насколько велика может быть ошибка, вызываемая неучетом ступенчатого характера процесса комплексообразования. Зависит ли она от концентрации свободного лиганда?

139. Программа «Static» позволяет проверить нормальность распределения не только для результатов в серии анализов, но и для любых других случайных событий. Попробуйте опросить 15-20 человек о дне их рождения (число от 1 до 31) или росте в см, а затем определите, можно ли считать эти величины распределенными по нормальному закону.

140. Рассчитайте, во сколько раз должны отличаться средние арифметические значения в двух сериях анализов при n₁ = n₂ = 3, чтобы можно было с надежностью 0,95 утверждать - средние арифметические в обеих выборках достоверно отличаются друг от друга.

Воспроизводимость в обеих сериях практически одинакова и характеризуется значением s_r = 0,05. Повторите расчет для других значений s_r.

8. Методические указания для самостоятельной работы на ПЭВМ с применением расчетных программ

 

 Для решения нестандартных задач по курсу аналитической химии требуется большой объем вспомогательных расчетов. Некоторые из них (например: проверка характера распределения погрешностей или расчет закомплексованности) можно выполнить с применением калькулятора, однако для этого потребуется слишком много времени, и применение компьютера весьма желательно. Другие расчеты, связанные с решением уравнений высокой степени, без компьютера вообще невозможны. В обоих случаях необходимы специальные программы для ПЭВМ, ориентированные на применение их студентами. При изучении первой части университетского курса аналитической химии в ОмГУ используются следующие программы (или пакеты программ):

· PROTOLIZ - для расчетов, связанных с кислотно-основным взаимодействием в растворе (состояние вещества в растворе, расчет состава буферных растворов и т.п.). Эта программа требует ввода пользователем констант ионизации кислот (оснований).

· COMPLEX - для расчетов, связанных с реакциями комплексообразования (определение условий, обеспечивающих получение комплекса заданного состава; построение диаграмм распределения; выбор природы и концентрации маскируюшего вещества и т.д.). Программа требует ввода констант устойчивости соответствующих комплексных соединений.

· SOLUTION - для расчетов, связанных с реакциями осаждения и растворения осадков. Программа требует ввода произведений растворимости малорастворимых веществ, а также данных по конкурирующим равновесиям.

· STATIC - для статистической обработки результатов (проверка характера распределения, расчет доверительных интервалов, сравнение результатов анализа, расчет градуировочных графиков и другие традиционные процедуры). Эта программа не требует ввода пользователем каких-либо статистических критериев, они включены в саму программу (встроенные базы данных). Пользователь должен лишь указать доверительную вероятность, с которой должны быть произведены соответствующие расчеты.

Кроме того, студентам старших курсов рекомендуются для использования базы справочных данных по аналитической химии, функционирующие в единой системе управления (СУБД). Банк данных «ANALITIK» ко времени издания данной книги включает 16 автономных баз данных и может работать как в режиме интерфейса с перечисленными программами (в этом случае пользователю не нужно вводить константы равновесий вручную), так и выступать в качестве электронного справочника.

Технические сведения. Перечисленные программы составлены в Омском госуниверситете в начале 90-х годов под руководством В.И. Вершинина и Е.А. Петрук [10]. Программы написаны для ПЭВМ типа IBM PC на языке Turbo Pascal, некоторые с использованием библиотеки Тurbo Vision. Поддерживаются графические режимы VGA, CGA, EGA. Программы работают в диалоговом режиме на русском языке, пользователю не требуется знаний программирования, специальной математической подготовки или большого опыта работы на ПЭВМ. Информация по всем программам оформлена в виде PAS, EXE, DOC файлов. К программам даются инструкции по работе пользователя, организованные в виде набора команд, обозначенных в строке статуса этих программ и/или в виде отдельных текстовых файлов.

Обьем каждой программы до 100 Кбайт. Время ввода исходных данных и расчета не превышает 1 мин. Алгоритмы расчетов и обозначения переменных соответствуют традиционным для аналитической химии способам вычислений. Для нормальной работы программ требуются компьютеры, совместимые с IBM PC, со свободной оперативной памятью не менее 250 Кбайт. Копировать программы самостоятельно (кроме программы STATIC) нельзя.

Пакет программ «PROTOLIZ» предназначен для расчета протолитических равновесий в водных и неводных растворах. Использована модель, основанная на теории Бренстеда и Лоури. Расчеты ведутся не по приближенным формулам, а путем решения системы уравнений, составленных из условий материального баланса и электронейтральности. Основное меню пакета позволяет студенту выбрать одну из трех программ: расчет рН раствора; расчет буферной системы; расчет и построение ионной диаграммы.

Используя первую программу, студент должен последовательно уточнять, для каких именно растворов должен быть проведен расчет рН (водные или неводные растворы; присутствует ли одно растворенное вещество или смесь веществ; чем именно - с точки зрения теории Бренстеда - является растворенное вещество: кислотой, основанием или амфолитом; можно ли считать эту кислоту (основание) сильной и т.п). Надо указать, учитывать ли при расчете ионную силу раствора и автопротолиз растворителя, поскольку расчеты могут быть проведены с учетом любого из этих факторов или без его учета. Ионная сила указывается пользователем или рассчитывается компьютером после ввода данных о концентрации посторонних ионов, при этом применяются уравнения Киланда или Девиса, более точные, чем приближенные уравнения Дебая-Хюккеля. В случае расчета рН раствора на основе неводного протолитического растворителя пользователь должен ввести значение рК_s растворителя.

Вторая программа рассчитывает рН буферных систем, содержащих сопряженную кислотно-основную пару или смесь слабой кислоты и слабого основания; величину буферной емкости; изменение рН при добавлении заданного количества кислоты или основания; состав буферного раствора с заданными значениями рН и буферной емкости (или суммарной концентрации компонентов).

Третья программа предназначена для расчета состояния вещества в водных и неводных растворах в зависимости от рН. Вводные параметры: количество форм вещества в растворе, отличающихся по протонированности; показатели соответствующих кислотных констант (рК_a); значение рН раствора или, если требуется серия расчетов, диапазон значений рН и шаг по рН. Результаты расчета выдаются в виде таблицы a--функций и построенной на экране монитора ионной диаграммы состояния вещества в растворе в интервале рН = 1-14. Разноцветные кривые показывают: как меняется мольная доля каждой формы в зависимости от рН.

Пакет программ «COMPLEX» предназначен для расчета равновесий на основе теории ступенчатого комплексообразования. Можно рассчитать не только некоторые вспомогательные функции (закомплексованность, степень образования, среднее координационного числа комплекса) для заданных условий, но и условия максимального выхода данного комплекса. Соответственно определяются оптимальные условия проведения реакции (концентрация реагента, дающего лиганды; рН раствора и др.). Основное меню пакета включает следующие процедуры:

1. Расчет закомплексованности Ф = f(R)

 2. Расчет концентрации лиганда R = f(Ф)

 3. Расчет выхода комплексов в системе М-R для заданного R

 4. Расчет R, обеспечивающий максимальный выход комплекса

 5. Расчет среднего координационного числа n = f(R)

 6. Расчет концентрации лиганда R = f(n)

 7. Построение диаграммы распределения в системе М-R

«COMPLEX» по запросу пользователя может также выдать краткие сведения по теоретическому материалу, относящемуся к тем или иным расчетам и применяемым в них терминам и обозначениям.

Пакет программ «SOLUTION» предназначен для расчета растворимости солей и гидроксидов в водных растворах с учетом конкурирующих равновесий. В математической модели используются условные константы, оценивающие состояние системы в реальных условиях с учетом побочных конкурирующих реакций. Для наиболее сложных случаев расчеты ведутся путем решения системы уравнений, составленных из условий материального баланса и электронейтральности. Расчет равновесий осаждения предусмотрен для малорастворимых соединений следующих типов:

 - негидролизующаяся соль;

 - соль, гидролизующаяся по катиону;

 - соль, гидролизующаяся по аниону;

 - соль, гидролизующаяся по катиону и аниону;

 - гидроксид.

 В программе предусмотрена возможность учета нескольких осложняющих факторов (или любой их комбинации): комплексообразования; протолиза при фиксированном значении рН раствора; избыточной концентрации катиона или аниона; ионной силы раствора.

Пакет программ «STATIC» предназначен для статистической обработки результатов анализа. Основное меню пакета включает следующие расчетные процедуры:

- проверка нормальности распределения экспериментальных данных (по эксцессу и асимметрии);

- статистическая обработка малой выборки: расчет выборочных параметров (среднего арифметического, стандартного отклонения, относительного стандартного отклонения и др.), расчет доверительных интервалов по Стьюденту;

- сравнение двух выборок по критериям Фишера и Стьюдента;

- однофакторный дисперсионный анализ (выявление факторов, достоверно влияющих на результаты эксперимента);

- расчет уравнений регрессий методом МНК с оценкой коэффициентов корреляции и проверкой значимости корреляции. Здесь предусмотрены дополнительные возможности: предварительная модификация экспериментальных данных (логарифмирование и т.п.), графическая иллюстрация в исходных и модифицированных координатах, расчеты по методу добавок и другие операции.

Во всех программах пакета «STATIC» предусмотрено предупреждение о вводе грубых промахов, выявленных по Q-тесту или методу максимальных отклонений и отбраковка их по указанию пользователя. Алгоритмы расчетов статистической обработки результатов эксперимента, дисперсионного, корреляционного и линейного регрессионного анализа, включая обозначения переменных, соответствуют традиционным математическим алгоритмам.