Титриметрия

2.1.Титриметрический метод анализа

Титриметрия

        Титриметрия или титриметрические методы количественного анализа основаны на точном измерении объема раствора реактива, израсходованного на реакцию с определяемым веществом.

Раствор реактива (титрант, рабочий раствор) должен при этом иметь точную концентрацию, обеспеченную условиями приготовления раствора (рабочий раствор с приготовленным титром) или установленную по другому раствору с точно известной концентрацией (рабочий раствор с установленным титром).

Титр — способ выражения концентрации раствора, определивший название метода, и показывающий массу растворенного вещества в граммах в 1 см3 (или 1 мл) раствора. Процесс постепенного добавления титранта к раствору определяемого вещества называют титрованием.

При титровании наступает момент, когда рабочий раствор В и определяемое вещество А прореагируют между собой в эквивалентных количествах, т.е. в строгом соответствии со стехиометрией реакции.

В таком случае справедлив закон эквивалентов, составляющий основу расчетов в титриметрии:

n(A) = n(B)

При титровании важно зафиксировать конец реакции, называемый точкой стехиометричности или точкой эквивалентности (ТЭ). Для экспериментального установления конечной точки титрования (КТТ), по возможности наиболее близкой к теоретической ТЭ, используют изменение окраски индикатора или какого-либо физического свойства раствора.

К химической реакции титрования предъявляются следующие требования:

1) строгая стехиометричность, отсутствие побочных реакций;

2) высокая скорость;

3) практическая необратимость (Кр > 107), обеспечивающая количественное превращение реагирующих веществ в продукты реакции;

4) наличие подходящего индикатора или другого способа фиксирования ТЭ.

В титриметрии используют точную мерную посуду: мерные колбы — для приготовления растворов; пипетки — для точного измерения определенного объема раствора при перенесении в другой сосуд

Пипетки: градуированная и простая

Пипетки-дозаторы: а) унипипетка и б) варипипетка

и бюретки — для измерения объема титранта

Бюретки: а) с зажимом Мора, б) со стеклянным затвором-шариком, в) со стеклянным краном

Микробюретки: а) с прямым краном и б) с боковым краном.

Титриметрические методы характеризуются быстротой анализа, простотой оборудования, возможностью автоматизации определения. Чувствительность индикаторных методов титриметрии составляет 10-3-10-4 моль/л, относительная погрешность более 0,1 %.

Классификация титриметрических методов анализа

        Методы титрования. В титриметрии используют реакции всех типов — с переносом протона, электрона, электронной пары, процессы осаждения. В соответствии с типом реакции (видом химического равновесия) титриметрические методы разделяют на 4 группы, в каждой из которых выделяют отдельные группы по названию применяемых титрантов.

Приемы титрования. Различают прямое, обратное и титрование заместителя.

При прямом титровании титрант В непосредственно добавляют из бюретки к титруемому веществу А. Прием используют только при выполнении требований к реакции титрования.

В случае их невыполнения или в практических целях используют прием обратного титрования, для осуществления которого необходимы два рабочих раствора титрант В1 и титрант В2.

Первый добавляется к определяемому веществу А в избытке для доведения реакции до конца, а остаток В1 оттитровывается титрантом В2 для определения непрореагировавшего титранта В1. В этом случае n(А) рассчитывается по разности эквивалентных количеств двух рабочих растворов:

n(А) = n(B1) — n(B2)

Пример. Ион NH4+, являющийся в воде очень слабой (Ка=5,68*10-10) кислотой, нельзя оттитровать рабочим раствором NaOH приемом прямого титрования из-за высокой обратимости реакции.

Поэтому, к пробе, содержащей соль аммония, добавляют определенный объем титрованного раствора NaOH (В1), обеспечивающий избыточное количество щелочи по отношению к ионам аммония, после чего удаляют аммиак и избыток NaOH титруют рабочим раствором НСl (B2), т.е. последовательно выполняются две реакции:

1) NH4Cl + NaOH = NH3+ NaCl + H2O;

2) NaOH + НСl = NaCl + H2O.

Тогда: n(NH4Cl) = n(NH4+) = n(N) = n(NаОН) — n(НCl)

Титрование заместителя используют при отсутствии подходящего индикатора, при несоблюдении стехиометричности, при медленном протекании реакции и др.

В этом случае к определенному объему А добавляют избыток вспомогательного реагента, стехиометрически взаимодействующего с веществом А, а получающийся в эквивалентном количестве продукт реакции оттитровывают рабочим раствором В.

Закон эквивалентов при титровании заместителя имеет выражение, как при прямом титровании:

n(А) = n(B)

Например, для определения соли аммония проводят реакцию с формальдегидом:

4NH4+ + 6СН2О = (СН2)6N4 + 4H+ + 6Н2O

Выделившееся эквивалентное количество ионов H+ (заместителей NH4+) оттитровывают рабочим раствором NaOH.

Н+ + OH- = H2O

n(NH4+) = n(NaOH)

Способы титрования. При проведении параллельных определений, используют способ отдельных навесок или способ пипетирования (аликвот). В способе пипетирования пробу (навеску или объем), содержащую определяемое вещество А, переводят в мерную колбу вместимостью Vм.к., а на титрование отбирают пипеткой равные объемы Vп — аликвоты. В способе отдельных навесок пробу помещают в колбу для титрования (навеску растворяют) и проводят титрование, точно измеряя при этом объем израсходованного титранта VВ. Способ пипетирования является более экспрессным и менее трудоемким, но и менее точным, чем метод отдельных навесок. Расчетные формулы для разных приемов и способов титрования приведены в табл. 4.

Способы выражения концентрации растворов в титриметрии

        Все расчеты в титриметрии связаны с законом эквивалентов и понятием эквивалент. Эквивалентом называют реальную или условную частицу вещества, которая в данной реакции равноценна (эквивалентна) одному иону водорода или одному электрону.

Например, эквивалент NaOH, НСl, NaCl — реальная частица, соответствующая молекуле этих веществ. Эквивалент Н3PO4 , в зависимости от числа участвующих в реакции протонов, может представлять реальную молекулу Н3PO4 и условную часть молекулы: 1/2Н3PO4 или 1/3Н3PO4.

Дробь, показывающую, какая часть молекулы или иона является эквивалентом, называют фактором эквивалентности fэкв. Фактор эквивалентности рассчитывают на основе стехиометрии реакции. Число, показывающее, сколько эквивалентов содержится в молекуле, называют числом эквивалентности и обозначают z*: fэкв = 1/z*.

Молярная масса эквивалента вещества — это масса одного моля эквивалента этого вещества, равная произведе-нию фактора эквивалентности на молярную массу вещества. На-пример, для вещества В:

М(fэкв В) = fэкв(В) * М(В) = 1/z*(В)*М(В)

Молярная масса эквивалента вещества может быть различной, в зависимости от протекающей реакции с его участием.

Условные обозначения и размерности концентрации. В титриметрии обычно используют следующие способы выражения концентрации:

с(В) — молярная концентрация раствора вещества В, моль/л (или моль/дм3);

с(fэквВ) — молярная концентрация эквивалента вещества В, моль/л (моль/дм3). с(fэквВ) = n(fэквВ)/V(B),

где V(B) — объем раствора (л), содержащего n молей эквивалентов B. Соответствует старому названию «нормальная концентрация».

с(В) = fэкв*с(fэквВ)

Не рекомендуется использовать термины «молярность» и «нормальность» раствора. Разрешаются сокращенные обозначения, например 0,025 М H2SO4 — 0,025 молярный раствор H2SO4, т.е.

в одном литре раствора содержится 0,025 моль вещества H2SO4. Можно представлять концентрацию и таким образом: 0,050 н. H2SO4 — 0,050 нормальный раствор H2SO4, т.е.

в одном литре раствора содержится 0,050 моль эквивалента вещества H2SO4.

Т(В) — титр раствора вещества В, г/мл (г/см3) – показывает массу вещества В в одном миллилитре раствора:

Т(В) = m(B) /V(B)

Т(В/A) — титр рабочего раствора В по определяемому веществу А, г/мл – показывает, какая масса вещества А эквивалентна одному миллилитру рабочего раствора В. Например, Т(KMnO4/Fe) = 0,001396 г/мл означает, что 1 мл такого раствора KMnO4 эквивалентен (оттитровывает) 0,001396 г Fe.

Такой способ выражения концентрации удобен при серийных анализах, поскольку:

m(А) = V(B)*Т(В/A).

От одного способа выражения концентрации можно перейти к другому:

с(fэквВ) = Т(В)*1000/М(fэквВ)

с(В) = Т(В)*1000/М(В)

Т(В/A)= Т(В)* МfэквА)/М(fэквВ)

с(fэквВ) = Т(В/A)*1000/М(fэквА)

Пример. Из 2,500 г Na2CO3 приготовлено в мерной колбе 500 мл раствора.

Вычислить для этого раствора: а) Т(Na2CO3), б) молярную концентрацию, в) молярную концентрацию эквивалента Na2CO3, если предполагается титрование приготовленного раствора рабочим раствором НСl с индикатором метиловым оранжевым, г) определить молярную концентрацию НСl и Т(НСl/Na2CO3), если на титрование 25,00 мл раствора соды израсходовано 23,35 мл раствора НСl.

Решение.

а) Т(Na2CO3) = m(Na2CO3)/V = 2,500/500 = 0,005000 г/мл

б) с(Na2CO3) = Т(Na2CO3)*1000/М(Na2CO3) =0,005000*1000/106,0 = 0,04717моль/л

в) реакция Na2CO3 с HCl при титровании с метиловым оранжевым протекает до Na2CO3, т.е. с участием двух эквивалентов карбоната натрия:

Na2CO3 + 2НСl = Н2CO3 + 2NaСl

Тогда: fэкв(Na2CO3) = 1/2;

М(1/2Na2CO3) = 53,002 г/моль

с(1/2Na2CO3) = Т(Na2CO3)*1000/М(1/2Na2CO3) = 0,005*1000/53,002 = 0,09434 моль/лг) с(НСl) = с(1/2Na2CO3) *V(Na2CO3)/V(НСl) = 0,09434•25,00/23,35=0,1010 моль/л

Поскольку с(fэквВ) = Т(В/A)*1000/М(fэкв(А)А),

Т(НСl/Na2CO3) = с(НСl)*М(1/2Na2CO3)/1000 = 0,101053,00/1000 =0,005353 г/мл

В анализе чаще всего пользуются рабочими растворами с концентрациями 0,005 — 0,1 моль/л. Не применяются 1 М растворы, так как в этом случае велика капельная ошибка титрования, т. е. ошибка при добавлении одной лишней капли титранта.

Удобство использования в титриметрии с(fэквВ) — связано с тем, что при одинаковых концентрациях растворов веществ А и В реакции идут между равными их объемами согласно закону эквивалентов n(A) = n(B) или: с(fэквВ)*V(B) = с(fэквА)*V(А).

Выражение закона в устаревших обозначениях:

(N*V)A = (N*V)B.

Указания к оформлению работ

        Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1) дату, название работы;

2) краткое описание метода, приема и способа титрования;

3) сущность методики с обязательным приведением всех уравнений реакций и указанием условий анализа;

4) цифровой материал для расчетов (привести используемые объемы мерных колб, пипеток; навески веществ, необходимые значения молярных масс или молярных масс эквивалентов; полученные экспериментальные данные параллельных измерений объемов титранта);

5) расчетные формулы и результаты расчетов согласно заданию лабораторной работы;

6) результаты расчетов абсолютной и относительной погрешностей – при анализе контрольных образцов;

7) оценку воспроизводимости (сходимости) результата выборочной совокупности и границ доверительного интервала.

Методы титриметрического анализа. Типы титрования. Аналитическая химия

Титриметрия

Методы титриметрического анализа подразделяют по варианту титрования и по тем химическим реакциям, которые выбраны для определения вещества (компонента). В современной химии выделяют количественный и качественный анализ.

Виды классификации

Методы титриметрического анализа подбирают к конкретной химической реакции. В зависимости от типа взаимодействия, существует подразделение титриметрического определения на отдельные виды.

Методы анализа:

  • Окислительно-восстановительное титрование; метод базируется на изменении степени окисления у элементов в веществе.
  • Комплексообразование представляет собой сложную химическую реакцию.
  • Кислотно-основное титрование предполагает полную нейтрализацию взаимодействующих веществ.

Нейтрализация

Кислотно-основное титрование позволяет определять количество неорганических кислот (алкалиметрия), а также вычислять основания (ацидиметрия) в искомом растворе. По данной методике определяют вещества, реагирующие с солями. При использовании органических растворителей (ацетона, спирта) стало возможным определение большего количества веществ.

В чем сущность метода титриметрического анализа? Предполагается определение веществ путем осаждения искомого иона в качестве малорастворимого соединения либо его связывание в малодиссоциированный комплекс.

Редоксиметрия

Окислительно-восстановительное титрование основывается на реакциях восстановления и окисления. В зависимости от используемого титрованного раствора реагента в аналитической химии выделяют:

  • перманганатометрию, которая базируется на использовании перманганата калия;
  • йодометрию, которая основывается на окислении йодом, а также восстановлении иодид-ионами;
  • бихроматометрию, в которой используют окисление бихроматом калия;
  • броматометрию, основанную на окислении броматом калия.

Окислительно-восстановительные методы титриметрического анализа включают в себя и такие процессы, как цериметрия, титанометрия, ванадометрия. Они предполагают окисление либо восстановление ионов соответствующего металла.

По способу титрования

Существует классификация методов титриметрического анализа в зависимости от способа титрования. При прямом варианте титруют определяемый ион выбранным раствором реагента.

Процесс титрования в методе замещения основан на определении точки эквивалентности при наличии неустойчивых химических соединений. Титрование по остатку (обратный метод) используют в том случае, когда трудно подобрать индикатор, а также при медленном протекании химического взаимодействия.

К примеру, при определении карбоната кальция навеска вещества обрабатывается избыточным количеством титрованного раствора соляной кислоты.

Все методы титриметрического анализа предполагают:

  • точное определение объема одного либо каждого из реагирующих химических веществ;
  • присутствие титрованного раствора, благодаря которому выполняется процедура титрования;
  • выявление результатов анализа.

Титрование растворов является основой аналитической химии, поэтому важно рассмотреть основные операции, выполняемые при проведении эксперимента. Данный раздел тесно связан с повседневной практикой.

Не имея представлений о наличии в сырье либо продукте главных компонентов и примесей, трудно планировать технологическую цепочку в фармацевтической, химической, металлургической промышленности.

Основы аналитической химии применяются для решения сложных экономических вопросов.

Методы исследования в аналитической химии

Данная отрасль химии представляет собой науку об определении компонента либо вещества. Основы титриметрического анализа – методы, используемые для проведения эксперимента.

С их помощью исследователь делает вывод о составе вещества, количественном содержании в нем отдельных частей. Также можно в ходе аналитического анализа выявить степень окисления, в которой находится составная часть изучаемого вещества.

При классификации методов аналитической химии учитывают, какое именно действие предполагается выполнять. Для измерения массы получаемого осадка используется гравиметрический метод исследования. При анализе интенсивности раствора необходим фотометрический анализ.

По величине ЭДС путем потенциометрии определяют составные компоненты исследуемого препарата. Кривые титрования наглядно демонстрируют проводимый эксперимент.

Подразделение аналитических методов

В случае необходимости в аналитической химии используют физико-химические, классические (химические), а также физические методики. Под химическими методами принято понимать титриметрический и гравиметрический анализ. Обе методики являются классическими, отработанными, широко используются в аналитической химии.

Весовой (гравиметрический) метод предполагает определение массы искомого вещества либо его составных компонентов, которые выделяют в чистом состоянии, а также в виде нерастворимых соединений. Объемный (титриметрический) способ анализа основан на определении объема реактива, израсходованного на химическую реакцию, взятого в известной концентрации.

Существует подразделение химических и физических методов на отдельные группы:

  • оптические (спектральные);
  • электрохимические;
  • радиометрические;
  • хроматографические;
  • масс спектрометрические.

Специфика титриметрического исследования

Данный раздел аналитической химии предполагает измерение количества реагента, который требуется для проведения полной химической реакции с известным количеством искомого вещества.

Суть методики состоит в том, что к раствору исследуемого вещества прибавляют по каплям реактив с известной концентрацией. Добавление его продолжается до тех пор, пока количество его не будет эквивалентно количеству определяемого вещества, реагирующего с ним.

Данный метод позволяет проводить с высокой скоростью количественные вычисления в аналитической химии.

В качестве основоположника методики рассматривают французского ученого Гей-Люсака. Вещество либо элемент, определяемое в данном образце, именуют определяемым веществом. В числе их могут быть ионы, атомы, функциональные группы, связанные свободные радикалы.

Реагентами называют газообразные, жидкие, твердые вещества, которые вступают в реакцию с определенным химическим веществом. Процесс титрования заключается в подливании одного раствора к другому при постоянном смешивании.

Обязательным условием для успешного осуществления процесса титрования является применение раствора с установленной концентрацией (титранта).

Для проведения расчетов используют нормальность раствора, то есть количество грамм-эквивалентов вещества, которое содержится в 1 литре раствора. Кривые титрования строят после проведения расчетов.

Химические соединения или элементы взаимодействуют между собой в четко определенных весовых количествах, соответствующих их грамм-эквивалентам.

Варианты приготовления титрованного раствора по навеске исходного вещества

В качестве первого способа приготовления раствора с заданной концентрацией (определенным титром) можно рассмотреть растворение навески точной массы в воде либо ином растворителе, а также разбавление приготовленного раствора до необходимого объема.

Титр полученного реактива можно установить по известной массе чистого соединения и по объему готового раствора.

Такую методику используют для приготовления титрованных растворов тех химических веществ, получить которые можно в чистом виде, состав которых не меняется при продолжительном хранении. Для взвешивания используемых веществ применяют бюксы с закрытыми крышками.

Такой способ приготовления растворов не подходит для веществ, обладающих повышенной гигроскопичностью, а также для соединений, которые вступают в химическое взаимодействие с оксидом углерода (4).

Вторая технология приготовления титрованных растворов применяется на специализированных химических предприятиях, в специальных лабораториях. Она базируется на использовании отвешенных в точных количествах твердых чистых соединениях, а также на применении растворов с определенной нормальностью.

Помещают вещества в стеклянные ампулы, затем их запаивают. Те вещества, которые находятся внутри стеклянных ампул, именуют фиксаналами. При непосредственном проведении эксперимента ампула с реактивом разбивается над воронкой, которая имеет пробивное устройство.

Далее весь компонент переносится в мерную колбу, затем путем добавления воды получают необходимый объем рабочего раствора.

Для титрования также используется определенный алгоритм действий. Бюретка наполняется готовым рабочим раствором до нулевой отметки так, чтобы в нижней ее части не оказалось пузырьков воздуха. Далее отмеряют пипеткой анализируемый раствор, затем его помещают в коническую колбу. Добавляют в нее и несколько капель индикатора.

Постепенно к готовому раствору по каплям добавляют из бюретки рабочий раствор, следят за изменением окраски. При появлении устойчивого цвета, который не исчезает через 5-10 секунд, судят о завершении процесса титрования.

Далее приступают к расчетам, вычислению объема израсходованного раствора с заданной концентрацией, делают выводы по проведенному эксперименту.

Заключение

Титриметрический анализ позволяет определять количественный и качественный состав анализируемого вещества. Данный метод аналитической химии необходим для различных отраслей промышленности, его используют в медицине, фармацевтике. При выборе рабочего раствора обязательно учитывают его химические свойства, а также способность образовывать с изучаемым веществом нерастворимые соединения.

Титриметрический метод анализа — это что такое?

Титриметрия

Титриметрический метод анализа (титрование) позволяет провести объемный количественный анализ и находит широкое применение в химии. Его главное достоинство — разнообразие способов и методов, благодаря чему его можно использовать для решения разнообразных аналитических задач.

Принцип анализа

Титриметрический метод анализа основан на измерении объема раствора известной концентрации (титранта), вступившего в реакцию с исследуемым веществом.

Для анализа понадобится специальное оборудование, а именно, бюретка – тонкая стеклянная трубка с нанесенной градуировкой. Верхний конец этой трубки открыт, а на нижнем находится запорный кран.

Прокалиброванную бюретку с помощью воронки заполняют титрантом до нулевой отметки. Анализ проводят до конечной точки титрования (КТТ), добавляя небольшое количество раствора из бюретки к исследуемому веществу.

Конечную точку титрования идентифицируют по изменению цвета индикатора или какого-либо физико-химического свойства.

Конечный результат рассчитывается по затраченному объему титранта и выражается в титре (Т) – массе вещества, приходящейся на 1 мл раствора (г/мл).

Обоснование процесса

Титриметрический метод количественного анализа дает точные результаты, поскольку вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах. Это означает, что произведение их объема и количества тождественны друг другу: C1V1 = C2V2. Из этого уравнения легко найти неизвестное значение С2, если остальные параметры задаются самостоятельно (С1, V2) и устанавливаются в ходе анализа (V1).

Обнаружение конечной точки титрования

Поскольку своевременное фиксирование конца титрования – наиболее важная часть анализа, нужно правильно подобрать его способы. Наиболее удобным считается использование цветных или флуоресцентных индикаторов, но можно применять и инструментальные методы – потенциометрию, амперометрию, фотометрию.

Окончательный выбор способа обнаружения КТТ зависит от требуемой точности и селективности определения, а также его скорости и возможности автоматизации. Особенно актуально это для мутных и окрашенных растворов, а также агрессивных сред.

Требования к реакции титрования

Чтобы титриметрический метод анализа дал верный результат, нужно правильно подобрать реакцию, которая будет лежать в его основе. Требования к ней следующие:

  • стехиометричность;
  • высокая скорость протекания;
  • высокая константа равновесия;
  • наличие достоверного способа фиксирования экспериментального конца титрования.

Подходящие реакции могут принадлежать любому типу.

Виды анализа

Классификация методов титриметрического анализа основана на типе реакции. По этому признаку различают следующие методы титрования:

  • кислотно-основное;
  • окислительно-восстановительное;
  • комплексометрическое;
  • осадительное.

В основе каждого вида лежит свой тип реакции, подбираются специфические титранты, в зависимости от которых в анализе выделяют подгруппы методов.

Кислотно-основное титрование

Титриметрический метод анализа с использованием реакции взаимодействия гидроксония с гидроксид-ионом (Н3О+ + ОН- = Н2О) называется кислотно-основным. Если известное вещество в растворе образует протон, что характерно для кислот, метод относится к подгруппе ацидиметрия. Здесь в качестве титранта обычно используют устойчивую соляную кислоту HCl.

Если титрант образует гидроксид-ион, метод называется алкалиметрией. Используемые вещества – щелочи, например, NaOH, или соли, полученные взаимодействием сильного основания со слабой кислотой, как Na2CO3.

Индикаторы при этом используется цветные. В качестве них выступают слабые органические соединения – кислоты и основания, у которых различаются структура и окраска протонированных и не протонированных форм.

Чаще всего в кислотно-основном титровании используется одноцветный индикатор фенолфталеин (прозрачный раствор в щелочной среде становится малиновым) и двухцветный метиловый оранжевый (красное вещество становится желтым в кислой среде).

Их широкое применение связано с высоким светопоглощением, благодаря которому их окраска хорошо заметна невооруженным глазом, и контрастности и узкой области перехода цвета.

Окислительно-восстановительное титрование

Окислительно-восстановительный титриметрический анализ – это метод количественного анализа, основанный на изменении соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм: aOx1 + bRed2 = aRed1 + bOx2.

Делится метод на следующие подгруппы:

  • перманганатометрия (титрант – KMnO4);
  • иодометрия (I2);
  • дихроматометрия (K2Cr2O7);
  • броматометрия (KBrO3);
  • иодатометрия (KIO3);
  • цериметрия (Ce(SO4)2);
  • ванадатометрия (NH4VO3);
  • титанометрия (TiCl3);
  • хромометрия (CrCl2);
  • аскорбинометрия (С6Н8ОН).

В ряде случаев роль индикатора может играть реагент, участвующий в реакции и меняющий свою окраску с приобретением окисленной или восстановленной формы. Но также применяют специфические индикаторы, например:

  • при определении йода используют крахмал, который образует темно-синее соединение с I3—ионами;
  • при титровании трехвалентного железа применяют тиоционат-ионы, образующие с металлом комплексы, окрашенные в ярко-красный цвет.

Кроме того, есть специальные редокс-индикаторы – органические соединения, имеющие разную окраску окисленной и восстановленной форм.

Комплексометрическое титрование

Если кратко, титриметрический метод анализа, называемый комплексометрическим, основан на взаимодействии двух веществ с образованием комплекса: M + L = ML.

Если используются соли ртути, например, Hg(NO3)2, метод называется меркуриметрией, если этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) – комплексонометрией.

В частности, с помощью последнего метода проводится титриметрический метод анализа воды, а именно, ее жесткости.

В комплексонометрии используют прозрачные металлоиндикаторы, приобретающие окраску при образовании комплексов с ионами металлов. Например, при титровании солей трехвалентного железа ЭДТА в качестве индикатора используют прозрачную сульфосалициловую кислоту. Она окрашивает раствор в красный цвет при образовании комплекса с железом.

Однако чаще металлоиндикаторы имеют собственный цвет, который меняют в зависимости от концентрации иона металла. В качестве таких индикаторов применяются многоосновные кислоты, образующие достаточно устойчивые комплексы с металлами, которые при этом быстро разрушаются при воздействии ЭДТА с контрастным изменением окраски.

Осадительное титрование

Титриметрический метод анализа, в основе которого лежит реакция взаимодействия двух веществ с образованием твердого соединения, выпадающего в осадок (М + Х = МХ↓), является осадительным.

Он имеет ограниченное значение, так как обычно процессы осаждения протекают неколичественно и нестехиометрично. Но иногда он все-таки используется и имеет две подгруппы.

Если в методе используются соли серебра, например, AgNO3, он называется аргентометрией, если соли ртути, Hg2(NO3)2, то меркурометрией.

Для обнаружения конечной точки титрования используют следующие способы:

  • метод Мора, в котором индикатором служит хромат-ион, образующий красно-кирпичный осадок с серебром;
  • метод Фольгарда, основанный на титровании раствора ионов серебра тиоцианатом калия в присутствии трехвалентного железа, образующего с титрантом красного комплекса в кислой среде;
  • метод Фаянса, предусматривающий титрование с адсорбционными индикаторами;
  • метод Гей-Люссака, в котором КТТ определяется по просветлению или помутнению раствора.

Последний метод в последнее время практически не используется.

Способы титрования

Титрование классифицируется не только по лежащей в основе реакции, но и по способу выполнения. По этому признаку выделяют следующие виды:

  • прямое;
  • обратное;
  • титрование заместителя.

Первый случай используют только в условиях идеального протекания реакции. Титрант при этом добавляют непосредственно к определяемому веществу. Так с помощью ЭДТА определяют магний, кальций, медь, железо и еще около 25 металлов. Но в других случаях чаще используют более сложные способы.

Обратное титрование

Идеальную реакцию удается подобрать не всегда. Чаще всего она медленно протекает, или для нее сложно подобрать способ фиксирования конечной точки титрования, или среди продуктов образуются летучие соединения, из-за чего определяемое вещество частично теряется. Преодолеть эти недостатки можно, используя метод обратного титрования.

Для этого к определяемому веществу приливают большое количество титранта, чтобы реакция прошла до конца, а затем определяют, какое количество раствора осталось непрореагировавшим.

Для этого остатки титранта от первой реакции (Т1) титруются другим раствором (Т2), и его количество определяется по разности произведений объемов и концентраций в двух реакциях: СТ1VT1-CT2VT2.

Применение титриметрического метода анализа обратным способом лежит в основе определения диоксида марганца. Его взаимодействие с сульфатом железа протекает очень медленно, поэтому соль берется в избытке и реакция ускоряется при помощи нагревания. Непрореагировавшее количество иона железа титруется дихроматом калия.

Титрование заместителя используется в случае нестехиометричных или медленных реакций. Его суть в том, что для определяемого вещества подбирается стехиометричная реакция со вспомогательным соединением, после чего титрованию подвергают продукт взаимодействия.

Именно так поступают при определении дихромата. К нему добавляют иодид калия, в результате чего выделяется эквивалентное определяемому веществу количество йода, которое затем титруется тиосульфатом натрия.

Таким образом, титриметрический анализ позволяет определить количественное содержание широкого круга веществ. Зная их свойства и особенности протекания реакций, можно подобрать оптимальный метод и способ титрования, который даст результат с высокой степенью точности.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть