Общие приемы титрования способы установки титра

Установление титра рабочего раствора

Лекция №2 Количественный анализ.

Понятие о титре

1. Титрование — определение количества вещества или точной концентрации раствора (титра) объемно-аналитическим путем.

В основе титрометрических определениц лежит положение о том, что объемы растворов, реагирующих между собой, обратно пропорциональны концентрациям этих растворов.

Для определения концентрации 1-го из реагирующих веществ, необходимо знать объемы реагирующих веществ, точную концентрацию другого раствора и установить момент, когда эти 2 вещества прореагируют в эквивалентных количествах.

В основе титрования лежат химические реакции, которые должны удоволетворять ряду требований:

· Реакция должна проходить количественно по определенному уравнению без побочных реакций, т.е. прибавляемый реактив должен расходоваться исключительно на реакцию с определенным веществом.

· Окончание реакции должно точно фиксироваться, чтобы количество реактива было эквивалентно количеству определяемого вещества. На эквивалентности реагирующих веществ основано вычисление результатов анализа.

· Реакция должна протекать с достаточной скоростью и быть практически необратимой.

Методы титрометрического анализа

В зависимости от того, какая реакция лежит в основе титрования, различают:

1.кислотно-основные методы, в основании которых лежит реакция нейтрализации. Этим методом определяют количество кислот, оснований и некоторых солей.

Нейтрализационное титрование применяется в клинике для определения кислотности желудочного сока, в санитарно-гигиенических лабораториях применяются для определения карбонатной жесткости воды, кислотности молочных продуктов, квашенной капусты и безалкогольных напитков.

2.Методы окислительно-востановительные (оксидиметрии). Основана на реакциях окислительного восстановления. При помощи растворов окислителей определяют содержание восстановителей и наоборот. (перманганатометрия, йодометрия, нитритометрия)

3.Методы осаждения и комплексообразования, основанные на осаждении ионов в виде труднорастворимых соединений и на связывании ионов в малодиссоциирующий комплекс. (аргентометрия, меркурометрия, комплексонометрия)

При титровании взаимодействуют 2 раствора: 1)рабочий раствор – тот раствор которым проводят титрование его концентрация известна; 2)титруемый раствор, концентрация которого неизвестна.

Работа с пипетками

Для отмеривания титруемого раствора применяют пипетку Мора или градуированную пипетку.

Пипетки д.б. идеально чистыми, перед набором раствора пипетку ополаскивают этим раствором. Жидкость в пипетку набирают с помощью груши. Уровень жидкости в пипетке определяется по нижнему мениску на уровне глаза. Выливая из пипетки жидкость из кончика пипетки не выдувают.

Работа с бюретками

Объем рабочего раствора, которым проводится титрование, измеряется бюреткой. Чаще применяется бюретка объемом 25мл и 50мл.

Бюретки д.б. тщательно вымыты и отрегулированы. Перед заполнением бюретку промывают раствором, которым будут в нее наливать. Кончик бюретки д.б. полностью заполнен, без пузырьков воздуха.

Уровень светлых растворов определяют по нижнему миниску на уровне глаз, а темных – по верхнему.

После каждого титрования рабочий раствор в бюретку доливают до «0».

После титрования остатки раствора сливают, бюретку тщательно промывают, сушат.

Индикаторы

Важным условием титрования является установление точки эквивалентности, т.е. момента, когда заканчивается реакция между рабочим раствором и титруемым растворами. Для определения этого момента применяют индикаторы. Действие их состоит в том, что при наступлении конца титрования индикаторы меняют цвет раствора, т.к. изменилась ph среды.

Если в конечной точке изменение окраски индикатора трудно улавливается человеческим глазом, рекомендуется применение раствора свидетеля.

Случаи когда индикаторы не применяются:

ü При оксидиметрии (перманганатом), т.к. рабочий раствор сам окрашен.

ü При осаждении рабочего раствора с титруемым образуют устойчивый осадок (AgNO₃ +HCl) Точку эквивалентности находят по прекращению образования осадка.

ü Для некоторых реакций применяют специфические индикаторы – в-ва, реагирующие с изменением окраски с одним из участников титрования (например крахмал в йодометрии)

Индикаторы могут быть:

—внутренними, когда индикатор добавляют в титруемый раствор перед титрованием.

—внешними, когда по мере титрования титруемый раствор капают на фильтровальную бумагу и капают туда же индикатор.

Техника титрования

1.Размер колбы или стакана, в котором проводиться титрование, д.б. таким, чтобы объем жидкости в конце титрования не превышал ½ его объема.

2.В колбу помещают титруемый раствор и добавляют индикатор 2-3 капли

3.Бюретку заполняют рабочим раствором до «0». От других отметок нельзя титровать, т.к. шкала бюреток может быть неравномерной.

4.Колбу держат в правой руке и вращательными движениями перемешивают раствор.

5.Левой рукой открывают и закрывают кран бюретки, выпуская жидкость

6.Раствор из бюретки прибавляют до тех пор, пока не появиться устойчивое изменение окраски титруемого раствора, т.е. пока не установиться точка конца титрования

7.Результат титрования записывают до второго десятичного знака.

8.Для точности исследования необходимо проводить 3 параллельных титрования. При расчете определяют среднее арифметическое всех трех результатов.

9.Все результаты титрования записываются в рабочий журнал.

Установление титра рабочего раствора

Рабочий раствор тот, который расходовался для титрования. Необходимо точно знать его точную концентрацию (титр).

Для приготовления рабочего раствора существуют 2 метода:

1.Растворы с приготовленным титром — растворяют точную навеску и получается раствор с приготовленным титром

2.Растворы с установленным титром — раствор готовят примерно нужной концентрации, а точную концентрацию определяют титрованиями, получается раствор с установленным титром.

С течением времени титр меняется и его надо периодически проверять через 1-2 недели.

При установке титра рабочего раствора необходимо помнить об 1-ом из основных правил титрометрического анализа: титры рабочих растворов нужно устанавливать в таких же условиях, в каких будут выполняться анализы.

ДВА способа установки титра.

1.По навеске – это более точный способ. На аналитических весах будут три навески исходного вещества. Аккуратно переносят их в колбу, растворяют в воде и титруют рабочим раствором.

2.По точному раствору – берется определенный объем исходного раствора, приготовленного из фиксанала. По результатам титрования устанавливают нормальную концентрацию рабочего раствора, поправочный коэффициент и титр. Затем этот раствор можно использовать для работы.

Расчеты при титровании

1. Вычисление точной N -ой концентрации:

Нормальность подсчитывается до 4-го десятичного знака

Пример: определить N-ую концентрацию HCl, если на титрование пошло 10,0 мл раствора HCl пошло: а)10,25мл б)10,27мл в)10,25 мл 0,1Н NaOH. Vcp=10,26мл

2. Для вычисления точной N-ой концентрации часто применяют поправочный коэффициент К. Это величина, на которую умножают предполагаемую N-ую концентрацию рабочего раствора, чтобы получить точную концентрацию раствора.

Например, предполагали, что концентрация титруемого раствора будет 0,1n, а при титровании определена концентрация = 0,0945н

N-концентрация определенная экспериментально

N_{0 –} предполагаемая концентрация

Если рабочий раствор приготовлен из фиксанала, то К=1

Вычисление титра

Концентрацию рабочего раствора часто выражают в виде титра по определенному веществу.

Титр— это количество г определяемого вещества, соответствует 1мл рабочего раствора.

Для расчетов применяется формула:

где: х-рабочий раствор, у-определяемое в-во

Например, дан рабочий раствор AgNO₃ c N=0.1020n Э_Cl=35.45

Следовательно, титр AgNO₃ по Cl равен

Столько г Cl соответствует 1мл AgNO₃

4. Вычисление массы определяемого вещества

где: Р_у-масса определяемого вещества

V_х – объем определяемого вещества

Например, какое количество Cl содержалось в титруемом хлориде, если на титрование пошло 8,2 мл AgNO₃?

Оксидиметрия

1. Понятие Оксидиметри. Особенности

В основе Оксидиметрии лежат окислительно-востановительные реакции. Эти реакции протекают сложнее, чем ионообменные реакции, например нейтрализации.

Основные особенности окислительно-востановительных реакций:

I. Реакции часто протекают в несколько стадий, причем каждая из них протекает с различной скоростью.

II. Возможно разное направление реакции при одних и тех же веществах, в процессе нередко образовываются вещества, изменяющие ход самой реакции

III. Скорость реакций окисления-востановления ниже скорости ионообменных реакций и требуются особые условия для успешного проведения

Особые условия проведения окислительно-востановительных реакций:

a. Повышение температуры

b. Повышение концентрации реагирующих веществ

c. Измерение pH метра

d. Применение катализатора

С помощью этой методики определяют содержание Са 2+ в крови. В санитарно-гигиеническом анализе этим методом определяют так называемую окисляемость воды, т.е. количество KMnO₄(перманганат калия)_, необходимое для окисления органических веществ в сточных водах. В фармакологии метод используют для определения концентрации Н₂О₂(пероксид водорода) в лекарственных препаратах.

В перманганатометрии рабочим раствором является KMnO_4, который является сильным окислителем, особенно в кислой среде.

В зависимости от среды при восстановлении KMnO₄ получаются различные конечные продукты. В кислой среде ионы MnO₄ — восстанавливаются до бесцветных ионов Mn 2+ : MnO₄ + 5e — +8H →Mn 2+ +4H₂O

В слабокислой, нейтральной и щелочной среде ионы MnO₄ — +2H₂O+3e — →MnO₂↓+4OH —

Образование темного осадка затрудняет определение конца реакции, поэтому титрование проводят в кислой среде. Для подкисления применяют только H₂SO₄, т.к. HClвступает в окислительно-восстановительную реакцию с KMnO_4.

Ионы MnO₄ — придают раствору KMnO₄ малиновую окраску. В процессе титрования раствор обесцвечивается. В момент, когда в растворе не останется восстановителя, от прибавления первой капли KMnO₄ титруемая смесь приобретает розовую окраску. Таким образом, точка Эквивалентности фиксируется при помощи самого же рабочего раствора и индикатор в этом методе не применяется.

Реакция идет при нагревании. Катализатором здесь являются ионы Mn 2+ , которые образуются в процессе титрования. Раствор KMnO₄ готовят приблизительно нужной концентрации, а титр устанавливают.

Исходным веществом для установления титра KMnO₄ служит Щавелевая кислота (Н₂С₂О₄ *2Н₂О)

При титровании протекает следующая реакция:

Перманганатометрию чаще всего применяют для анализа солей Fe(II), Ca 2+ , щавелевой кислоты, Cu(I), H₂O₂

Другие виды оксидиметрии

v Метод оксидиметрии используется для определения сахара в крови, свободного хлора в воде и активного хлора в хлоридной извести. При анализе фармацевтических препаратов этот метод применяется для определения концентрации свободного йода(количества йодидов и тиосульфата Na)

v Метод броматометрии — применяется для анализа соединений мышьяка, белого стрептоцида и других лекарственных препаратов

v Метод нитрометрии – использую для анализа стрептоцида, сульфадимедина, новокаина и др.

Дата добавления: 2021-06-02 ; просмотров: 229 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Общие приемы титрования способы установки титра

Титриметрическим (объёмным) методом анализа называют метод количественного анализа, основанный на измерении количества реагента, требующегося для завершения реакции с данным количеством определяемого вещества.

Метод заключается в том, что к раствору определяемого вещества прибавляют раствор реактива известной концентрации.

Количественное определение вещества, при котором к раствору исследуемого вещества медленно приливают раствор реагента точно известной концентрации в количестве, соответствующем содержанию определяемого вещества, называют титрованием .

Реагент применяют в виде раствора точно известной концентрации. Такой раствор называют титрованным, стандартным, рабочим.

Рабочий раствор постепенно прибавляют к раствору определяемого вещества, до тех пор, пока не будет достигнуто эквивалентное соотношение реагирующих веществ. Измеряют объём рабочего раствора, израсходованного на титрование, и вычисляют количество определяемого вещества. В титриметрии используют реакции всех типов:

— методы кислотно-основного титрования (нейтрализации);

— методы окисления – восстановления (редоксиметрии). Основаны на окислительно-восстановительных реакциях, которые протекают между рабочим раствором и определяемым веществом;

— методы осаждения –основаны на реакциях обмена, при которых определяемый ион переходит в осадок;

— методы комплексообразования – дают возможность определять ряд катионов и анионов, которые обладают способностью образовывать малодиссоциирующие комплексные ионы.

При любом способе проведения титриметрических определений следует соблюдать ряд требований:

1. реакция должна быть строго стехиометричной;
2. протекать быстро;
3. протекать количественно, поэтому константа равновесия должна быть высокой;
4. должен существовать способ фиксирования точки эквивалентности.

Момент, когда количество титранта становится теоретически строго эквивалентным количеству определяемого вещества, называется точкой эквивалентности (ТЭ) . Экспериментально конец титрования устанавливают по изменению цвета индикатора или какого-либо физико-химического свойства раствора. Эта точка, называемая конечной точкой титрования (КТТ) , в общем случае не совпадает с теоретически рассчитанной точкой эквивалентности.

4.2. Стандартные растворы

Для титриметрического определения необходимо знать концентрацию титранта. Титрант с известной концентрацией называют стандартным раствором . По способу приготовления различают растворы с приготовленным и установленным титром (первичные и вторичные).

Стандартный раствор с приготовленным титром (первичный) готовят растворением точного количества чистого химического вещества известного стехиометрического состава в определенном объеме растворителя. Стандартный раствор с установленным титром (вторичный) получают следующим образом: готовят раствор с приблизительной концентрацией, близкой к желаемой, и определяют его концентрацию (стандартизируют) по подходящему стандартному раствору с приготовленным титром.

Первичные стандартные вещества должны отвечать ряду требований.

Состав соединения должен строго соответствовать химической формуле. Оно либо выпускается промышленностью в высокочистом состоянии, либо легко подвергается очистке простыми методами, например перекристаллизацией. Содержание примесей не должно превышать 0,05%, что примерно соответствует относительному стандартному отклонению при измерении массы навески.

Вещество должно быть устойчивым при комнатной температуре; вещества гигроскопичные или легко окисляющиеся атмосферным кислородом или поглощающие диоксид углерода непригодны. Вещество не должно претерпевать изменения при высушивании. Поэтому первичное стандартное вещество должно быть по возможности безводным и нелетучим. Можно использовать и кристаллогидрат, если его довести до определенной степени гидратации путем длительного выдерживания в атмосфере с постоянной относительной влажностью и затем сохранить эту степень гидратации во время взвешивания.

Вещество должно обладать по возможности большой молекулярной массой, чтобы уменьшить влияние неизбежной погрешности взвешивания.

Для приготовления многих стандартных растворов можно воспользоваться фиксаналами. Фиксанал представляет собой ампулу, в которой запаяно точно известное количество стандартного вещества или раствора. Для приготовления раствора известной концентрации нужно разбить ампулу над специальной воронкой с пробивным устройством, перенести содержимое ампулы в мерную колбу подходящего объема и разбавить водой до метки. Однако, чтобы застраховаться от случайных погрешностей, следует стандартизировать даже приготовленный таким образом раствор и периодически повторять стандартизацию (за исключением тех случаев, когда известно, что раствор совершенно устойчив).

4.3. Общие приемы титрования

В методах прямого титрования определяемое вещество непосредственно реагирует с титрантом. Для проведения анализа этим методом достаточно одного рабочего раствора.

В методах обратного титрования (или, как их еще называют, методах титрования по остатку) используются два титрованных рабочих раствора: основной и вспомогательный. Широко известно, например, обратное титрование хлорид-иона в кислых растворах. К анализируемому раствору хлорида сначала добавляют заведомый избыток титрованного раствора нитрата серебра (основного рабочего раствора). При этом происходит реакция образования малорастворимого хлорида серебра: Ag + + Cl — = AgCl. Не вступившее в реакцию избыточное количество AgNO₃ оттитровывают раствором тиоцианата аммония (вспомогательного рабочего раствора): Ag + + SCN — → AgSCN. Содержание хлорида можно рассчитать, т.к. известно общее количество вещества (моль), введенное в раствор, и количество вещества AgNO₃, не вступившее в реакцию с хлоридом.

Сущность одного из вариантов косвенного титрования заключается в том, что к определяемому веществу прибавляют вспомогательный реагент. Это приводит к образованию эквивалентного количества нового вещества, которое и оттитровывается затем стандартным раствором основного реагента. Пояснить это можно на следующем примере. Окислитель KMnO₄ можно было бы титровать стандартным раствором восстановителя. Однако такой стандартный восстановитель, как Na₂S₂O₃, нельзя по ряду причин применять для титрования сильных окислителей. Поэтому предварительно действуют на KMnO₄ в кислой среде вспомогательным реагентом KI, который реагирует с KMnO₄ с выделением свободного йода, причем последний выделяется в эквивалентном по отношению к KMnO₄ количестве. Выделившийся йод можно оттитровать раствором основного реагента — Na₂S₂O₃. Конец титрования определяют по крахмалу, соединение которого с йодом имеет сине-фиолетовую окраску. При титровании тиосульфатом в точке эквивалентности окраска исчезает. Количество израсходованного Na₂S₂O₃ эквивалентно количеству выделившегося йода, а количество йода в свою очередь эквивалентно количеству KMnO₄. Таким образом, зная пошедшее на титрование количество стандартного раствора Na₂S₂O₃, легко рассчитать количество KMnO₄ в исследуемой пробе.

В практике технического анализа часто применяют метод реверсивного титрования (не путать с обратным титрованием!). Реверсивным титрованием определяют, в частности, содержание нитритов и азотистой кислоты по реакции с перманганатом калия в кислой среде. Поскольку нитриты и азотистая кислота в кислом растворе неустойчивы, то титруют кислый раствор перманганата калия (титр и объем которого известны) анализируемым раствором нитрита. Такой способ титрования дает возможность предотвратить разложение азотистой кислоты и обеспечивает более точный результат, чем прямое титрование

Известны и более сложные титриметрические методики анализа, являющиеся комбинацией этих трех основных.

4.4. Вычисления в титриметрическом анализе

При расчетах по результатам титрования исходят из того, что объемы исследуемого раствора V₁ вещества B и титранта, содержащего вещество А, в точке эквивалентности обратно пропорциональны молярным концентрациям эквивалентов этих растворов N:

N – молярная концентрация эквивалентов (моль -экв/л).

Молярная концентрация эквивалентов ( нормальность, нормальная концентрация) показывает число моль эквивалента вещества, содержащееся в одном литре раствора:

m – масса растворенного вещества, г;

m_eq — эквивалентная масса вещества , равная произведению молярной массы M на фактор эквивалентности этого вещества f_eq.

Титр — точная концентрация стандартного раствора реагента, выраженная числом граммов растворенного вещества в 1 см 3 раствора:

Или через молярную концентрацию эквивалентов:

Тогда молярная концентрация эквивалентов, выраженная через титр равна:

Титр по определяемому веществу – масса (в граммах) определяемого вещества, которой соответствует 1 см 3 титранта.

Х – титрант; У – определяемое вещество.

Примеры решения задач

Пример 1. Вычислить нормальность , титр и титр по гидроксиду натрия раствора фосфорной кислоты, если известно, что в 250 см 3 раствора содержится 32,66 г Н₃РО₄.

Решение.Прежде всего, вычислим эквивалентную массу фосфорной кислоты. Так как фосфорная кислота является трехосновной кислотой, то фактор эквивалентности равен 1/3. Отсюда

Титр раствора вычисляем по формуле 4.3:

Т = m/V = 32,66/250 = 0,130667 г/см 3 . При вычислении титра округление производят до шестого знака после запятой.

Нормальность вычисляем по формуле (4.2)

N = (m ∙ 1000)/ /(m_eqv∙ V) = (32.66 ∙1000)/(32.66 ∙250) = 4,0000 моль -экв/л(4,0000 н). При вычислении нормальной концентрации округление производят до четвертого знака после запятой.

Титр по гидроксиду натрия вычисляем по формуле (4.6)

Т _{Н3РО4/NaOH} = 4,0000 ∙ 40/1000 = 0,160000 г/см 3

Пример 2. Титр раствора гидроксида натрия по серной кислоте равен 0,010200 г/см 3 .

Чему равна молярная концентрация эквивалентов этого раствора (нормальность)?

Решение. По формуле (4.6) находим молярную концентрацию раствора гидроксида натрия

N_NaOH = 0,010200 ∙ 49 = 0.4998 моль- экв/л (0.4998 н)

Пример 3 Сколько грамм серной кислоты содержится в 1 л его 1,0000 н раствора.

Решение. Вычисление производим по формуле 4.2

m_H2SO4 = N ∙ V∙ m_eqH2SO4 = 1.0000 ∙ 1 ∙ 49 = 49.0000 г (при вычислении массы округление производят до четвертого знака после запятой).

Источник