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
N0 – 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 ЭCl=35.45
Следовательно, титр AgNO3 по Cl равен
Столько г Cl соответствует 1мл AgNO3
4. Вычисление массы определяемого вещества
где: Ру-масса определяемого вещества
Vх – 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 KMnO4, 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 KMnO4.
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: 232 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
Некоторые замечания о титровании и точных растворах
Установка титра—одна из ответственнейших операций лабораторной техники. От правильности приготовления титрованного раствора завиеит и результат анализа. Не нужно забывать, что, например, на заводе на основе данных анализа осуществляется контроль за течением технологического процесса и неправильный анализ может повести к тем или иным осложнениям. Так как каждый анализ почти всегда сопровождается титрованием, каждый работник лаборатории должен хорошо освоить технику проведения этой операции.
Нужно помнить несколько правил, относящихся к титрованным растворам.
1. Титрованные растворы должны быть по возможности свежими. Длительное хранение их не должно допускаться. Для каждого раствора есть свой предельный срок хранения.
2. Титрованные растворы при стоянии изменяют свой титр, поэтому их следует иногда проверять. Если же делают особенно ответственный анализ, проверка титра раствора обязательна.
3. Титрованные растворы, на которые действует свет -(растворы AgNO3 и др.), следует хранить в желтых бутылях или в таких, которые бы защищали раствор от действия света.
4. При приготовлении растворов марганцевокнслого калия титр их следует устанавливать не ранее чем через 3—4 дня после приготовления. То же относится ко всём другим растворам, способным изменяться со временем или при соприкосновении с воздухом, стеклом и пр.
5. Титрованные растворы щелочей лучше хранить в бутылях, покрытых внутри парафином, а также защищать их от действия двуокиси углерода воздуха (хлоркальциевая трубка с натронной известью или аска-ритом),
6. Все бутыли с титрованными растворами должны иметь четкую надпись с указанием вещества, нормальности, поправки, времени изготовления раствора и даты проверки титра.
7. При титровании кислых или щелочных растворов полезно применять так называемый раствор-свидетель.
Во время титрования колбу нужно держать левой рукой, а правой рукой управлять краном бюретки, давая стекать жидкости равномерно. При титровании очень большое значение имеет скорость его. Поэтому при повторном титровании одного и того же раствора нужно, чтобы скорость добавления раствора из бюретки была по возможности одинаковой, т. е. в одно и то же время вытекало бы определенное количество жидкости. Положение рук при титровании показано на рис. 352.
Для перемешивания титруемого раствора очень удобно»при-менять магнитные мешалки. В этом случае титрование можно вести как в обычной конической колбе, так и в специальных, приспособленных для титрования темиоокрашенных жидкостей.
При аналитических работах большое внимание нужно уделять расчетам. Они не будут казаться трудными, если с самого начала работы усвоить понятия, которые лежат в основе всех расчетов, т. е. понятия о титре, нормальности и грамм-эквиваленте и о связи между ними.
Например, если взята какая-нибудь навеска нужного вещества, то титр T приготовленного раствора будет равен навеске а, деленной на объем (V) раствора:
Рис. 352. Положение рук при титровании.
Нормальность можно вычислить, если известна навеска а и грамм-эквивалент E растворяемого вещества
Если же раствор готовят в другом объеме, меньшем или большем, чем 1000 мл, навеску рассчитывают на 1 л, и тогда формула для вычисления нормальности примет вид
Эта формула позволяет рассчитывать нормальность раствора из взятой навески независимо от его объема. Между титром, грамм-эквивалентом и нормальностью существует простая зависимость:
Иногда при расчетах пользуются поправкой на нормальность или коэффициент нормальности К. Эта поправка является отношением титра практического T к титру теоретическому (То):
Эта поправка показывает, какому количеству миллилитров точно нормального раствора соответствует 1 мл данного раствора. При умножении результатов титрования (мл) на эту поправку полученный объем приводят к определенной концентрации, например 0,1 н. раствору.
Однако целесообразность пользования поправкой на нормальность очень сомнительна, так как все расчеты можно с успехом делать и без этой поправки, только усложняющей расчет.
При работе с нормальными растворами задача всегда сводится вначале к определению нормальности неизвестного раствора, а затем к определению количества неизвестного вещества, содержащегося в растворе. Таким образом, основной расчетно-аналитической формулой при всех объемных определениях будет
т. е. произведение нормальности известного раствора на объем известного раствора при достижении конца реакции всегда равно произведению нормальности неизвестного раствора на объем последнего. Это произведение показывает число эквивалентов прореагировавших веществ. Отсюда можно определить нормальность неизвестного раствора A2, которая будет равна
(2)
Когда величина N2 известна, применяют общую формулу для определения нормальности по навеске (а);
(3)
Поскольку задачей аналитика является определение Величины а, из этой формулы находят;
(4)
Или, подставив значение N2 из формулы (2),получим:
Приведенные формулы позволяют проводить все расчеты без поправок на нормальность, так как принимается, что она может быть выражена любым целым или дробным числом. Главное во всяком расчете найти количество эквивалентов, при умножении которых на величину грамм-эквивалента всегда получится количество искомого вещества.
Пример. Пусть была взята навеска 0,5000 г руды, содержащей железо. После ее растворения и разбавления полученного раствора До 100 мл в мерной колбе для титрования методом пермангапато-метрии каждый раз берут по 10 мл анализируемого раствора.
Раствор KMnO4-0,0495 н. На титрование пошло: 11,2; 11,1; 11,0; 11,1 мл раствора KMnO4. Берем среднее 11,1 мл. Нормальность раствора 11,1 • 0,0495 = 10 * N2, откуда
Количество Fe в 100 мл раствора (грамм-эквивалент Fe в данном случае равен 55,85):
Чтобы выразить содержание железа в руде в процентах, правую часть равенства умножают на JOO и делят на взятую навеску руды, т. е.
Источник
