Титрование способом отдельных навесок

III. Методы отдельных навесок и пипетирования

При проведении титрования можно брать либо определенную массу анализируемого вещества, либо точно отмеренный объем анализируемого раствора. В соответствии с этим различают два подхода: метод отдельных навесок и метод пипетирования.

1) В методе отдельных навесок взвешивают на аналитических весах точную навеску m(А) вещества А, количественно переносят ее в колбу для титрования, растворяют, прибавляя в колбу некоторое количество растворителя, и титруют полученный раствор. При этом объем титруемого раствора можно не измерять. n( 1 /_zT) = n( 1 /_zA) – закон эквивалентов.

Получают:

(9)

Титрование проводят заданное число раз (обычно от двух до пяти), каждый раз взвешивая новую навеску вещества А.

2) В методе пипетирования отбирают с помощью калиброванной пипетки аликвоту — точно измеренный объем V(Х) анализируемого раствора вещества X с неизвестной молярной концентрацией эквивалента с( 1 /_zХ) и титруют аликвоту стандартным раствором титранта с молярной концентрацией эквивалента с( 1 /_zТ).

Пусть на титрование затрачен объем титранта V(Т).

n( 1 /_zX) = n( 1 /_zТ) по закону эквивалентов.

Определив концентрацию анализируемого раствора, можно рассчитать массу m(Х) вещества X во всем анализируемом растворе:

где V_к — объем всего анализируемого раствора в мерной колбе (объем
мерной колбы).

Если известна масса от исходной навески, содержащей определяемый компонент X, которая была растворена в мерной колбе при приго­товлении анализируемого раствора, можно вычислить массовую долю W(X) определяемого компонента X в исходной анализируемой навеске:

Классификация методов титриметрического анализа.

Наиболее распространенная классификация титриметрических мето­дов основана на различных типах используемых реакций.

1) Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации) — титрование, основанное на реакции переноса протонов от одной реагирующей
частицы к другой в растворе. Различают ацидиметрию и алкалиметрию.

Ацидиметрия (ацидиметрическое титрование) — определение ве­ществ титрованием стандартным раствором кислоты.

Алкалиметрия (алкалиметрическое титрование) — определение веществ титрованием стандартным раствором сильного основания.

2) Окислителъно-восстановительное титрование (редоксметрия) -титрование, сопровождаемое переходом одного или большего числа
электронов от иона-донора или молекулы (восстановителя) к акцептору
(окислителю).

3) Осадительное титрование — такое титрование, когда титруемое вещество при взаимодействии с титрантом выделяется из раствора в виде осадка.

4) Комплексиметрическое титрование — титрование вещества раствором такого соединения, которое образует с титруемым веществом слабодиссоциирующий растворимый комплекс.

Разновидностью комплексиметрического титрования является комплексонометрическое титрование (комплексонометрия) — такое титро­вание, когда титруемое вещество при взаимодействии с титрантом — раствором комплексонов — образует комплексонаты металлов.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Методы отдельных навесок и пипетироваиия

При проведении титрования можно брать либо определенную массу анализируемого вещества, либо точно отмеренный объем анализируемого раствора. В соответствии с этим различают два подхода: метод отдельных навесок и метод пипетирования

В методе отдельных навесоквзвешивают на аналитических весах точную навеску т(А) вещества А, количественно переносят ее в колбу для титрования, растворяют, прибавляя в колбу некоторое количество растворителя, и титруют полученный раствор. При этом объем титруемого раствора можно не измерять.

Пусть на титрование раствора вещества А затрачен объем V(Т) титранта с неизвестной молярной концентрацией эквивалента c (1/zТ). Поскольку А и Т реагируют в эквивалентных соотношениях, то их эквивалентные количества равны п(1/z А) = п(1/z Т). Эти эквивалентные количества можно выразить в виде

n (1/z А) = m(A) /M(1/z A) , п(1/z Т) = с(1/z Т)V(Т),

где М(1/z А) — молярная масса эквивалента вещества А. Левые части этих уравнений равны; значит, равны и правые части:

Отсюда с(1/z Т) = т(А) /М(1/z А)V(Т).

Титрование проводят заданное число раз (обычно от двух до пяти), каждый раз взвешивая новую навеску вещества А.

В методе пипетированияотбирают с помощью калиброванной пипетки аликвоту — точно измеренный объем V(Х) анализируемого раствора вещества X с неизвестной молярной концентрацией эквивалента с(1/z Х) и титруют аликвоту стандартным раствором титранта с молярной концентрацией эквивалента с(1/z Т).

Пусть на титрование затрачен объем титранта V(Т). Тогда, поступая аналогично изложенному выше в при выводе формулы получим

Определив концентрацию анализируемого раствора, можно по формуле рассчитать массу т(Х) вещества X во всем анализируемом растворе:

т(Х) = с(1/z Х )M (1/z Х )V к

где Vк — объем всего анализируемого раствора в мерной колбе (объем мерной колбы).

Если известна масса т исходной навески, содержащей определяемый компонент X, которая была растворена в мерной колбе при приготовлении анализируемого раствора, можно вычислить массовую долю W(Х) определяемого компонента X в исходной анализируемой навеске:

Классификация методов титриметрического анализа

Наиболее распространенная классификация титриметрических методов основана на различных типах используемых реакций.

1) Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации)— титрование, основанное на реакции переноса протонов от одной реагирующей частицы к другой в растворе. Различают ацидиметрию и алкалиметрию.

Ацидиметрия (ацидиметрическое титрование)— определение веществ титрованием стандартным раствором кислоты.

Алкалиметрия (алкалиметрическое титрование)— определение веществ титрованием стандартным раствором сильного основания.

2) Окислительно-восстановительное титрование (редоксметрия)— титрование, сопровождаемое переходом одного или большего числа электронов от иона-донора или молекулы (восстановителя) к акцептору(окислителю).

3) Осадительное титрование— такое титрование, когда титруемое вещество при взаимодействии с титрантом выделяется из раствора в виде осадка.

4) Комплексиметрическое титрование— титрование вещества раствором такого соединения, которое образует с титруемым веществом слабодиссоциирующий растворимый комплекс.

Разновидностью комплексиметрического титрования является комплексонометрическое титрование (комтексонометрия) — такое титрование,когда титруемое вещество при -взаимодействии с титрантом —раствором комплексонов — образует комплексонаты металлов.

Виды титрования, применяемые в титриметрическом анализе

В титриметрическом анализе применяют прямое титрование, обратное титрование и косвенное титрование, или титрование по заместителю (заместительное титрование).

Прямое титрование — это такое титрование, когда определяемое вещество непосредственно титруется стандартным раствором титранта или наоборот. Расчет результатов прямого титрования проводится аналогично описанному

выше при характеристике метода пипетирования

где все обозначения соответствуют принятым ранее, причем объем мерной колбы Vк измеряется в литрах, а объем той же мерной колбы Vk — в миллилитрах: Vк’ = 1000 Vк.

Обратное титрование (титрование по остатку) — титрование непрореагировавшего вещества, которое прибавлено в избытке к анализируемому раствору в виде стандартного раствора. К аликвотной доле анализируемого раствора объемом V(Х)n прибавляют в избытке точно известный объем V(Т1) стандартного раствора вещества Т 1 с молярной концентрацией эквивалента с (1/z Т1). Определяемое вещество X реагирует с Т, нацело. Затем непрореагировавший избыток вещества Т, оттитровывают стандартным раствором титранта Т2. Схема реакций при обратном титровании:

X + Т1 = Продукты реакции,

Т1 + Т2 = Продукты реакции,

Расчет концентрации с(1/z Х) определяемого вещества X. Вещество Т1 реагирует с X и Т2, поэтому

здесь все обозначения соответствуют принятым ранее.

Источник

Аналитическая химия OLD

12.1. Основные понятия титриметрии

Титриметрическими называют методы анализа , основанные на титровании.

Титрование – это процесс определения вещества, при котором к нему постепенно прибавляют небольшие порции реагирующего с ним другого вещества до того момента, пока всё определяемое вещество не вступит в реакцию.

Реагент, используемый для титрования , называется титрантом .

Обычно в титриметрических методах анализа титрант добавляют к анализ ируемому веществу в виде раствора с точно известной концентрацией растворённого вещества. Количество титранта , вступившего в реакцию, определяется по объёму раствора, затраченному для титрования . Вследствие этого раньше титриметрические методы анализа называли объёмными. Сейчас такой термин не используют, так как понятие “титрование” имеет более широкий смысл, потому что титрант , в принципе, можно добавлять не только в виде раствора, но и в виде порошка, таблеток, бумаги, пропитанной раствором реагента. Известен вид титрования , называемый гравиметрическим, при котором измеряют не объёмы растворов, а их массы, например, взвешивают бюретку с титрантом до и после проведения титрования . Понятие “объёмные методы анализа ” в настоящее время имеет другой смысл и обозначает методы анализа , в которых измеряют объём газовой, жидкой или твёрдой фазы.

Момент титрования , при котором количество прибавленного титранта становится химически эквивалентн ым количеству определяемого вещества, называется точкой эквивалентности .

Точка эквивалентности — теоретическое понятие. Для того чтобы практически определить момент, при котором всё определяемое вещество вступило в реакцию с титрантом, следят за изменением свойства системы, связанного с протекающей при титровании реакцией.

Момент титрования, при котором изменение свойства системы указывает на достижение эквивалент ности, называется конечной точкой титрования (точкой конца титрования ).

В идеальном случае точка эквивалентности и точка конца титрования должны совпасть. В действительности, вследствие несовершенства нашего зрительного анализ атора, применяемых индикаторов и приборов, количество титранта, затраченного для титрования , оказывается, как правило, немного большим или немного меньшим, чем это нужно для достижения химической эквивалент ности.

12.2. Классификация титриметрических методов анализа и способов титрования

В зависимости от типа химической реакции, протекающей между определяемым веществом и титрантом , выделяют:

• кислотно-основное титрование — титриметрические методы анализа , основанные на протолитических реакциях;
• комплексометрическое титрование — титриметрические методы анализа , основанные на реакциях образования растворимых комплексных соединений;
• осадительное титрование — титриметрические методы анализа , основанные на реакциях образования малорастворимых соединений;
• окислительно-восстановительное титрование — титриметрические методы анализа , основанные на окислительно-восстановительных реакциях.

В зависимости от способа выполнения различают:

Существуют и более сложные методики, сочетающие в себе несколько перечисленных способов титрования. Реакция, лежащая в основе прямого титрования , должна:

• протекать количественно, иначе говоря, иметь большую константу равновесия, поскольку нет возможности добавлять избыток реагента;
• протекать быстро и, по возможности, при комнатной температуре;
• быть стехиометричной, т.е. протекать строго согласно уравнению реакции.Изменение условий не должно влиять на её ход и на свойства конечных продуктов.

• должен существовать способ обнаружения (визуальный или инструментальный) конечной точки титрования.

Если хотя бы одно из перечисленных требований к реакции не выполняется, приходится использовать другие способы титровани я. Так, например, прямое титрование иона NH₄ + раствором щёлочи невозможно из-за малой константы равновесия реакции, титрование K₂Cr₂O₇ раствором Na₂S₂O₃ – из-за нестехиометрического протекания реакции и т.д.

В титриметрии, как и в любом другом методе количественного анализа , обычно проводят несколько параллельных определений. При этом существует два подхода к их проведению, называемые методом отдельных навесок и методом пипетирования (рис. 12.1).

Рис. 12.1. Метод отдельных навесок (1) и метод пипетирования (2)

Метод отдельных навесок более трудоёмок, требует больших количеств анализ ируемого объекта. Однако результаты анализа этим методом имеют меньшую неопределённость (результат зависит от неопределённости взятия навески, а в методе пипетирования также и от измерения объёмов исходного раствора и аликвот), вследствие чего он чаще используется, например, в фармакопейном анализе .

12.3. Стандартные растворы и стандартные вещества

Как уже упоминалось выше, титрантом называют активный реагент, используемый для титрования . Поскольку титрование обычно проводят с помощью раствора титранта , то иногда титрантом называют не само активное вещество, а его раствор, применяемый для титрования .

Раствор, концентрация активного вещества в котором известна с высокой точностью, называется стандартным раствором .

Стандартным веществом в титриметрии называется реагент, используемый для стандартизации раствора титранта .

В качестве первичных стандартных веществ используют соединения, обладающие следующими свойствами:

• состав строго соответствует химической формуле;
• выпускаются промышленностью в чистом виде (квалификация не ниже «ч.д.а.») либо легко подвергаются очистке;
• устойчивы при обычных условиях;
• нелетучи и, по возможности, не содержат кристаллизационной воды (можно использовать и кристаллогидраты, если они устойчивы).
• имеют большую молярную массу (меньше погрешность при измерении массы).

Растворы титрантов можно готовить также из фиксаналов и методом ионного обмена. Фиксаналом (нормадозой, стандарт-титром) называются приготовленные и расфасованные в промышленных условиях порции вещества, содержащие точно известное его количество. Содержимое фиксанала растворяют в указанном объёме растворителя (обычно объём раствора составляет 1 л) и получают раствор с точной концентрацией растворённого вещества.

12.4. Расчёты, связанные с приготовлением растворов титрантов и титрованием

Расчёты, связанные с приготовлением растворов

Количественный состав раствора можно описывать с помощью безразмерных величин и величин, имеющих размерность. Безразмерные величины иначе называются долями.

Из всех видов долей чаще всего, по крайней мере, в аналитической химии, используется массовая доля.

Доли могут выражаться в процентах. Процент – это не единица измерения, а всего лишь синоним величины «одна сотая».

К размерным величинам, используемым для описания количественного состава растворов, относят концентрации вещества в растворе и моляльность растворённого вещества.

Концентрация – это отношение массы или количества растворённого вещества к объёму раствора.

Массовая доля – это, согласно современному подходу, не концентрация и называть её «процентной концентрацией » не следует. Слово « концентрация » переводится на русский язык как «сосредоточение» и относится к растворённому веществу, а не к раствору, т.е. говорят « концентрация растворённого вещества в растворе», а не « концентрация раствора».

Моляльность растворённого вещества представляет собой отношение количества этого вещества, находящегося в растворе, к массе растворителя. Обозначают моляльность как m(В), b(В), С_m(В). Размерность моляльности – моль/кг. Её используют в тех случаях, когда раствор находится в неизотермических условиях.

Для количественной характеристики стандартных растворов обычно используют молярную концентрацию (вещества или эквивалента вещества). Иногда для этой цели пользуются титром раствора.

Если стандартный раствор титранта используется для серийных анализ ов, то для его количественной характеристики удобно использовать титр соответствия (титр по определяемому веществу), который показывает массу определяемого вещества, взаимодействующего с 1 мл данного титранта . Например, титр 0,1000 М HCl по NaOH равен 4,000·10 -3 г/мл.

Титр соответствия рассчитывается заранее для определённой концентрации вещества в стандартном растворе. Представим себе, что в лаборатории закончился 0,1000 М HCl и новый приготовленный раствор HCl оказался немного более концентрированным (или более разбавленным), чем исходный, например 0,1005 М. В таких случаях удобнее не пересчитывать величину титра соответствия, а ввести поправочный коэффициент (k), например, в данном случае он равен 1,005.

Пример 12.1. Какой объём раствора HCl с массовой долей растворённого вещества 16,5% и плотностью 1,08 г/мл необходимо взять для получения 500 мл 0,1 М HCl?

При использовании полученной формулы объём раствора, который необходимо приготовить, берут в литрах, а массовую долю — в долях единицы.

Если объём получаемого раствора брать в мл, а массовую долю вещества в исходном растворе в %, то формула для расчёта будет иметь следующий вид:

Расчёты, связанные с титрованием

В основе всех количественных расчётов в титриметрических методах анализа лежит закономерность: количество эквивалента определяемого вещества равно количеству эквивалента титранта

Все остальные расчётные формулы получают в зависимости от того, что хотят рассчитать — массу или массовую долю; каким методом проводят титрование — методом отдельных навесок или методом пипетирования и, наконец, как характеризуется количественный состав стандартного раствора титранта — с помощью молярной концентрации вещества, титра раствора, титра соответствия и т.д.

Согласно ИЮПАК эквивалентом называется реальная или условная частица, которая в конкретной кислотно-основной реакции эквивалент на тем или иным образом одному протону или в конкретной окислительно-восстановительной реакции одному электрону.

Таким образом, эквивалент — это не масса и не количество вещества.

Эквивалент — это частица!

Понятие « эквивалент » можно применять только к конкретной реакции. Нельзя говорить об эквивалент е вещества вообще.

Коэффициент, показывающий какая часть участвующей в реакции частицы эквивалент на одному протону или одному электрону, называется фактором эквивалентности (f_экв). Величина обратная фактору эквивалентности , называется эквивалентным числом (z). Для реакции 1 f_экв = z = 1, для реакции 2 f_экв = ½ , а z = 2.

Аналогично понятиям «количество вещества» и «молярная масса» существуют понятия «количество эквивалента вещества» и «молярная масса эквивалента вещества». Например, в реакции 2 1 моль молекул серной кислоты соответствует 2 моль «половинок молекул» серной кислоты, а M(1/2 H₂SO₄) = 49 г/моль.

Понятие « эквивалент » отнюдь не является «священной коровой» в химии, а используется всего лишь для облегчения расчётов, так как позволяет проводить их без использования стехиометрических коэффициентов в уравнении соответствующей реакции. Для веществ, у которых формульная единица и эквивалент равны между собой (например, HCl или NaOH при кислотно-основном взаимодействии), лучше вообще не пользоваться понятием эквивалент а.

Пусть нам необходимо найти массовую долю вещества ω(В),% имеющего молярную массу M(В), г/моль, в некотором анализ ируемом объекте, имеющем массу g, г. Для титрования используют раствор с молярной концентрацией эквивалента титранта C(f_эквB_T). Для титрования израсходовано V’, мл этого раствора.

С помощью полученной формулы можно рассчитать массовую долю вещества в анализ ируемом объекте в случае использования прямого титрования (либо титрования заместителя или косвенного) по методу отдельных навесок. Если используют метод обратного титрования, то вместо берут разность таких произведений для двух титрантов . При проведении анализа методом пипетирования в расчётную формулу вводят множитель, называемый фактором разбавления (V_К/V_П). Он показывает, какая часть раствора, приготовленного из навески, используется для титрования (т.е. составляет аликвоту). Если заранее рассчитана величина титра соответствия, представляющая собой произведение то расчётная формула будет иметь следующий вид:

Пример 12.2. Навеску массой 1,9500 г образца глазной мази, содержащей HgO, поместили в делительную воронку и растворили мазевую основу в 10 мл диэтилового эфира. К образовавшейся смеси прибавили раствор KI, а затем 10,00 мл 0,1045 М HCl. Для титрования избытка кислоты потребовалось 7,00 мл 0,0998 М NaOH. Рассчитайте массовую долю HgO в анализ ируемом образце.

Методика определения HgO в глазной мази сочетает в себе титрование заместителя и обратное титрование . При взаимодействии HgO и KI выделяются OH- ионы, которые затем определяют обратным титрованием . Реакция между HgO и KI протекает следующим образом:

Источник