Dom » Andrologija (muške bolesti) » Primjeri metoda titrimetrijske analize. Analitička kemija

Primjeri metoda titrimetrijske analize. Analitička kemija

Uvod

Laboratorijska radionica izvodi se nakon izučavanja teorijskog kolegija "Analitička kemija i FHMA" i služi za učvršćivanje i produbljivanje stečenog znanja.

Zadatak kvantitativne analize je odrediti količinu (sadržaj) elemenata (iona), radikala, funkcionalnih skupina, spojeva ili faza u analiziranom objektu. Ovaj kolegij obuhvaća osnovne metode titrimetrijske (volumetrijske) analize, metode titracije i njihovu praktičnu primjenu.

Prije početka laboratorijske radionice studenti se poučavaju o sigurnosnim mjerama opreza. Prije izvođenja svakog rada student mora položiti kolokvij o dijelovima koje je nastavnik naveo, kao i o metodologiji provođenja analize. Za ovo vam je potrebno:

1) ponoviti odgovarajući dio tečaja;

2) detaljno se upoznati s metodologijom rada;

3) sastaviti jednadžbe kemijskih reakcija na kojima se temelji kemijska analiza koja je u tijeku;

4) proučiti značajke analize u smislu sigurnosti.

Na temelju rezultata rada studenti sastavljaju zapisnik u kojem treba navesti:

· naziv radnog mjesta;

· svrha rada;

· teorijske osnove metode: bit metode, osnovna jednadžba, proračuni i konstrukcija titracijskih krivulja, izbor indikatora;

reagensi i oprema koja se koristi u toku rada;

tehnika analize:

Priprema primarnih standarda;

Priprema i standardizacija radne otopine;

Određivanje sadržaja ispitivane tvari u otopini;

eksperimentalni podaci;

· statistička obrada rezultata analize;

· zaključci.

TITRIMETRIJSKE METODE ANALIZE

Titrimetrijska metoda analize temelji se na mjerenju volumena reagensa točno poznate koncentracije (titranta) utrošenog na kemijsku reakciju s tvari koja se utvrđuje.

Postupak određivanja (titracija) sastoji se u tome da se titrant dodaje kap po kap iz birete u točno poznati volumen otopine analita nepoznate koncentracije dok se ne postigne točka ekvivalencije.

gdje x– određena tvar; R- titrant, P je produkt reakcije.

Ekvivalentna točka (tj.)- ovo je teoretsko stanje otopine koje se javlja u trenutku dodavanja ekvivalentne količine titranta R na analit x. U praksi se titrant dodaje tvari koju treba odrediti sve dok se ne postigne krajnja točka titracije (ktt), što se shvaća kao vizualni pokazatelj točke ekvivalencije, trenutka promjene boje indikatora dodanog otopini. . Uz vizualnu indikaciju, točka ekvivalencije može se registrirati instrumentalnim metodama. U ovom slučaju pod krajnjom točkom titracije (c.t.t.) se podrazumijeva trenutak nagle promjene fizikalne veličine mjerene tijekom titracije (jačina struje, potencijal, električna vodljivost i sl.).

U titrimetrijskoj metodi analize koriste se sljedeće vrste kemijskih reakcija: reakcije neutralizacije, redoks reakcije, reakcije precipitacije i reakcije formiranja kompleksa.

Ovisno o vrsti korištene kemijske reakcije, razlikuju se sljedeće: metode titrimetrijske analize:

– acidobazna titracija;

– taložna titracija;

– kompleksometrijska titracija ili kompleksometrija;

– redoks titracija ili redoks titracija.

Reakcije koje se koriste u titrimetrijskoj metodi analize su sljedeće: zahtjevi:

Reakcija se mora odvijati u stehiometrijskim omjerima, bez nuspojava;

reakcija bi se trebala odvijati gotovo nepovratno (≥ 99,9%), konstanta ravnoteže reakcije K p > 10 6, nastali precipitati trebaju imati topljivost S < 10 -5 моль/дм 3 , а образующиеся комплексы – К уст > 10 -6 ;

Reakcija se mora odvijati dovoljno velikom brzinom;

Reakcija se mora odvijati na sobnoj temperaturi;

Točka ekvivalencije mora biti na neki način jasno i pouzdano fiksirana.

Metode titracije

U bilo kojoj metodi titrimetrijske analize postoji nekoliko metoda titracije. Razlikovati titracija naprijed, natrag titracija i supstitucijska titracija .

izravna titracija– titrant se dodaje kap po kap u otopinu analita dok se ne postigne točka ekvivalencije.

Shema titracije: X+R=P.

Zakon ekvivalenata za izravnu titraciju:

C (1/ z) X V X = C (1/ z) R V R . (2)

Količina (masa) analita sadržanog u ispitnoj otopini izračunava se korištenjem zakona ekvivalenata (za izravnu titraciju)

m X = C (1/z)R V R M (1/z) X٠10 -3 , (3)

gdje C (1/z) R– molarna koncentracija ekvivalenta titranta, mol/dm 3 ;

V R je volumen titranta, cm3;

M( 1/ z) x je molarna masa ekvivalenta analita;

C (1/z) X– molarna koncentracija ekvivalenta analita, mol/dm 3 ;

V X je volumen analita, cm3.

Povratna titracija- koriste se dva titranta. Isprva
analiziranoj otopini se dodaje točan volumen prvog titranta ( R1) uzima se u višku. Ostatak neizreagiranog titranta R 1 titrira se s drugim titrantom ( R2). Količina titranta R1, potrošeno
o interakciji s analiziranom tvari ( x) određena je razlikom dodanog volumena titranta R1 (V 1) i volumen titranta R2 (V 2) ostatka titranta utrošenog na titraciju R1.

Shema titracije: x + R1 fiksni višak = P1 (R1 ostatak).

R1 ostatak + R2 = P2.

Kada se koristi povratna titracija, zakon ekvivalenata piše se kako slijedi:

Masa analita u slučaju povratne titracije izračunava se po formuli

Metoda povratne titracije koristi se u slučajevima kada je nemoguće odabrati odgovarajući indikator za izravnu reakciju ili se odvija s kinetičkim poteškoćama (niska brzina kemijske reakcije).

Supstitucijska titracija (indirektna titracija)- koristi se u slučajevima kada je izravna ili povratna titracija analita nemoguća ili otežana ili ne postoji odgovarajući indikator.

Za analit x dodati bilo koji reagens ALI u suvišku, pri interakciji s kojim se oslobađa ekvivalentna količina tvari R. Zatim produkt reakcije R titrirati odgovarajućim titrantom R.

Shema titracije: x + ALI višak = P1.

P1 + R = P2.

Zakon ekvivalenata za supstitucijsku titraciju piše se kako slijedi:

Budući da je broj ekvivalenata analita x i produkt reakcije R su isti, izračun mase analita u slučaju neizravne titracije izračunava se po formuli

m X = C (1/z) R V R M (1/z) X٠10 -3 . (7)

Reagensi

1. Jantarna kiselina H 2 C 4 H 4 O 4 (kemijski čista) - primarni standard.

2. Otopina natrijevog hidroksida NaOH molarne koncentracije
~2,5 mol / dm 3

3. H 2 O destilirana.

Oprema učenici opisuju sami sebe.

Napredak rada:

1. Priprema primarnog standarda jantarne kiseline HOOCCH 2 CH 2 COOH.

Jantarna kiselina se priprema s volumenom od 200,00 cm 3 s molarnom ekvivalentnom koncentracijom mol / dm 3.

g/mol.

jednadžba reakcije:

Uzimanje uzorka (vaganje):

Težina uzorka

Šarka kvantitativno prebačen u odmjernu tikvicu cm 3), dodajte 50 - 70 cm 3 destilirane vode, miješajte dok se jantarna kiselina potpuno ne otopi, dovedite do oznake destiliranom vodom
i dobro promiješajte.

računati
prema formuli

Reagensi

1. Natrijev karbonat Na 2 CO 3 (kemijski čist) - primarni standard.

2. H 2 O destilirana.

3. Koncentracija klorovodične kiseline HCl 1:1 (r=1,095 g/cm3).

4. acidobazni indikator (odabran iz krivulje titracije).

5. Mješoviti indikator - metilnaranča i metilensko plavo.

Napredak rada:

1. Priprema primarnog standarda natrijevog karbonata (Na 2 CO 3).

Priprema se otopina natrijevog karbonata zapremine 200,00 cm 3 s molarnom ekvivalentnom koncentracijom mol / dm 3.

Proračun mase uzorka, g: (masa se uzima s točnošću do četvrtog decimalnog mjesta).

Jednadžbe reakcije:

1) Na 2 CO 3 + HCl = NaHCO 3 + NaCl

2) NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2

_____________________________________

Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2

H 2 CO 3 je slaba kiselina (K a1= 10 -6,35, K a2 = 10 -10,32).

Uzimanje uzorka (vaganje):

Težina stakla sata (staklo)

Težina satnog stakla (stakla) sa šarkom

Težina uzorka

Šarka kvantitativno prebačen u odmjernu tikvicu cm 3), dodajte 50 - 70 cm 3 destilirane vode, miješajte dok se natrijev karbonat potpuno ne otopi, dovedite do oznake destiliranom vodom
i dobro promiješajte.

Stvarna koncentracija primarnog standarda računati
prema formuli

2. Priprema i standardizacija titranta (otopina HCl)

Priprema se otopina klorovodične kiseline s volumenom od približno 500 cm 3
s molarnom ekvivalentnom koncentracijom od približno 0,05÷0,06 mol / dm 3)

Titrant - otopina klorovodične kiseline s približnom koncentracijom od 0,05 mol / dm 3 priprema se iz klorovodične kiseline razrijeđene 1: 1 (r = 1,095 g / cm 3).

Standardizacija rješenja HCl se provodi prema primarnom standardu Na 2 CO 3 izravnom titracijom, metodom pipetiranja.

Indikator se bira prema krivulji titracije natrijevog karbonata klorovodičnom kiselinom (slika 4.).

Riža. 4. Titracijska krivulja 100,00 cm 3 otopine Na 2 CO 3 s IZ\u003d 0,1000 mol / dm 3 s otopinom HCl s Cl/z\u003d 0,1000 mol / dm 3

Prilikom titriranja do druge točke ekvivalencije, koristite indikator metil narančaste, 0,1% vodenu otopinu (pT = 4,0). Promjena boje iz žute u narančastu (boja čajne ruže). Prijelazni interval
(pH = 3,1 - 4,4).

Shema 3. Standardizacija otopine HCl

Stavite alikvot od 25,00 cm3 standardne otopine Na 2 CO 3 (pipetom) u konusnu titracionu tikvicu od 250 cm3, dodajte 2-3 kapi metil naranče, razrijedite vodom do 50-75 cm3 i titrirajte klorovodičnom kiselinom do mijenja se boja.od žute do boje „ruže čaja“ od jedne kapi titranta. Titracija se provodi u prisutnosti "svjedoka" (izvorna otopina Na 2 CO 3 s indikatorom). Rezultati titracije unose se u tablicu. 4. Koncentracija klorovodične kiseline određena je zakonom ekvivalenata: .

Tablica 4

Rezultati standardizacije otopine klorovodične kiseline

Zadaci

1. Formulirajte pojam ekvivalenta u kiselo-baznim reakcijama. Izračunajte ekvivalente sode i fosforne kiseline u sljedećim reakcijama:

Na 2 CO 3 + HCl \u003d NaHCO 3 + NaCl

Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + CO 2 + H 2 O

H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O

H3PO4 + 2NaOH \u003d Na2HPO4 + H2O

H 3 PO 4 + 3 NaOH \u003d Na 3 PO 4 + 3H 2 O

2. Napišite jednadžbe reakcija između klorovodične kiseline, sumporne kiseline, natrijevog hidroksida, aluminijevog hidroksida, natrijevog karbonata, kalijevog bikarbonata i izračunajte ekvivalentnu masu tih tvari.

3. Nacrtajte krivulju titracije za 100,00 cm 3 klorovodične kiseline s molarnom koncentracijom ekvivalentnom 0,1 mol/dm 3 s natrijevim hidroksidom s ekvivalentom molarne koncentracije od 0,1 mol/dm 3 . Odaberite Mogući pokazatelji

4. Nacrtajte krivulju titracije za 100,00 cm 3 akrilne kiseline (CH 2 =CHCOOH, pK a= 4,26) s molarnom ekvivalentnom koncentracijom
0,1 mol / dm 3 natrijevog hidroksida s molarnom ekvivalentnom koncentracijom
0,1 mol / dm 3. Kako se sastav otopine mijenja tijekom titracije? Odaberite moguće indikatore i izračunajte pogrešku titracije indikatora.

5. Nacrtajte krivulju titracije za hidrazin (N 2 H 4 +H 2 O, pK b= 6,03)
s molarnom koncentracijom ekvivalenta 0,1 mol / dm 3 klorovodične kiseline
s molarnom koncentracijom ekvivalenta 0,1 mol / dm 3. Koja je sličnost
a razlika između izračuna pH i krivulje titracije u odnosu na krivulju titracije slabe kiseline s lužinom? Odaberite Mogući pokazatelji
i izračunati grešku titracije indikatora.

6. Izračunajte koeficijente aktivnosti i aktivne koncentracije iona
u 0,001 M otopini aluminijevog sulfata, 0,05 M natrijevog karbonata, 0,1 M kalijevog klorida.

7. Izračunajte pH 0,20 M otopine metilamina ako je njezina ionizacija u vodenoj otopini opisana jednadžbom

B + H 2 O \u003d VN + + OH -, K b\u003d 4,6 × 10 - 3, gdje je B baza.

8. Izračunajte konstantu disocijacije hipoklorne kiseline HOCl ako otopina 1,99 × 10 - 2 M ima pH = 4,5.

9. Izračunajte pH otopine koja sadrži 6,1 g/mol glikolne kiseline (CH 2 (OH) COOH, K ali= 1,5 × 10 - 4).

10. Izračunajte pH otopine dobivene miješanjem 40 ml 0,015 M otopine klorovodične kiseline sa:

a) 40 ml vode;

b) 20 ml 0,02 M otopine natrijevog hidroksida;

c) 20 ml 0,02 M otopine barijevog hidroksida;

d) 40 ml 0,01 M otopine hipoklorne kiseline, K ali=5,0 × 10 - 8 .

11. Izračunajte koncentraciju acetatnog iona u otopini octene kiseline
s masenim udjelom od 0,1%.

12. Izračunajte koncentraciju amonijevog iona u otopini amonijaka masenog udjela 0,1%.

13. Izračunajte masu uzorka natrijevog karbonata potrebnog za pripremu 250,00 ml 0,5000 M otopine.

14. Izračunajte volumen otopine klorovodične kiseline s molarnom ekvivalentnom koncentracijom od 11 mol/l i volumen vode koji je potrebno uzeti za pripremu 500 ml 0,5 M otopine klorovodične kiseline.

15. 0,15 g metalnog magnezija otopljeno je u 300 ml 0,3%-tne otopine klorovodične kiseline. Izračunajte molarnu koncentraciju iona vodika, magnezija i klora u dobivenoj otopini.

16. Pri miješanju 25,00 ml otopine sumporne kiseline s otopinom barijevog klorida dobiveno je 0,2917 g barijevog sulfata. Odrediti titar otopine sumporne kiseline.

17. Izračunajte masu kalcijevog karbonata koji je reagirao
s 80,5 mmol klorovodične kiseline.

18. Koliko grama jednobaznog natrijevog fosfata treba dodati
do 25,0 ml 0,15 M otopine natrijevog hidroksida da se dobije otopina s pH = 7? Za fosfornu kiselinu pK a1= 2,15; pK a2= 7,21; pK a3 = 12,36.

19. Titracijom 1,0000 g dimljene sumporne kiseline, pažljivo razrijeđene vodom, utroši se 43,70 ml 0,4982 M otopine natrijevog hidroksida. Poznato je da dimljiva sumporna kiselina sadrži sumporni anhidrid otopljen u bezvodnoj sumpornoj kiselini. Izračunajte maseni udio sumpornog anhidrida u dimećoj sumpornoj kiselini.

20. Apsolutna pogreška mjerenja volumena biretom iznosi 0,05 ml. Izračunajte relativnu pogrešku u mjerenju volumena u 1; 10 i 20 ml.

21. Otopina se priprema u odmjernoj tikvici zapremnine 500,00 ml.
iz uzorka od 2,5000 g natrijevog karbonata. Izračunati:

a) molarna koncentracija otopine;

b) molarna koncentracija ekvivalenta (½ Na 2 CO 3);

c) titar otopine;

d) titar za klorovodičnu kiselinu.

22. Koliki je volumen 10% otopine natrijevog karbonata s gustoćom
1,105 g / cm 3 trebate uzeti za kuhanje:

a) 1 litra otopine s titrom TNa 2 CO 3 = 0,005000 g/cm 3 ;

b) 1 litra otopine s TNa 2 CO 3 /HCl = 0,003000 g/cm 3?

23. Koliki volumen klorovodične kiseline masenog udjela 38,32% i gustoće 1,19 g/cm 3 treba uzeti za pripremu 1500 ml 0,2 M otopine?

24. Koliki volumen vode treba dodati u 1,2 litre 0,25 M HCl da bi se pripremila 0,2 M otopina?

25. Od 100 g tehničkog natrijevog hidroksida koji sadrži 3% natrijevog karbonata i 7% indiferentnih nečistoća pripremljena je 1 litra otopine. Izračunajte molarnu koncentraciju i titar klorovodične kiseline dobivene alkalne otopine, uz pretpostavku da je natrijev karbonat titriran do ugljične kiseline.

26. Postoji uzorak koji može sadržavati NaOH, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 ili mješavinu ovih spojeva težine 0,2800 g. Uzorak je otopljen u vodi.
Titracijom dobivene otopine u prisutnosti fenolftaleina troši se 5,15 ml, a u prisutnosti metilnaranče - 21,45 ml klorovodične kiseline s molarnom ekvivalentnom koncentracijom od 0,1520 mol/l. Odredite sastav uzorka i masene udjele komponenti u uzorku.

27. Nacrtati krivulju titracije od 100,00 cm 3 0,1000 M otopine amonijaka s 0,1000 M otopine klorovodične kiseline, opravdati izbor indikatora.

28. Izračunajte pH točke ekvivalencije, početak i kraj titracije 100,00 cm 3 0,1000 M otopine malonske kiseline (HOOCCH 2 COOH) 0,1000 M otopine natrijevog hidroksida (pK a 1=1,38; RK a 2=5,68).

29. Za titraciju 25,00 cm 3 otopine natrijevog karbonata s molarnom koncentracijom ekvivalenta 0,05123 mol/dm 3 otišlo je 32,10 cm 3 klorovodične kiseline. Izračunajte molarnu koncentraciju ekvivalenta klorovodične kiseline.

30. Koliko ml 0,1 M otopine amonijevog klorida treba dodati
na 50,00 ml 0,1 M otopine amonijaka da se napravi puferska otopina
s pH=9,3.

31. Smjesa sumporne i fosforne kiseline prebačena je u odmjernu tikvicu volumena 250,00 cm 3 . Za titraciju su uzeta dva uzorka od 20,00 cm 3, jedan je titriran otopinom natrijevog hidroksida molarne koncentracije ekvivalenta
0,09940 mol / dm 3 s indikatorom metil narančaste boje, a drugi s fenolftaleinom. Potrošnja natrijevog hidroksida u prvom slučaju iznosila je 20,50 cm 3 a u drugom 36,85 cm 3 . Odredite mase sumporne i fosforne kiseline u smjesi.

U kompleksometriji

Do točke ekvivalencije =( C M V M- C EDTA V EDTA)/( V M+ V EDTA). (21)

U točki ekvivalencije = . (22)

Nakon točke ekvivalencije = . (23)

Na sl. Slika 9 prikazuje krivulje titracije kalcijevog iona u puferskim otopinama s različitim pH vrijednostima. Vidi se da je titracija Ca 2+ moguća samo pri pH ³ 8.

Reagensi

2. H 2 O destilirana.

3. Standardna otopina Mg (II) molarne koncentracije
0,0250 mol / dm 3.

4. Amonijačni pufer pH = 9,5.

5. Otopina kalijevog hidroksida KOH masenog udjela 5%.

6. Eriochrome crni T, indikatorska smjesa.

7. Calcon, indikatorska smjesa.

Teorijske osnove metode:

Metoda se temelji na interakciji iona Ca 2+ i Mg 2+ s dinatrijevom soli etilendiamintetraoctene kiseline (Na 2 H 2 Y 2 ili Na-EDTA) uz stvaranje stabilnih kompleksa u molarnom omjeru M:L=1 :1 u određenom pH području.

Za utvrđivanje točke ekvivalencije u određivanju Ca 2+ i Mg 2+ koriste se kalkon i eriokrom crni T.

Određivanje Ca 2+ provodi se pri pH ≈ 12, dok je Mg 2+
u otopini kao talog magnezijevog hidroksida i ne titrira se s EDTA.

Mg 2+ + 2OH - \u003d Mg (OH) 2 ↓

Ca 2+ + Y 4- "CaY 2-

Pri pH ≈ 10 (otopina pufera amonijaka), Mg 2+ i Ca 2+ su
u otopini u obliku iona i uz dodatak EDTA titriraju se zajedno.

Ca 2+ + HY 3- « CaY 2- + H +

Mg 2+ + HY 3- « MgY 2- + H +

Za određivanje volumena EDTA utrošenog na titraciju Mg 2+,
od ukupnog volumena korištenog za titriranje smjese pri pH ≈ 10, oduzmite volumen korišten za titriranje Ca 2+ pri pH ≈ 12.

Za stvaranje pH ≈ 12, za stvaranje se koristi 5% otopina KOH
pH ≈ 10 pomoću otopine pufera amonijaka (NH 3 ×H 2 O + NH 4 Cl).

Napredak rada:

1. Standardizacija titranta - otopina EDTA (Na 2 H 2 Y)

EDTA otopina se priprema s približnom koncentracijom od 0,025 M
od ≈ 0,05 M otopine, razrijedivši ga destiliranom vodom 2 puta. Za standardizaciju EDTA koristi se standardna otopina MgSO 4.
s koncentracijom od 0,02500 mol / dm 3.

Shema 5. Standardizacija titranta - otopina EDTA

U stožastu tikvicu za titraciju kapaciteta 250 cm 3 stavi se 20,00 cm 3 standardne otopine MgSO 4 koncentracije 0,02500 mol/dm 3, ~ 70 cm 3 destilirane vode, ~ 10 cm 3 Doda se otopina pufera amonijaka s pH od ~ 9,5 - 10 i doda indikator eriokrom crni T oko 0,05 g
(na vrhu lopatice). U tom slučaju otopina postaje vinsko crvena. Otopina u tikvici se polagano titrira s otopinom EDTA dok se boja ne promijeni iz vinskocrvene u zelenu. Rezultati titracije unose se u tablicu. 6. Koncentracija EDTA određena je zakonom ekvivalenata: .

Tablica 6

Rezultati standardizacije otopine EDTA

2. Određivanje sadržaja Ca 2+

Titracijska krivulja Ca 2+ otopina EDTA pri pH=10 i pH=12 grade se neovisno.

Rješenje problema u odmjernoj tikvici dovedeno je do oznake s destiliranom vodom i temeljito izmiješano.

Shema 6. Određivanje sadržaja Ca 2+ u otopini

Alikvot ispitne otopine od 25,00 cm 3 koja sadrži kalcij i magnezij stavlja se u konusnu tikvicu za titraciju kapaciteta 250 cm 3, doda se ~ 60 cm 3 vode, ~ 10 cm 3 5% otopine KOH. Nakon taloženja amorfnog precipitata Mg (OH) 2 ↓, otopini se dodaje indikatorski kalkon oko 0,05 g (na vrhu lopatice) i polagano titrira otopinom EDTA dok se boja ne promijeni iz ružičaste u blijedoplavu. Rezultati titracije ( V 1) unose se u tablicu.7.

Tablica 7

broj iskustva		Volumen EDTA, cm 3	Sadržaj Ca 2+ u otopini, g
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00

3. Određivanje sadržaja Mg 2+

Titracijska krivulja otopine Mg 2+ EDTA pri pH=10 gradi se neovisno.

Shema 7. Određivanje sadržaja Mg 2+ u otopini

Alikvot od 25,00 cm 3 ispitne otopine koja sadrži kalcij i magnezij stavlja se u konusnu tikvicu za titraciju kapaciteta 250 cm 3, ~ 60 cm 3 destilirane vode, ~ 10 cm 3 puferske otopine amonijaka s pH od ~ 9,5–10 doda se i indikator eriokrom crni T cca 0,05 g
(na vrhu lopatice). U tom slučaju otopina postaje vinsko crvena. Otopina u tikvici se polagano titrira s otopinom EDTA dok se boja ne promijeni iz vinskocrvene u zelenu. Rezultati titracije ( V 2) upisuju se u tablicu. 8.

Tablica 8

Rezultati titracije otopine koja sadrži kalcij i magnezij

broj iskustva	Volumen ispitivane otopine, cm 3	Volumen EDTA, V∑ , cm 3	Sadržaj Mg 2+ u otopini, g
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00

Reagensi

1. EDTA otopina molarne koncentracije od ~ 0,05 mol/dm 3.

2. Standardna otopina Cu(II) titra 2,00×10 -3 g/dm 3 .

3. H 2 O destilirana.

4. Amonijačni pufer s pH ~ 8 - 8,5.

5. Murexide, mješavina indikatora.

Zadaci

1. Izračunajte α 4 za EDTA pri pH=5 ako su konstante ionizacije EDTA sljedeće: K 1 =1,0 10 -2 , K 2 =2,1 10 -3 , K 3 =6,9 10 -7 , K 4 = 5,5 10 -11.

2. Nacrtajte krivulju titracije za 25,00 ml 0,020 M otopine nikla s 0,010 M otopine EDTA pri pH=10 ako je konstanta stabilnosti
K NiY = 10 18,62 . Izračunajte p nakon dodavanja 0,00; 10.00; 25.00; 40,00; 50,00 i 55,00 ml titranta.

3. Za titraciju 50,00 ml otopine koja sadrži kalcijeve ione
i magnezija, potrebno je 13,70 ml 0,12 M otopine EDTA pri pH=12 i 29,60 ml pri pH=10. Izrazite koncentracije kalcija i magnezija u otopini u mg/ml.

4. Analizirano je u 1 litri vode pronađeno 0,2173 g kalcijevog oksida i 0,0927 g magnezijevog oksida. Izračunajte koliki je volumen od 0,0500 mol/l EDTA upotrijebljen za titraciju.

5. Za titraciju 25,00 ml standardne otopine koja sadrži 0,3840 g magnezijevog sulfata upotrijebljeno je 21,40 ml otopine Trilona B. Izračunajte titar ove otopine prema kalcijevom karbonatu i njegovu molarnu koncentraciju.

6. Na temelju dolje navedenih konstanti formiranja (stabilnosti) metalnih kompleksonata procijeniti mogućnost kompleksometrijske titracije metalnih iona pri pH = 2; pet; 10; 12.

7. Prilikom titriranja 0,01 M otopine Ca 2+ s 0,01 M otopinom EDTA pri pH=10, konstanta stabilnosti K CaY = 10 10,6. Izračunajte kolika bi trebala biti uvjetna konstanta stabilnosti kompleksa metala s indikatorom pri pH=10, ako je na krajnjoj točki titracije =.

8. Konstanta kiselinske ionizacije indikatora koji se koristi u kompleksometrijskoj titraciji je 4,8·10 -6 . Izračunajte sadržaj kiselog i alkalnog oblika indikatora pri pH = 4,9, ako je njegova ukupna koncentracija u otopini 8,0·10 -5 mol/l. Odredite mogućnost korištenja ovog indikatora pri titriranju otopine
s pH=4,9 ako boja njegovog kiselog oblika odgovara boji kompleksa.

9. Za određivanje sadržaja aluminija u uzorku, otopljen je dio uzorka od 550 mg i dodano je 50,00 ml 0,05100 M otopine kompleksona III. Višak potonjeg titriran je s 14,40 ml 0,04800 M otopine cinka (II). Izračunajte maseni udio aluminija u uzorku.

10. Kada se razgradi kompleks koji sadrži bizmut i jodidne ione, potonji se titriraju otopinom Ag(I), a bizmut kompleksonom III.
Za titraciju otopine koja sadrži 550 mg uzorka potrebno je 14,50 ml 0,05000 M otopine kompleksona III, a za titraciju jodidnog iona sadržanog u 440 mg uzorka potrebno je 23,25 ml 0,1000 M otopine Ag(I). Izračunajte koordinacijski broj bizmuta u kompleksu ako su jodidni ioni ligand.

11. Uzorak mase 0,3280 g koji sadrži Pb, Zn, Cu je otopljen
i prebačen u odmjernu tikvicu od 500,00 cm 3. Određivanje je provedeno u tri faze:
a) titracija prve porcije otopine volumena 10,00 cm 3 koja sadrži Pb, Zn, Cu, potrošeno 37,50 cm 3 0,0025 M otopine EDTA; b) Cu je maskiran u drugom dijelu od 25,00 cm 3, a 27,60 cm 3 EDTA korišteno je za titraciju Pb i Zn; c) u trećem dijelu od 100,00 cm 3 maskirani Zn
i Cu, 10,80 cm 3 EDTA utrošeno je na titraciju Pb. Odrediti maseni udio Pb, Zn, Cu u uzorku.

Krivulje titracije

U redoksmetriji krivulje titracije se crtaju u koordinatama E = f(C R),
oni ilustriraju grafičku promjenu potencijala sustava tijekom titracije. Prije točke ekvivalencije, potencijal sustava izračunava se iz omjera koncentracija oksidiranog i reduciranog oblika analita (jer do točke ekvivalencije jedan od oblika titranta praktički izostaje), nakon ekvivalencije točka, iz omjera koncentracija oksidiranog i reduciranog oblika titranta (jer se nakon točke ekvivalencije analit titrira gotovo potpuno).

Potencijal u točki ekvivalencije određen je formulom

, (26)

gdje je broj elektrona koji sudjeluju u polureakcijama;

su standardni elektrodni potencijali polureakcija.

Na sl. 10 prikazuje krivulju titracije otopine oksalne kiseline H 2 C 2 O 4 s otopinom kalijevog permanganata KMnO 4 u kiselom mediju
(= 1 mol / dm 3).

Riža. 10. Titracijska krivulja 100,00 cm 3 oksalne otopine

kiselina H 2 C 2 O 4 s Cl/z\u003d 0,1000 mol / dm 3 s otopinom permanganata

kalij KMnO 4 s Cl/z\u003d 0,1000 mol / dm 3 pri \u003d 1 mol / dm 3

Potencijal polureakcije MnO 4 - + 5 e+ 8H + → Mn 2+ + 4H 2 O ovisi o pH medija, budući da ioni vodika sudjeluju u polureakciji.

permanganatometrija

Titrant je otopina kalijevog permanganata KMnO 4 , koji je jako oksidacijsko sredstvo. Osnovna jednadžba:

MnO 4 - + 8H + + 5e \u003d Mn 2+ + 4H 2 O, = +1,51 V.

M 1 / z (KMnO 4) \u003d g/mol.

U slabo kiselim, neutralnim i slabo alkalnim sredinama, zbog nižeg redoks potencijala, permanganatni ion se reducira na Mn +4.

MnO 4 - + 2H 2 O + 3e \u003d MnO 2 ¯ + 4OH -, = +0,60 V.

M 1 / z (KMnO 4) \u003d 158,03 / 3 \u003d 52,68 g / mol.

U alkalnom okruženju, otopina kalijevog permanganata se reducira
do Mn+6.

MnO 4 - + 1e \u003d MnO 4 2-, = +0,558 V.

M 1 / z (KMnO 4) \u003d 158,03 g / mol.

Kako bi se izbjegle nuspojave, titracija s kalijevim permanganatom provodi se u kiselom mediju, koji se stvara sumpornom kiselinom. Ne preporučuje se korištenje klorovodične kiseline za stvaranje medija, budući da kalijev permanganat može oksidirati kloridni ion.

2Cl - - 2e \u003d Cl 2, \u003d +1,359 V.

Najčešće se kao otopina koristi kalijev permanganat
s ekvivalentom molarne koncentracije od ~ 0,05 - 0,1 mol / dm 3. Nije primarni standard zbog činjenice da vodene otopine kalijevog permanganata mogu oksidirati vodu i organske nečistoće u njoj:

4MnO 4- + 2H 2 O \u003d 4MnO 2 ¯ + 3O 2 + 4OH -

Razgradnja otopina kalijevog permanganata ubrzava se u prisutnosti mangan dioksida. Budući da je manganov dioksid produkt razgradnje permanganata, ovaj talog ima autokatalitički učinak na proces razgradnje.

Čvrsti kalijev permanganat koji se koristi za pripremu otopina kontaminiran je manganovim dioksidom, pa je nemoguće pripremiti otopinu iz točnog uzorka. Kako bi se dobila dovoljno stabilna otopina kalijevog permanganata, nakon otapanja uzorka KMnO 4 u vodi, ostavi se u tamnoj boci nekoliko dana (ili prokuha), a zatim se MnO 2 ¯ odvoji filtriranjem kroz staklo filter (nemojte koristiti papirnati filter, jer reagira s kalijevim permanganatom, stvarajući manganov dioksid).

Boja otopine kalijevog permanganata je toliko intenzivna da
da indikator u ovoj metodi nije potreban. Da bi se 100 cm 3 vode dala primjetna ružičasta boja, dovoljno je 0,02 - 0,05 cm 3 otopine KMnO 4
s ekvivalentom molarne koncentracije od 0,1 mol / dm 3 (0,02 M). Boja kalijevog permanganata na završnoj točki titracije je nestabilna i postupno gubi boju kao rezultat interakcije viška permanganata
s ionima mangana (II) prisutnim na krajnjoj točki u relativno velikoj količini:

2MnO 4 - + 3Mn 2+ + 2H 2 O « 5MnO 2 ¯ + 4H +

Standardizacija radnog rješenja KMnO 4 potrošiti na natrijev oksalat ili oksalnu kiselinu (svježe prekristaliziran i sušen na 105°C).

Koristite otopine primarnih standarda s molarnom ekvivalentnom koncentracijom IZ(½ Na 2 C 2 O 4) \u003d 0,1000 ili 0,05000 mol / l.

C 2 O 4 2- - 2e ® 2CO 2, \u003d -0,49 V

U titrimetrijskoj analizi kvantitativno određivanje tvari provodi se na temelju volumena otopine poznate koncentracije utrošene na reakciju s određenom tvari.

Postupak određivanja sadržaja tvari ili točne koncentracije otopine volumetrijskom analizom naziva se titracija. Ova najvažnija operacija titrimetrijske analize sastoji se u činjenici da se druga otopina točno poznate koncentracije polako ulijeva u ispitnu otopinu u količini koja je ekvivalentna količini spoja koji se utvrđuje.

Volumeni otopina koje kvantitativno reagiraju jedna s drugom obrnuto su proporcionalne normalnim koncentracijama ovih otopina:

V 1 = N 2 ili V 1 x N 1 = N 2 x V 2 V 1 x N 1 = V 2 x N 2

Gdje je V volumen reakcijske otopine, l; N – koncentracija, n.

Ova odredba temelji se na titrimetrijskoj analizi. Da bi se odredila koncentracija jedne od otopina, potrebno je točno znati volumene reakcijskih otopina, točnu koncentraciju druge otopine i trenutak kada dvije tvari reagiraju u ekvivalentnim količinama. Uvjeti za titrimetrijsko određivanje su:

a) točno mjerenje volumena reaktanata;

b) priprema otopina točno poznate koncentracije, uz pomoć kojih se provodi titracija, tzv. radne otopine (titrane)(često se takve otopine poznate koncentracije nazivaju standardne (titrirane);

c) određivanje kraja reakcije.

Titrimetrijsko određivanje traje mnogo manje vremena od gravimetrijskog određivanja. Umjesto mnogih dugotrajnih operacija gravimetrijske analize (precipitacija, filtracija, vaganje itd.), u titrimetrijskom određivanju provodi se samo jedna operacija - titracija.

Točnost titrimetrijskih određivanja nešto je manja od točnosti gravimetrijske analize, ali je razlika mala, stoga, gdje je to moguće, nastoje određivanje provesti bržom metodom.

Da bi određena reakcija poslužila kao osnova za titraciju, ona mora zadovoljiti niz zahtjeva.

1. Reakcija mora kvantitativno proći prema određenoj jednadžbi bez sporednih reakcija. Morate biti sigurni. Da se dodani reagens troši isključivo za reakciju s tvari koja se utvrđuje.

2. Kraj reakcije treba točno zabilježiti tako da količina reagensa bude

ekvivalentno količini analita. Ekvivalencija reaktanata je osnova za izračun rezultata analize.

3. Reakcija se mora odvijati dovoljnom brzinom i biti praktički nepovratna. Gotovo je nemoguće točno odrediti točku ekvivalencije za spore reakcije.

METODE TITRACIJE

Prema načinu izvođenja titracije razlikuje se izravna, reverzna ili neizravna titracija (metoda supstitucije).

U izravnoj titraciji, titrant se dodaje izravno u otopinu analita. Za analizu ovom metodom dovoljna je jedna radna otopina. Na primjer, za određivanje kiseline potrebna je radna otopina lužine, za određivanje oksidacijskog sredstva potrebna je otopina redukcijskog sredstva.

U povratnoj titraciji, poznati volumen radne otopine, uzet u suvišku, dodaje se otopini analita. Nakon toga ostatak prve radne otopine titrira se drugom radnom otopinom i izračuna se količina reagensa koji je reagirao s analitom. Na primjer, za određivanje kloridnih iona analiziranoj otopini klorida dodaje se poznati volumen otopine AqNO 3 uzet u suvišku. Postoji reakcija

Aq + +Cl = AqCl↓.

Višak otopine AqNO 3 određuje se pomoću druge radne otopine - amonijevog tiocijanata NH 4 SCN:

Aq + + SCN - = AqSCN↓.

Kod neizravne titracije analiziranoj otopini se dodaje višak reagensa koji reagira s tvari koju treba odrediti. Zatim se titracijom odredi jedan od produkta reakcije. Na primjer, za određivanje cijanovodične kiseline dodaje se otopina AqNO 3 u suvišku. Postoji reakcija

HCN + AqNO 3 = AqCN↓ + HNO 3

Zatim se dušična kiselina lako određuje radnom alkalnom otopinom NaOH:

HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O

U tom slučaju, slaba cijanovodonična kiselina se u ekvivalentnim količinama zamjenjuje jakom.

3. KLASIFIKACIJA TITRIMETRIJSKIH METODA

ANALIZA

Titrimetrijska analiza koristi reakcije različitih tipova (interakcija kiselina i baza, kompleksiranje itd.) koje zadovoljavaju zahtjeve koji se odnose na titrimetrijske reakcije. Pojedinačne titrimetrijske metode nazivaju se prema vrsti glavne reakcije koja se javlja tijekom titracije ili po nazivu titranta (npr. u argentometrijskim metodama titrant je otopina AqNO 3, u permanganometrijskim metodama otopina KMnO 4 itd. ).Prema načinu fiksiranja točke ekvivalencije, titracijske metode s indikatorima boja, metode potenciometrijske titracije, konduktometrijske, fotometrijske itd. Kod razvrstavanja prema vrsti glavne reakcije koja se javlja tijekom titracije, obično se razlikuju sljedeće metode titrimetrijske analize:

1. acido-bazne metode titracije temeljene na reakcijama povezanih s procesom prijenosa protona:

H + + OH - \u003d H 2 O, CH 3 COOH + OH - \u003d CH 3 COO - + H 2 O,

CO 3 2- + H + \u003d HCO - 3;

2. metode kompleksiranja pomoću reakcija stvaranja koordinacijskih spojeva (npr. kompleksometrija):

Mg 2+ + H 2 V 2- \u003d MgV 2_ + 2H +

Gdje je V 2 \u003d CH 2 - N /

׀ / CH 2 – COO-

3. Metode precipitacije temeljene na stvaranju teško topljivih

veze:

Aq + + Cl - + AqCl↓ (argentometrija),

Hg 2 2+ + 2Cl - \u003d Hg 2 Cl 2 ↓ (živa);

4.metode redoks titracije. osnovan

o redoks reakcijama (oksidimetrija):

MnO 4 - + 5Fe 2+ + 8H + = Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4H 2 O (permanganatometrija);

2S 2 O 3 2- + l 2 \u003d S 4 O 6 2- + 2l - (jod);

5NO - 2 + 2MnO 4 - + 6H + + 5NO - 3 + 2Mn 2+ + 3H 2 O (nitritometrija);

3SbCl 4 - + Br - 3 + 6H + + 6Cl - = 3SbCl 6 - + Br _ + 3H 2 O (bromatometrija).

U titrimetriji se koriste različite reakcije. Ovisno o tome koja je reakcija u osnovi titracije, razlikuju se sljedeće metode titrimetrijske analize.

Kiselo-bazne metode, na temelju reakcije neutralizacije:

H + + OH - → H 2 O

Ova metoda određuje količinu kiselina, baza i nekih soli.

Metode oksidacije - redukcije(oksidimetrija). Te se metode temelje na oksidacijsko-redukcijskim reakcijama. Pomoću otopine oksidacijskog sredstva određuje se količina tvari koja je redukcijsko sredstvo i obrnuto.

Metode precipitacije i složene formacije temelje se na taloženju iona u obliku teško topljivih spojeva i na vezanju iona u slabo disociran kompleks.

Postoje sljedeće metode titracije:

ravno, kada tijekom titracije dođe do reakcije između analita i titranta;

suprotno, da kada se namjerno prekomjeran, ali točno izmjeren volumen otopine poznate koncentracije doda otopini koju treba odrediti, a višak reagensa titrira se titrantom;

titracija supstituenta kada se proizvod reakcije analita s bilo kojim reagensom titrira s titrantom.

TITRANTI

titrant naziva se otopina, uz pomoć koje se vrši titrimetrijsko određivanje, t.j. otopina koju treba titrirati. Za određivanje pomoću titranta morate znati njegovu točnu koncentraciju. Postoje dvije metode za pripremu titriranih otopina, t.j. otopine poznate koncentracije.

1. Točan uzorak uzet na analitičkoj vagi otapa se u odmjernoj tikvici, t.j. priprema se otopina u kojoj su poznati količina otopljene tvari i volumen otopine. U ovom slučaju rješenja se nazivaju otopine s pripremljenim titrima.

2. Otopina se priprema do približno željene koncentracije, a točna koncentracija se određuje titracijom, imajući drugu otopinu s pripremljenim titrom. Titrirane otopine čija se točna koncentracija nalazi kao rezultat titracije, nazivaju se otopinama fiksnog titra.

Titranti se obično pripremaju u približno željenoj koncentraciji, te se utvrđuje njihova točna koncentracija. Treba imati na umu da se titar otopina mijenja tijekom vremena i mora se provjeravati u redovitim intervalima (od 1 do 3 tjedna, ovisno o tvari od koje se otopina priprema). Stoga, ako je titrant pripremljen prema točno uzetom uzorku, tada njegov titar odgovara onom pripremljenom samo za ograničeno vrijeme.

Jedno od pravila titrimetrijske analize je sljedeće: titre titranata treba postaviti pod istim uvjetima pod kojima će se izvršiti analiza.

Za određivanje točne koncentracije titranta (“postavljanje titra” ili standardizacija) koristite tzv. polazna ili postavljajuća tvar.

Točnost određivanja titra titra, a time i točnost svih naknadnih analiza, ovisi o svojstvima tvari za podešavanje. Tvar za ugradnju mora ispunjavati sljedeće zahtjeve.

Podudarnost sastava tvari s njezinom kemijskom formulom.

Kemijska čistoća - ukupna količina nečistoća ne smije biti veća od 0,1% - Stabilnost na zraku, t.j. ugljični dioksid.

Stabilan u otopini (ne oksidira i ne raspada).

Možda velika ekvivalentna masa - to smanjuje relativnu pogrešku u određivanju.

Dobra topljivost u vodi.

Sposobnost reagiranja s otopinom čiji je titar postavljen prema strogo definiranoj jednadžbi i velikom brzinom.

Za postavljanje titrara titranta iz sredstva za podešavanje pripremiti točnu otopinu prema precizno uzetom uzorku. Otopina se priprema u odmjernoj tikvici. Odmjernu tikvicu treba prati smjesom kroma dok ne "iscuri", više puta isprati vodom iz slavine, a zatim 3-4 puta destiliranom vodom. Lijevak mora biti čist, suh i slobodan da ulazi u grlo tikvice.

Dio tvari za podešavanje izvaga se na analitičkoj vagi u boci. Možete izvagati točno izračunatu količinu, ili možete uzeti količinu blizu izračunatog, ali točno izvaganog. U prvom slučaju otopina će biti točno određene koncentracije, au drugom se izračunava točna koncentracija.

Uzeti uzorak pažljivo se prenosi kroz lijevak u odmjernu tikvicu. Ostaci boce za vaganje temeljito se isperu u lijevak destiliranom vodom iz boce za pranje. Zatim ispiru unutarnje stijenke lijevka i, lagano ga podižući, vanjski dio cijevi. Potrebno je osigurati da ukupna količina vode koja se koristi za pranje boce za vagu i lijevka ne zauzima više od polovice tikvice. Miješajte sadržaj tikvice laganim okretanjem dok se uzorak potpuno ne otopi. Zatim se sadržaj tikvice dovede do oznake destiliranom vodom iz boce za pranje. Da biste to učinili, ulijte vodu oko 1 cm ispod oznake. Postavite tikvicu tako da oznaka bude u visini očiju i pažljivo, kap po kap, dodajte vodu dok donji dio meniskusa ne dodirne oznaku na vratu tikvice (slika 1). Tikvicu pažljivo zatvorite čepom i, preokrenuvši tikvicu, promiješajte otopinu 12-15 puta. Otopine za postavljanje titra trebaju biti svježe pripremljene.

Često se koristi za pripremu titriranih otopina. fiksni kanali, koje su zatvorene staklene ampule s točno izvaganim reagensima. Svaka ampula ima natpis koji pokazuje koja se tvar i u kojoj količini nalazi u ampuli.

Lijevak se umetne u odmjernu tikvicu, također se dobro ispere i ispere destiliranom vodom. Ako ampula ne sadrži otopinu, već suhu tvar, tada lijevak mora biti suh. Zatim se posebna staklena glava umetne u lijevak (obično pričvršćena na kutiju s fiksima), također se ispere destiliranom vodom. Ampula se obriše etilnim alkoholom kako bi se uklonio natpis i ispere destiliranom vodom. Zatim se ubacuje u lijevak tako da svojim tankim, prema unutra zakrivljenim dnom dodiruje udarač, podiže ga prema gore i lagano udara o kraj udarača. U tom slučaju sadržaj ampule ulazi u tikvicu kroz lijevak (slika 2). Sa strane ili na vrhu ampule nalazi se udubljenje u kojem je staklenom šipkom sa šiljastim krajem probušena rupa. Kroz ovu rupu, unutarnje stijenke ampule se ispiru destiliranom vodom iz perilice. Morate isprati mnogo puta u malim obrocima. Nakon toga se vanjske stijenke ampule ispiru i ampula se baca. Isperite lijevak i glavu, zatim podignite lijevak i operite vanjski dio

Dio cijevi lijevka. Operite gornji dio grla odmjerne tikvice. Prilikom izvođenja svih ovih radnji pranja, pazite da količina vode u odmjernoj tikvici na kraju svih operacija ne prelazi 2∕3 volumena tikvice. Lagano promiješajte sadržaj tikvice. Ako je fiksanal sadržavao suhu tvar, miješajte je do potpunog otapanja. Zatim razrijedite sadržaj tikvice do oznake destiliranom vodom. Tikvicu pažljivo zatvorite i otopinu promiješajte 12-15 puta.

Za postavljanje titrara titranta, odvojeni dijelovi otopine se uzimaju pipetom i titriraju. Također možete uzeti odvojene izvagane dijelove početnog materijala i, otapajući svaki od njih u proizvoljnoj količini vode, titrirati cijelu dobivenu otopinu. Ova metoda daje točnije rezultate od prve, ali je previše naporna. Stoga se u laboratoriju praktički pri izvođenju analiza koriste prvom metodom.

5. ODREĐIVANJE EKVIVALENTNE TOČKE I KRAJ

REAKCIJE

Tijekom titracije ne koristi se višak reagensa, već količina koja je ekvivalentna količini analita. Neophodan uvjet za određivanje sadržaja tvari titrimetrijski je točno utvrđivanje trenutka kada završava reakcija između titrabilne tvari i titranta, odnosno fiksiranje točke ekvivalencija. Što se preciznije odredi kraj reakcije, to će rezultat analize biti točniji.

Za određivanje kraja reakcije koriste se posebni reagensi, tzv. indikatori. Djelovanje indikatora obično se svodi na činjenicu da nakon završetka reakcije između titrirane tvari i titranta, u prisutnosti malog viška potonjeg, oni se mijenjaju i mijenjaju boju otopine ili talog. Kada se iz birete doda toliko titranta da se primijeti primjetna promjena boje titrirane otopine, kaže se da krajnja točka titracije.

U većini slučajeva, indikatori se dodaju otopini analita i titracija se odvija u prisutnosti indikatora. To su tzv interni pokazatelji. U nekim slučajevima djeluju drugačije: tijekom titracije iz titrirane otopine se kapilarom uzima kap otopine kojoj se preko porculanske ploče dodaje kap indikatora. Tako se reakcija s indikatorom odvija izvan titrirane otopine. Pokazatelji koji se koriste u ovom slučaju nazivaju se vanjskim.

Za svaku titrimetrijsku metodu postoje zasebni pokazatelji. U kiselinsko-baznim titracijama indikatori mijenjaju boju kada se promijeni pH otopine. U metodama oborine, točka ekvivalencije se nalazi prestankom oborine. Indikatori korišteni u ovim metodama tvore talog ili otopinu jarke boje s viškom titranta. Ponekad, ako se titrira otopinom jarke boje, na primjer, otopinom KMnO 4, kraj titracije se može vidjeti bez indikatora, jer se mijenja prva kap titranta, koja ne reagira s određenom tvari. boja titrirane otopine.

Titrimetrijska ili volumetrijska analiza- metoda kvantitativne analize koja se temelji na mjerenju volumena (ili mase) reagensa T utrošenog na reakciju s analitom X. Drugim riječima, titrimetrijska analiza je analiza koja se temelji na titraciji.

Svrha laboratorijske nastave o titrimetrijskim metodama analize je razvijanje praktičnih vještina u tehnici izvođenja titrimetrijske analize i ovladavanje metodama statističke obrade rezultata analize na primjeru specifičnih kvantitativnih određenja, kao i učvršćivanje teorijskih znanja rješavanjem tipičnih računski problemi za svaku temu.

Poznavanje teorije i prakse titrimetrijskih metoda analize potrebno je za naknadno proučavanje instrumentalnih metoda analize, drugih kemijskih i specijalnih farmaceutskih disciplina (farmaceutika, toksikološka kemija, farmakognozija, farmaceutska tehnologija). Proučavane metode titrimetrijske analize su farmakopejske i široko se koriste u ljekarničkoj praksi za kontrolu kvalitete lijekova.

konvencije

A, X, T - bilo koja tvar, analit i titrant, respektivno;

m(A), m(X), t(T)- masa bilo koje tvari, analita i titranta, respektivno, g;

M(A), M(X), M(T)- molarna masa bilo koje tvari, analita i titranta, g/mol;

n(A), n(X), n(T) - količina bilo koje tvari, analita i titranta, respektivno, mol;

Količina tvari ekvivalenta bilo kojoj tvari, tvari koju treba odrediti i titranta, respektivno, mol;

- volumen otopine bilo koje tvari, analita i titranta, l;

- volumen alikvota analita, jednak kapacitetu pipete, l;

- volumen analizirane otopine analita, jednak kapacitetu tikvice, l.

1. Osnovni pojmovi titrimetrije

analiza

1.1. Titracija- proces određivanja tvari X postupnim dodavanjem malih količina tvari T, u kojem se na neki način osigurava detekcija točke (trenutka) kada je sva tvar X reagirala. Titracija vam omogućuje da pronađete količinu tvari X iz poznate količine tvari T dodane do ove točke (trenutka), uzimajući u obzir činjenicu da je omjer u kojem X i T reagiraju poznat iz stehiometrije ili na neki drugi način.

1.2. titrant- otopina koja sadrži aktivni reagens T, s kojom se provodi titracija. Titracija se obično provodi dodavanjem titranta iz kalibrirane birete u titracijsku tikvicu koja sadrži otopinu koju treba analizirati. U ovu tikvicu prije titracije dodati alikvot analizirano rješenje.

1.3. Alikvotni udio (alikvot)- točno poznati dio analizirane otopine, uzet za analizu. Često se uzima kalibriranom pipetom i njezin je volumen obično označen simbolom V ss .

1.4. Ekvivalentna točka (TE)- takva točka (trenutak) titracije u kojoj je količina dodanog titranta T ekvivalentna količini titrirane tvari X. Sinonimi za TE: stehiometrijska točka, teoretska krajnja točka.

1.5. Titracija krajnje točke (KTT) - točka (trenutak) titracije, u kojoj neko svojstvo otopine (na primjer, njezina boja) pokazuje zamjetnu (oštru) promjenu. LTT manje-više odgovara TE, ali se najčešće ne podudara s njim.

1.6. Indikator- tvar koja pokazuje vidljivu promjenu u TE ili u njegovoj blizini. U idealnom slučaju, indikator je prisutan u dovoljno niskoj koncentraciji da prijelazni interval ne košta -

korištena je značajna količina titranta T. Oštra vidljiva promjena indikatora (npr. njegove boje) odgovara CTT.

1.7. Interval prijelaza indikatora- područje koncentracije vodika, metala ili drugih iona unutar kojeg oko može otkriti promjenu nijanse, intenziteta boje, fluorescencije ili drugog svojstva vizualnog indikatora uzrokovanu promjenom omjera dvaju odgovarajućih oblika indikator. Ovo područje se obično izražava kao negativni logaritam koncentracije, na primjer: Za redoks indikator, prijelazni interval je odgovarajuća regija redoks potencijala.

1.8. Stupanj titracije - omjer volumena V (T) dodanog titranta na volumen V (TE) titranta koji odgovara TE. Drugim riječima, stupanj titracije otopine je omjer količine titrirane tvari i njezine početne količine u analiziranoj otopini:

1.9. Razina titracije- narudžba koncentracija korištene otopine titranta, na primjer, 10 -1 , 10 -2 , 10 -3 itd.

1.10. Titracijska krivulja - grafički prikaz ovisnosti promjene koncentracije c (X) analita X ili nekog srodnog svojstva sustava (otopine) o volumenu V (T) dodani titrant T. Vrijednost c (X) tijekom titracije mijenja se za nekoliko redova veličine, pa se krivulja titracije često iscrtava u koordinatama: Apscisa prikazuje volumen dodanog titranta V (T) odnosno stupanj titracije / . Ako se ravnotežna koncentracija c (X) ili intenzitet svojstva proporcionalan njoj nanese duž y-osi, dobivamo krivulja linearne titracije. Ako na osi y ostavimo na stranu ili logaritam intenziteta svojstva proporcionalnog c(X), onda se dobiva logaritamska (ili monologaritamska) titracijska krivulja. Da bi se jasnije identificirale značajke procesa titracije i za primijenjene svrhe, ponekad se izgrađuju krivulje diferencijalne titracije, crtanje duž osi apscise volumena dodanog titranta V (T), i duž y-osi - prva derivacija logaritma koncentracije (ili intenziteta svojstva proporcionalnog tome) s obzirom na volumen dodanog titranta: Takve krivulje titracije obično se koriste u fizikalno-kemijskim metodama analize, na primjer, u potenciometrijskim titracijama.

1.11. Standardno rješenje- otopina s poznatom koncentracijom djelatne tvari.

1.12. Standardizacija- postupak određivanja koncentracije aktivnog reagensa u otopini (najčešće titriranjem standardnom otopinom odgovarajuće tvari).

1.13. Skok titracije- interval nagle promjene bilo kojeg fizikalnog ili fizikalno-kemijskog svojstva otopine blizu točke ekvivalencije, koji se obično opaža kada se doda 99,9-100,1% titranta u usporedbi s njegovom stehiometrijskom količinom.

1.14. Prazna titracija- titracija otopine koja je po volumenu, kiselosti, količini indikatora i sl. identična analiziranoj otopini, ali ne sadrži analit.

2. Osnovne operacije titrimetrijske analize

2.1. Čišćenje, pranje, skladištenje mjernog pribora.

2.2. Provjera kapaciteta mjernog pribora.

2.3. Uzimanje uzorka s točno poznatom masom razlikom između rezultata dvaju vaganja (obično na analitičkoj vagi).

2.4. Kvantitativni prijenos uzorka tvari u odmjernu tikvicu i otapanje tvari.

2.5. Punjenje volumetrijskog pribora (tikvice, birete, pipete) otopinom.

2.6. Pražnjenje pipeta, bireta.

2.7. Odabir alikvota analizirane otopine.

2.8. Titracija i izračuni temeljeni na rezultatima titracije.

3. Kalibracija mjernih instrumenata

U titrimetrijskoj analizi točni volumeni otopine mjere se pomoću mjernog pribora, a to su odmjerne tikvice kapaciteta 1000, 500, 250, 100, 50 i 25 ml, pipete i graduirane pipete kapaciteta 10, 5, 3 , 2 i 1 ml. Kapacitet tikvice i pipete pri 20 °C ugraviran je na vratu tikvice ili na strani pipete (nazivni volumen). U masovnoj proizvodnji volumetrijskog pribora, stvarni (pravi) kapacitet odmjernih tikvica, bireta, pipeta može se razlikovati od nazivnih vrijednosti navedenih na priboru. Za postizanje potrebne točnosti dobivenih rezultata titrimetrijske analize

Kalibracija volumetrijskog staklenog posuđa temelji se na određivanju točne mase ulivene ili izlivene destilirane vode, koja se utvrđuje rezultatima vaganja staklenog posuđa prije i nakon ulijevanja ili izlijevanja vode. Volumen vode u kalibriranoj posudi (njezin kapacitet) i masa vode povezani su omjerom:

gdje - gustoća vode na temperaturi pokusa, g/ml.

Gustoća vode ovisi o temperaturi, pa pri izračunu treba koristiti podatke iz tablice. 2-1.

Tablica 2-1. Vrijednosti gustoće vode na odgovarajućoj temperaturi

Odmjerne tikvice se kalibriraju za infuziju, a birete i pipete za točenje, budući da male količine tekućine uvijek ostaju na stijenkama posude tijekom točenja.

3.1. Provjera kapaciteta volumetrijske tikvice

Tikvica se temeljito opere, osuši i izvaže na analitičkoj vagi s točnošću od ± 0,002 g. Zatim se napuni vodom (u daljnjem tekstu - destilirana) duž donjeg meniskusa, kapi vode u gornjem dijelu vrata tikvicu se ukloni filter papirom i ponovno izvaže. Svako vaganje prazne tikvice i tikvice s vodom provodi se najmanje dva puta, pri čemu razlika između dva vaganja ne smije biti veća od ± 0,005 g. Razlika između mase tikvice s vodom i mase prazne tikvice jednaka je na masu vode koju sadržava tikvica na danoj temperaturi. Pravi kapacitet tikvice izračunava se dijeljenjem prosječne mase vode s njezinom gustoćom na ispitnoj temperaturi (vidi tablicu 2-1).

Na primjer, ako se kalibrira odmjerna tikva nominalnog volumena od 100 ml, prosječna masa vode na 18 °C iznosi 99,0350 g. Tada je pravi kapacitet odmjerne tikvice:

3.2. Provjera kapaciteta birete

Bireta je stakleni cilindar, čiji unutarnji promjer može neznatno varirati duž duljine birete. Jednake podjele na bireti u njezinim različitim dijelovima odgovaraju nejednakim volumenima otopine. Zato kalibracija birete izračunava stvarni volumen za svako odabrano mjesto birete.

Čista i osušena bireta se puni vodom do nulte oznake duž donjeg meniskusa i s unutarnje površine gornjeg dijela birete uklanjaju kapljice vode filter papirom. Zatim, ispod birete zamijenite bocu, prethodno izvaganu s poklopcem na analitičkoj vagi. Iz birete se u bocu polako ulijeva određeni volumen vode (npr. 5 ml). Nakon toga, boca se zatvori poklopcem i ponovno izvaga. Razlika između mase boce za vaganje s vodom i prazne boce za vaganje jednaka je masi vode sadržane u bireti između podjela od 0 i 5 ml na temperaturi pokusa. Zatim se bireta ponovno napuni vodom do nulte oznake duž donjeg meniskusa, u praznu tikvicu polako se ulije 10 ml vode i na sličan način se odredi masa vode koja se nalazi u bireti između podjela 0 i 10 ml. Prilikom kalibracije birete, na primjer, za 25 ml, ova se operacija provodi 5 puta i izračunava se masa vode koja odgovara nazivnim volumenima naznačenim na bireti od 5, 10, 15, 20 i 25 ml. Svako vaganje prazne boce i boce vode ponavlja se najmanje dva puta, a razlika između dva vaganja ne smije biti veća od ± 0,005 g.

Zatim prema tablici. 2-1 odrediti gustoću vode na temperaturi pokusa i izračunati pravi kapacitet birete za svaku vrijednost nazivnog volumena naznačenu na njoj.

Na temelju dobivenih podataka izračunava se vrijednost korekcije jednaka razlici između izračunate vrijednosti pravog kapaciteta i odgovarajuće vrijednosti nazivnog volumena birete:

a zatim nacrtati krivulju grešaka kapaciteta birete u koordinatama (Slika 2-1).

Na primjer, neka se pri kalibraciji birete kapaciteta 25 ml pri temperaturi od 20 °C dobiju sljedeći eksperimentalni podaci, koji su zajedno s rezultatima odgovarajućih proračuna prikazani u tablici. 2-2.

Na temelju dobivenih tabličnih podataka crta se krivulja korekcije kapaciteta za zadanu biretu pomoću koje je moguće precizirati rezultate očitanja po biretu.

Tablica 2-2. Rezultati kalibracije za biretu od 25 ml

Riža. 2-1. Krivulja podešavanja kapaciteta birete

Na primjer, neka se 7,50 ml titranta iskoristi za titraciju alikvota analita prema rezultatima brojanja na biretu. Prema grafikonu (vidi sliku 2-1), vrijednost korekcije koja odgovara ovom nominalnom volumenu je 0,025 ml, stvarni volumen korištenog titranta je: 7,50 - 0,025 = 7,475 ml.

3.3. Provjera kapaciteta pipete

Pipeta, čista i izvagana na analitičkoj vagi, puni se vodom do nulte oznake duž donjeg meniskusa i zatim se voda polako puni.

izlivena uz zid u prethodno izvaganu bocu. Boca je pokrivena poklopcem i izvagana s vodom. Svako vaganje prazne boce i boce s vodom ponavlja se najmanje dva puta, pri čemu razlika između dva vaganja ne smije biti veća od ± 0,005 g. Razlika između mase boce s vodom i prazne boce jednaka je masi vode koju sadrži pipeta. Pravi kapacitet pipete izračunava se dijeljenjem prosječne mase vode s gustoćom vode na ispitnoj temperaturi (vidi tablicu 2-1).

4. Tipični izračuni u titrimetrijskoj analizi

4.1. Načini izražavanja koncentracija korišteni za izračune u titrimetrijskoj analizi

4.1.1. Molarna koncentracija tvari c (A), mol / l - količina tvari A u molu sadržana u 1 litri otopine:

(2.1)

gdje - količina tvari A u molu, otopljene u V (A) l

riješenje.

4.1.2. Molarna koncentracija ekvivalent tvari , mol / l - količina tvari A ekvivalentna u molima sadržana u 1 litri otopine (prijašnji naziv je "normalnost" otopine):

(2.2)

gdje
- količina tvari ekvivalentna A u molima,

otopljen u V (A) l otopine; - molarna masa ekvivalenta ve-

tvari A, g / mol; - faktor ekvivalencije tvari.

4.1.3. Titar tvari T(A), g / ml - masa otopljene tvari A u gramima, sadržana u 1 ml otopine:

4.1.4. Titrimetrijski faktor konverzije I, g / ml - masa analita u gramima, u interakciji s 1 ml titranta:

(2.4)

4.1.5. Korekcioni faktor F- vrijednost koja pokazuje koliko se puta praktične koncentracije titranta razlikuju od odgovarajućih teoretskih vrijednosti navedenih u metodi:

(2.5)

4.2. Proračun ekvivalenta molarne mase tvari u reakcijama korištenim u titrimetrijskoj analizi

Ekvivalent je stvarna ili uvjetna čestica koja može dodati ili donirati jedan vodikov ion H + (ili mu na drugi način biti ekvivalentna u kiselo-baznim reakcijama) ili dodati ili donirati jedan elektron u redoks reakcijama.

Faktor ekvivalencije - broj koji označava koji

ekvivalentni udio je iz stvarne čestice tvari A. Faktor ekvivalencije izračunava se na temelju stehiometrije ove reakcije:

gdje Z- broj protona koje je donirala ili dodala jedna reagirajuća čestica (molekula ili ion) u kiselo-baznoj reakciji, ili broj elektrona koje je donirala ili prihvatila jedna reakcijska čestica (molekula ili ion) u polureakciji oksidacije ili redukcije.

Molarna masa ekvivalenta tvari je masa jednog mola ekvivalenta tvari, jednaka umnošku faktora ekvivalencije na molarnu masu tvari, g / mol. Može se izračunati pomoću formule:

(2.6)

4.3. Priprema otopine razrjeđivanjem koncentriranije otopine s poznatom koncentracijom

Prilikom provođenja titrimetrijske analize, u nekim slučajevima potrebno je pripremiti otopinu tvari A s volumenom približno poznate koncentracije razrjeđivanjem koncentriranije otopine.

Kada se otopina razrijedi s vodom, količina tvari A ili količina tvari A se ne mijenja, stoga u skladu s izrazima (2.1) i (2.2) možemo napisati:

(2.7)
(2.8)

gdje se indeksi 1 i 2 odnose na otopine prije i nakon razrjeđivanja, redom.

Iz dobivenih omjera izračunava se volumen koncentriranije otopine , koji se mora izmjeriti za pripremu zadane otopine.

4.4. Priprema unaprijed određenog volumena otopine vaganjem točno poznate mase

4.4.1. Izračun težine uzorka

Iz izraza (2.1) i (2.2) izračunava se teoretska masa uzorka standardne tvari A, potrebna za pripremu zadanog volumena otopine s poznatom koncentracijom. Jednako je:

(2.9)

ako se koristi molarna koncentracija tvari u otopini, i:

(2.10)

ako se koristi molarna koncentracija ekvivalenta tvari u otopini.

4.4.2. Proračun točne koncentracije pripremljene otopine

Koncentracija otopine tvari A, pripremljene točnim uzorkom mase m (A), izračunava se iz odnosa (2.1-2.3), gdje je t(A)- praktična masa tvari A, uzeta iz razlike između dva vaganja na analitičkoj vagi.

4.5. Proračun koncentracije titranta tijekom njegove standardizacije

Poznati volumen standardne otopine s koncentracijom titrira otopinom titranta volumena V (T)(ili obrnuto). U ovom slučaju, za reakciju koja se odvija u otopini tijekom procesa titracije , zakon ekvivalenata ima oblik:

Odavde se dobiva izraz za izračunavanje molarne koncentracije ekvivalenta titranta iz rezultata titracije:

(2.12)

4.6. Proračun mase analita u analiziranoj otopini4.6.1. izravna titracija

Tvar koju treba odrediti u analiziranoj otopini titrira se izravno s titrantom.

4.6.1.1. Proračun korištenjem molarne koncentracije ekvivalenta titranta

Alikvot otopine analita titrirano

otopina titranta volumena V(T). U ovom slučaju, za reakciju koja se događa u otopini tijekom procesa titracije:

zakon ekvivalenata ima oblik: I

(2.13)

Dakle, molarna koncentracija ekvivalenta analita, izračunata iz rezultata titracije, jednaka je:

(2.14)

Rezultirajući izraz se supstituira u jednadžbu (2.2) i dobije se formula za izračunavanje mase analita u tikvici volumena prema rezultatima izravne titracije:

(2.15)

Ako se tijekom titracije dio titranta potroši reakcijom s indikatorom, provodi se "prazni pokus" i određuje se volumen titranta V "(T),

koristi se za titraciju indikatora. U proračunima se taj volumen oduzima od volumena titranta koji je korišten za titriranje otopine analita. Takva se izmjena vrši tijekom "praznog pokusa" u svim proračunskim formulama koje se koriste u titrimetrijskoj analizi. Na primjer, formula (2.15) za izračunavanje mase analita, uzimajući u obzir "prazni eksperiment", izgledat će ovako:

(2.16)

4.6.1.2. Izračun pomoću titrimetrijskog faktora konverzije

Imamo analizirano rješenje s volumenom Za titraciju slicnih

milov udio otopina analita korištenog volumena titranta V (T) s teoretskim titrimetrijskim faktorom konverzije i faktor korekcije F. Tada je masa analita u alikvotu jednaka:

(2.17)

i kroz cijeli analizirani volumen

(2.18)

4.6.2. supstitucijska titracija

dodaje se poznati višak reagensa A i izolira se supstituent B u količini koja je ekvivalentna analitu:

Supstituent B titrira se odgovarajućim titrantom:

Zakon ekvivalenata za supstitucijsku titraciju:

koristeći relaciju (2.8) može se zapisati u obliku:

Odavde se dobiva formula za izračunavanje molarne koncentracije ekvivalenta analita u otopini prema rezultatima supstitucijske titracije:

koji ima isti oblik kao kod izravne titracije (2.14). Zbog toga se svi proračuni mase analita u analiziranom problemu tijekom supstitucijske titracije provode prema formulama (2.15-2.18) za izravnu titraciju. 4.6.3. Povratna titracija

Na alikvot analita dodati znan višak prvog titranta :

Zatim se višak neizreagiranog prvog titranta titrira s drugim titrantom koji troši volumen :

Zakon ekvivalenata u ovom slučaju može se zapisati kao:

Odavde se izračunava molarna koncentracija ekvivalenta tvari X u otopini:

(2.19)

Zamijenite rezultirajući izraz u jednadžbu (2.2) i dobijete formulu za izračunavanje mase analita u analiziranoj otopini, jednake volumenu tikvice, na temelju rezultata povratne titracije:

5. Provedba i osiguravanje praktičnog rada na titrimetrijskoj analizi

5.1. Opće odredbe

Prilikom proučavanja odjeljka "Titrimetrijska analiza" planira se raditi na sljedećim temama.

Tema I Metode kiselinsko-bazne titracije.

Tema II. Metode redoks titracije.

Tema III. Metode precipitacijske titracije.

Tema IV. Metode kompleksometrijske titracije.

Lekcija 1. Priprema otopine klorovodične kiseline i njena standardizacija.

Lekcija 2. Određivanje mase lužine u otopini. Određivanje mase karbonata u otopini. Određivanje mase lužine i karbonata u otopini u zajedničkoj prisutnosti.

3. lekcija. Određivanje mase amonijaka u otopinama amonijevih soli.

a) Ispitna kontrola 1.

b) Određivanje mase amonijaka u otopinama amonijevih soli. 4. lekcija. Permanganometrijska titracija.

a) Pismeni ispit 1.

b) Određivanje mase vodikovog peroksida u otopini.

c) Određivanje mase željeza(II) u otopini soli. Određivanje masenog udjela željeza(II) u uzorku soli.

Lekcija 5. Jodometrijska titracija.

a) Određivanje mase vodikovog peroksida u otopini.

b) Određivanje mase bakra(II) u otopini. Lekcija 6. jodimetrijska titracija.

Lekcija 7. Bromatometrijska titracija. Određivanje mase arsena (III) u otopini.

Lekcija 8. bromometrijska titracija. Određivanje masenog udjela natrijevog salicilata u pripravku.

Lekcija 9. Nitritometrijska titracija.

a) Ispitna kontrola 2.

b) Određivanje masenog udjela novokaina u pripravku. Lekcija 10. Argentometrijska titracija i heksacijanoferatom-

tric titracija.

a) Pismeni ispit 2.

b) Određivanje mase kalijevog bromida i kalijevog jodida u otopini argentometrijskom titracijom.

c) Određivanje mase cinka u otopini heksacijanoferatometrijskom titracijom.

Lekcija 11. Kompleksometrijsko određivanje mase cinka i olova u otopini.

a) Test kontrola 3.

b) Određivanje mase cinka i olova u otopini.

Lekcija 12. Kompleksometrijsko određivanje željeza(III) i kalcija u otopini.

a) Pismeni ispit 3.

b) Određivanje mase željeza(III) i kalcija u otopini.

Ovisno o konkretnoj situaciji, dopušteno je obavljanje nekog posla tijekom ne jednog, već dva sata. Također je moguće promijeniti vrijeme testnih kontrola i pisanih testova.

Na kraju svake teme dati su primjeri ispitnih zadataka za međukontrolu znanja učenika, sadržaj završnog pismenog ispita, primjer ulaznice za pismeni ispit.

Na kraju svakog sata učenik sastavlja protokol koji uključuje datum i naziv obavljenog rada, bit metodike, redoslijed rada, dobivene eksperimentalne podatke, izračune, tablice, zaključke. Sve izračune rezultata analize (koncentracija otopine, masa analita) studenti provode s točnošću do četvrte značajne brojke, osim u slučajevima posebno navedenim u tekstu.

Međuprovjera praktičnih vještina i teorijskih znanja provodi se uz pomoć testne kontrole i pismenih testova.

5.2. Materijalna potpora nastavi iz titrimetrijske analize

stakleno posuđe: birete kapaciteta 5 ml, volumetrijske pipete kapaciteta 2 i 5 ml, odmjerne tikvice kapaciteta 25, 50, 100 i 250 ml, konične tikvice kapaciteta 10-25 ml, staklene boce, stakleni lijevci promjera 20-30 mm, obične ili tamne staklene tikvice kapaciteta 100, 200 i 500 ml, mjerni cilindri kapaciteta 10, 100 ml.

reagensi: U radu se koriste reagensi "kemijski čiste" kvalifikacije i "ch.d.a.", indikatorski papir.

uređaji: analitičke vage s utezima, tehničke vage s utezima, pećnica, laboratorijski termometar skale 20-100 °C, tronošci s nogama za pričvršćivanje bireta i prstenovi za azbestne mreže, plinski plamenici, vodene kupke.

Pomoćni materijali i pribor: deterdženti (soda, praškovi za pranje, smjesa kroma), četke za pranje posuđa, gumene žarulje, azbestne mreže, ljepilo za papirnate materijale, staklene olovke, filter papir.

Bibliografija

1. Predavanja za studente na dijelu "Titrimetrijska analiza".

2.Kharitonov Yu.Ya. Analitička kemija (analitika): U 2 sveska - ur. 5. - M .: Viša škola, 2010. (dalje u tekstu "Udžbenik").

3.Lurie Yu.Yu. Priručnik za analitičku kemiju.- M.: Chemistry, 1989 (dalje u tekstu "Priručnik").

4.Dzhabarov D.N. Zbirka vježbi i zadataka iz analitičke kemije.- Moskva: Ruski doktor, 2007.

Klasifikacija metoda titrimetrijske analize

Analitička kemija

Metode titrimetrijske analize mogu se klasificirati prema prirodi kemijske reakcije koja je u osnovi određivanja tvari, te prema metodi titracije.

Po svojoj prirodi, reakcije koje se koriste u titrimetrijskoj analizi su različite vrste - ionske kombinacije i oksidacijsko-redukcijske reakcije. U skladu s tim, titrimetrijska određivanja mogu se podijeliti na sljedeće glavne metode: kiselinsko-bazna titracija (neutralizacija), metode precipitacije i kompleksiranja, oksidacijsko-redukciona metoda.

Metoda acidobazne titracije (neutralizacije). To uključuje definicije temeljene na interakciji kiselina i baza, t.j. o reakciji neutralizacije:

Metodom kiselinsko-bazne titracije (neutralizacije) utvrđuje se količina kiselina (alkalometrija) ili baza (acidimetrija) u danoj otopini, količina soli slabih kiselina i slabih baza, kao i tvari koje reagiraju s tim solima. Upotreba nevodenih otapala (alkoholi, aceton itd.) omogućila je proširenje raspona tvari koje se mogu odrediti ovom metodom.

Metode precipitacije i formiranja kompleksa. To uključuje titrimetrijska određivanja temeljena na taloženju iona u obliku slabo topljivog spoja ili njegovom vezanju u slabo disociran kompleks.

Metode oksidacije - oporavak (redoksimetrija). Te se metode temelje na reakcijama oksidacije i redukcije. Obično se nazivaju prema korištenoj titriranoj otopini reagensa, na primjer:

permanganatometrija, koja koristi oksidacijske reakcije s kalijevim permanganatom KMnO4;

jodometrija, koja koristi reakcije oksidacije s jodom ili redukciju s I-ionima;

bikromatometrija, koja koristi oksidacijske reakcije s kalijevim dikromatom K2Cr2O7;

bromatometrija, koja koristi oksidacijske reakcije s kalijevim bromatom KBrO3.

Metode oksidacije-redukcije također uključuju cerimetriju (oksidacija ionima Ce4+), vanadatometriju (oksidacija ionima VO3), titanometriju (redukcija ionima T13+). Prema načinu titracije razlikuju se sljedeće metode.

Metoda izravne titracije. U tom slučaju ion koji se treba odrediti titrira se otopinom reagensa (ili obrnuto).

metoda zamjene. Ova metoda se koristi kada je, iz jednog ili drugog razloga, teško odrediti točku ekvivalencije, na primjer, pri radu s nestabilnim tvarima itd.

Metoda povratne titracije (titracija po ostatku). Ova metoda se koristi kada nije dostupan odgovarajući indikator ili kada se glavna reakcija ne odvija vrlo brzo. Na primjer, za određivanje CaCO3, uzorak tvari se tretira s viškom titrirane otopine klorovodične kiseline:

Koja god metoda da se koristi za određivanje, uvijek se pretpostavlja:

1) točno mjerenje volumena jedne ili obje reakcijske otopine;

2) prisutnost titrirane otopine kojom se titracija provodi;

3) izračun rezultata analize.

U skladu s tim, prije nego što pređemo na razmatranje pojedinih metoda titrimetrijske analize, zadržimo se na mjerenju volumena, proračunu koncentracija i pripremi titriranih otopina, kao i na proračunima za titrimetrijska određivanja.

Ekvivalentna točka

Ekvivalentna točka (u titrimetrijskoj analizi) - trenutak titracije kada je broj ekvivalenata dodanog titranta jednak ili jednak broju ekvivalenata analita u uzorku. U nekim slučajevima opaža se nekoliko točaka ekvivalencije jedna za drugom, na primjer, kod titriranja polibazičnih kiselina ili kod titriranja otopine u kojoj se nalazi nekoliko iona koje treba odrediti.

Grafikon krivulje titracije ima jednu ili više točaka pregiba koje odgovaraju točkama ekvivalencije.

Krajnja točka titracije (slična točki ekvivalencije, ali ne ista) je točka u kojoj indikator mijenja boju tijekom kolorimetrijske titracije.

Metode za određivanje točke ekvivalencije

Korištenje indikatora

To su tvari koje mijenjaju boju zbog kemijskih procesa. Kiselinsko-bazni indikatori, kao što je fenolftalein, mijenjaju boju ovisno o pH otopine u kojoj se nalaze. Redox indikatori mijenjaju boju nakon promjene potencijala sustava, te se stoga koriste u redoks titracijama. Prije početka titracije, nekoliko kapi indikatora se doda u ispitnu otopinu i titrant se dodaje kap po kap. Čim otopina nakon što indikator promijeni boju, titracija se zaustavlja, ovaj trenutak je približno točka ekvivalencije.

Pravilo odabira indikatora – pri titriranju se koristi indikator koji mijenja boju blizu točke ekvivalencije, t.j. prijelazni interval boje indikatora trebao bi se, ako je moguće, podudarati sa skokom titracije.

Potenciometrija

U tom se slučaju koristi uređaj za mjerenje elektrodnog potencijala otopine. Kada se postigne točka ekvivalencije, potencijal radne elektrode se dramatično mijenja.

Sa pH metrima

pH metar je u biti i potenciometar, koji koristi elektrodu čiji potencijal ovisi o sadržaju H+ iona u otopini, ovo je primjer korištenja ionsko selektivne elektrode. Na taj se način može pratiti promjena pH tijekom cijelog procesa titracije. Kada se postigne točka ekvivalencije, pH se dramatično mijenja. Ova metoda je točnija od titracije pomoću acido-baznih indikatora i može se lako automatizirati.

Provodljivost

Vodljivost otopine elektrolita ovisi o ionima prisutnim u njoj. Tijekom titracije vodljivost se često značajno mijenja (na primjer, u kiselo-baznoj titraciji, ioni H+ i OH− međusobno djeluju kako bi tvorili neutralnu molekulu H2O, što uzrokuje promjenu vodljivosti otopine). Ukupna vodljivost otopine također ovisi o drugim prisutnim ionima (na primjer, kontrainima), koji joj daju različite doprinose. Ona pak ovisi o pokretljivosti svakog iona i o ukupnoj koncentraciji iona (ionska snaga). U tom smislu puno je teže predvidjeti promjenu vodljivosti nego je izmjeriti.

Promjena boje

Tijekom nekih reakcija dolazi do promjene boje čak i bez dodavanja indikatora. To se najčešće opaža kod redoks titracija, kada polazni materijali i produkti reakcije imaju različite boje u različitim oksidacijskim stanjima.

taloženje

Ako tijekom reakcije nastane netopiva krutina, na kraju titracije nastaje talog. Klasičan primjer takve reakcije je stvaranje visoko netopivog srebrnog klorida AgCl iz Ag+ i Cl− iona. Začudo, to ne određuje točno kraj titracije, pa se taložna titracija najčešće koristi kao povratna titracija.

Izotermna kalorimetrijska titracija

Koristi se izotermni titracijski kalorimetar, koji određuje točku ekvivalencije prema količini topline koju oslobađa ili apsorbira reakcijski sustav. Ova je metoda važna u biokemijskim titracijama, na primjer, kako bi se utvrdilo kako se enzimski supstrat veže na enzim.

Termometrijska titrimetrija

Termometrijska titrimetrija je izuzetno fleksibilna tehnika. Razlikuje se od kalorimetrijske titrimetrije po tome što se toplina reakcije, koja je naznačena padom ili porastom temperature, ne koristi za određivanje količine tvari sadržane u ispitnom uzorku. Naprotiv, točka ekvivalencije određuje se na temelju područja u kojem dolazi do promjene temperature. Ovisno o tome je li reakcija između titranta i analita egzotermna ili endotermna, temperatura tijekom procesa titracije će u skladu s tim porasti ili pasti. Kada je sva ispitivana tvar reagirala s titrantom, promjena područja u kojem temperatura raste ili pada omogućuje određivanje točke ekvivalencije i zavoja temperaturne krivulje. Točna točka ekvivalencije može se odrediti uzimanjem druge derivacije temperaturne krivulje: jasan vrh će označavati točku ekvivalencije.

Spektroskopija

Točka ekvivalencije može se odrediti mjerenjem apsorpcije svjetlosti otopine tijekom titracije ako je poznat spektar proizvoda, titranta ili analita. Relativni sadržaj produkta reakcije i ispitivane tvari omogućuje određivanje točke ekvivalencije. Međutim, prisutnost slobodnog titranta (što ukazuje na završetak reakcije) može se detektirati na vrlo niskim vrijednostima.

Amperometrija

Metoda koja vam omogućuje da odredite ekvivalentnu točku po veličini struje pri danom potencijalu. Veličina struje zbog reakcije oksidacije/redukcije ispitivane tvari ili proizvoda na radnoj elektrodi ovisi o njihovoj koncentraciji u otopini. Točka ekvivalencije odgovara promjeni veličine struje. Ova metoda je najkorisnija kada je potrebno smanjiti potrošnju titranta, primjerice kod titriranja halogenida s Ag+ ionom.

Izravna i povratna titracija.

U najjednostavnijoj varijanti titracije, analit je u izravnoj interakciji s titrantom. Količina analita se izračunava iz molarne koncentracije titranta, njegovog volumena potrebnog za postizanje točke ekvivalencije i stehiometrije reakcije između analita i titranta.

Kod povratne titracije analit ne stupa u interakciju s titrantom, već s drugim reagensom prisutnim u višku. Višak se zatim određuje titracijom. Ako je poznata početna količina reagensa i određen njegov višak, tada je razlika između njih količina reagensa koja je ušla u reakciju s analitom.

Povratna titracija se koristi, na primjer, kada je konstanta ravnoteže izravne reakcije titracije premala. Drugi razlozi za korištenje povratnih titracija uključuju nedostatak prikladne metode indikacije ili nedovoljnu brzinu reakcije u izravnoj titraciji.

supstitucijska titracija.

U analiziranu otopinu koja sadrži ione metala za određivanje dodaje se magnezijev kompleks MgY2-. Jer manje je stabilan od kompleksa metalnog iona koji treba odrediti s kompleksonom, tada dolazi do supstitucijske reakcije i oslobađa se ion Mg2+.

Zatim se ion Mg2+ titrira kompleksonom III u prisutnosti eriokroma crnog T.

Na temelju volumena EDTA korištenog za titraciju izračunava se masa metalnog iona koji treba odrediti. Ova metoda titracije moguća je samo ako su kompleksni spojevi metala koji se određuju stabilniji od kompleksa magnezija.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Titrimetrijska analiza je metoda za određivanje količine tvari točnim mjerenjem volumena otopina tvari koje međusobno reagiraju.

Titar- količina tvari sadržana u 1 ml. otopina ili ekvivalent analitu. Na primjer, ako je titar H 2 SO 4 0,0049 g/ml, to znači da svaki ml otopine sadrži 0,0049 g sumporne kiseline.

Otopina čiji je titar poznat naziva se titrirana. Titracija- postupak dodavanja ispitnoj otopini ili alikvota ekvivalentne količine titrirane otopine. U ovom slučaju koriste se standardna rješenja - fiksni kanali- otopine s točnom koncentracijom tvari (Na 2 CO 3, HCl).

Reakcija titracije mora ispunjavati sljedeće zahtjeve:

visoka brzina reakcije;

reakcija se mora nastaviti do kraja;

reakcija mora biti visoko stehiometrijska;

imaju prikladnu metodu fiksiranja kraja reakcije.

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Glavni zadatak titrimetrijske analize nije samo korištenje otopine točno poznate koncentracije (fiksanal), već i ispravno određivanje točke ekvivalencije.

Postoji nekoliko načina za popravljanje točke ekvivalencije:

Prema intrinzičnoj boji iona elementa koji se određuje, na primjer, mangan u obliku anionaMNO 4 -

Prema sadržaju svjedoka

Primjer: Ag + + Cl - "AgCl $

Ag + + CrO 4 "Ag 2 CrO 4 $ (jarko narančasta boja)

Mala količina soli K 2 CrO 4 dodaje se u tikvicu gdje je potrebno odrediti ion klora (svjedok). Zatim se iz birete postupno dodaje ispitivana tvar, dok prvi reagiraju ioni klorida i nastaje bijeli talog (AgCl), tj. PR AgCl<< ПР Ag2Cr O4.

Tako će dodatna kap srebrnog nitrata dati svijetlo narančastu boju, budući da je sav klor već reagirao.

III. Korištenje indikatora: na primjer, u reakciji neutralizacije koriste se kiselo-bazni indikatori: lakmus, fenolftalein, metilnaranča - organski spojevi koji mijenjaju boju pri prelasku iz kiselog u alkalni medij.

Indikatori- organske boje koje mijenjaju boju pri promjeni kiselosti medija.

Shematski (izostavljajući međuoblike), ravnoteža indikatora može se predstaviti kao kiselo-bazna reakcija

HIn + H 2 O In - + H 3 O +

H2O
H++OH-

H + + H 2 O
H3O+

Na područje prijelaza boje indikatora (položaj i interval) utječu svi čimbenici koji određuju konstantu ravnoteže (ionska snaga, temperatura, strane tvari, otapalo), kao i indikator.