Titrimetrijska analiza (volumenska analiza) je metoda kvantitativne analize koja se temelji na mjerenju volumena ili mase reagensa potrebnog za reakciju s analitom. Titrimetrijska analiza ima široku primjenu u biokemijskim, kliničkim, sanitarnim i drugim laboratorijima u eksperimentalnim studijama i za kliničke analize. Primjerice, pri uspostavljanju acidobazne ravnoteže, određivanju kiselosti želučanog soka, kiselosti i lužnatosti urina i sl. Titrimetrijska analiza također je jedna od glavnih metoda kemijske analize u kontrolnim i analitičkim ljekarničkim laboratorijima.

Količina ispitivane tvari u titrimetrijskoj analizi određuje se titracijom: otopina druge tvari poznate koncentracije postupno se dodaje u točno izmjereni volumen otopine ispitivane tvari sve dok njezina količina ne postane kemijski ekvivalentna količini ispitivane tvari. tvar. Stanje ekvivalencije naziva se točka ekvivalencije titracije. Otopina reagensa poznate koncentracije koja se koristi za titraciju naziva se titrirana otopina (standardna otopina ili titrant): točna koncentracija titrirane otopine može se izraziti titrom (g / ml), normalnošću (eq / l) itd.

Za reakcije koje se koriste u titrimetrijskoj analizi postavljaju se sljedeći zahtjevi: tvari moraju reagirati u strogo kvantitativnim (stehiometrijskim) omjerima bez nuspojava, reakcije moraju teći brzo i gotovo do kraja; za utvrđivanje točke ekvivalencije potrebno je koristiti dovoljno pouzdane metode, mora se isključiti utjecaj stranih tvari na tijek reakcije. Osim toga, poželjno je da se u titrimetrijskoj analizi reakcije odvijaju na sobnoj temperaturi.

Točka ekvivalencije u titrimetrijskoj analizi određuje se promjenom boje titrirane otopine ili indikatora unesenog na početku ili tijekom titracije, promjenom električne vodljivosti otopine, promjenom potencijala elektrode uronjene u titriranu otopinu, promjenom struje vrijednost, optička gustoća itd.

Jedna od široko korištenih metoda za utvrđivanje točke ekvivalencije je metoda indikatora. Indikatori - tvari koje omogućuju utvrđivanje krajnje točke titracije (trenutak nagle promjene boje titrirane otopine). Najčešće se cijeloj titriranoj otopini dodaje indikator (interni indikator). Pri radu s vanjskim indikatorima povremeno se uzima kap titrirane otopine i miješa s kapom otopine indikatora ili se stavlja na indikatorski papir (što dovodi do gubitaka analita).

Proces titracije je grafički prikazan u obliku titracijskih krivulja, koje vam omogućuju vizualizaciju cijelog tijeka titracije i odabir indikatora koji je najprikladniji za dobivanje točnih rezultata, jer. krivulja titracije može se usporediti s intervalom promjene boje indikatora.

Pogreške u titrimetrijskoj analizi mogu biti metodološke i specifične, zbog karakteristika ove reakcije. Metodološke pogreške povezane su s osobitostima metode titracije i ovise o pogreškama mjernih instrumenata, kalibraciji volumetrijskog staklenog posuđa, pipeta, bireta, nepotpunoj drenaži tekućine duž stijenki volumetrijskog staklenog posuđa.

Specifične pogreške nastaju zbog karakteristika dane reakcije i ovise o konstanti ravnoteže reakcije i o točnosti pronalaženja točke ekvivalencije. farmaceutski lijek molekula analgin

Metode titrimetrijske analize, ovisno o reakcijama koje su u njihovoj osnovi, podijeljene su u sljedeće glavne skupine:

• 1. Metode neutralizacije, odnosno kiselinsko-bazne titracije, temelje se na reakcijama neutralizacije, odnosno na interakciji kiselina i baza. Ove metode uključuju acidimetriju (kvantificiranje baza pomoću titriranih otopina kiselina), alkalometriju (određivanje kiselina pomoću titriranih otopina baza), halometriju (kvantificiranje soli pomoću baza ili kiselina ako reagiraju sa solima u stehiometrijskim omjerima).
• 2. Metode precipitacije temelje se na titraciji tvari koje tvore netopive spojeve u određenom mediju, na primjer soli barija, srebra, olova, cinka, kadmija, žive (II), bakra (III) itd. Te metode uključuju argentometrija (titracija otopinom nitratnog srebra), merkurometrija (titracija otopinom fero-živinog nitrata) itd.
• 3. Metode kompleksiranja, odnosno kompleksometrije (merkurometrija, fluorometrija itd.), temelje se na korištenju reakcija u kojima nastaju kompleksni spojevi, na primjer, Ag + + 2CN-Y Ag (CN) 2]. Metode kompleksiranja usko su povezane s metodama precipitacije, budući da mnoge reakcije precipitacije popraćene su stvaranjem kompleksa, a stvaranje kompleksa je praćeno taloženjem teško topljivih spojeva.
• 4. Metode oksidacije-redukcije ili oksidometrija uključuju permanganatometriju, kromatometriju (bikromatometriju), jodometriju, bromatometriju, kerimetriju, vanadometriju itd.

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 suštini svjedoka

Primjer: Ag + + Cl - "AgCl $

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

U tikvicu gdje je potrebno odrediti ion klora dodaje se mala količina soli K 2 CrO 4 (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 kiselinsko-bazni indikatori: lakmus, fenolftalein, metilnaranča - organski spojevi koji mijenjaju boju pri prelasku iz kiselog u alkalnu sredinu.

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.

Klasifikacija metoda titrimetrijske analize.

acidobazna titracija (neutralizacija): ovom metodom se utvrđuje količina kiseline ili lužine u analiziranoj otopini;

precipitacija i kompleksiranje (argentometrija)

Ag + + Cl - "AgCl $

redoks titracija (redoksimetrija):

a) permanganatometrija (KMnO 4);

b) jodometrija (Y 2);

c) bromatometrija (KBrO 3);

d) dikromatometrija (K2Cr2O7);

e) cerimetrija (Ce(SO 4) 2);

f) vanadometrija (NH4VO3);

g) titanometrija (TiCl 3) itd.

Predavanje 7. Titrimetrijska metoda analize.

1. Bit titrimetrijske metode analize

2. Klasifikacija titrimetrijskih metoda analize

3. Proračuni u titrimetriji. Standardna i radna rješenja

4. Pogreške titrimetrijske metode

5. Konstrukcija titracijskih krivulja.

Titrimetrijska metoda analize temelji se na činjenici da tvari međusobno reagiraju u ekvivalentnim količinama:

gdjen1 in2 količine tvari 1 i 2, [ n ]= krtica

gdjeCmolarna ekvivalentna koncentracija;Vvolumen otopine [V]= l

Tada je za dvije stehiometrijski reagirajuće tvari tačan odnos:

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

Titar- količina g tvari sadržana u 1 ml otopine ili ekvivalent tvari koju treba odrediti. Na primjer, ako je titar H2SO4 0,0049 g/ml, to znači da svaki ml otopine sadrži 0,0049 g sumporne kiseline.

Otopina čiji je titar poznat naziva se titrirana otopina. Titracija- postupak dodavanja ispitnoj otopini ili alikvota ekvivalentne količine titrirane otopine. U ovom slučaju koriste se standardne otopine - otopine s točnom koncentracijom tvari (Na2CO3, HCl).

Reakcija titracije mora ispunjavati sljedeće zahtjeve:

1) Reakcija mora teći kvantitativno, biti strogo stehiometrijska

2) Reakcija se mora odvijati velikom brzinom;

3) Reakcija mora ići do kraja, ne smije biti konkurentnih procesa;

4) Za danu reakciju mora postojati prikladan način da se fiksira kraj reakcije (ekvivalentna točka).

Na primjer, acidobazna titracija:

HCl + NaOH → NaCl + H2O (indikator metil narančaste)

Klasifikacija metoda titrimetrijske analize.

Titrimetrijske metode analize mogu se klasificirati prema nekoliko kriterija. Na primjer, prema vrsti glavne reakcije koja se javlja tijekom titracije:

1) kiselo-bazna titracija (neutralizacija): H3O + + OH - ↔ 2H2O

ovom metodom se utvrđuje količina kiseline ili lužine u analiziranoj otopini;

a) acidimetrija

b) alkalometrija

2) redoks titracija (redoksimetrija):

Ox1 + Crveno2 ↔ Ox2 + Crveno1

a) permanganatometrija (KMnO4);

b) jodometrija (I2);

c) bromatometrija (KBrO3);

d) dikromatometrija (K2Cr2O7);

e) cerimetrija (Ce(SO4)2);

f) vanadometrija (NH4VO3);

g) titanometrija (TiCl3) itd.

3) taložna titracija: Me + X ↔ MeX↓

a) argentometrija Ag+ + Cl - "AgCl $

b) merkurometrija

4) kompleksometrijska titracija Mem+ + nL ↔ m+

a) živa

b) kompleksometrija (EDTA)

Glavni zadatak titrimetrijske analize nije samo korištenje otopine točno poznate koncentracije, već i ispravno određivanje točke ekvivalencije. Postoji nekoliko načina za popravljanje točke ekvivalencije:

1. Prema boji iona elementa koji se određuje, na primjer, permanganatni ioni MNO4 - imaju grimiznu boju

2. Uz pomoć indikatora, na primjer, u reakciji neutralizacije koriste se kiselo-bazni indikatori: lakmus, fenoftalein, 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 + H2O In - + 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.

3. Po tvari-svjedoku

Primjer: Ag+ + Cl - " AgCl $

Ag+ + CrO4" Ag2CrO4$ (jarko narančasta boja)

Mala količina soli K2CrO4 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.

Metode titracije.

1. izravna titracija, na izravna titracija titrant se izravno dodaje tvari koju treba titrirati. Ova metoda je primjenjiva samo ako su ispunjeni svi gore navedeni zahtjevi.

2. povratna titracija(s viškom), koristi se u sporoj reakciji. Ako je brzina reakcije niska, ili nije moguće pronaći indikator, ili se uočavaju nuspojave, na primjer, gubici analita zbog hlapljivosti, možete koristiti tehniku povratna titracija: dodati poznati višak titranta T1 u tvar koju treba odrediti, dovesti reakciju do kraja, a zatim odrediti količinu neizreagiranog titranta titriranjem s drugim reagensom T2 s koncentracijom C2. očito je da se količina titranta T1, jednaka razlici CT1VT1 = CT2VT2, troši na analit.

3. neizravna titracija (supstitucijom), koristi se u analizi organskih spojeva. Ako je reakcija nestehiometrijska ili teče sporo, tada se koristi titracija supstituenta, za koju se provodi kemijska reakcija analita s pomoćnim reagensom, a dobiveni produkt u ekvivalentnoj količini titrira se odgovarajućim titrantom.

Metode za izražavanje koncentracije otopine.

Molarna koncentracija - mol / l

1M - 1 litra sadrži 1 g/mol tvari

Molarna koncentracija ekvivalenata (normalne otopine) (otopina mora sadržavati zadani broj ekvivalentnih masa u 1 litri).

Kemijski ekvivalent je količina tvari koja je ekvivalentna jednom g atoma vodika.

Titar otopine T

Titar radne tvari: https://pandia.ru/text/79/035/images/image004_113.gif" width="133" height="48 src="> [g/ml]

Titar radne tvari mora se pretvoriti u titar analita pomoću faktora konverzije: Tonp = Trab F

Primjer: https://pandia.ru/text/79/035/images/image006_73.gif" width="72" height="46 src=">

a - uzorak analizirane tvari

Standardna i radna rješenja

Titrant s poznatom koncentracijom naziva se standardna otopina. Prema načinu pripreme razlikuju se primarne i sekundarne standardne otopine. Primarna standardna otopina priprema se otapanjem točne količine kemijski čiste tvari poznatog stehiometrijskog sastava u određenom volumenu otapala. Sekundarna standardna otopina priprema se na sljedeći način: pripremi se otopina s približnom koncentracijom i odredi njezinu koncentraciju (standardizira) prema odgovarajućem primarnom standardu.

Primarne referentne tvari moraju ispunjavati niz zahtjeva:

1. Sastav tvari mora strogo odgovarati kemijskoj formuli. Sadržaj nečistoća manji od 0,05%

2. Tvar mora biti stabilna na sobnoj temperaturi, nije higroskopna, ne oksidirati atmosferskim kisikom, ne apsorbirati ugljični dioksid, nije hlapljiva.

3. Tvar mora imati dovoljno veliku molekularnu masu kako bi se smanjile pogreške vaganja.

Za pripremu primarnih standardnih otopina možete koristiti fixanal - ampulu u kojoj je zatvorena poznata količina standardne tvari ili otopine.

Laboratorij br. 8

TITRIMETRIJA ANALIZA

Svrha rada: upoznati se s osnovama titrimetrijske analize, proučiti glavne metode i tehnike titracije.

TEORIJSKI DIO

1. Bit titrimetrijske analize. Osnovni koncepti.

Titrimetrijska (volumetrijska) analiza jedna je od najvažnijih vrsta kvantitativne analize. Njegove glavne prednosti su točnost, brzina izvođenja i mogućnost korištenja za određivanje najrazličitijih tvari. Određivanje sadržaja tvari u titrimetrijskoj analizi provodi se kao rezultat reakcije točno poznate količine jedne tvari s nepoznatom količinom druge, nakon čega slijedi izračun količine tvari koju treba odrediti prema na jednadžbu reakcije. Reakcija koja se odvija u ovom slučaju mora biti stehiometrijska, tj. tvari moraju reagirati striktno kvantitativno, prema koeficijentima u jednadžbi. Samo pod tim uvjetom reakcija se može koristiti za kvantitativnu analizu.

Glavna operacija titrimetrijske analize je titracija- postupno miješanje tvari do potpunog završetka reakcije. U titrimetrijskoj analizi obično se koriste otopine tvari. Tijekom titracije, otopina jedne tvari postupno se dodaje otopini druge tvari sve dok tvari potpuno ne reagiraju. Otopina koja se ulije zove se titrant, naziva se otopina kojoj se dodaje titrant titrirana otopina. Volumen otopine koju treba titrirati naziva se alikvotni dio ili alikvotni volumen.

Ekvivalentna točka naziva se trenutak koji se javlja tijekom titracije, kada su reaktanti potpuno reagirali. U ovom trenutku su u ekvivalentnim količinama , tj. dovoljan za potpunu, bez ostatka, reakciju.

Za titraciju se koriste otopine s točno poznatim koncentracijama koje se tzv standard ili titrirano. Postoji nekoliko tipova standardnih rješenja.

primarni standard naziva se otopina s točno poznatom koncentracijom, pripremljena točnim uzorkom tvari. Tvar za pripremu primarnog standarda mora imati određeni sastav i biti određenog stupnja čistoće. Sadržaj nečistoća u njemu ne bi trebao prelaziti utvrđene norme. Često se tvar podvrgava dodatnom pročišćavanju kako bi se pripremile standardne otopine. Prije vaganja tvar se suši u eksikatoru preko sredstva za sušenje ili drži na povišenoj temperaturi. Uzorak se važe na analitičkoj vagi i otopi u određenom volumenu otapala. Dobivena standardna otopina ne smije mijenjati svoja svojstva tijekom skladištenja. Standardne otopine čuvati u dobro zatvorenim posudama. Po potrebi se štite od izravnog sunčevog svjetla i izlaganja visokim temperaturama. Standardne otopine mnogih tvari (HCl, H2SO4, Na2B4O7 itd.) mogu se čuvati godinama bez promjene koncentracije.

Zbog činjenice da je priprema tvari za pripremu standardne otopine dugotrajan i naporan proces, kemijska industrija proizvodi tzv. fiksni kanali. Fixanal je staklena ampula u kojoj je zatvorena određena količina tvari. Ampula se razbije i tvar se kvantitativno prenese u odmjernu tikvicu, a zatim se volumen tekućine dovede do oznake. Upotreba fiksanala uvelike pojednostavljuje proces i skraćuje vrijeme pripreme standardne otopine.

Neke tvari je teško dobiti u kemijski čistom obliku (na primjer KMnO4). Zbog sadržaja nečistoća često je nemoguće uzeti točan uzorak tvari. Osim toga, otopine mnogih tvari mijenjaju svoja svojstva tijekom skladištenja. Na primjer, alkalne otopine mogu apsorbirati ugljični dioksid iz zraka, zbog čega se njihova koncentracija tijekom vremena mijenja. U tim se slučajevima koriste sekundarni standardi.

sekundarni standard naziva se otopina tvari s točno poznatom koncentracijom, koja se utvrđuje prema primarnom standardu. Sekundarni standardi (npr. otopine KMnO4, NaOH i dr.) čuvaju se pod istim uvjetima kao i primarni standardi, ali se njihova koncentracija povremeno provjerava u odnosu na standardne otopine tzv. referentnih tvari.

2. Metode i vrste titracije.

Tijekom procesa titracije, alikvot otopine se obično uzima u tikvicu, a zatim se u nju ulijeva otopina titranta iz birete u malim obrocima dok se ne postigne točka ekvivalencije. U točki ekvivalencije mjeri se volumen titranta koji se koristi za titriranje otopine. Titracija se može provesti na nekoliko načina.

izravna titracija je to otopina analita ALI titrirano standardnom otopinom titranta NA. Metoda izravne titracije koristi se za titriranje otopina kiselina, baza, karbonata itd.

Na obrnuto titracija alikvota standardne otopine NA titrira otopinom analita ALI. Reverzna titracija se koristi kada je analit nestabilan u uvjetima pod kojima se titracija izvodi. Na primjer, oksidacija nitrita s kalijevim permanganatom događa se u kiseloj sredini.

NO2- + MnO2- + 6H+ ® NO3- + Mn2+ + 3H2O

Ali sami nitriti su nestabilni u kiseloj sredini.

2NaNO2 + H2SO4 ® Na2SO4 + 2HNO2

Stoga se standardna otopina permanganata, zakiseljena sumpornom kiselinom, titrira otopinom nitrita, čiju koncentraciju treba odrediti.

Povratna titracija koristi se u slučajevima kada izravna titracija nije primjenjiva: na primjer, zbog vrlo niskog sadržaja analita, nemogućnosti određivanja točke ekvivalencije, sa sporom reakcijom itd. Tijekom povratne titracije na alikvot analita ALI dodati točno izmjereni volumen standardne otopine tvari NA uzeti u višku. Nereagirani višak tvari NA određena titracijom sa standardnom otopinom pomoćne tvari S. Razlikom u početnoj količini tvari NA i njegovu količinu preostalu nakon reakcije, odrediti količinu tvari NA koji je reagirao s tvari ALI, na temelju čega se izračunava sadržaj tvari ALI.

Neizravna titracija ili titracija supstituenta. Temelji se na činjenici da se ne titrira sama tvar, već produkt njezine reakcije s pomoćnom tvari S.

tvar D moraju se formirati strogo kvantitativno s obzirom na tvar ALI. Određivanje sadržaja produkta reakcije D titracija sa standardnom otopinom tvari NA, prema jednadžbi reakcije izračunava se sadržaj analita ALI.

Reakcije koje se koriste u titrimetrijskoj analizi trebaju biti strogo stehiometrijske, teći dovoljno brzo i, ako je moguće, na sobnoj temperaturi. Ovisno o vrsti reakcije koja se odvija, postoje:

acidobazna titracija, na temelju reakcije neutralizacije.

redoks titracija, na temelju redoks reakcija.

kompleksometrijska titracija, na temelju reakcija formiranja kompleksa.

3. Acid-bazna titracija.

Kiselo-bazna titracija temelji se na reakciji neutralizacije između kiseline i baze. Kao rezultat reakcije neutralizacije nastaju sol i voda.

HAn + KtOH ® KtAn + H2O

Reakcija neutralizacije teče gotovo trenutno na sobnoj temperaturi. Kiselsko-baznom titracijom određuju se kiseline, baze, kao i mnoge soli slabih kiselina: karbonati, borati, sulfiti itd. Ovom metodom se mogu titrirati smjese raznih kiselina ili baza, određujući sadržaj svake komponente posebno .

Kada se kiselina titrira bazom ili obrnuto, dolazi do postupne promjene kiselosti medija, što se izražava pH vrijednošću. Voda je slab elektrolit koji se disocira prema jednadžbi.

H2O ® H++ + OH-

Umnožak koncentracije vodikovih iona i koncentracije hidroksilnih iona je konstantna vrijednost, a naziva se ionski proizvod vode.

https://pandia.ru/text/78/441/images/image002_110.gif" width="165" height="25 src="> (1)

U neutralnom mediju koncentracije vodikovih iona i hidroksidnih iona su jednake i iznose 10-7 m/l. Ionski produkt vode ostaje konstantan kada se vodi doda kiselina ili baza. Kada se doda kiselina, povećava se koncentracija vodikovih iona, što dovodi do pomaka ravnoteže disocijacije vode ulijevo, uslijed čega se smanjuje koncentracija hidroksidnih iona. Na primjer, ako je = 10-3m/l, tada je = 10-11m/l. Ionski produkt vode ostat će konstantan.

Ako povećate koncentraciju lužine, tada će se povećati koncentracija hidroksidnih iona, a koncentracija vodikovih iona će se smanjiti, ionski produkt vode također će ostati konstantan. Na primjer, = 10-2, = 10-12

pH pH naziva se negativni decimalni logaritam koncentracije vodikovih iona.

pH \u003d - lg. (2)

Na temelju jednadžbe (1) možemo zaključiti da je u neutralnom mediju pH = 7.

pH \u003d - lg 10-7 \u003d 7.

U kiselom pH< 7, в щелочной рН >7. Slično, formula za pOH izvodi se iz jednadžbe (1).

pOH \u003d - lg \u003d 14 - pH. (3)

Tijekom kiselinsko-bazne titracije pH otopine se mijenja sa svakim udjelom dodanog titranta. U točki ekvivalencije pH doseže određenu vrijednost. U ovom trenutku titracija se mora zaustaviti i izmjeriti volumen titranta koji se koristi za titraciju. Da biste odredili pH u točki ekvivalencije, izgradite titracijska krivulja- graf ovisnosti pH otopine o volumenu dodanog titranta. Titracijska krivulja može se izgraditi eksperimentalno mjerenjem pH u različitim točkama titracije ili teoretski izračunati pomoću formula (2) ili (3). Kao primjer, razmotrite titraciju jake kiseline HCl s jakom bazom NaOH.

Tablica 1. Titracija 100 ml 0,1M otopine HCl s 0,1M otopinom NaOH.

	nNaOH (mol)	nHCl (mol) je reagirao.	nHCl preostali u otopini (mol)
	1,00 10-2	1,00 10-2

Kako se lužina dodaje kiseloj otopini, količina kiseline se smanjuje, a pH otopine se povećava. U točki ekvivalencije, kiselina je potpuno neutralizirana lužinom i pH = 7. Reakcija otopine je neutralna. Daljnjim dodavanjem lužine pH otopine određuje se prekomjernom količinom NaOH. Prilikom dodavanja 101 i 110 ml. otopine NaOH, višak lužine je 1 odnosno 10 ml. Količina NaOH u ove dvije točke, na temelju formule za molarnu koncentraciju otopine, je mol, odnosno 1 10-3 mol

Na temelju formule (3) za titriranu otopinu s viškom lužine 1 i 10 ml. imamo pH vrijednosti 10 odnosno 11. Na temelju izračunatih pH vrijednosti gradimo titracijsku krivulju.

Titracijska krivulja pokazuje da je na početku titracije pH otopine određen prisutnošću klorovodične kiseline u otopini i neznatno se mijenja kada se doda alkalna otopina. Blizu točke ekvivalencije dolazi do oštrog skoka pH kada se doda vrlo mala količina lužine. U točki ekvivalencije u otopini su prisutne samo sol i voda. Sol jake baze i jake kiseline ne podliježe hidrolizi, pa je reakcija otopine neutralna pH = 7. Daljnjim dodavanjem lužine dolazi do povećanja pH otopine, koji se također neznatno mijenja od volumena. dodanog titranta, kao na početku titracije. U slučaju titracije jakih kiselina s jakim bazama i obrnuto, točka ekvivalencije poklapa se s neutralnom točkom otopine.

Kada se slaba kiselina titrira jakom bazom, uočava se nešto drugačija slika. Slabe kiseline u otopinama ne disociraju u potpunosti i u otopini se uspostavlja ravnoteža.

HAn ® H+ + An-.

Konstanta ove ravnoteže naziva se konstanta disocijacije kiseline.

(4)

Budući da slaba kiselina ne disocira u potpunosti, koncentracija vodikovih iona ne može se svesti na ukupnu koncentraciju kiseline u otopini, kao što je to bio slučaj u slučaju titracije jake kiseline. (6)

Kada se otopini slabe kiseline doda otopina lužine, u otopini nastaje sol slabe kiseline. Otopine koje sadrže slab elektrolit i njegovu sol nazivaju se puferske otopine. Njihova kiselost ne ovisi samo o koncentraciji slabog elektrolita, već i o koncentraciji soli. Formula (5) se može koristiti za izračunavanje pH puferskih otopina.

SKtAn je koncentracija soli u otopini pufera.

KD je konstanta disocijacije slabog elektrolita

CHAN je koncentracija slabog elektrolita u otopini.

Puferske otopine imaju svojstvo održavanja određene pH vrijednosti kada se doda kiselina ili baza (otuda njihov naziv). Dodavanje jake kiseline puferskoj otopini uzrokuje istiskivanje slabe kiseline iz svoje soli i, posljedično, vezanje vodikovih iona:

KtAn + H+ ® Kt+ + HAn

Kada se doda jaka baza, potonja se odmah neutralizira slabom kiselinom prisutnom u otopini da nastane sol,

HAn + OH-® HOH + An-

što također dovodi do stabilizacije pH otopine pufera. Puferske otopine se široko koriste u laboratorijskoj praksi u slučajevima kada je potrebno stvoriti okruženje s konstantnom pH vrijednošću.

Kao primjer, razmotrite titraciju od 100 ml. 0,1M. otopina octene kiseline CH3COOH, 0,1 M. otopina NaOH.

Kada se otopini octene kiseline doda lužina, dolazi do reakcije.

CH3COOH + NaOH ® CH3COOHa + H2O

Iz jednadžbe reakcije može se vidjeti da CH3COOH i NaOH reagiraju u omjeru 1:1, dakle, količina kiseline koja je reagirala jednaka je količini lužine sadržane u izlivenom titrantu. Količina stvorenog natrijevog acetata CH3COOHa također je jednaka količini lužine koja je ušla u otopinu tijekom titracije.

U točki ekvivalencije, octena kiselina je potpuno neutralizirana i natrijev acetat je prisutan u otopini. Međutim, reakcija otopine na točki ekvivalencije nije neutralna jer natrijev acetat, kao sol slabe kiseline, podliježe hidrolizi na anionu.

CH3COOH - + H + OH- ® CH3COOH + OH-.

Može se pokazati da se koncentracija vodikovih iona u otopini soli slabe kiseline i jake baze može izračunati iz formule.

0 "style="border-collapse:collapse;border:none">

CH3COOH je reagirao.

CH3COOH ostaje u otopini

1,00 10-2

1,00 10-2

0 ,100

Na temelju dobivenih podataka konstruiramo titracijsku krivulju za slabu kiselinu s jakom bazom.

Titracijska krivulja pokazuje da se točka ekvivalencije u titraciji slabe kiseline s jakom bazom ne poklapa s neutralnom točkom i leži u području alkalne reakcije otopine.

Krivulje titracije omogućuju vam da točno odredite pH otopine u točki ekvivalencije, što je važno za određivanje krajnje točke titracije. Točka ekvivalencije može se odrediti instrumentalnom metodom, izravnim mjerenjem pH otopine pomoću pH metra, ali češće se u te svrhe koriste kiselinsko-bazni indikatori. Indikatori su po svojoj prirodi organske tvari koje mijenjaju boju ovisno o pH medija. Sami po sebi indikatori su slabe kiseline ili baze koje se reverzibilno disociraju prema jednadžbi:

HInd ® H+ + Ind-

Molekularni i ionski oblik indikatora imaju različite boje i mijenjaju se jedan u drugi pri određenoj pH vrijednosti. Područje pH u kojem indikator mijenja boju naziva se rasponom prijelaza indikatora. Za svaki pokazatelj, prijelazni interval je strogo individualan. Na primjer, indikator metil crvenog mijenja boju u rasponu pH = 4,4 - 6,2. Na pH< 4,4 индикатор окрашен в красный цвет, при рН >6.2, žute boje. Fenolftalein je bezbojan u kiselom mediju, u rasponu pH = 8-10 poprima grimiznu boju. Za odabir ispravnog indikatora potrebno je usporediti njegov prijelazni interval s pH skokom na krivulji titracije. Prijelazni interval indikatora trebao bi se, ako je moguće, podudarati s pH skokom. Na primjer, kada se jaka kiselina titrira jakom bazom, uočava se skok pH u rasponu od 4-10. Ovaj interval uključuje prijelazne intervale indikatora kao što su metil crveno (4,4 - 6,2), fenolftalein (8 - 10), lakmus (5 - 8). Svi ovi pokazatelji prikladni su za utvrđivanje točke ekvivalencije u ovoj vrsti titracije. Indikatori kao što su alizarin žuta (10 - 12), timol plava (1,2 - 2,8) su u ovom slučaju potpuno neprikladni. Njihova uporaba će dati potpuno netočne rezultate analize.

Prilikom odabira indikatora poželjno je da promjena boje bude što kontrastnija i najoštrija. U tu svrhu ponekad se koriste mješavine raznih indikatora ili mješavine indikatora s bojama.

3. Redox titracija.

(redoksimetrija, oksidometrija.)

Redox metode uključuju opsežnu skupinu metoda titrimetrijske analize temeljene na pojavi redoks reakcija. Redox titracije koriste se različita oksidirajuća i redukcijska sredstva. U tom slučaju moguće je određivanje redukcijskih sredstava titracijom standardnim otopinama oksidacijskih sredstava i obrnuto, određivanjem oksidansa standardnim otopinama redukcijskih sredstava. Zbog velike raznolikosti redoks reakcija, ova metoda omogućuje određivanje velikog broja različitih tvari, uključujući i one koje ne pokazuju izravno redoks svojstva. U potonjem slučaju koristi se povratna titracija. Na primjer, pri određivanju kalcija, njegovi ioni precipitiraju oksalat - ion

Ca2+ + C2O42- ® CaC2O4¯

Višak oksalata se zatim titrira s kalijevim permanganatom.

Redox titracija ima niz drugih prednosti. Redox reakcije su dovoljno brze da omoguće titraciju u samo nekoliko minuta. Mnogi od njih se odvijaju u kiselim, neutralnim i alkalnim sredinama, što uvelike proširuje mogućnosti korištenja ove metode. U mnogim slučajevima, fiksiranje točke ekvivalencije moguće je bez upotrebe indikatora, budući da su korištene otopine titranta obojene (KMnO4, K2Cr2O7), a na točki ekvivalencije boja titrirane otopine se mijenja od jedne kapi titranta. Glavne vrste redoks titracija razlikuju se po oksidacijskom sredstvu korištenom u reakciji.

Permanganatometrija.

U ovoj metodi redoks titracije, oksidacijsko sredstvo je kalijev permanganat KMnO4. Kalijev permanganat je jako oksidacijsko sredstvo. Sposoban je reagirati u kiselom, neutralnom i alkalnom okruženju. o različitim sredinama, oksidacijska sposobnost kalijevog permanganata nije ista. Najizraženije je u kiseloj sredini.

MnO4- + 8H+ +5e ® Mn+ + 4H2O

MnO4- + 2H2O + 3e ® MnO2¯ + 4OH-

MnO4- + e ® MnO42-

Permanganometrijskom metodom može se odrediti širok raspon tvari: Fe2+, Cr2+, Mn2+, Cl-, Br-, SO32-, S2O32-, NO2,- Fe3+, Ce4+, Cr2O72+, MnO2, NO3-, ClO3- itd. Mnogi organski tvari: fenoli, amino šećeri, aldehidi, oksalna kiselina itd.

Permanganatometrija ima mnoge prednosti.

1. Kalijev permanganat je jeftina i lako dostupna tvar.

2. Otopine permanganata su grimizno obojene, tako da se točka ekvivalencije može postaviti bez upotrebe indikatora.

3. Kalijev permanganat je jako oksidacijsko sredstvo i stoga pogodan za određivanje mnogih tvari koje nisu oksidirane drugim oksidacijskim sredstvima.

4. Titracija s permanganatom može se provesti s različitim reakcijama medija.

Permanganatometrija također ima neke nedostatke.

1. Kalijev permanganat je teško dobiti u kemijski čistom obliku. Stoga je teško pripremiti standardnu ​​otopinu za točan uzorak tvari. Za titraciju se koriste sekundarni permanganatni standardi čija se koncentracija određuje prema standardnim otopinama drugih tvari: (NH4) 2C2O4, K4, H2C2O4 itd., koje se nazivaju tvarima za vezivanje.

2. Otopine permanganata su nestabilne i mijenjaju svoju koncentraciju tijekom dugotrajnog skladištenja, što se mora povremeno provjeravati pomoću otopina tvari za podešavanje.

3. Oksidacija s permanganatom mnogih tvari na sobnoj temperaturi teče sporo i za izvođenje reakcije potrebno je zagrijavanje otopine.

Jodometrija.

U jodometrijskim titracijama jod je oksidacijsko sredstvo. Jod oksidira mnoga redukcijska sredstva: SO32-, S2O32-, S2-, N2O4, Cr2+ itd. Ali oksidacijska moć joda je mnogo manja od permanganata. Jod je slabo topiv u vodi pa se obično otapa u otopini KI. Koncentracija standardne otopine joda se postavlja standardnom otopinom natrijevog tiosulfata Na2S2O3.

2S2O32- + I2 ® S4O62- + 2I-

U jodometrijskom određivanju koriste se različite metode titracije. Tvari koje se lako oksidiraju jodom titriraju se izravno standardnom otopinom joda. Ovako određuju: CN-, SO32-, S2O32- itd.

Tvari koje se teže oksidiraju jodom titriraju se metodom povratne titracije: otopini analita dodaje se višak otopine joda. Nakon završetka reakcije višak joda titrira se standardnom otopinom tiosulfata. Indikator u jodometrijskoj titraciji obično je škrob, koji s jodom daje karakterističnu plavu boju, po čijem se izgledu može suditi o prisutnosti slobodnog joda u otopini.

Mnoga oksidacijska sredstva određuju se neizravnom jodometrijskom titracijom: u otopinu oksidacijskog sredstva dodaje se određeni volumen standardne otopine kalijevog jodida, oslobađa se slobodni jod koji se zatim titrira standardnom otopinom tiosulfata. Metodom neizravne titracije određuju se Cl2, Br2, O3 KMnO4, BrO32- itd.

Prednosti jodometrijske metode.

1. Jodometrijska metoda je vrlo točna i po točnosti nadmašuje druge metode redoks titracije.

2. Otopine joda su obojene, što u nekim slučajevima omogućuje određivanje točke ekvivalencije bez upotrebe indikatora.

3. Jod je vrlo topiv u organskim otapalima, što ga omogućuje korištenje za titraciju nevodenih otopina.

Jodometrija također ima neke nedostatke.

1. Jod je hlapljiva tvar i tijekom titracije mogući su njegovi gubici uslijed isparavanja. Stoga jodometrijsku titraciju treba provesti brzo i, ako je moguće, na hladnom.

2. Jodidni ioni se oksidiraju atmosferskim kisikom, stoga se jodometrijska titracija mora provesti brzo.

3. Definirajte pojmove: primarni standard, sekundarni standard, titrant, alikvotni volumen, titracija.

4. Koje vrste titrimetrijskih analiza postoje, na čemu se temelji njihova klasifikacija?

5. Navedite glavne vrste redoks titracije. Dajte kratak opis permanganatometrije i jodometrije.

6. Što se zove točka ekvivalencije? Koji su načini za njegovo utvrđivanje i koji su od njih korišteni u ovom laboratorijskom radu?

7. Čemu služe krivulje titracije? Koji su principi njihove konstrukcije u acidobaznoj i redoks titraciji?

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 ekvivalentna bilo kojoj tvari, analita 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 - prvi izvod 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 različitim njezinim 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, 10 ml vode polako se ulije u praznu bocu 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 korekcije 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 teorijska težina 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:

i

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). Zato se svi proračuni mase analita u analiziranom problemu tijekom supstitucijske titracije provode pomoću formula (2.15-2.18) za izravnu titraciju. 4.6.3. Povratna titracija

Na alikvot analita dodati poznati 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) Test 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 jedne, već dvije lekcije. 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 student 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.- M.: Ruski liječnik, 2007.