doma » Andrologija (moške bolezni) » Primeri metod titrimetrične analize. Analitična kemija

Primeri metod titrimetrične analize. Analitična kemija

Uvod

Laboratorijska delavnica se izvaja po študiju teoretičnega predmeta "Analitična kemija in FHMA" in služi utrditvi in poglabljanju pridobljenega znanja.

Naloga kvantitativne analize je določiti količino (vsebino) elementov (ionov), radikalov, funkcionalnih skupin, spojin ali faz v analiziranem objektu. Predmet zajema osnovne metode titrimetrične (volumetrične) analize, metode titracije in njihovo praktično uporabo.

Pred začetkom laboratorijske delavnice študente poučimo o varnostnih ukrepih. Pred vsakim delom mora študent opraviti kolokvij o oddelkih, ki jih navede učitelj, ter o metodologiji za izvedbo analize. Za to potrebujete:

1) ponovite ustrezen del tečaja;

2) podrobno se seznaniti z metodologijo dela;

3) sestavi enačbe kemijskih reakcij, na katerih temelji tekoča kemična analiza;

4) preučiti značilnosti analize z vidika varnosti.

Na podlagi rezultatov dela študenti sestavijo poročilo, v katerem mora biti navedeno:

· naziv delovnega mesta;

· namen dela;

· teoretične osnove metode: bistvo metode, osnovna enačba, izračuni in konstrukcija titracijskih krivulj, izbira indikatorja;

reagenti in oprema, ki se uporablja pri delu;

tehnika analize:

Priprava primarnih standardov;

Priprava in standardizacija delovne raztopine;

Določanje vsebnosti preskusne snovi v raztopini;

eksperimentalni podatki;

· statistična obdelava rezultatov analize;

· sklepi.

TITRIMETRIČNE METODE ANALIZE

Titrimetrična metoda analize temelji na merjenju volumna reagenta natančno znane koncentracije (titranta), porabljenega za kemično reakcijo z določeno snovjo.

Postopek določanja (titracija) je v tem, da se titrant po kapljicah dodaja iz birete natančno znanemu volumnu raztopine analita z neznano koncentracijo, dokler ni dosežena točka ekvivalence.

kje X– določena snov; R- titrant, P je reakcijski produkt.

Ekvivalentna točka (tj.)- to je teoretično stanje raztopine, ki se pojavi v času dodajanja enakovredne količine titranta R na analit X. V praksi se titrant dodaja snov, ki jo je treba določiti, dokler ni dosežena končna točka titracije (ktt), ki se razume kot vizualna indikacija točke ekvivalence, trenutka spremembe barve indikatorja, dodanega raztopini. . Poleg vizualne indikacije lahko enakovredno točko registriramo z instrumentalnimi metodami. Končno točko titracije (c.t.t.) v tem primeru razumemo kot trenutek ostre spremembe fizikalne količine, izmerjene med postopkom titracije (moč toka, potencial, električna prevodnost itd.).

V titrimetrični metodi analize se uporabljajo naslednje vrste kemičnih reakcij: nevtralizacijske reakcije, redoks reakcije, reakcije obarjanja in reakcije tvorbe kompleksov.

Glede na vrsto uporabljene kemične reakcije se razlikujejo naslednje: metode titrimetrične analize:

– kislinsko-bazična titracija;

– titracija padavin;

– kompleksometrična titracija ali kompleksometrija;

– redoks titracija ali redoks titracija.

Reakcije, uporabljene v titrimetrični analizni metodi, so naslednje: zahteve:

Reakcija mora potekati v stehiometričnih razmerjih, brez stranskih reakcij;

reakcija bi morala potekati skoraj nepovratno (≥ 99,9 %), ravnotežna konstanta reakcije K p > 10 6, nastale oborine bi morale imeti topnost S < 10 -5 моль/дм 3 , а образующиеся комплексы – К уст > 10 -6 ;

Reakcija mora potekati z dovolj visoko hitrostjo;

Reakcija mora potekati pri sobni temperaturi;

Ekvivalentna točka mora biti na nek način jasno in zanesljivo določena.

Metode titracije

Pri kateri koli metodi titrimetrične analize obstaja več metod titracije. Razlikovati titracija naprej, titracija nazaj in substitucijska titracija .

neposredno titracijo– titrant dodamo po kapljicah k raztopini analita, dokler ni dosežena točka enakovrednosti.

Shema titracije: X+R=P.

Zakon ekvivalentov za neposredno titracijo:

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

Količina (masa) analita, vsebovanega v preskusni raztopini, se izračuna z uporabo zakona ekvivalentov (za neposredno titracijo)

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

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

V R je prostornina titranta, cm3;

M( 1/ z) X je molska masa ekvivalenta analita;

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

V X je prostornina analita, cm3.

Povratna titracija- uporabljata se dva titranta. Najprej
analizirani raztopini dodamo natančen volumen prvega titranta ( R1) vzeti v presežku. Preostanek neizreagiranega titranta R 1 titriramo z drugim titrantom ( R2). Količina titranta R1, porabljeno
o interakciji z analizirano snovjo ( X) je določena z razliko med dodanim volumnom titranta R1 (V 1) in volumen titranta R2 (V 2) ostanka titranta, porabljenega za titracijo R1.

Shema titracije: X + R1 fiksni presežek = P1 (R1 preostanek).

R1 ostanek + R2 = P2.

Pri uporabi povratne titracije je zakon ekvivalentov zapisan takole:

Maso analita v primeru povratne titracije izračunamo po formuli

Metoda povratne titracije se uporablja v primerih, ko ni mogoče izbrati ustreznega indikatorja za neposredno reakcijo ali poteka s kinetičnimi težavami (nizka hitrost kemične reakcije).

Substitucijska titracija (posredna titracija)- uporablja se v primerih, ko je neposredna ali povratna titracija analita nemogoča ali težavna ali ni ustreznega indikatorja.

Na analit X dodajte kateri koli reagent AMPAK v presežku, pri interakciji s katerim se sprosti ekvivalentna količina snovi R. Nato reakcijski produkt R titriramo z ustreznim titrantom R.

Shema titracije: X + AMPAK presežek = P1.

P1 + R = P2.

Zakon ekvivalentov za substitucijsko titracijo je zapisan takole:

Ker je število ekvivalentov analita X in reakcijski produkt R sta enaka, se izračun mase analita v primeru posredne titracije izračuna po formuli

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

Reagenti

1. Jantarna kislina H 2 C 4 H 4 O 4 (kemično čista) - primarni standard.

2. Raztopina natrijevega hidroksida NaOH z molsko koncentracijo
~2,5 mol / dm 3

3. H 2 O destilirana.

opremaštudenti opišejo sami sebe.

Napredek dela:

1. Priprava primarnega standarda jantarne kisline HOOCCH 2 CH 2 COOH.

Jantarna kislina se pripravi s prostornino 200,00 cm 3 z molsko ekvivalentno koncentracijo mol/dm 3.

g/mol.

Reakcijska enačba:

Odvzem vzorca (tehtanje):

Teža vzorca

Tečaj kvantitativno prenesemo v merilno bučko cm 3), dodamo 50 - 70 cm 3 destilirane vode, mešamo, dokler se jantarna kislina popolnoma ne raztopi, dovedemo do oznake z destilirano vodo
in temeljito premešamo.

šteti
po formuli

Reagenti

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

2. H 2 O destilirana.

3. Koncentracija klorovodikove kisline HCl 1:1 (r=1,095 g/cm3).

4. Kislinsko-bazni indikator (izbran iz titracijske krivulje).

5. Mešani indikator - metil oranžna in metilensko modra.

Napredek dela:

1. Priprava primarnega standarda natrijevega karbonata (Na 2 CO 3).

Pripravimo raztopino natrijevega karbonata s prostornino 200,00 cm 3 z molsko ekvivalentno koncentracijo mol/dm 3.

Izračun mase vzorca, g: (masa je vzeta z natančnostjo četrte decimalke).

Reakcijske enačbe:

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 šibka kislina (K a1= 10 -6,35, K a2 = 10 -10,32).

Odvzem vzorca (tehtanje):

Teža urnega stekla (steklo)

Teža urnega stekla (stekla) s tečajem

Teža vzorca

Tečaj kvantitativno prenesemo v merilno bučko cm 3), dodajte 50 - 70 cm 3 destilirane vode, mešajte, dokler se natrijev karbonat popolnoma ne raztopi, z destilirano vodo dovedite do oznake
in temeljito premešamo.

Dejanska koncentracija primarnega standardašteti
po formuli

2. Priprava in standardizacija titranta (raztopina HCl)

Pripravimo raztopino klorovodikove kisline s prostornino približno 500 cm 3
z molsko ekvivalentno koncentracijo približno 0,05÷0,06 mol / dm 3)

Titrant - raztopino klorovodikove kisline s približno koncentracijo 0,05 mol / dm 3 pripravimo iz klorovodikove kisline, razredčene 1: 1 (r = 1,095 g / cm 3).

Standardizacija rešitev HCl izvajamo po primarnem standardu Na 2 CO 3 z direktno titracijo, pipetiranjem.

Indikator izberemo glede na titracijsko krivuljo natrijevega karbonata s klorovodikovo kislino (slika 4).

riž. 4. Titracijska krivulja 100,00 cm 3 raztopine Na 2 CO 3 z IZ\u003d 0,1000 mol / dm 3 z raztopino HCl z C 1/z\u003d 0,1000 mol / dm 3

Pri titriranju do druge ekvivalenčne točke uporabite indikator metil oranžna, 0,1 % vodna raztopina (pT = 4,0). Sprememba barve iz rumene v oranžno (barva čajne vrtnice). Interval prehoda
(pH = 3,1 - 4,4).

Shema 3. Standardizacija raztopine HCl

V 250 cm3 stožčasto titracijsko bučko damo alikvot 25,00 cm3 standardne raztopine Na 2 CO 3 (s pipeto), dodamo 2–3 kapljice metil oranžne, razredčimo z vodo do 50–75 cm3 in titriramo s klorovodikovo kislino. dokler se barva ne spremeni.od rumene do barve "čajne vrtnice" iz ene kapljice titranta. Titracijo izvedemo v prisotnosti "priče" (izvirna raztopina Na 2 CO 3 z indikatorjem). Rezultate titracije vnesemo v tabelo. 4. Koncentracijo klorovodikove kisline določa zakon ekvivalentov: .

Tabela 4

Rezultati standardizacije raztopine klorovodikove kisline

Naloge

1. Formulirajte pojem ekvivalenta v kislinsko-baznih reakcijah. Izračunajte ekvivalenta sode in fosforne kisline v naslednjih reakcijah:

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

H 3 PO 4 + 2NaOH = Na 2 HPO 4 + H 2 O

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

2. Napišite reakcijske enačbe med klorovodikovo kislino, žveplovo kislino, natrijevim hidroksidom, aluminijevim hidroksidom, natrijevim karbonatom, kalijevim bikarbonatom in izračunajte ekvivalentno maso teh snovi.

3. Narišite krivuljo titracije za 100,00 cm 3 klorovodikove kisline z ekvivalentno molsko koncentracijo 0,1 mol/dm 3 z natrijevim hidroksidom z molsko koncentracijo, ki je ekvivalentna 0,1 mol/dm 3 . Izberite Možni indikatorji

4. Narišite krivuljo titracije za 100,00 cm 3 akrilne kisline (CH 2 =CHCOOH, pK a= 4,26) z molsko ekvivalentno koncentracijo
0,1 mol / dm 3 natrijevega hidroksida z molsko ekvivalentno koncentracijo
0,1 mol / dm 3. Kako se sestava raztopine spremeni med titracijo? Izberite možne indikatorje in izračunajte napako titracije indikatorja.

5. Narišite krivuljo titracije za hidrazin (N 2 H 4 +H 2 O, pK b= 6,03)
z molsko koncentracijo ekvivalenta 0,1 mol / dm 3 klorovodikove kisline
z molsko koncentracijo ekvivalenta 0,1 mol / dm 3. Kakšna je podobnost
in razlika med izračuni pH in titracijsko krivuljo v primerjavi s titracijsko krivuljo šibke kisline z alkalijo? Izberite Možni indikatorji
in izračunaj napako titracije indikatorja.

6. Izračunajte koeficiente aktivnosti in aktivne koncentracije ionov
v 0,001 M raztopini aluminijevega sulfata, 0,05 M natrijevega karbonata, 0,1 M kalijevega klorida.

7. Izračunajte pH 0,20 M raztopine metilamina, če je njena ionizacija v vodni raztopini opisana z enačbo

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

8. Izračunajte disociacijsko konstanto hipoklorova kisline HOCl, če ima raztopina 1,99 × 10 - 2 M pH = 4,5.

9. Izračunajte pH raztopine, ki vsebuje 6,1 g/mol glikolne kisline (CH 2 (OH) COOH, K ampak= 1,5 × 10 - 4).

10. Izračunajte pH raztopine, dobljene z mešanjem 40 ml 0,015 M raztopine klorovodikove kisline z:

a) 40 ml vode;

b) 20 ml 0,02 M raztopine natrijevega hidroksida;

c) 20 ml 0,02 M raztopine barijevega hidroksida;

d) 40 ml 0,01 M raztopine hipoklorne kisline, K ampak=5,0 × 10-8.

11. Izračunajte koncentracijo acetatnega iona v raztopini ocetne kisline
z masnim deležem 0,1 %.

12. Izračunajte koncentracijo amonijevega iona v raztopini amoniaka z masnim deležem 0,1 %.

13. Izračunajte težo vzorca natrijevega karbonata, potrebnega za pripravo 250,00 ml 0,5000 M raztopine.

14. Izračunajte prostornino raztopine klorovodikove kisline z molsko ekvivalentno koncentracijo 11 mol/l in prostornino vode, ki jo je treba vzeti za pripravo 500 ml 0,5 M raztopine klorovodikove kisline.

15. 0,15 g kovinskega magnezija raztopimo v 300 ml 0,3 % raztopine klorovodikove kisline. Izračunajte molsko koncentracijo vodikovih, magnezijevih in klorovih ionov v nastali raztopini.

16. Pri mešanju 25,00 ml raztopine žveplove kisline z raztopino barijevega klorida dobimo 0,2917 g barijevega sulfata. Določite titer raztopine žveplove kisline.

17. Izračunajte maso kalcijevega karbonata, ki je reagiral
z 80,5 mmol klorovodikove kisline.

18. Koliko gramov monobazičnega natrijevega fosfata je treba dodati
na 25,0 ml 0,15 M raztopine natrijevega hidroksida, da dobimo raztopino s pH = 7? Za fosforno kislino pK a1= 2,15; pK a2= 7,21; pK a3 = 12,36.

19. Za titracijo 1,0000 g dimeče žveplove kisline, previdno razredčene z vodo, porabimo 43,70 ml 0,4982 M raztopine natrijevega hidroksida. Znano je, da dimljiva žveplova kislina vsebuje žveplov anhidrid, raztopljen v brezvodni žveplovi kislini. Izračunajte masni delež žveplovega anhidrida v dišeči žveplovi kislini.

20. Absolutna napaka merjenja prostornine z bireto je 0,05 ml. Izračunajte relativno napako pri merjenju prostornine v 1; 10 in 20 ml.

21. Raztopino pripravimo v merilni bučki s prostornino 500,00 ml.
iz vzorca 2,5000 g natrijevega karbonata. Izračunaj:

a) molska koncentracija raztopine;

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

c) titer raztopine;

d) titer za klorovodikovo kislino.

22. Kolikšen je volumen 10 % raztopine natrijevega karbonata z gostoto
1,105 g / cm 3 morate vzeti za kuhanje:

a) 1 liter raztopine s titrom ТNa 2 CO 3 = 0,005000 g/cm 3 ;

b) 1 liter raztopine s ТNa 2 CO 3 /HCl = 0,003000 g/cm 3?

23. Kakšen volumen klorovodikove kisline z masnim deležem 38,32 % in gostoto 1,19 g / cm 3 je treba vzeti za pripravo 1500 ml 0,2 M raztopine?

24. Kolikšen volumen vode je treba dodati 1,2 litra 0,25 M HCl, da pripravimo 0,2 M raztopino?

25. Iz 100 g tehničnega natrijevega hidroksida, ki vsebuje 3 % natrijevega karbonata in 7 % indiferentnih nečistoč, pripravimo 1 liter raztopine. Izračunajte molsko koncentracijo in titer klorovodikove kisline nastale alkalne raztopine ob predpostavki, da je natrijev karbonat titriran v ogljikovo kislino.

26. Obstaja vzorec, ki lahko vsebuje NaOH, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 ali mešanico teh spojin, ki tehta 0,2800 g. Vzorec smo raztopili v vodi.
Za titracijo nastale raztopine v prisotnosti fenolftaleina porabimo 5,15 ml, v prisotnosti metil oranžne pa 21,45 ml klorovodikove kisline z molsko ekvivalentno koncentracijo 0,1520 mol / l. Določite sestavo vzorca in masne deleže komponent v vzorcu.

27. Narišite krivuljo titracije 100,00 cm 3 0,1000 M raztopine amoniaka z 0,1000 M raztopine klorovodikove kisline, utemeljite izbiro indikatorja.

28. Izračunajte pH ekvivalentne točke, začetek in konec titracije 100,00 cm 3 0,1000 M raztopine malonske kisline (HOOCCH 2 COOH) 0,1000 M raztopine natrijevega hidroksida (pK a 1=1,38; RK a 2=5,68).

29. Za titracijo 25,00 cm 3 raztopine natrijevega karbonata z molsko koncentracijo ekvivalenta 0,05123 mol/dm 3 je šlo 32,10 cm 3 klorovodikove kisline. Izračunajte molsko koncentracijo ekvivalenta klorovodikove kisline.

30. Koliko ml 0,1 M raztopine amonijevega klorida je treba dodati
na 50,00 ml 0,1 M raztopine amoniaka, da pripravimo pufersko raztopino
s pH = 9,3.

31. Mešanico žveplove in fosforjeve kisline smo prenesli v merilno bučko s prostornino 250,00 cm 3 . Za titracijo sta bila vzeta dva vzorca po 20,00 cm 3, enega je bil titriran z raztopino natrijevega hidroksida z molsko koncentracijo ekvivalenta
0,09940 mol / dm 3 z indikatorjem metil oranžne barve, drugi pa s fenolftaleinom. Poraba natrijevega hidroksida je v prvem primeru znašala 20,50 cm 3 , v drugem pa 36,85 cm 3 . Določite maso žveplove in fosforne kisline v zmesi.

V kompleksometriji

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

Na ekvivalenčni točki = . (22)

Po ekvivalenčni točki = . (23)

Na sl. 9 prikazuje krivulje titracije kalcijevega iona v puferskih raztopinah z različnimi pH vrednostmi. Vidimo, da je titracija Ca 2+ možna le pri pH ³ 8.

Reagenti

2. H 2 O destilirana.

3. Standardna raztopina Mg (II) z molsko koncentracijo
0,0250 mol / dm 3.

4. Amoniak pufer pH = 9,5.

5. Raztopina kalijevega hidroksida KOH z masnim deležem 5 %.

6. Eriochrome black T, indikatorska mešanica.

7. Calcon, indikatorska mešanica.

Teoretične osnove metode:

Metoda temelji na interakciji ionov Ca 2+ in Mg 2+ z dinatrijevo soljo etilendiamintetraocetne kisline (Na 2 H 2 Y 2 ali Na-EDTA) s tvorbo stabilnih kompleksov v molskem razmerju M:L=1. :1 v določenem območju pH.

Calcon in Eriochrome black T se uporabljata za določitev ekvivalenčne točke pri določanju Ca 2+ in Mg 2+.

Določanje Ca 2+ poteka pri pH ≈ 12, medtem ko je Mg 2+
v raztopini kot oborina magnezijevega hidroksida in se ne titrira z EDTA.

Mg 2+ + 2OH - \u003d Mg (OH) 2 ↓

Ca 2+ + Y 4- " CaY 2-

Pri pH ≈ 10 (raztopina amoniaka pufra) sta Mg 2+ in Ca 2+
v raztopini v obliki ionov in z dodatkom EDTA titriramo skupaj.

Ca 2+ + HY 3- « CaY 2- + H +

Mg 2+ + HY 3- « MgY 2- + H +

Za določitev volumna EDTA, porabljenega za titracijo Mg 2+,
od celotne prostornine, uporabljene za titriranje zmesi pri pH ≈ 10, odštejemo prostornino, uporabljeno za titriranje Ca 2+ pri pH ≈ 12.

Za ustvarjanje pH ≈ 12 se za ustvarjanje uporablja 5% raztopina KOH
pH ≈ 10 z raztopino amoniaka (NH 3 × H 2 O + NH 4 Cl).

Napredek dela:

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

Raztopino EDTA pripravimo s približno koncentracijo 0,025 M
iz ≈ 0,05 M raztopine, ki jo 2-krat razredčimo z destilirano vodo. Za standardizacijo EDTA se uporablja standardna raztopina MgSO 4.
s koncentracijo 0,02500 mol / dm 3.

Shema 5. Standardizacija titranta - raztopina EDTA

V erlenmajerico za titracijo s prostornino 250 cm 3 damo 20,00 cm 3 standardne raztopine MgSO 4 s koncentracijo 0,02500 mol / dm 3, ~ 70 cm 3 destilirane vode, ~ 10 cm 3 Dodamo pufersko raztopino amoniaka s pH ~ 9,5 - 10 in dodamo indikator eriokrom črni T približno 0,05 g
(na konici lopatice). V tem primeru raztopina postane vinsko rdeča. Raztopino v bučki počasi titriramo z raztopino EDTA, dokler se barva ne spremeni iz vinsko rdeče v zeleno. Rezultate titracije vnesemo v tabelo. 6. Koncentracija EDTA je določena z zakonom ekvivalentov: .

Tabela 6

Rezultati standardizacije raztopine EDTA

2. Določanje vsebnosti Ca 2+

Titracijski krivulji Ca 2+ raztopine EDTA pri pH=10 in pH=12 gradimo neodvisno.

Rešitev problema v merilni bučki smo pripeljali do oznake z destilirano vodo in dobro premešali.

Shema 6. Določanje vsebnosti Ca 2+ v raztopini

Alikvot preskusne raztopine 25,00 cm 3, ki vsebuje kalcij in magnezij, damo v erlenmajerico za titracijo s prostornino 250 cm 3, dodamo ~ 60 cm 3 vode, ~ 10 cm 3 5 % raztopine KOH. Po obarjanju amorfne oborine Mg(OH) 2 ↓ raztopini dodamo indikatorski kalkon približno 0,05 g (na konici lopatice) in počasi titriramo z raztopino EDTA, dokler se barva ne spremeni iz rožnate v bledo modro. Rezultati titracije ( V 1) se vnesejo v tabelo.7.

Tabela 7

številka izkušnje		Prostornina EDTA, cm 3	Vsebnost Ca 2+ v raztopini, g
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00

3. Določanje vsebnosti Mg 2+

Titracijska krivulja raztopine Mg 2+ EDTA pri pH=10 gradi neodvisno.

Shema 7. Določanje vsebnosti Mg 2+ v raztopini

Alikvot 25,00 cm 3 preskusne raztopine, ki vsebuje kalcij in magnezij, damo v erlenmajerico za titracijo s prostornino 250 cm 3, ~ 60 cm 3 destilirane vode, ~ 10 cm 3 puferske raztopine amoniaka s pH od ~ 9,5–10 dodamo in indikator dodamo eriokrom črni T približno 0,05 g
(na konici lopatice). V tem primeru raztopina postane vinsko rdeča. Raztopino v bučki počasi titriramo z raztopino EDTA, dokler se barva ne spremeni iz vinsko rdeče v zeleno. Rezultati titracije ( V 2) se vnesejo v tabelo. 8.

Tabela 8

Rezultati titracije raztopine, ki vsebuje kalcij in magnezij

številka izkušnje	Prostornina preiskovane raztopine, cm 3	prostornina EDTA, V∑ , cm 3	Vsebnost Mg 2+ v raztopini, g
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00

Reagenti

1. Raztopina EDTA z molsko koncentracijo ~ 0,05 mol / dm 3.

2. Standardna raztopina Cu(II) s titrom 2,00×10 -3 g/dm 3 .

3. H 2 O destilirana.

4. Amoniak pufer s pH ~ 8 - 8,5.

5. Murexid, indikatorska mešanica.

Naloge

1. Izračunajte α4 za EDTA pri pH=5, če so ionizacijske konstante EDTA naslednje: 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. Narišite krivuljo titracije s 25,00 ml 0,020 M raztopine niklja z 0,010 M raztopino EDTA pri pH=10, če je konstanta stabilnosti
K NiY = 10 18,62. Po dodatku 0,00 izračunajte p; 10.00; 25.00; 40,00; 50,00 in 55,00 ml titranta.

3. Za titracijo 50,00 ml raztopine, ki vsebuje kalcijeve ione
in magnezija, je bilo potrebno 13,70 ml 0,12 M raztopine EDTA pri pH=12 in 29,60 ml pri pH=10. Koncentracije kalcija in magnezija v raztopini izrazite v mg/ml.

4. Pri analizi smo v 1 litru vode našli 0,2173 g kalcijevega oksida in 0,0927 g magnezijevega oksida. Izračunajte, kolikšen volumen 0,0500 mol/l EDTA je bil uporabljen za titracijo.

5. Za titracijo 25,00 ml standardne raztopine, ki vsebuje 0,3840 g magnezijevega sulfata, smo uporabili 21,40 ml raztopine Trilona B. Titer te raztopine izračunajte s kalcijevim karbonatom in njegovo molsko koncentracijo.

6. Na podlagi spodaj navedenih konstant tvorbe (stabilnosti) kovinskih kompleksonatov ocenimo možnost kompleksometrične titracije kovinskih ionov pri pH = 2; pet; 10; 12.

7. Pri titriranju 0,01 M raztopine Ca 2+ z 0,01 M raztopino EDTA pri pH=10 je konstanta stabilnosti K CaY = 10 10,6. Izračunajte, kakšna bi morala biti pogojna konstanta stabilnosti kompleksa kovine z indikatorjem pri pH=10, če je na končni točki titracije =.

8. Kislinska ionizacijska konstanta indikatorja, uporabljenega pri kompleksometrični titraciji, je 4,8·10 -6. Izračunajte vsebnost kisle in alkalne oblike indikatorja pri pH = 4,9, če je njegova skupna koncentracija v raztopini 8,0·10 -5 mol/l. Določite možnost uporabe tega indikatorja pri titriranju raztopine
s pH=4,9, če se barva njegove kislinske oblike ujema z barvo kompleksa.

9. Za določitev vsebnosti aluminija v vzorcu smo raztopili 550 mg del vzorca in dodali 50,00 ml 0,05100 M raztopine kompleksona III. Presežek slednjega smo titrirali s 14,40 ml 0,04800 M raztopine cinka (II). Izračunajte masni delež aluminija v vzorcu.

10. Ko se uniči kompleks, ki vsebuje bizmut in jodidne ione, slednje titriramo z raztopino Ag(I), bizmut pa s kompleksonom III.
Za titracijo raztopine, ki vsebuje 550 mg vzorca, je potrebno 14,50 ml 0,05000 M raztopine kompleksona III, za titracijo jodidnega iona v 440 mg vzorca pa 23,25 ml 0,1000 M raztopine Ag(I). Izračunajte koordinacijsko število bizmuta v kompleksu, če so ligand jodidni ioni.

11. Vzorec mase 0,3280 g, ki vsebuje Pb, Zn, Cu, smo raztopili
in prenesemo v merilno bučko s prostornino 500,00 cm 3 . Določitev je potekala v treh fazah:
a) titracija prvega dela raztopine s prostornino 10,00 cm 3, ki vsebuje Pb, Zn, Cu, porabljeno 37,50 cm 3 0,0025 M raztopine EDTA; b) Cu je bil maskiran v drugi porciji 25,00 cm 3 in 27,60 cm 3 EDTA je bil uporabljen za titracijo Pb in Zn; c) v tretji porciji 100,00 cm 3 maskiranega Zn
in Cu, za titracijo Pb smo porabili 10,80 cm 3 EDTA. Določite masni delež Pb, Zn, Cu v vzorcu.

Titracijske krivulje

Pri redoksmetriji so titracijske krivulje narisane v koordinatah E = f(C R),
ponazarjajo grafično spremembo potenciala sistema med titracijo. Pred ekvivalentno točko se potencial sistema izračuna iz razmerja koncentracij oksidirane in reducirane oblike analita (ker do točke ekvivalence ena od oblik titranta praktično ni), po ekvivalentnosti točka, iz razmerja koncentracij oksidirane in reducirane oblike titranta (ker se po ekvivalenčni točki analit skoraj v celoti titrira).

Potencial na ekvivalenčni točki je določen s formulo

, (26)

kjer je število elektronov, ki sodelujejo v polovičnih reakcijah;

so standardni elektrodni potenciali polovičnih reakcij.

Na sl. 10 prikazuje titracijska krivulja raztopine oksalne kisline H 2 C 2 O 4 z raztopino kalijevega permanganata KMnO 4 v kislem mediju
(= 1 mol / dm 3).

riž. 10. Titracijska krivulja 100,00 cm 3 oksalne raztopine

kislina H 2 C 2 O 4 s C 1/z\u003d 0,1000 mol / dm 3 z raztopino permanganata

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

Polreakcijski potencial MnO 4 - + 5 e+ 8H + → Mn 2+ + 4H 2 O je odvisno od pH medija, saj vodikovi ioni sodelujejo v polovični reakciji.

permanganatometrija

Titrant je raztopina kalijevega permanganata KMnO 4 , ki je močan oksidant. Osnovna enačba:

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

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

V rahlo kislem, nevtralnem in rahlo alkalnem okolju se zaradi nižjega redoks potenciala permanganatni ion 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.

V alkalnem okolju se raztopina kalijevega permanganata zmanjša
do Mn+6.

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

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

Da bi se izognili stranskim reakcijam, se titracija s kalijevim permanganatom izvaja v kislem mediju, ki se ustvari z žveplovo kislino. Za ustvarjanje medija ni priporočljivo uporabljati klorovodikove kisline, saj lahko kalijev permanganat oksidira kloridni ion.

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

Najpogosteje se kot raztopina uporablja kalijev permanganat
z ekvivalentno molsko koncentracijo ~ 0,05 - 0,1 mol / dm 3. Ni primarni standard zaradi dejstva, da lahko vodne raztopine kalijevega permanganata oksidirajo vodo in organske nečistoče v njej:

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

Razgradnja raztopin kalijevega permanganata se pospeši v prisotnosti manganovega dioksida. Ker je manganov dioksid produkt razgradnje permanganata, je ta oborina avtokatalitični učinek na proces razgradnje.

Trden kalijev permanganat, ki se uporablja za pripravo raztopin, je onesnažen z manganovim dioksidom, zato je nemogoče pripraviti raztopino iz natančnega vzorca. Da bi dobili dovolj stabilno raztopino kalijevega permanganata, ga po raztopitvi vzorca KMnO 4 v vodi pustimo nekaj dni v temni steklenici (ali kuhamo), nato pa MnO 2 ¯ ločimo s filtracijo skozi steklo filter (ne uporabljajte papirnatega filtra, saj reagira s kalijevim permanganatom in tvori manganov dioksid).

Barva raztopine kalijevega permanganata je tako intenzivna, da
da indikator pri tej metodi ni potreben. Da bi 100 cm 3 vode dali opazno rožnato barvo, je dovolj 0,02 - 0,05 cm 3 raztopine KMnO 4
z ekvivalentno molsko koncentracijo 0,1 mol / dm 3 (0,02 M). Barva kalijevega permanganata na končni točki titracije je nestabilna in se postopoma razbarva zaradi interakcije presežka permanganata
z manganovimi (II) ioni, ki so prisotni na končni točki v sorazmerno veliki količini:

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

Standardizacija delovne raztopine KMnO 4 porabimo za natrijev oksalat ali oksalno kislino (sveže prekristalizirano in posušeno pri 105°C).

Uporabite raztopine primarnih standardov z molsko ekvivalentno koncentracijo IZ(½ Na 2 C 2 O 4) \u003d 0,1000 ali 0,05000 mol / l.

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

Pri titrimetrični analizi se kvantitativno določanje snovi izvede na podlagi volumna raztopine znane koncentracije, porabljene za reakcijo z določeno snovjo.

Postopek določanja vsebnosti snovi oziroma natančne koncentracije raztopine z volumetrično analizo imenujemo titracijo. Ta najpomembnejša operacija titrimetrične analize je v tem, da se v preskusno raztopino počasi vlije druga raztopina natančno znane koncentracije v količini, ki je enaka količini določene spojine.

Prostornine raztopin, ki kvantitativno reagirajo med seboj, so obratno sorazmerne z normalnimi koncentracijami teh raztopin:

V 1 = N 2 ali V 1 x N 1 = N 2 x V 2 V 1 x N 1 = V 2 x N 2

kjer je V prostornina reakcijske raztopine, l; N – koncentracija, n.

Ta določba je osnova titrimetrične analize. Za določitev koncentracije ene od raztopin je treba natančno poznati prostornine reakcijskih raztopin, natančno koncentracijo druge raztopine in trenutek, ko snovi reagirata v enakovrednih količinah. Pogoji za titrimetrično določanje so:

a) natančno merjenje volumnov reaktantov;

b) priprava raztopin natančno znane koncentracije, s pomočjo katerih se izvaja titracija, t.i. delovne raztopine (titrane)(pogosto takšne raztopine znane koncentracije imenujemo standardne (titrirane);

c) določitev konca reakcije.

Titrimetrično določanje traja veliko manj časa kot gravimetrično določanje. Namesto številnih dolgotrajnih operacij gravimetrične analize (obarjanje, filtracija, tehtanje itd.) se pri titrimetričnem določanju izvaja le ena operacija - titracija.

Natančnost titrimetričnih določitev je nekoliko manjša od natančnosti gravimetrične analize, vendar je razlika majhna, zato, kjer je mogoče, poskušajo določitev izvesti s hitrejšo metodo.

Da bi določena reakcija služila kot osnova za titracijo, mora izpolnjevati številne zahteve.

1. Reakcija mora kvantitativno potekati po določeni enačbi brez stranskih reakcij. Morate biti prepričani. Da se dodani reagent porabi izključno za reakcijo z določeno snovjo.

2. Konec reakcije je treba natančno zabeležiti, tako da je količina reagenta

enakovredno količini analita. Ekvivalentnost reaktantov je osnova za izračun rezultatov analize.

3. Reakcija mora potekati z zadostno hitrostjo in biti praktično nepovratna. Skoraj nemogoče je natančno določiti enakovredno točko za počasne reakcije.

METODE TITRACIJE

Glede na način izvajanja titracije ločimo neposredno, reverzno ali posredno titracijo (metoda substitucije).

Pri neposredni titraciji se titrant doda neposredno raztopini analita. Za analizo po tej metodi zadostuje ena delovna raztopina. Na primer, za določitev kisline je potrebna delovna raztopina alkalije, za določitev oksidanta je potrebna raztopina redukcijskega sredstva.

Pri povratni titraciji se raztopini analita doda znani volumen delovne raztopine, vzet v presežku. Po tem preostanek prve delovne raztopine titriramo z drugo delovno raztopino in izračunamo količino reagenta, ki je reagiral z analitom. Na primer, za določitev kloridnih ionov se analizirani raztopini klorida doda znani volumen raztopine AqNO 3, vzet v presežku. Obstaja reakcija

Aq + +Cl = AqCl↓.

Presežek raztopine AqNO 3 določimo z drugo delovno raztopino - amonijevega tiocianata NH 4 SCN:

Aq + + SCN - = AqSCN↓.

Pri posredni titraciji se analizirani raztopini doda presežek reagenta, ki reagira s snovjo, ki jo določimo. Nato s titracijo določimo enega od reakcijskih produktov. Na primer, za določitev cianovodikove kisline dodamo v presežku raztopino AqNO 3. Obstaja reakcija

HCN + AqNO 3 = AqCN↓ + HNO 3

Nato dušikovo kislino enostavno določimo z delovno alkalno raztopino NaOH:

HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O

V tem primeru se šibka cianovodikova kislina v enakovrednih količinah nadomesti z močno.

3. KLASIFIKACIJA TITRIMETRIČNIH METODO

ANALIZA

Titrimetrična analiza uporablja reakcije različnih vrst (kislinsko-bazična interakcija, kompleksiranje itd.), ki izpolnjujejo zahteve, ki veljajo za titrimetrične reakcije. Posamezne titrimetrične metode so poimenovane po vrsti glavne reakcije, ki se pojavi med titracijo, ali po imenu titranta (na primer pri argentometričnih metodah je titrant raztopina AqNO 3, pri permanganometričnih metodah raztopina KMnO 4 itd. ).Po načinu fiksiranja ekvivalenčne točke so titracijske metode z barvnimi indikatorji, metode potenciometrične titracije, konduktometrične, fotometrične itd. Pri razvrščanju glede na vrsto glavne reakcije, ki se pojavi med titracijo, se običajno razlikujejo naslednje metode titrimetrične analize:

1. kislinsko-bazične titracijske metode, ki temeljijo na reakcijah, povezanih s procesom prenosa 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 z uporabo reakcij tvorbe koordinacijskih spojin (na primer kompleksometrija):

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

Kjer je V 2 \u003d CH 2 - N /

׀ / CH 2 – COO-

3. Metode precipitacije, ki temeljijo na tvorbi težko topnih

povezave:

Aq + + Cl - + AqCl↓ (argentometrija),

Hg 2 2+ + 2Cl - \u003d Hg 2 Cl 2 ↓ (živo srebro);

4.metode redoks titracije. temelji

na redoks reakcije (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).

Pri titrimetriji se uporabljajo različne reakcije. Glede na to, katera reakcija je osnova titracije, se razlikujejo naslednje metode titrimetrične analize.

Kislinsko-bazične metode, ki temelji na nevtralizacijski reakciji:

H + + OH - → H 2 O

Ta metoda določa količino kislin, baz in nekaterih soli.

Metode oksidacije - redukcije(oksidimetrija). Te metode temeljijo na oksidacijsko-redukcijskih reakcijah. Z raztopino oksidanta določimo količino snovi, ki je redukcijsko sredstvo, in obratno.

Metode padavin in kompleksne formacije temeljijo na precipitaciji ionov v obliki težko topnih spojin in na vezavi ionov v slabo disociran kompleks.

Obstajajo naslednje metode titracije:

naravnost, ko med titracijo pride do reakcije med analitom in titrantom;

nasprotno, do ko raztopini, ki jo je treba določiti, dodamo namerno prevelik, a natančno izmerjen volumen raztopine znane koncentracije in presežek reagenta titriramo s titrantom;

substituentna titracija ko produkt reakcije analita s katerim koli reagentom titriramo s titrantom.

TITRANTI

titrant imenuje se raztopina, s pomočjo katere se opravi titrimetrično določanje, t.j. raztopina, ki jo je treba titrirati. Za določanje z uporabo titranta morate poznati njegovo natančno koncentracijo. Obstajata dva načina za pripravo titriranih raztopin, t.j. raztopine znane koncentracije.

1. Natančen vzorec, odvzet na analizni tehtnici, raztopimo v merilni bučki, t.j. pripravimo raztopino, v kateri sta znani količina topljenca in prostornina raztopine. V tem primeru se imenujejo rešitve raztopine s pripravljenimi titri.

2. Raztopino pripravimo do približno želene koncentracije, natančno koncentracijo pa določimo s titracijo, pri čemer imamo drugo raztopino s pripravljenim titrom. Titrirane raztopine, katerih natančno koncentracijo najdemo s titracijo, se imenujejo raztopine s fiksnim titrom.

Titrante običajno pripravimo v približno želeni koncentraciji in določimo njihovo natančno koncentracijo. Ne smemo pozabiti, da se titer raztopin sčasoma spreminja in ga je treba preverjati v rednih časovnih presledkih (od 1 do 3 tedne, odvisno od snovi, iz katere je raztopina pripravljena). Če je torej titrant pripravljen po natančno odvzetem vzorcu, potem njegov titer ustreza tistemu, ki je pripravljen le za omejen čas.

Eno od pravil titrimetrične analize je naslednje: titre titranov je treba nastaviti pod enakimi pogoji, pod katerimi se bo analiza izvajala.

Za določitev natančne koncentracije titranta (»nastavitev titra« ali standardizacija) uporabite t.i. začetne ali nastavitvene snovi.

Natančnost določanja titra titra in posledično natančnost vseh nadaljnjih analiz je odvisna od lastnosti prilagoditvene snovi. Material za namestitev mora izpolnjevati naslednje zahteve.

Skladnost sestave snovi z njeno kemijsko formulo.

Kemijska čistost - skupna količina nečistoč ne sme presegati 0,1 % - Stabilnost na zraku, t.j. ogljikov dioksid.

Obstojen v raztopini (ne oksidira ali razpade).

Morda velika ekvivalentna masa - to zmanjša relativno napako pri določanju.

Dobra topnost v vodi.

Sposobnost reagiranja z raztopino, katere titer je nastavljen v skladu s strogo določeno enačbo in z veliko hitrostjo.

Za nastavitev titra titranta iz prilagoditvenega sredstva pripravimo natančno raztopino glede na natančno odvzeti vzorec. Raztopino pripravimo v merilni bučki. Mersko bučko je treba sprati z mešanico kroma, dokler ne "steče", večkrat splakniti z vodo iz pipe in nato 3-4 krat z destilirano vodo. Lij mora biti čist, suh in prost vstop v grlo bučke.

Del prilagoditvene snovi stehtamo na analitski tehtnici v steklenici. Lahko stehtate natančno izračunano količino ali pa vzamete količino, ki je blizu izračunani, vendar natančno stehtani. V prvem primeru bo raztopina točno določena koncentracija, v drugem pa se izračuna natančna koncentracija.

Odvzeti vzorec previdno prenesemo skozi lij v merilno bučko. Ostanke tehtnice temeljito speremo v lij z destilirano vodo iz pomivalne steklenice. Nato operejo notranje stene lijaka in rahlo dvignejo zunanji del cevi. Zagotoviti je treba, da skupna količina vode, uporabljene za pranje tehtnice in lijaka, ne zavzame več kot polovice bučke. Vsebino bučke z rahlim vrtenjem mešamo, dokler se vzorec popolnoma ne raztopi. Nato vsebino bučke dovedemo do oznake z destilirano vodo iz pomivalne steklenice. Če želite to narediti, nalijte vodo približno 1 cm pod oznako. Bučko postavimo tako, da je oznaka v višini oči in previdno po kapljicah dodajamo vodo, dokler se spodnji del meniskusa ne dotakne oznake na vratu bučke (slika 1). Bučko previdno zaprite z zamaškom in, obrnite bučko, raztopino premešajte 12-15-krat. Raztopine za nastavitev titra morajo biti sveže pripravljene.

Pogosto se uporablja za pripravo titriranih raztopin. fiksni kanali, ki so zaprte steklene ampule z natančno stehtanimi reagenti. Vsaka ampula ima napis, ki prikazuje, katera snov in v kakšni količini je v ampuli.

V merilno bučko se vstavi lij, ki ga prav tako temeljito speremo in speremo z destilirano vodo. Če ampula ne vsebuje raztopine, temveč suho snov, mora biti lijak suh. Nato se v lij vstavi posebna steklena glava (običajno pritrjena na škatlo s fiksi), ki jo tudi speremo z destilirano vodo. Ampulo obrišemo z etilnim alkoholom, da odstranimo napis, in speremo z destilirano vodo. Nato ga vstavimo v lij tako, da se s tankim, navznoter ukrivljenim dnom dotakne udarca, ga dvigne navzgor in rahlo udari v konec udarnika. V tem primeru vsebina ampule vstopi v bučko skozi lij (slika 2). Na strani ali na vrhu ampule je vdolbina, v kateri je s stekleno palico s koničastim koncem izbodena luknja. Skozi to luknjo se notranje stene ampule sperejo z destilirano vodo iz podložke. Večkrat morate sprati v majhnih porcijah. Po tem se zunanje stene ampule sperejo in ampula se zavrže. Izperite lij in glavo, nato dvignite lij in operite zunanji del

Del cevi lijaka. Operite zgornji del vratu merilne bučke. Pri izvajanju vseh teh postopkov pranja pazite, da količina vode v merilni bučki do konca vseh postopkov ne presega 2∕3 prostornine bučke. Nežno zavrtite vsebino bučke. Če je fiksanal vseboval suho snov, jo mešajte, dokler se popolnoma ne raztopi. Nato vsebino bučke do oznake razredčimo z destilirano vodo. Bučko previdno zaprite in raztopino premešajte 12-15 krat.

Za nastavitev titra titranta s pipeto vzamemo ločene dele raztopine in titriramo. Prav tako lahko vzamete ločene stehtane dele izhodnega materiala in, vsakega od njih raztopite v poljubni količini vode, titrirate celotno nastalo raztopino. Ta metoda daje natančnejše rezultate kot prva, vendar je preveč naporna. Zato v laboratoriju praktično pri izvajanju analiz uporabljajo prvo metodo.

5. DOLOČANJE EKVIVALENČNE TOČKE IN KONCA

REAKCIJE

Med titracijo se ne uporablja presežek reagenta, ampak količina, ki je enaka količini analita. Pomemben pogoj za titrimetrično določanje vsebnosti snovi je natančna določitev trenutka, ko se reakcija med titrirano snovjo in titrantom konča, to je določitev točke enakovrednost. Bolj natančno kot je določen konec reakcije, natančnejši bo rezultat analize.

Za določitev konca reakcije se uporabljajo posebni reagenti, tako imenovani indikatorji. Delovanje indikatorjev je običajno posledica dejstva, da se po zaključku reakcije med titrirano snovjo in titrantom v prisotnosti majhnega presežka slednjega spremenijo in spremenijo barvo raztopine ali oborine. Ko se iz birete doda toliko titranta, da opazimo opazno spremembo barve titrirane raztopine, pravimo, da končna točka titracije.

V večini primerov se raztopini analita dodajo indikatorji in titracija poteka v prisotnosti indikatorja. To so t.i notranji kazalniki. V nekaterih primerih delujejo drugače: med potekom titracije iz titrirane raztopine s kapilaro odvzamemo kapljico raztopine, ki ji preko porcelanaste plošče dodamo kapljico indikatorja. Tako reakcija z indikatorjem poteka zunaj titrirane raztopine. Kazalniki, uporabljeni v tem primeru, se imenujejo zunanji.

Za vsako titrimetrično metodo obstajajo ločeni indikatorji. Pri kislinsko-bazičnih titracijah indikatorji spremenijo barvo, ko se spremeni pH raztopine. Pri metodah padavin se enakovrednost najde s prenehanjem padavin. Indikatorji, uporabljeni v teh metodah, tvorijo svetlo obarvano oboro ali raztopino s presežkom titranta. Včasih, če titriramo s svetlo obarvano raztopino, na primer z raztopino KMnO 4, je konec titracije viden brez indikatorja, saj se prva kapljica titranta, ki ne reagira z določeno snovjo, spremeni. barva titrirane raztopine.

Titrimetrična ali volumetrična analiza- metoda kvantitativne analize, ki temelji na merjenju prostornine (ali mase) reagenta T, porabljenega za reakcijo z analitom X. Z drugimi besedami, titrimetrična analiza je analiza, ki temelji na titraciji.

Namen laboratorijskih ur o titrimetričnih analiznih metodah je razvijanje praktičnih veščin v tehniki izvajanja titrimetrične analize in obvladovanje metod statistične obdelave rezultatov analiz na primeru specifičnih kvantitativnih določitev ter utrjevanje teoretičnega znanja z reševanjem tipičnih računske naloge za vsako temo.

Poznavanje teorije in prakse titrimetričnih analiznih metod je potrebno za kasnejši študij instrumentalnih analiz, drugih kemijskih in specialnih farmacevtskih strok (farmacevtika, toksikološka kemija, farmakognozija, farmacevtska tehnologija). Raziskane metode titrimetrične analize so farmakopejske in se pogosto uporabljajo v praksi farmacevta za nadzor kakovosti zdravil.

konvencije

A, X, T - katera koli snov, analit in titrant;

m(A), m(X), t(T)- masa katere koli snovi, analita in titranta, g;

M(A), M(X), M(T)- molska masa katere koli snovi, analita in titranta, g/mol;

n(A), n(X), n(T) - količina katere koli snovi, analita in titranta, mol;

Količina snovi ekvivalenta kateri koli snovi, snov, ki jo je treba določiti, in titrant, mol;

- prostornina raztopine katere koli snovi, analita in titranta, l;

- prostornina alikvota analita, enaka zmogljivosti pipete, l;

- prostornina analizirane raztopine analita, enaka prostornini bučke, l.

1. Osnovni pojmi titrimetrije

analiza

1.1. Titracija- postopek določanja snovi X s postopnim dodajanjem majhnih količin snovi T, pri katerem je na nek način zagotovljeno zaznavanje točke (trenutka), ko je vsa snov X reagirala. Titracija vam omogoča, da najdete količino snovi X iz znane količine snovi T, dodane do te točke (trenutka), ob upoštevanju dejstva, da je razmerje, v katerem X in T reagirata, znano iz stehiometrije ali kako drugače.

1.2. titrant- raztopina, ki vsebuje aktivni reagent T, s katero se izvaja titracija. Titracijo običajno izvedemo z dodajanjem titranta iz kalibrirane birete v titracijsko bučko, ki vsebuje raztopino, ki jo je treba analizirati. V to bučko pred titracijo dodamo alikvot analizirana raztopina.

1.3. Alikvotni delež (alikvot)- natančno znan del analizirane raztopine, vzet v analizo. Pogosto se jemlje s kalibrirano pipeto, njena prostornina pa je običajno označena s simbolom V ss .

1.4. Ekvivalentna točka (TE)- takšna točka (trenutek) titracije, pri kateri je količina dodanega titranta T enaka količini titrirane snovi X. Sinonimi za TE: stehiometrična točka, teoretična končna točka.

1.5. Titracija končne točke (KTT) - točka (trenutek) titracije, pri kateri neka lastnost raztopine (na primer njena barva) pokaže opazno (ostro) spremembo. LTT bolj ali manj ustreza TE, vendar najpogosteje ne sovpada z njim.

1.6. Indikator- snov, ki kaže vidno spremembo TE ali blizu nje. V idealnem primeru je indikator prisoten v dovolj nizki koncentraciji, da prehodni interval ne stane-

uporabljena je bila znatna količina titranta T. Ostra vidna sprememba indikatorja (na primer njegova barva) ustreza CTT.

1.7. Interval prehoda indikatorja- območje koncentracije vodika, kovine ali drugih ionov, znotraj katerega je oko sposobno zaznati spremembo odtenka, intenzivnosti barve, fluorescence ali druge lastnosti vidnega indikatorja, ki jo povzroči sprememba razmerja dveh ustreznih oblik indikator. To območje je običajno izraženo kot negativni logaritem koncentracije, na primer: Za redoks indikator je prehodni interval ustrezno območje redoks potenciala.

1.8. Stopnja titracije - prostorninsko razmerje V (T) dodanega titranta na prostornino V (TE) titranta, ki ustreza TE. Z drugimi besedami, stopnja titracije raztopine je razmerje med količino titrirane snovi in njeno začetno količino v analizirani raztopini:

1.9. Raven titracije- naročilo koncentracija uporabljene raztopine titranta, na primer 10 -1 , 10 -2 , 10 -3 itd.

1.10. Titracijska krivulja - grafični prikaz odvisnosti spremembe koncentracije c (X) analita X ali kakšne sorodne lastnosti sistema (raztopine) od prostornine V (T) dodani titrant T. Vrednost c (X) se med titracijo spreminja za več vrstnih redov velikosti, zato je titracijska krivulja pogosto izrisana v koordinatah: Abscisa prikazuje prostornino dodanega titranta V (T) ali stopnja titracije / . Če ravnotežno koncentracijo c (X) ali intenzivnost lastnosti, ki je sorazmerna z njo, narišemo vzdolž osi y, dobimo linearna titracijska krivulja.Če na osi y odstavimo ali logaritem intenzivnosti lastnosti, sorazmerne s c(X), dobimo logaritemska (ali monologaritemska) titracijska krivulja. Da bi jasneje opredelili značilnosti postopka titracije in za uporabne namene, včasih gradijo diferencialne titracijske krivulje, narisati vzdolž abscisne osi prostornino dodanega titranta V (T), in vzdolž osi y - prvi izvod logaritma koncentracije (ali intenzivnosti lastnosti, ki je sorazmerna z njo) glede na prostornino dodanega titranta: Takšne titracijske krivulje se običajno uporabljajo v fizikalno-kemijskih analitičnih metodah, na primer pri potenciometričnih titracijah.

1.11. Standardna rešitev- raztopina z znano koncentracijo učinkovine.

1.12. Standardizacija- postopek ugotavljanja koncentracije aktivnega reagenta v raztopini (najpogosteje s titriranjem s standardno raztopino ustrezne snovi).

1.13. Titracijski skok- interval ostre spremembe katere koli fizikalne ali fizikalno-kemijske lastnosti raztopine blizu točke ekvivalence, ki ga običajno opazimo, ko dodamo 99,9-100,1 % titranta v primerjavi z njegovo stehiometrično količino.

1.14. Slepa titracija- titracijo raztopine, ki je po volumnu, kislosti, količini indikatorja ipd. enaka analizirani raztopini, vendar ne vsebuje analita.

2. Osnovne operacije titrimetrične analize

2.1. Čiščenje, pranje, shranjevanje merilnih pripomočkov.

2.2. Preverjanje zmogljivosti merilnih pripomočkov.

2.3. Odvzem vzorca z natančno znano maso z razliko med rezultatoma dveh tehtanj (običajno na analitični tehtnici).

2.4. Kvantitativni prenos vzorca snovi v merilno bučko in raztapljanje snovi.

2.5. Polnjenje volumetričnih pripomočkov (bučk, biret, pipet) z raztopino.

2.6. Praznjenje pipet, biret.

2.7. Izbira alikvota analizirane raztopine.

2.8. Titracija in izračuni na podlagi rezultatov titracije.

3. Umerjanje merilnih instrumentov

Pri titrimetrični analizi se točne prostornine raztopine izmerijo z merilnimi pripomočki, ki so merilne bučke s prostornino 1000, 500, 250, 100, 50 in 25 ml, pipete in graduirane pipete s prostornino 10, 5, 3 , 2 in 1 ml. Zmogljivost bučke in pipete pri 20 °C je vgravirana na vratu bučke ali na strani pipete (nazivni volumen). Pri množični proizvodnji volumetričnih pripomočkov se lahko dejanska (prava) zmogljivost merilnih bučk, biret, pipet razlikuje od nazivnih vrednosti, navedenih na pripomočkih. Za doseganje zahtevane natančnosti dobljenih rezultatov titrimetrične analize

Umerjanje volumetrične steklovine temelji na določanju natančne mase vlite ali izlite destilirane vode, ki jo določimo z rezultati tehtanja steklovine pred in po vlivanju ali izlivanju vode. Prostornina vode v kalibrirani posodi (njena prostornina) in masa vode sta povezani z razmerjem:

kje - gostota vode pri temperaturi poskusa, g/ml.

Gostota vode je odvisna od temperature, zato pri izračunih uporabite podatke iz tabele. 2-1.

Tabela 2-1. Vrednosti gostote vode pri ustrezni temperaturi

Merilne bučke so kalibrirane za infundiranje, birete in pipete pa za prelivanje, saj med nalivanjem vedno ostanejo majhne količine tekočine na stenah posode.

3.1. Preverjanje prostornine merilne bučke

Bučko temeljito speremo, posušimo in stehtamo na analitski tehtnici z natančnostjo ± 0,002 g. Nato jo napolnimo z vodo (v nadaljevanju - destilirano) vzdolž spodnjega meniskusa, kapljice vode v zgornjem delu vratu bučko odstranimo s filtrirnim papirjem in ponovno stehtamo. Vsako tehtanje prazne bučke in bučke z vodo se izvede najmanj dvakrat, pri čemer razlika med tehtanjem ne sme presegati ± 0,005 g. Razlika med maso bučke z vodo in maso prazne bučke je enaka na maso vode, ki jo vsebuje bučka pri dani temperaturi. Prava prostornina bučke se izračuna tako, da se povprečna masa vode deli z njeno gostoto pri preskusni temperaturi (glej tabelo 2-1).

Na primer, če je merilna bučka z nazivno prostornino 100 ml kalibrirana, je povprečna masa vode pri 18 °C 99,0350 g. Potem je dejanska prostornina merilne bučke:

3.2. Preverjanje zmogljivosti birete

Bireta je steklen cilinder, katerega notranji premer se lahko nekoliko spreminja po dolžini birete. Enake delitve na bireti v njenih različnih delih ustrezajo neenakim volumnom raztopine. Zato kalibracija birete izračuna dejanske prostornine za vsako izbrano mesto birete.

Čisto in posušeno bireto napolnimo z vodo do oznake nič vzdolž spodnjega meniskusa in s filtrirnim papirjem odstranimo vodne kapljice z notranje površine zgornjega dela birete. Nato pod bireto nadomestimo steklenico, ki smo jo predhodno stehtali s pokrovom na analitski tehtnici. Iz birete se v steklenico počasi vlije določena količina vode (na primer 5 ml). Po tem se steklenica zapre s pokrovom in ponovno stehta. Razlika med maso tehtnice z vodo in prazne tehtnice je enaka masi vode, ki jo vsebuje bireta med deli 0 in 5 ml pri temperaturi poskusa. Nato bireto ponovno napolnimo z vodo do oznake nič vzdolž spodnjega meniskusa, v prazno bučko počasi vlijemo 10 ml vode in na podoben način določimo maso vode, ki jo vsebuje bireta med deli 0 in 10 ml. Pri kalibraciji birete, na primer za 25 ml, se ta postopek izvede 5-krat in izračuna se masa vode, ki ustreza nazivnim prostorninam, navedenim na bireti 5, 10, 15, 20 in 25 ml. Vsako tehtanje prazne steklenice in plastenke vode se ponovi vsaj dvakrat, pri čemer razlika med tehtanjem ne sme presegati ± 0,005 g.

Nato glede na tabelo. 2-1 določimo gostoto vode pri temperaturi poskusa in izračunamo pravo kapaciteto birete za vsako vrednost nazivne prostornine, ki je navedena na njej.

Na podlagi dobljenih podatkov se izračuna vrednost korekcije enaka razliki med izračunano vrednostjo prave zmogljivosti in ustrezno vrednostjo nazivne prostornine birete:

in nato narišite krivuljo napak zmogljivosti birete v koordinatah (Slika 2-1).

Naj na primer pri kalibraciji birete s prostornino 25 ml pri temperaturi 20 °C dobimo naslednje eksperimentalne podatke, ki so skupaj z rezultati ustreznih izračunov predstavljeni v tabeli. 2-2.

Na podlagi dobljenih tabeličnih podatkov se izriše krivulja korekcije zmogljivosti za dano bireto, s katero je mogoče natančneje določiti rezultate odčitka po bireti.

Tabela 2-2. Rezultati kalibracije za 25 ml bireto

riž. 2-1. Krivulja korekcije zmogljivosti birete

Na primer, naj uporabimo 7,50 ml titranta za titracijo alikvota analita glede na rezultate štetja na biret. Glede na graf (glej sliko 2-1) je korekcijska vrednost, ki ustreza tej nazivni prostornini, 0,025 ml, dejanski volumen uporabljenega titranta je: 7,50 - 0,025 = 7,475 ml.

3.3. Preverjanje zmogljivosti pipete

Pipeto, čisto in stehtano na analitski tehtnici, napolnimo z vodo do oznake nič vzdolž spodnjega meniskusa in nato vodo počasi polnimo.

vlijemo ob steno v predhodno stehtano steklenico. Steklenica je pokrita s pokrovom in stehtana z vodo. Vsako tehtanje prazne steklenice in plastenke z vodo se ponovi vsaj dvakrat, pri čemer razlika med tehtanjem ne sme presegati ± 0,005 g. Razlika med maso plastenke z vodo in prazne steklenice je enaka masi vode, ki jo vsebuje pipeta. Prava zmogljivost pipete se izračuna tako, da se povprečna masa vode deli z gostoto vode pri preskusni temperaturi (glej tabelo 2-1).

4. Tipični izračuni v titrimetrični analizi

4.1. Načini izražanja koncentracij, ki se uporabljajo za izračune v titrimetrični analizi

4.1.1. Molarna koncentracija snovi c (A), mol / l - količina snovi A v molih, ki jo vsebuje 1 liter raztopine:

(2.1)

kje - količina snovi A v molih, raztopljena v V (A) l

rešitev.

4.1.2. Molarna koncentracija, ekvivalentna snovi , mol / l - količina snovi A, ekvivalentna v molih, ki jo vsebuje 1 liter raztopine (prejšnje ime je "normalnost" raztopine):

(2.2)

kje
- količina snovi, ki je enaka A v molih,

raztopljen v V (A) l raztopine; - molska masa ekvivalenta ve-

snovi A, g/mol, - faktor ekvivalence snovi.

4.1.3. Titer snovi T(A), g / ml - masa topljenca A v gramih, ki ga vsebuje 1 ml raztopine:

4.1.4. Titrimetrični pretvorbeni faktor I, g / ml - masa analita v gramih, v interakciji z 1 ml titranta:

(2.4)

4.1.5. Korekcijski faktor F- vrednost, ki kaže, kolikokrat se praktične koncentracije titranta razlikujejo od ustreznih teoretičnih vrednosti, navedenih v metodi:

(2.5)

4.2. Izračun molskega masnega ekvivalenta snovi v reakcijah, uporabljenih v titrimetrični analizi

Ekvivalent je pravi ali pogojni delec, ki lahko doda ali donira en vodikov ion H + (ali mu je drugače enak v kislinsko-baznih reakcijah) ali doda ali donira en elektron v redoks reakcijah.

Faktor enakovrednosti - številka, ki označuje katero

Ekvivalentni delež je iz resničnega delca snovi A. Faktor ekvivalentnosti se izračuna na podlagi stehiometrije te reakcije:

kje Z- število protonov, ki jih da ali doda en reagirajući delec (molekula ali ion) v kislinsko-bazni reakciji, ali število elektronov, ki jih da ali sprejme en reagirajoči delec (molekula ali ion) v oksidacijski ali redukcijski polovični reakciji.

Molarna masa ekvivalenta snovi je masa enega mola ekvivalenta snovi, ki je enaka zmnožku faktorja ekvivalentnosti z molsko maso snovi, g / mol. Lahko se izračuna po formuli:

(2.6)

4.3. Priprava raztopine z redčenjem bolj koncentrirane raztopine z znano koncentracijo

Pri izvajanju titrimetrične analize je v nekaterih primerih potrebno pripraviti raztopino snovi A z volumnom približno znano koncentracijo z redčenjem bolj koncentrirane raztopine.

Ko raztopino razredčimo z vodo, se količina snovi A oziroma količina snovi A ne spremeni, zato lahko v skladu z izrazoma (2.1) in (2.2) zapišemo:

(2.7)
(2.8)

kjer se indeksa 1 in 2 nanašata na raztopine pred in po redčenju.

Iz dobljenih razmerij se izračuna prostornina bolj koncentrirane raztopine , ki ga je treba izmeriti za pripravo dane raztopine.

4.4. Priprava vnaprej določene prostornine raztopine s tehtanjem natančno znane mase

4.4.1. Izračun teže vzorca

Teoretična teža vzorca standardne snovi A, potrebna za pripravo določene prostornine raztopine z znano koncentracijo, se izračuna iz izrazov (2.1) in (2.2). Je enako:

(2.9)

če se uporablja molska koncentracija snovi v raztopini in:

(2.10)

če se uporabi molska koncentracija ekvivalenta snovi v raztopini.

4.4.2. Izračun natančne koncentracije pripravljene raztopine

Koncentracijo raztopine snovi A, pripravljene z natančnim vzorcem mase m (A), izračunamo iz razmerij (2.1-2.3), kjer je t(A)- praktična masa snovi A, vzeta iz razlike med dvema tehtanjem na analitski tehtnici.

4.5. Izračun koncentracije titranta med njegovo standardizacijo

Znan volumen standardne raztopine s koncentracijo titriramo z raztopino titranta volumna V (T)(ali obratno). V tem primeru za reakcijo, ki poteka v raztopini med postopkom titracije , ima zakon ekvivalentov obliko:

Od tu dobimo izraz za izračun molske koncentracije ekvivalenta titranta iz rezultatov titracije:

(2.12)

4.6. Izračun mase analita v analizirani raztopini4.6.1. neposredno titracijo

Snov, ki jo je treba določiti v analizirani raztopini, titriramo neposredno s titrantom.

4.6.1.1. Izračun z uporabo molarne koncentracije titranta

Alikvot raztopine analita titrirano

raztopina titranta z volumnom V(T). V tem primeru za reakcijo, ki se pojavi v raztopini med postopkom titracije:

zakon ekvivalentov ima obliko: in

(2.13)

Zato je molska koncentracija ekvivalenta analita, izračunana iz rezultatov titracije, enaka:

(2.14)

Dobljeni izraz nadomestimo z enačbo (2.2) in dobimo formulo za izračun mase analita v bučki s prostornino glede na rezultate neposredne titracije:

(2.15)

Če med titracijo del titranta porabi reakcija z indikatorjem, se izvede "slepi poskus" in se določi volumen titranta V "(T),

uporablja za titracijo indikatorja. Pri izračunih se ta prostornina odšteje od volumna titranta, ki je bil uporabljen za titriranje raztopine analita. Taka sprememba se izvede med "slepim poskusom" v vseh formulah za izračun, ki se uporabljajo v titrimetrični analizi. Na primer, formula (2.15) za izračun mase analita ob upoštevanju "slepega poskusa" bo videti tako:

(2.16)

4.6.1.2. Izračun z uporabo titrimetričnega pretvorbenega faktorja

Imamo analizirano raztopino z volumnom Za titracijo podobnih

milov delež raztopina analita uporabljena prostornina titranta V (T) s teoretičnim titrimetričnim pretvorbenim faktorjem in korekcijski faktor F. Potem je masa analita v alikvotu enaka:

(2.17)

in v celotnem analiziranem obsegu

(2.18)

4.6.2. substitucijska titracija

dodamo znani presežek reagenta A in izoliramo substituent B v količini, ki je enaka analitu:

Substituent B titriramo z ustreznim titrantom:

Zakon ekvivalentov za nadomestno titracijo:

z uporabo relacije (2.8) lahko zapišemo v obliki:

Od tu dobimo formulo za izračun molske koncentracije ekvivalenta analita v raztopini glede na rezultate substitucijske titracije:

ki ima enako obliko kot pri neposredni titraciji (2.14). Zato se vsi izračuni mase analita v analiziranem problemu med substitucijsko titracijo izvajajo po formulah (2.15-2.18) za neposredno titracijo. 4.6.3. Povratna titracija

Na alikvot analita dodaj znano presežek prvega titranta :

Nato presežek neizreagiranega prvega titranta titriramo z drugim titrantom, ki porabi prostornino :

Ekvivalentni zakon v tem primeru lahko zapišemo kot:

Od tu se izračuna molska koncentracija ekvivalenta snovi X v raztopini:

(2.19)

Dobljeni izraz nadomestimo v enačbo (2.2) in dobimo formulo za izračun mase analita v analizirani raztopini, ki je enaka prostornini bučke, na podlagi rezultatov povratne titracije:

5. Izvajanje in izvajanje praktičnega dela na titrimetrični analizi

5.1. Splošne določbe

Pri preučevanju razdelka "Titrimetrična analiza" je načrtovano delo na naslednjih temah.

Tema I Metode kislinsko-bazične titracije.

Tema II. Metode redoks titracije.

Tema III. Metode precipitacijske titracije.

Tema IV. Metode kompleksometrične titracije.

1. lekcija. Priprava raztopine klorovodikove kisline in njena standardizacija.

2. lekcija. Določanje mase alkalij v raztopini. Določanje mase karbonatov v raztopini. Določanje mase alkalije in karbonata v raztopini v skupni prisotnosti.

3. lekcija. Določanje mase amoniaka v raztopinah amonijevih soli.

a) Testna kontrola 1.

b) Določanje mase amoniaka v raztopinah amonijevih soli. Lekcija 4. Permanganometrična titracija.

a) Pisni preizkus 1.

b) Določanje mase vodikovega peroksida v raztopini.

c) Določanje mase železa(II) v raztopini soli. Določanje masnega deleža železa(II) v vzorcu soli.

Lekcija 5. Jodometrična titracija.

a) Določanje mase vodikovega peroksida v raztopini.

b) Določanje mase bakra(II) v raztopini. Lekcija 6. jodimetrična titracija.

Lekcija 7. Bromatometrična titracija. Določanje mase arzena (III) v raztopini.

Lekcija 8. bromometrična titracija. Določanje masnega deleža natrijevega salicilata v pripravku.

Lekcija 9. Nitritometrična titracija.

a) Testna kontrola 2.

b) Določanje masnega deleža novokaina v pripravku. Lekcija 10. Argentometrična titracija in heksacianoferatom-

tric titracija.

a) Pisni preizkus 2.

b) Določanje mase kalijevega bromida in kalijevega jodida v raztopini z argentometrično titracijo.

c) Določanje mase cinka v raztopini s heksacianoferatometrično titracijo.

Lekcija 11. Kompleksometrično določanje mase cinka in svinca v raztopini.

a) Testna kontrola 3.

b) Določanje mase cinka in svinca v raztopini.

Lekcija 12. Kompleksometrično določanje železa(III) in kalcija v raztopini.

a) Pisni preizkus 3.

b) Določanje mase železa(III) in kalcija v raztopini.

Glede na posebno situacijo je dovoljeno opraviti nekaj dela med ne enim, ampak dvema poukoma. Možno je tudi prestaviti časovni razpored testnih kontrol in pisnih testov.

Na koncu vsake teme so podani primeri testnih nalog za vmesno kontrolo znanja učencev, vsebina zaključnega pisnega preizkusa znanja, primer vstopnice za pisni preizkus.

Na koncu vsake ure dijak sestavi protokol, ki vsebuje datum in naziv opravljenega dela, bistvo metodologije, vrstni red dela, pridobljene eksperimentalne podatke, izračune, tabele, zaključke. Vse izračune rezultatov analize (koncentracija raztopine, masa analita) študenti izvedejo z natančnostjo četrte pomembne številke, razen v primerih, ki so posebej določeni v besedilu.

Vmesna kontrola praktičnih spretnosti in teoretičnega znanja se izvaja s pomočjo testne kontrole in pisnih testov.

5.2. Materialna podpora pouku titrimetrične analize

Steklenina: birete s prostornino 5 ml, volumetrične pipete s prostornino 2 in 5 ml, volumetrične bučke s prostornino 25, 50, 100 in 250 ml, konične bučke s prostornino 10-25 ml, steklenice, stekleni lijaki s premerom 20-30 mm, bučke iz navadnega ali temnega stekla s prostornino 100, 200 in 500 ml, merilni valji s prostornino 10, 100 ml.

reagenti: Pri delu se uporabljajo reagenti "kemično čiste" kvalifikacije in "ch.d.a.", indikatorski papir.

Naprave: analitične tehtnice z utežmi, tehnične tehtnice z utežmi, pečica, laboratorijski termometer z lestvico 20-100 °C, stativi z nogami za pritrditev biret in obroči za azbestne mreže, plinske gorilnike, vodne kopeli.

Pomožni materiali in dodatki: detergenti (soda, pralni praški, kromova mešanica), ščetke za pomivanje posode, gumijaste žarnice, azbestne mreže, lepilo za pisalne potrebščine, stekleni svinčniki, filtrirni papir.

Bibliografija

1. Predavanja za študente na sekciji »Titrimetrična analiza«.

2.Kharitonov Yu.Ya. Analitična kemija (analitika): V 2 zvezkih - ur. 5. - M .: Višja šola, 2010 (v nadaljnjem besedilu "Učbenik").

3.Lurie Yu.Yu. Priročnik za analitično kemijo.- M.: Kemija, 1989 (v nadaljnjem besedilu "Priročnik").

4.Džabarov D.N. Zbirka vaj in nalog iz analitične kemije.- Moskva: Ruski zdravnik, 2007.

Razvrstitev titrimetričnih analiznih metod

Analitična kemija

Metode titrimetrične analize lahko razvrstimo glede na naravo kemijske reakcije, ki je osnova za določanje snovi, in glede na metodo titracije.

Reakcije, ki se uporabljajo v titrimetrični analizi, so po svoji naravi različne vrste - ionske kombinacije in oksidacijsko-redukcijske reakcije. V skladu s tem lahko titrimetrične določitve razdelimo na naslednje glavne metode: kislinsko-bazična titracija (nevtralizacija), metode obarjanja in kompleksiranja, oksidacijsko-redukcijska metoda.

Metoda kislinsko-bazične titracije (nevtralizacije). Sem spadajo definicije, ki temeljijo na interakciji kislin in baz, t.j. o nevtralizacijski reakciji:

Metoda kislinsko-bazične titracije (nevtralizacije) določa količino kislin (alkalimetrija) ali baz (acidimetrija) v dani raztopini, količino soli šibkih kislin in šibkih baz ter snovi, ki reagirajo s temi solmi. Uporaba nevodnih topil (alkoholi, aceton itd.) je omogočila razširitev nabora snovi, ki jih je mogoče določiti s to metodo.

Metode padavin in tvorbe kompleksov. To vključuje titrimetrične določitve, ki temeljijo na precipitaciji iona v obliki slabo topne spojine ali njene vezave v slabo disociran kompleks.

Metode oksidacije - rekuperacija (redoksimetrija). Te metode temeljijo na oksidacijskih in redukcijskih reakcijah. Običajno so poimenovani glede na uporabljeno titrirano raztopino reagenta, na primer:

permanganatometrija, ki uporablja oksidacijske reakcije s kalijevim permanganatom KMnO4;

jodometrija, ki uporablja oksidacijske reakcije z jodom ali redukcijo z I-oni;

bikromatometrija, ki uporablja oksidacijske reakcije s kalijevim dikromatom K2Cr2O7;

bromatometrija, ki uporablja oksidacijske reakcije s kalijevim bromatom KBrO3.

Med oksidacijsko-redukcijske metode sodijo tudi cerimetrija (oksidacija z ioni Ce4+), vanadatometrija (oksidacija z ioni VO3), titanometrija (redukcija z ioni T13+). Glede na metodo titracije ločimo naslednje metode.

Metoda direktne titracije. V tem primeru ion, ki ga je treba določiti, titriramo z raztopino reagenta (ali obratno).

metoda zamenjave. Ta metoda se uporablja, ko je iz enega ali drugega razloga težko določiti točko enakovrednosti, na primer pri delu z nestabilnimi snovmi itd.

Metoda povratne titracije (titracija po ostanku). Ta metoda se uporablja, kadar ni na voljo ustreznega indikatorja ali ko glavna reakcija ne poteka zelo hitro. Na primer, za določitev CaCO3 vzorec snovi obdelamo s presežkom titrirane raztopine klorovodikove kisline:

Ne glede na to, katera metoda se uporablja za določanje, se vedno domneva:

1) natančno merjenje volumnov ene ali obeh reakcijskih raztopin;

2) prisotnost titrirane raztopine, s katero se titracija izvaja;

3) izračun rezultatov analize.

V skladu s tem se, preden nadaljujemo z obravnavo posameznih metod titrimetrične analize, ustavimo pri merjenju volumnov, izračunu koncentracij in pripravi titriranih raztopin ter pri izračunih za titrimetrične določitve.

Ekvivalentna točka

Ekvivalentna točka (v titrimetrični analizi) - trenutek titracije, ko je število ekvivalentov dodanega titranta enako ali enako številu ekvivalentov analita v vzorcu. V nekaterih primerih opazimo več ekvivalenčnih točk ena za drugo, na primer pri titriranju polibazičnih kislin ali pri titriranju raztopine, v kateri je treba določiti več ionov.

Titracijska krivulja ima eno ali več pregibnih točk, ki ustrezajo ekvivalenčnim točkam.

Končna točka titracije (podobna točki ekvivalence, vendar ni enaka) je točka, na kateri indikator spremeni barvo pri kolorimetrični titraciji.

Metode za določanje ekvivalenčne točke

Uporaba indikatorjev

To so snovi, ki zaradi kemičnih procesov spremenijo svojo barvo. Kislinsko-bazni indikatorji, kot je fenolftalein, spreminjajo barvo glede na pH raztopine, v kateri so. Redox indikatorji spremenijo svojo barvo po spremembi potenciala sistema in se tako uporabljajo pri redoks titracijah. Pred začetkom titracije v testno raztopino dodamo nekaj kapljic indikatorja in po kapljicah dodamo titrant. Takoj, ko raztopina po tem, ko indikator spremeni svojo barvo, se titracija ustavi, ta trenutek je približno enakovredna točka.

Pravilo izbire indikatorja - pri titriranju se uporablja indikator, ki spremeni svojo barvo blizu ekvivalenčne točke, t.j. prehodni interval barve indikatorja naj po možnosti sovpada s preskokom v titraciji.

Potenciometrija

V tem primeru se uporablja naprava za merjenje elektrodnega potenciala raztopine. Ko je dosežena točka enakovrednosti, se potencial delovne elektrode dramatično spremeni.

S pH metri

pH meter je v bistvu tudi potenciometer, ki uporablja elektrodo, katere potencial je odvisen od vsebnosti H+ ionov v raztopini, to je primer uporabe ionsko selektivne elektrode. Na ta način lahko spremljamo spremembo pH med celotnim postopkom titracije. Ko je dosežena točka enakovrednosti, se pH močno spremeni. Ta metoda je natančnejša od titracije z uporabo kislinsko-baznih indikatorjev in jo je mogoče enostavno avtomatizirati.

Prevodnost

Prevodnost raztopine elektrolita je odvisna od prisotnih ionov v njej. Med titracijo se prevodnost pogosto bistveno spremeni (na primer pri kislinsko-bazični titraciji ioni H+ in OH− medsebojno delujejo in tvorijo nevtralno molekulo H2O, kar povzroči spremembo prevodnosti raztopine). Celotna prevodnost raztopine je odvisna tudi od drugih prisotnih ionov (na primer kontrainov), ki k njej prispevajo različno. Po drugi strani pa je odvisno od mobilnosti vsakega iona in od skupne koncentracije ionov (ionske jakosti). V zvezi s tem je spremembo prevodnosti veliko težje napovedati kot izmeriti.

Sprememba barve

Med nekaterimi reakcijami pride do spremembe barve tudi brez dodajanja indikatorja. To najpogosteje opazimo pri redoks titracijah, ko imajo izhodne snovi in reakcijski produkti različne barve v različnih oksidacijskih stanjih.

padavine

Če med reakcijo nastane netopna trdna snov, se ob koncu titracije tvori oborina. Klasičen primer takšne reakcije je tvorba zelo netopnega srebrovega klorida AgCl iz ionov Ag+ in Cl−. Presenetljivo je, da to ne določa natančno konca titracije, zato se precipitacija najpogosteje uporablja kot povratna titracija.

Izotermna kalorimetrična titracija

Uporablja se izotermični titracijski kalorimeter, ki določi ekvivalenčno točko s količino toplote, ki jo sprosti ali absorbira reakcijski sistem. Ta metoda je pomembna pri biokemičnih titracijah, na primer za ugotavljanje, kako se encimski substrat veže na encim.

Termometrična titrimetrija

Termometrična titrimetrija je izjemno prilagodljiva tehnika. Od kalorimetrične titrimetrije se razlikuje po tem, da se reakcijska toplota, ki jo kaže padec ali dvig temperature, ne uporablja za določanje količine snovi v preskusnem vzorcu. Nasprotno, ekvivalentna točka se določi glede na območje, na katerem pride do spremembe temperature. Glede na to, ali je reakcija med titrantom in analitom eksotermna ali endotermna, se bo temperatura med postopkom titracije ustrezno dvignila ali znižala. Ko je vsa preskusna snov reagirala s titrantom, lahko sprememba območja, v katerem temperatura narašča ali pade, določi ekvivalenčno točko in upogib temperaturne krivulje. Točno ekvivalenčno točko je mogoče določiti tako, da vzamemo drugo izpeljanko temperaturne krivulje: jasen vrh bo označeval enakovredno točko.

Spektroskopija

Ekvivalenčno točko lahko določimo z merjenjem absorpcije svetlobe raztopine med titracijo, če je znan spekter produkta, titranta ali analita. Relativna vsebnost reakcijskega produkta in preskusne snovi vam omogoča določitev točke enakovrednosti. Vendar pa je prisotnost prostega titranta (kar kaže na zaključek reakcije) mogoče zaznati pri zelo nizkih vrednostih.

Amperometrija

Metoda, ki vam omogoča, da določite ekvivalenčno točko glede na velikost toka pri danem potencialu. Velikost toka zaradi oksidacijske/redukcijske reakcije preskusne snovi ali produkta na delovni elektrodi je odvisna od njihove koncentracije v raztopini. Ekvivalentna točka ustreza spremembi velikosti toka. Ta metoda je najbolj uporabna, kadar je treba zmanjšati porabo titranta, na primer pri titriranju halogenidov z ionom Ag+.

Neposredna in povratna titracija.

Pri najpreprostejši varianti titracije analit neposredno komunicira s titrantom. Količina analita se izračuna iz molske koncentracije titranta, njegove prostornine, potrebne za dosego točke ekvivalence, in stehiometrije reakcije med analitom in titrantom.

Pri povratni titraciji analit ne sodeluje s titrantom, temveč z drugim reagentom, ki je prisoten v presežku. Presežek se nato določi s titracijo. Če je začetna količina reagenta znana in je določen njegov presežek, potem je razlika med njima količina reagenta, ki je šla v reakcijo z analitom.

Povratna titracija se uporablja na primer, kadar je ravnotežna konstanta reakcije neposredne titracije premajhna. Drugi razlogi za uporabo povratne titracije so pomanjkanje ustrezne indikacijske metode ali nezadostna hitrost reakcije pri neposredni titraciji.

substitucijska titracija.

Analizirani raztopini, ki vsebuje kovinske ione, ki jih je treba določiti, dodamo magnezijev kompleks MgY2-. Ker je manj stabilen od kompleksa kovinskega iona, ki ga je treba določiti s kompleksonom, potem pride do substitucijske reakcije in sprosti se ion Mg2+.

Nato ion Mg2+ titriramo s kompleksonom III v prisotnosti črnega eriokroma T.

Na podlagi volumna EDTA, uporabljenega za titracijo, se izračuna masa kovinskega iona, ki ga je treba določiti. Ta metoda titracije je možna le, če so kompleksne spojine določenih kovin stabilnejše od magnezijevega kompleksa.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Titrimetrična analiza je metoda za določanje količine snovi z natančnim merjenjem volumna raztopin snovi, ki reagirajo med seboj.

Titer- količina snovi v 1 ml. raztopino ali enakovredno analitu. Na primer, če je titer H 2 SO 4 0,0049 g / ml, to pomeni, da vsak ml raztopine vsebuje 0,0049 g žveplove kisline.

Raztopina, katere titer je znan, se imenuje titrirana. Titracija- postopek dodajanja v preskusno raztopino ali alikvota enakovredne količine titrirane raztopine. V tem primeru se uporabljajo standardne rešitve - fiksni kanali- raztopine z natančno koncentracijo snovi (Na 2 CO 3, HCl).

Reakcija titracije mora izpolnjevati naslednje zahteve:

visoka stopnja reakcije;

reakcija mora potekati do konca;

reakcija mora biti zelo stehiometrična;

imajo priročno metodo za fiksiranje konca reakcije.

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O

Glavna naloga titrimetrične analize ni le uporaba raztopine natančno znane koncentracije (fiksanal), ampak tudi pravilna določitev točke ekvivalence.

Ekvivalentno točko lahko določite na več načinov:

Glede na notranjo barvo ionov elementa, ki se določi, na primer mangan v obliki anionaMNO 4 -

Po vsebini priča

Primer: Ag + + Cl - "AgCl $

Ag + + CrO 4 "Ag 2 CrO 4 $ (svetlo oranžna barva)

V bučko dodamo majhno količino soli K 2 CrO 4, kjer je potrebno določiti klorov ion (priča). Nato iz birete postopoma dodajamo testno snov, pri čemer prvi reagirajo kloridni ioni in nastane bela oborina (AgCl), tj. PR AgCl<< ПР Ag2Cr O4.

Tako bo dodatna kapljica srebrovega nitrata dala svetlo oranžno barvo, saj je ves klor že reagiral.

III. Uporaba indikatorjev: v reakciji nevtralizacije se na primer uporabljajo kislinsko-bazni indikatorji: lakmus, fenolftalein, metil oranžna - organske spojine, ki spremenijo barvo, ko preidejo iz kislega v alkalno.

Kazalniki- organska barvila, ki ob spremembi kislosti medija spremenijo barvo.

Shematično (izpustimo vmesne oblike) lahko indikatorsko ravnotežje predstavimo kot kislinsko-bazično reakcijo

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

H2O
H++OH-

H + + H 2 O
H3O+

Na območje barvnega prehoda indikatorja (položaj in interval) vplivajo vsi dejavniki, ki določajo konstanto ravnotežja (ionska jakost, temperatura, tuje snovi, topilo), pa tudi indikator.