Titrimetrična analiza (volumenska analiza) je metoda kvantitativne analize, ki temelji na merjenju prostornine ali mase reagenta, potrebnega za reakcijo z analitom. Titrimetrična analiza se pogosto uporablja v biokemičnih, kliničnih, sanitarnih in drugih laboratorijih v eksperimentalnih študijah in za klinične analize. Na primer pri vzpostavljanju kislinsko-bazičnega ravnovesja, določanju kislosti želodčnega soka, kislosti in alkalnosti urina itd. Titrimetrična analiza je tudi ena glavnih metod kemijske analize v kontrolnih in analitskih lekarniških laboratorijih.

Količina preskusne snovi v titrimetrični analizi se določi s titracijo: raztopino druge snovi z znano koncentracijo postopoma dodajamo natančno izmerjeni prostornini raztopine preskusne snovi, dokler njena količina ne postane kemično enaka količini preskusne snovi. snov. Stanje ekvivalentnosti se imenuje titracijska ekvivalenčna točka. Raztopina reagenta z znano koncentracijo, ki se uporablja za titracijo, se imenuje titrirana raztopina (standardna raztopina ali titrant): natančno koncentracijo titrirane raztopine lahko izrazimo s titrom (g / ml), normalnostjo (ekv. / l) itd.

Za reakcije, ki se uporabljajo v titrimetrični analizi, so postavljene naslednje zahteve: snovi morajo reagirati v strogo kvantitativnih (stehiometričnih) razmerjih brez stranskih reakcij, reakcije morajo potekati hitro in skoraj do konca; za določitev točke ekvivalence je treba uporabiti dovolj zanesljive metode, izključiti je treba vpliv tujih snovi na potek reakcije. Poleg tega je zaželeno, da pri titrimetrični analizi reakcije potekajo pri sobni temperaturi.

Ekvivalentno točko v titrimetrični analizi določimo tako, da spremenimo barvo titrirane raztopine ali indikatorja, vnesenega na začetku ali med titracijo, spremenimo električno prevodnost raztopine, spremenimo potencial elektrode, potopljene v titrirano raztopino, spremenimo tok. vrednost, optična gostota itd.

Ena od široko uporabljenih metod za določitev ekvivalenčne točke je indikatorska metoda. Indikatorji - snovi, ki omogočajo določitev končne točke titracije (trenutek ostre spremembe barve titrirane raztopine). Najpogosteje se celotni titrirani raztopini doda indikator (notranji indikator). Pri delu z zunanjimi indikatorji občasno vzamemo kapljico titrirane raztopine in jo pomešamo s kapljico indikatorske raztopine ali položimo na indikatorski papir (kar vodi do izgub analita).

Postopek titracije je grafično prikazan v obliki titracijskih krivulj, ki vam omogočajo vizualizacijo celotnega poteka titracije in izbiro indikatorja, ki je najprimernejši za pridobitev natančnih rezultatov, ker. titracijska krivulja se lahko primerja z intervalom spremembe barve indikatorja.

Napake pri titrimetrični analizi so lahko zaradi značilnosti te reakcije metodološke in specifične. Metodološke napake so povezane s posebnostmi metode titracije in so odvisne od napak merilnih instrumentov, kalibracije volumetrične steklovine, pipet, biret, nepopolnega odvajanja tekočin vzdolž sten volumetrične steklovine.

Specifične napake so posledica značilnosti dane reakcije in so odvisne od ravnotežne konstante reakcije in od natančnosti iskanja ekvivalenčne točke. molekula farmacevtskega zdravila analgin

Metode titrimetrične analize, odvisno od reakcij, na katerih temeljijo, so razdeljene v naslednje glavne skupine:

• 1. Metode nevtralizacije ali kislinsko-bazična titracija temeljijo na nevtralizacijskih reakcijah, torej na interakciji kislin in baz. Te metode vključujejo acidimetrijo (kvantificiranje baz z uporabo titriranih raztopin kislin), alkalometrijo (določanje kislin z uporabo titriranih raztopin baz), halometrijo (kvantifikacija soli z uporabo baz ali kislin, če reagirajo s solmi v stehiometričnih razmerjih).
• 2. Precipitacijske metode temeljijo na titraciji snovi, ki tvorijo netopne spojine v določenem mediju, na primer soli barija, srebra, svinca, cinka, kadmija, živega srebra (II), bakra (III) itd. Te metode vključujejo argentometrija (titracija z raztopino nitratnega srebra), merkurometrija (titracija z raztopino železovega živosrebrovega nitrata) itd.
• 3. Metode kompleksiranja ali kompleksometrije (merkurimetrija, fluorometrija itd.) temeljijo na uporabi reakcij, pri katerih nastajajo kompleksne spojine, na primer Ag + + 2CN-Y Ag (CN) 2]. Metode kompleksiranja so tesno povezane z metodami padavin, saj številne reakcije obarjanja spremlja tvorba kompleksov, nastajanje kompleksov pa obarjanje težko topnih spojin.
• 4. Oksidacijsko-redukcijske metode ali oksidimetrija vključujejo permanganatometrijo, kromatometrijo (bikromatometrijo), jodometrijo, bromatometrijo, cerimetrijo, vanadometrijo itd.

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, kjer je treba določiti klorov ion, dodamo majhno količino soli K 2 CrO 4 (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 nevtralizacijski reakciji se na primer uporabljajo kislinsko-bazni indikatorji: lakmus, fenolftalein, metil oranžna - organske spojine, ki spremenijo barvo, ko preidejo iz kislega v alkalno okolje.

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.

Klasifikacija metod titrimetrične analize.

kislinsko-bazična titracija (nevtralizacija): ta metoda določa količino kisline ali alkalije v analizirani raztopini;

precipitacija in kompleksiranje (argentometrija)

Ag + + Cl - "AgCl $

redoks titracija (redoksimetrija):

a) permanganatometrija (KMnO 4);

b) jodometrija (Y 2);

c) bromatometrija (KBrO 3);

d) dihromatometrija (K2Cr2O7);

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

f) vanadometrija (NH 4 VO 3);

g) titanometrija (TiCl 3) itd.

Predavanje 7. Titrimetrična metoda analize.

1. Bistvo titrimetrične analizne metode

2. Klasifikacija titrimetričnih analiznih metod

3. Izračuni v titrimetriji. Standardne in delujoče rešitve

4. Napake titrimetrične metode

5. Konstrukcija titracijskih krivulj.

Titrimetrična metoda analize temelji na dejstvu, da snovi med seboj reagirajo v enakovrednih količinah:

kjen1 inn2 količine snovi 1 in 2, [ n ]= mol

kjeCmolarna ekvivalentna koncentracija;Vprostornina raztopine [V]= l

Potem je za dve stehiometrično reagirajoči snovi razmerje res:

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

Titer- količino g snovi, ki jo vsebuje 1 ml raztopine ali enakovredno snovi, ki jo je treba določiti. Na primer, če je titer H2SO4 0,0049 g/ml, to pomeni, da vsak ml raztopine vsebuje 0,0049 g žveplove kisline.

Raztopina, katere titer je znan, se imenuje titrirana raztopina. Titracija- postopek dodajanja v preskusno raztopino ali alikvota enakovredne količine titrirane raztopine. V tem primeru se uporabljajo standardne raztopine - raztopine z natančno koncentracijo snovi (Na2CO3, HCl).

Reakcija titracije mora izpolnjevati naslednje zahteve:

1) Reakcija mora potekati kvantitativno, biti strogo stehiometrična

2) Reakcija mora potekati z visoko hitrostjo;

3) Reakcija mora potekati do konca, ne sme biti konkurenčnih procesov;

4) Za dano reakcijo mora obstajati priročen način za določitev konca reakcije (ekvivalentna točka).

Na primer kislinsko-bazična titracija:

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

Klasifikacija metod titrimetrične analize.

Titrimetrične metode analize lahko razvrstimo po več kriterijih. Na primer, glede na vrsto glavne reakcije, ki se pojavi med titracijo:

1) kislinsko-bazična titracija (nevtralizacija): H3O + + OH - ↔ 2H2O

ta metoda določa količino kisline ali alkalije v analizirani raztopini;

a) acidimetrija

b) alkalometrija

2) redoks titracija (redoksimetrija):

Ox1 + Rdeča2 ↔ Ox2 + Rdeča1

a) permanganatometrija (KMnO4);

b) jodometrija (I2);

c) bromatometrija (KBrO3);

d) dihromatometrija (K2Cr2O7);

e) cerimetrija (Ce(SO4)2);

f) vanadometrija (NH4VO3);

g) titanometrija (TiCl3) itd.

3) titracija oborine: Me + X ↔ MeX↓

a) argentometrija Ag+ + Cl - "AgCl $

b) Merkurometrija

4) kompleksometrična titracija Mem+ + nL ↔ m+

a) živo srebro

b) kompleksometrija (EDTA)

Glavna naloga titrimetrične analize ni le uporaba raztopine natančno znane koncentracije, temveč tudi pravilno določitev točke ekvivalence. Ekvivalentno točko lahko določite na več načinov:

1. Glede na barvo ionov elementa, ki se določa, na primer permanganatni ioni MNO4 - imajo škrlatno barvo

2. S pomočjo indikatorjev se na primer pri nevtralizacijski reakciji uporabljajo kislinsko-bazni indikatorji: lakmus, fenoftalein, metil oranžna - organske spojine, ki spremenijo barvo, ko preidejo iz kislega v alkalni medij.

Kazalniki- organska barvila, ki ob spremembi kislosti medija spremenijo barvo. Shematično (izpustimo vmesne oblike) lahko indikatorsko ravnotežje predstavimo kot kislinsko-bazično reakcijo

HIn + H2O In - + 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.

3. Po vsebini-priča

Primer: Ag+ + Cl - " AgCl $

Ag+ + CrO4" Ag2CrO4$ (svetlo oranžna barva)

V bučko dodamo majhno količino soli K2CrO4, 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.

Metode titracije.

1. direktna titracija, pri neposredno titracijo titrant se neposredno doda snovi, ki jo je treba titrirati. Ta metoda je uporabna le, če so izpolnjene vse zgoraj navedene zahteve.

2. povratna titracija(s presežkom), ki se uporablja v počasni reakciji. Če je stopnja reakcije nizka ali ni mogoče najti indikatorja ali so opaženi stranski učinki, na primer izgube analita zaradi hlapnosti, lahko uporabite tehniko povratna titracija: snovi, ki jo je treba določiti, dodamo znani presežek titranta T1, pripeljemo reakcijo do konca in nato poiščemo količino neizreagiranega titranta tako, da ga titriramo z drugim reagentom T2 s koncentracijo C2. očitno je, da se količina titranta T1, enaka razliki CT1VT1 = CT2VT2, porabi za analit.

3. posredna titracija (s substitucijo), uporablja pri analizi organskih spojin. Če je reakcija nestehiometrična ali poteka počasi, potem uporabimo substituentsko titracijo, za katero izvedemo kemično reakcijo analita s pomožnim reagentom in dobljeni produkt v enakovredni količini titriramo z ustreznim titrantom.

Metode za izražanje koncentracije raztopine.

Molarna koncentracija - mol / l

1M - 1 liter vsebuje 1 g / mol snovi

Molarna koncentracija ekvivalentov (normalne raztopine) (raztopina mora vsebovati dano število ekvivalentnih mas v 1 litru).

Kemični ekvivalent je količina snovi, ki ustreza enemu g atoma vodika.

Titer raztopine T

Titer za delovno snov: https://pandia.ru/text/79/035/images/image004_113.gif" width="133" height="48 src="> [g/ml]

Titer za delovno snov je treba pretvoriti v titer za analit s pretvorbenim faktorjem: Tonp = Trab F

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

a - vzorec analizirane snovi

Standardne in delujoče rešitve

Titrant z znano koncentracijo se imenuje standardna raztopina. Glede na način priprave ločimo primarne in sekundarne standardne raztopine. Primarno standardno raztopino pripravimo z raztapljanjem natančne količine kemično čiste snovi znane stehiometrične sestave v določenem volumnu topila. Raztopino sekundarnega standarda pripravimo na naslednji način: pripravimo raztopino s približno koncentracijo in določimo njeno koncentracijo (standardiziramo) glede na ustrezni primarni standard.

Primarne referenčne snovi morajo izpolnjevati številne zahteve:

1. Sestava snovi mora strogo ustrezati kemični formuli. Vsebnost nečistoč manj kot 0,05 %

2. Snov mora biti stabilna pri sobni temperaturi, ne higroskopna, ne oksidirana z atmosferskim kisikom, ne absorbirati ogljikovega dioksida, ne hlapna.

3. Snov mora imeti dovolj visoko molekulsko maso, da se zmanjšajo napake pri tehtanju.

Za pripravo primarnih standardnih raztopin lahko uporabite fiksanal - ampulo, v kateri je zaprta znana količina standardne snovi ali raztopine.

Laboratorij #8

TITRIMETRIČNA ANALIZA

Namen dela: seznaniti se z osnovami titrimetrične analize, preučiti glavne metode in tehnike titracije.

TEORETIČNI DEL

1. Bistvo titrimetrične analize. Osnovni koncepti.

Titrimetrična (volumetrična) analiza je ena najpomembnejših vrst kvantitativne analize. Njegove glavne prednosti so natančnost, hitrost izvedbe in možnost uporabe za določanje najrazličnejših snovi. Določanje vsebnosti snovi v titrimetrični analizi se izvede kot rezultat reakcije natančno znane količine ene snovi z neznano količino druge, čemur sledi izračun količine snovi, ki se določi po na reakcijsko enačbo. Reakcija, ki poteka v tem primeru, mora biti stehiometrična, to pomeni, da morajo snovi reagirati strogo kvantitativno, v skladu s koeficienti v enačbi. Samo pod tem pogojem lahko reakcijo uporabimo za kvantitativno analizo.

Glavna operacija titrimetrične analize je titracijo- postopno mešanje snovi do popolnega zaključka reakcije. Običajno se v titrimetrični analizi uporabljajo raztopine snovi. Med titracijo se raztopina ene snovi postopoma dodaja raztopini druge snovi, dokler snovi popolnoma ne reagirajo. Raztopina, ki se vlije, se imenuje titrant, se imenuje raztopina, ki ji je dodan titrant titrirana raztopina. Prostornina raztopine, ki jo je treba titrirati, se imenuje alikvotni del oz alikvotni volumen.

Ekvivalentna točka imenujemo trenutek, ki nastopi med titracijo, ko reaktanti popolnoma reagirajo. Na tej točki so v enakovrednih količinah , zadostuje za popolno, brez ostanka, reakcijo.

Za titracijo se uporabljajo raztopine z natančno znanimi koncentracijami, ki se imenujejo standardno oz titrirano. Obstaja več tipov standardnih rešitev.

primarni standard imenujemo raztopina z natančno znano koncentracijo, pripravljena z natančnim vzorcem snovi. Snov za pripravo primarnega standarda mora imeti določeno sestavo in biti določene stopnje čistosti. Vsebnost nečistoč v njem ne sme presegati uveljavljenih norm. Pogosto je snov podvržena dodatnemu čiščenju, da se pripravijo standardne raztopine. Pred tehtanjem se snov posuši v eksikatorju nad sušilnim sredstvom ali hrani pri povišani temperaturi. Vzorec stehtamo na analitski tehtnici in raztopimo v določenem volumnu topila. Nastala standardna raztopina med skladiščenjem ne sme spremeniti svojih lastnosti. Standardne raztopine shranjujte v tesno zaprtih posodah. Po potrebi jih zaščitimo pred neposredno sončno svetlobo in izpostavljenostjo visokim temperaturam. Standardne raztopine številnih snovi (HCl, H2SO4, Na2B4O7 itd.) lahko hranimo leta brez spreminjanja koncentracije.

Ker je priprava snovi za pripravo standardne raztopine dolg in naporen proces, kemična industrija proizvaja t.i. fiksni kanali. Fixanal je steklena ampula, v kateri je zaprta določena količina snovi. Ampula se zlomi in snov se kvantitativno prenese v merilno bučko, nato pa se volumen tekočine dovede do oznake. Uporaba fiksanalov močno poenostavi postopek in skrajša čas priprave standardne raztopine.

Nekatere snovi je težko dobiti v kemično čisti obliki (na primer KMnO4). Zaradi vsebnosti nečistoč je pogosto nemogoče vzeti natančen vzorec snovi. Poleg tega raztopine številnih snovi med skladiščenjem spremenijo svoje lastnosti. Na primer, alkalne raztopine lahko absorbirajo ogljikov dioksid iz zraka, zaradi česar se njihova koncentracija sčasoma spreminja. V teh primerih se uporabljajo sekundarni standardi.

sekundarni standard imenujemo raztopina snovi z natančno znano koncentracijo, ki je določena v skladu s primarnim standardom. Sekundarne standarde (npr. raztopine KMnO4, NaOH ipd.) hranimo pod enakimi pogoji kot primarni standardi, vendar se njihova koncentracija občasno preverja glede na standardne raztopine ti referenčnih snovi.

2. Metode in vrste titracije.

Med postopkom titracije se navadno alikvot raztopine vzame v bučko, nato pa se raztopina titranta vlije vanjo iz birete v majhnih porcijah, dokler ni dosežena točka ekvivalence. Na ekvivalenčni točki se izmeri volumen titranta, uporabljenega za titriranje raztopine. Titracijo lahko izvedemo na več načinov.

neposredno titracijo je to raztopina analita AMPAK titriramo s standardno raztopino titranta AT. Metoda direktne titracije se uporablja za titriranje raztopin kislin, baz, karbonatov itd.

Pri vzvratno titracija alikvota standardne raztopine AT titriramo z raztopino analita AMPAK. Reverzna titracija se uporablja, kadar je analit nestabilen v pogojih, pod katerimi se titracija izvaja. Na primer, oksidacija nitritov s kalijevim permanganatom poteka v kislem okolju.

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

Toda sami nitriti so nestabilni v kislem okolju.

2NaNO2 + H2SO4 ® Na2SO4 + 2HNO2

Zato standardno raztopino permanganata, nakisanega z žveplovo kislino, titriramo z raztopino nitrita, katere koncentracijo je treba določiti.

Povratna titracija uporablja se v primerih, ko neposredna titracija ni uporabna: na primer zaradi zelo nizke vsebnosti analita, nezmožnosti določitve ekvivalentne točke, s počasno reakcijo itd. Med povratno titracijo na alikvot analita AMPAK dodamo natančno izmerjeno prostornino standardne raztopine snovi AT vzeti v presežku. Nereagiran presežek snovi AT določimo s titracijo s standardno raztopino pomožne snovi IZ. Z razliko v začetni količini snovi AT in njegovo količino, ki ostane po reakciji, določi količino snovi AT ki je reagiral s snovjo AMPAK, na podlagi katerega se izračuna vsebnost snovi AMPAK.

Indirektna titracija oz substituentna titracija. Temelji na dejstvu, da se titrira ne snov sama, ampak produkt njene reakcije s pomožno snovjo. IZ.

Snov D mora biti oblikovana strogo kvantitativno glede na snov AMPAK. Določanje vsebnosti reakcijskega produkta D titracija s standardno raztopino snovi AT, po reakcijski enačbi se izračuna vsebnost analita AMPAK.

Reakcije, ki se uporabljajo v titrimetrični analizi, morajo biti strogo stehiometrične, potekati dovolj hitro in, če je mogoče, pri sobni temperaturi. Glede na vrsto reakcije so:

kislinsko-bazična titracija, temelji na nevtralizacijski reakciji.

redoks titracija, temelji na redoks reakcijah.

kompleksometrična titracija, temelji na reakcijah tvorbe kompleksov.

3. Kislinsko-bazična titracija.

Kislinsko-bazična titracija temelji na nevtralizacijski reakciji med kislino in bazo. Kot rezultat nevtralizacijske reakcije nastaneta sol in voda.

HAn + KtOH ® KtAn + H2O

Reakcija nevtralizacije poteka skoraj v trenutku pri sobni temperaturi. Kislinsko-bazična titracija se uporablja za določanje kislin, baz, pa tudi številnih soli šibkih kislin: karbonatov, boratov, sulfitov itd. S to metodo lahko titriramo mešanice različnih kislin ali baz, pri čemer določimo vsebnost vsake komponente posebej. .

Ko kislino titriramo z bazo ali obratno, pride do postopne spremembe kislosti medija, ki jo izrazimo z vrednostjo pH. Voda je šibek elektrolit, ki disociira v skladu z enačbo.

H2O ® H++ + OH-

Zmnožek koncentracije vodikovih ionov in koncentracije hidroksilnih ionov je konstantna vrednost in se imenuje ionski produkt vode.

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

V nevtralnem mediju so koncentracije vodikovih ionov in hidroksidnih ionov enake in znašajo 10-7 m/l. Ionski produkt vode ostane konstanten, ko vodi dodamo kislino ali bazo. Ko dodamo kislino, se koncentracija vodikovih ionov poveča, kar vodi do premika ravnotežja disociacije vode v levo, zaradi česar se koncentracija hidroksidnih ionov zmanjša. Na primer, če je = 10-3m/l, potem = 10-11m/l. Ionski produkt vode bo ostal konstanten.

Če povečate koncentracijo alkalije, se bo koncentracija hidroksidnih ionov povečala, koncentracija vodikovih ionov pa se bo zmanjšala, ionski produkt vode bo tudi ostal konstanten. Na primer, = 10-2, = 10-12

pH pH se imenuje negativni decimalni logaritem koncentracije vodikovih ionov.

pH \u003d - lg. (2)

Na podlagi enačbe (1) lahko sklepamo, da je v nevtralnem mediju pH = 7.

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

V kislem pH< 7, в щелочной рН >7. Podobno je formula za pOH izpeljana iz enačbe (1).

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

Med kislinsko-bazično titracijo se pH raztopine spremeni z vsakim dodanim odmerkom titranta. Na ekvivalenčni točki doseže pH določeno vrednost. V tem trenutku je treba titracijo ustaviti in izmeriti količino titranta, uporabljenega za titracijo. Za določitev pH na ekvivalenčni točki zgradite titracijska krivulja- graf odvisnosti pH raztopine od volumna dodanega titranta. Titracijska krivulja se lahko sestavi eksperimentalno z merjenjem pH na različnih točkah titracije ali pa se teoretično izračuna s formulo (2) ali (3). Kot primer upoštevajte titracijo močne kisline HCl z močno bazo NaOH.

Tabela 1. Titracija 100 ml 0,1 M raztopine HCl z 0,1 M raztopino NaOH.

	nNaOH (mol)	reagiral nHCl (mol).	nHCl, ki ostane v raztopini (mol)
	1,00 10-2	1,00 10-2

Ko raztopini kisline dodamo alkalijo, se količina kisline zmanjša in pH raztopine se poveča. Na ekvivalenčni točki je kislina popolnoma nevtralizirana z alkalijo in pH = 7. Reakcija raztopine je nevtralna. Z nadaljnjim dodajanjem alkalije pH raztopine določimo s presežkom NaOH. Pri dodajanju 101 in 110 ml. Raztopina NaOH, presežek alkalije je 1 oziroma 10 ml. Količina NaOH na teh dveh točkah, ki temelji na formuli za molsko koncentracijo raztopine, je mol oziroma 1 10-3 mol

Na podlagi formule (3) za titrirano raztopino s presežkom alkalije 1 in 10 ml. imamo pH vrednosti 10 oziroma 11. Na podlagi izračunanih pH vrednosti sestavimo titracijsko krivuljo.

Titracijska krivulja kaže, da je na začetku titracije pH raztopine določen s prisotnostjo klorovodikove kisline v raztopini in se rahlo spremeni, ko dodamo alkalno raztopino. V bližini točke ekvivalence pride do močnega skoka pH, ko dodamo zelo majhno količino alkalije. Na ekvivalenčni točki sta v raztopini prisotni samo sol in voda. Sol močne baze in močne kisline ne hidrolizirata, zato je reakcija raztopine nevtralna pH = 7. Nadaljnje dodajanje alkalije vodi do zvišanja pH raztopine, ki se tudi nekoliko spremeni glede na prostornino. dodanega titranta, kot na začetku titracije. V primeru titracije močnih kislin z močnimi bazami in obratno, točka enakovrednosti sovpada z nevtralno točko raztopine.

Ko šibko kislino titriramo z močno bazo, opazimo nekoliko drugačno sliko. Šibke kisline v raztopinah ne disociirajo popolnoma in v raztopini se vzpostavi ravnotežje.

HAn ® H+ + An-.

Konstanto tega ravnotežja imenujemo disociacijska konstanta kisline.

(4)

Ker šibka kislina ne disociira v celoti, koncentracije vodikovih ionov ni mogoče zmanjšati na celotno koncentracijo kisline v raztopini, kot je bilo to v primeru močne kislinske titracije. (6)

Ko raztopini šibke kisline dodamo raztopino alkalij, v raztopini nastane sol šibke kisline. Raztopine, ki vsebujejo šibek elektrolit in njegovo sol, se imenujejo puferske raztopine. Njihova kislost ni odvisna samo od koncentracije šibkega elektrolita, ampak tudi od koncentracije soli. Formulo (5) lahko uporabimo za izračun pH puferskih raztopin.

СKtAn je koncentracija soli v raztopini pufra.

KD je disociacijska konstanta šibkega elektrolita

CHAN je koncentracija šibkega elektrolita v raztopini.

Puferske raztopine imajo lastnost ohranjanja določene pH vrednosti, ko dodamo kislino ali bazo (od tod tudi njihovo ime). Dodajanje močne kisline v pufersko raztopino povzroči, da se šibka kislina izpodrine iz soli in posledično do vezave vodikovih ionov:

KtAn + H+ ® Kt+ + HAn

Ko dodamo močno bazo, slednjo takoj nevtralizira šibka kislina, prisotna v raztopini, da nastane sol,

HAn + OH-® HOH + An-

kar vodi tudi do stabilizacije pH puferske raztopine. Puferske raztopine se pogosto uporabljajo v laboratorijski praksi v primerih, ko je potrebno ustvariti okolje s konstantno vrednostjo pH.

Kot primer upoštevajte titracijo 100 ml. 0,1 milijona raztopina ocetne kisline CH3COOH, 0,1 M. raztopina NaOH.

Ko raztopini ocetne kisline dodamo alkalijo, pride do reakcije.

CH3COOH + NaOH ® CH3COOHa + H2O

Iz reakcijske enačbe je razvidno, da CH3COOH in NaOH reagirata v razmerju 1:1, zato je količina kisline, ki je reagirala, enaka količini alkalije, ki jo vsebuje vliti titrant. Količina nastalega natrijevega acetata CH3COOHa je prav tako enaka količini alkalije, ki je med titracijo vstopila v raztopino.

Na ekvivalentni točki je ocetna kislina popolnoma nevtralizirana in v raztopini je prisoten natrijev acetat. Vendar pa reakcija raztopine na točki ekvivalence ni nevtralna, ker natrijev acetat kot sol šibke kisline hidrolizira pri anionu.

CH3COOH - + H + OH- ® CH3COOH + OH-.

Lahko se pokaže, da je koncentracijo vodikovih ionov v raztopini soli šibke kisline in močne baze mogoče izračunati iz formule.

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

CH3COOH je reagiral.

CH3COOH ostane v raztopini

1,00 10-2

1,00 10-2

0 ,100

Na podlagi pridobljenih podatkov sestavimo titracijsko krivuljo za šibko kislino z močno bazo.

Iz titracijske krivulje je razvidno, da ekvivalentna točka pri titraciji šibke kisline z močno bazo ne sovpada z nevtralno točko in leži v območju alkalne reakcije raztopine.

Titracijske krivulje vam omogočajo natančno določitev pH raztopine na ekvivalenčni točki, ki je pomembna za določitev končne točke titracije. Ekvivalenčno točko je mogoče določiti z instrumentalno metodo, neposredno izmeriti pH raztopine s pH metrom, vendar se za te namene pogosteje uporabljajo kislinsko-bazni indikatorji. Indikatorji so po svoji naravi organske snovi, ki spreminjajo svojo barvo glede na pH medija. Indikatorji so sami po sebi šibke kisline ali baze, ki se reverzibilno disociirajo v skladu z enačbo:

HInd ® H+ + Ind-

Molekularna in ionska oblika indikatorja imata različne barve in se pri določeni vrednosti pH spreminjata druga v drugo. Območje pH, v katerem indikator spremeni barvo, se imenuje prehodno območje indikatorja. Za vsak indikator je prehodni interval strogo individualen. Na primer, indikator metil rdeče barve spremeni barvo v območju pH = 4,4 - 6,2. Pri pH< 4,4 индикатор окрашен в красный цвет, при рН >6.2, v rumeni barvi. Fenolftalein je v kislem mediju brezbarven, v območju pH = 8–10 dobi škrlatno barvo. Za izbiro pravega indikatorja je potrebno primerjati njegov prehodni interval s preskokom pH na titracijski krivulji. Prehodni interval indikatorja naj po možnosti sovpada s skokom pH. Na primer, ko močno kislino titriramo z močno bazo, opazimo skok pH v območju 4-10. Ta interval vključuje prehodne intervale indikatorjev, kot so metilno rdeče (4,4 - 6,2), fenoftalein (8 - 10), lakmus (5 - 8). Vsi ti kazalniki so primerni za ugotavljanje ekvivalentne točke pri tej vrsti titracije. Indikatorji, kot so alizarin rumena (10 - 12), timol modra (1,2 - 2,8), so v tem primeru popolnoma neprimerni. Njihova uporaba bo dala popolnoma napačne rezultate analize.

Pri izbiri indikatorja je zaželeno, da je sprememba barve najbolj kontrastna in ostra. V ta namen se včasih uporabljajo mešanice različnih indikatorjev ali mešanice indikatorjev z barvili.

3. Redox titracija.

(redoksimetrija, oksidometrija.)

Redoks metode vključujejo obsežno skupino titrimetričnih analiznih metod, ki temeljijo na pojavu redoks reakcij. Redoks titracije uporabljajo različna oksidacijska in redukcijska sredstva. V tem primeru je možno določiti reduktorje s titracijo s standardnimi raztopinami oksidantov in obratno, določanje oksidantov s standardnimi raztopinami redukcij. Zaradi široke palete redoks reakcij ta metoda omogoča določanje velikega števila najrazličnejših snovi, tudi tistih, ki neposredno ne kažejo redoks lastnosti. V slednjem primeru se uporabi povratna titracija. Na primer, pri določanju kalcija njegovi ioni oborijo oksalat - ion

Ca2+ + C2O42- ® CaC2O4¯

Presežek oksalata nato titriramo s kalijevim permanganatom.

Redox titracija ima številne druge prednosti. Redoks reakcije so dovolj hitre, da omogočajo izvedbo titracij v samo nekaj minutah. Veliko jih poteka v kislem, nevtralnem in alkalnem okolju, kar močno razširi možnosti uporabe te metode. V mnogih primerih je določitev ekvivalenčne točke možna brez uporabe indikatorjev, saj so uporabljene raztopine titranta obarvane (KMnO4, K2Cr2O7) in na ekvivalenčni točki se barva titrirane raztopine spremeni od ene kapljice titranta. Glavne vrste redoks titracij se razlikujejo po oksidantu, uporabljenem v reakciji.

Permanganatometrija.

Pri tej metodi redoks titracije je oksidant kalijev permanganat KMnO4. Kalijev permanganat je močan oksidant. Lahko reagira v kislem, nevtralnem in alkalnem okolju. glede različnih okolij oksidacijska sposobnost kalijevega permanganata ni enaka. Najbolj izrazita je v kislem okolju.

MnO4- + 8H+ +5e ® Mn+ + 4H2O

MnO4- + 2H2O + 3e ® MnO2¯ + 4OH-

MnO4- + e ® MnO42-

Permanganometrična metoda se lahko uporablja za določanje najrazličnejših snovi: Fe2+, Cr2+, Mn2+, Cl-, Br-, SO32-, S2O32-, NO2,- Fe3+, Ce4+, Cr2O72+, MnO2, NO3-, ClO3- itd. Številne organske snovi: fenoli, amino sladkorji, aldehidi, oksalna kislina itd.

Permanganatometrija ima številne prednosti.

1. Kalijev permanganat je poceni in lahko dostopna snov.

2. Permanganatne raztopine so obarvane škrlatno, tako da je enakovredno točko mogoče nastaviti brez uporabe indikatorjev.

3. Kalijev permanganat je močan oksidant in zato primeren za določanje številnih snovi, ki jih drugi oksidanti ne oksidirajo.

4. Titracijo s permanganatom lahko izvedemo z različnimi reakcijami medija.

Permanganatometrija ima tudi nekaj pomanjkljivosti.

1. Kalijev permanganat je težko dobiti v kemično čisti obliki. Zato je težko pripraviti standardno raztopino za natančen vzorec snovi. Za titracijo se uporabljajo sekundarni permanganatni standardi, katerih koncentracija je določena glede na standardne raztopine drugih snovi: (NH4) 2C2O4, K4, H2C2O4 itd., ki se imenujejo vezivne snovi.

2. Permanganatne raztopine so nestabilne in pri dolgotrajnem skladiščenju spreminjajo svojo koncentracijo, kar je treba občasno preverjati z raztopinami prilagoditvenih snovi.

3. Oksidacija s permanganatom mnogih snovi pri sobni temperaturi poteka počasi in za izvedbo reakcije je potrebno segrevanje raztopine.

Jodometrija.

Pri jodometričnih titracijah je jod oksidant. Jod oksidira številna redukcijska sredstva: SO32-, S2O32-, S2-, N2O4, Cr2+ itd. Toda oksidacijska moč joda je veliko manjša od moči permanganata. Jod je v vodi slabo topen, zato ga običajno raztopimo v raztopini KI. Koncentracijo standardne raztopine joda prilagodimo s standardno raztopino natrijevega tiosulfata Na2S2O3.

2S2O32- + I2 ® S4O62- + 2I-

Pri jodometričnem določanju se uporabljajo različne metode titracije. Snovi, ki se zlahka oksidirajo z jodom, titriramo neposredno s standardno raztopino joda. Tako določajo: CN-, SO32-, S2O32- itd.

Snovi, ki jih je težje oksidirati z jodom, titriramo z metodo povratne titracije: raztopini analita dodamo presežek raztopine joda. Po končani reakciji presežek joda titriramo s standardno raztopino tiosulfata. Indikator pri jodometrični titraciji je običajno škrob, ki daje z jodom značilno modro barvo, po videzu katere lahko presojamo prisotnost prostega joda v raztopini.

Veliko oksidantov določimo s posredno jodometrično titracijo: raztopini oksidanta dodamo določen volumen standardne raztopine kalijevega jodida, sprosti se prosti jod, ki ga nato titriramo s standardno raztopino tiosulfata. Metoda posredne titracije določa Cl2, Br2, O3 KMnO4, BrO32- itd.

Prednosti jodometrične metode.

1. Jodometrična metoda je zelo natančna in po natančnosti prekaša druge metode redoks titracije.

2. Raztopine joda so obarvane, kar v nekaterih primerih omogoča določitev točke ekvivalence brez uporabe indikatorjev.

3. Jod je zelo topen v organskih topilih, kar omogoča uporabo za titracijo nevodnih raztopin.

Jodometrija ima tudi nekaj pomanjkljivosti.

1. Jod je hlapna snov in med titracijo so možne njegove izgube zaradi izhlapevanja. Zato je treba jodometrično titracijo opraviti hitro in po možnosti na hladnem.

2. Jodidni ioni se oksidirajo z atmosferskim kisikom, zato je treba jodometrično titracijo izvesti hitro.

3. Opredelite pojme: primarni standard, sekundarni standard, titrant, alikvotni volumen, titracija.

4. Katere vrste titrimetričnih analiz obstajajo, na čem temelji njihova razvrstitev?

5. Naštej glavne vrste redoks titracije. Podajte kratek opis permanganatometrije in jodometrije.

6. Kaj se imenuje ekvivalenčna točka? Kakšni so načini za njegovo ugotavljanje in kateri od njih so bili uporabljeni pri tem laboratorijskem delu?

7. Čemu so titracijske krivulje? Kakšna so načela njihove konstrukcije pri kislinsko-bazični in redoks titraciji?

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 prehodno območje 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 pripomočku. 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, 10 ml vode počasi vlijemo v prazno steklenico 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 pridobljenih podatkov se izračuna vrednost korekcije, ki je 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 prilagajanja 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 reagirajoči 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 masa 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:

in

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 slavni 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 z 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 opravijo 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 skalo 20-100 °C, stativi z nogami za pritrditev biret in obročki 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.- M.: Ruski zdravnik, 2007.