Методите на титриметриска анализа се поделени според опцијата за титрација и според хемиските реакции кои се избрани за одредување на супстанцијата (компонентата). Во современата хемија постојат квантитативни и

Видови класификација

Методите на титриметриска анализа се избираат за одредена хемиска реакција. Во зависност од видот на интеракцијата, постои поделба на титриметриското определување на посебни типови.

Методи на анализа:

• Титрација на редокс; Методот се заснова на промена на оксидациската состојба на елементите во супстанцијата.
• Комплексирањето е сложена хемиска реакција.
• Киселинско-базната титрација вклучува целосна неутрализација на супстанциите што реагираат.

Неутрализација

Киселинско-базната титрација ви овозможува да ја одредите количината на неоргански киселини (алкалиметрија), како и да пресметате бази (ацидиметрија) во саканиот раствор. Користејќи го овој метод, се одредуваат супстанции кои реагираат со соли. При користење на органски растворувачи (ацетон, алкохол), стана можно да се одредат поголем број супстанции.

Комплексирање

Која е суштината на методот на титриметриска анализа? Се претпоставува дека супстанциите се одредуваат со таложење на саканиот јон како слабо растворливо соединение или негово врзување во малку дисоциран комплекс.

Редоксиметрија

Титрацијата на редокс се заснова на реакции на редукција и оксидација. Во зависност од титрираниот раствор на реагенс што се користи во аналитичката хемија, се разликуваат следниве:

• перманганатометрија, која се заснова на употреба на калиум перманганат;
• јодометрија, која се заснова на оксидација со јод, како и редукција со јодидни јони;
• бихроматометрија, која користи оксидација со калиум бихромат;
• броматометрија базирана на оксидација на калиум бромат.

Редокс методите на титриметриска анализа вклучуваат и процеси како што се цериметрија, титанометрија и ванадометрија. Тие вклучуваат оксидација или редукција на јоните на соодветниот метал.

Со методот на титрација

Постои класификација на методите на титриметриска анализа во зависност од методот на титрација. Во директната верзија, јонот што се одредува се титрира со избраниот раствор на реагенс. Процесот на титрација во методот на супституција се заснова на определување на точката на еквивалентност во присуство на нестабилни хемиски соединенија. Титрација со остаток (обратна метода) се користи кога е тешко да се избере индикатор, како и кога хемиската реакција се одвива бавно. На пример, при одредување на калциум карбонат, примерок од супстанцијата се третира со вишок на титриран

Вредност на анализа

Сите методи на титриметриска анализа претпоставуваат:

• точно определување на волуменот на една или секоја од хемикалиите кои реагираат;
• присуство на титриран раствор, благодарение на што се изведува постапката на титрација;
• идентификација на резултатите од анализата.

Титрацијата на растворите е основа на аналитичката хемија, затоа е важно да се земат предвид основните операции извршени при спроведување на експеримент. Овој дел е тесно поврзан со секојдневната пракса. Немајќи идеја за присуството на главните компоненти и нечистотии во суровина или производ, тешко е да се планира технолошки синџир во фармацевтската, хемиската и металуршката индустрија. Основите на аналитичката хемија се применуваат за сложени економски прашања.

Истражувачки методи во аналитичката хемија

Оваа гранка на хемијата е наука за одредување на компонента или супстанција. Основи на титриметриска анализа - методи кои се користат за спроведување на експериментот. Со нивна помош, истражувачот донесува заклучок за составот на супстанцијата и квантитативната содржина на одделни делови во неа. Исто така, можно е, за време на аналитичката анализа, да се идентификува состојбата на оксидација во која се наоѓа компонентата на супстанцијата што се проучува. Кога ја класифицираат хемијата, тие земаат предвид точно какво дејство треба да се изврши. За мерење на масата на добиениот талог, се користи гравиметриски метод на истражување. При анализа на интензитетот на растворот, потребна е фотометриска анализа. Врз основа на вредноста на EMF, составните компоненти на лекот за тестирање се одредуваат со потенциометрија. Кривите на титрација јасно го покажуваат експериментот што се спроведува.

Одделение за аналитички методи

Доколку е потребно, аналитичката хемија користи физичко-хемиски, класични (хемиски) и физички методи. Хемиските методи обично се сфаќаат како титриметриска и гравиметриска анализа. Двата методи се класични, докажани и широко користени во аналитичката хемија. вклучува одредување на масата на саканата супстанција или нејзините составни компоненти, кои се изолирани во чиста состојба, како и во форма на нерастворливи соединенија. Волуметрискиот (титриметриски) метод на анализа се заснова на одредување на волуменот на реагенсот потрошен во хемиска реакција, земен во позната концентрација. Постои поделба на хемиски и физички методи во посебни групи:

• оптички (спектрален);
• електрохемиски;
• радиометриски;
• хроматографски;
• масена спектрометриска.

Специфики на титриметриско истражување

Оваа гранка на аналитичката хемија вклучува мерење на количината на реагенс потребен за извршување на целосна хемиска реакција со позната количина на саканата супстанција. Суштината на техниката е дека реагенс со позната концентрација се додава по капка во растворот на супстанцијата за испитување. Неговото додавање продолжува се додека неговата количина не биде еквивалентна на количината на аналитот што реагира со него. Овој метод овозможува квантитативни пресметки со голема брзина во аналитичката хемија.

Францускиот научник Геј-Лусак се смета за основач на техниката. Супстанцијата или елементот утврден во овој примерок се нарекува супстанција што се одредува. Тие може да вклучуваат јони, атоми, функционални групи и врзани слободни радикали. Реагенсите се гасовити или течни супстанции кои реагираат со одредена хемиска супстанција. Процесот на титрација вклучува додавање на еден раствор во друг со постојано мешање. Предуслов за успешно спроведување на процесот на титрација е употребата на раствор со одредена концентрација (титрант). За извршување на пресметките, тие го користат бројот на грам еквиваленти на супстанцијата содржана во 1 литар раствор. Кривите на титрација се конструираат по пресметките.

Хемиските соединенија или елементи комуницираат едни со други во јасно дефинирани тежински количини што одговараат на нивните грам еквиваленти.

Опции за подготовка на титриран раствор со користење на измерен дел од почетната супстанција

Како прв метод за подготовка на раствор со дадена концентрација (одреден титар), можете да размислите за растворање на примерок од точната маса во вода или друг растворувач, како и разредување на подготвениот раствор до потребниот волумен. Титарот на добиениот реагенс може да се одреди според познатата маса на чистото соединение и волуменот на готовиот раствор. Оваа техника се користи за подготовка на титрирани раствори на оние хемиски супстанции кои можат да се добијат во чиста форма, чиј состав не се менува при долгорочно складирање. За мерење на употребените супстанции се користат шишиња со затворени капаци. Овој метод на подготовка на раствори не е погоден за супстанции кои се високо хигроскопни, како и за соединенија кои хемиски реагираат со јаглерод моноксид (4).

Втората технологија за подготовка на титрирани раствори се користи во специјализирани хемиски погони и во специјални лаборатории. Се заснова на употреба на цврсти чисти соединенија измерени во прецизни количини, како и на употреба на раствори со одредена нормалност. Супстанциите се ставаат во стаклени ампули и потоа се затвораат. Оние супстанции кои се во стаклени ампули се нарекуваат фиксани. За време на вистинскиот експеримент, ампулата со реагенсот се крши преку инка која има уред за удирање. Следно, целата компонента се пренесува во волуметриска колба, а потоа потребниот волумен на работен раствор се добива со додавање вода.

За титрација се користи и одреден алгоритам на дејства. Биретата се полни со подготвениот работен раствор до нултата ознака за да нема воздушни меури во нејзиниот долен дел. Следно, анализираниот раствор се мери со пипета, па се става во конусна колба. Додадете неколку капки индикатор на него. Постепено додавајте го работниот раствор капка по капка од бирета во подготвениот раствор и следете ја промената на бојата. Кога ќе се појави стабилна боја која не исчезнува по 5-10 секунди, се оценува дека процесот на титрација е завршен. Следно, тие започнуваат со пресметките, го пресметуваат волуменот на потрошениот раствор со дадена концентрација и извлекуваат заклучоци врз основа на извршениот експеримент.

Заклучок

Титриметриската анализа ви овозможува да го одредите квантитативниот и квалитативниот состав на анализираната супстанција. Овој метод на аналитичка хемија е неопходен за различни индустрии, се користи во медицината и фармацевтските производи. При изборот на работен раствор, не заборавајте да ги земете предвид неговите хемиски својства, како и способноста да се формираат нерастворливи соединенија со супстанцијата што се проучува.

Лабораториска работа бр.8

ТИТРИМЕТРИСКА АНАЛИЗА

Цел на работата: да се запознае со основите на титриметриската анализа, да ги проучува основните методи и техники на титрација.

ТЕОРЕТСКИ ДЕЛ

1. Суштината на титриметриската анализа. Основни концепти.

Титриметриската (волуметриска) анализа е еден од најважните видови на квантитативна анализа. Неговите главни предности се точноста, брзината на извршување и можноста да се користи за одредување на широк спектар на супстанции. Определувањето на содржината на супстанцијата во титриметриската анализа се врши како резултат на реакција на точно позната количина на една супстанција со непозната количина на друга, проследена со пресметка на количината на супстанцијата што се одредува со помош на равенката на реакцијата. Реакцијата што се случува мора да биде стехиометриска, односно супстанциите мора да реагираат строго квантитативно, според коефициентите во равенката. Само ако овој услов е исполнет, реакцијата може да се користи за квантитативна анализа.

Главната операција на титриметриската анализа е титрација– постепено мешање на материите додека не заврши реакцијата. Вообичаено, растворите на супстанции се користат во титриметриска анализа. За време на титрацијата, раствор од една супстанција постепено се додава во раствор од друга супстанција додека супстанциите целосно не реагираат. Растворот што се истура се вика титрант, се вика растворот на кој се додава титрантот титриран раствор.Волуменот на титриран раствор кој е подложен на титрација се нарекува аликвотен делили аликвотен волумен.

Точка на еквивалентносте точката за време на титрацијата кога реактантите целосно реагирале. Во овој момент тие се во еквивалентни количини , т.е. доволно за реакцијата да продолжи целосно, без остаток.

За титрација се користат раствори со точно познати концентрации кои се нарекуваат стандарденили титриран. Постојат неколку типови на стандардни решенија.

Примарен стандарде раствор со точно позната концентрација, подготвен со точно мерење на супстанцијата. Супстанцијата за подготовка на примарниот стандард мора да има одреден состав и да има одреден степен на чистота. Содржината на нечистотии во него не треба да ги надминува утврдените стандарди. Често, за да се подготват стандардни раствори, супстанцијата се подложува на дополнително прочистување. Пред мерење, супстанцијата се суши во сушелка над средство за сушење или се чува на покачена температура. Примерокот се мери на аналитичка вага и се раствора во одреден волумен на растворувач. Добиениот стандарден раствор не треба да ги менува своите својства за време на складирањето. Стандардните раствори се чуваат во цврсто затворени садови. Доколку е потребно, тие се заштитени од директна сончева светлина и изложеност на високи температури. Стандардните раствори на многу супстанции (HCl, H2SO4, Na2B4O7 итн.) можат да се чуваат со години без промена на концентрацијата.

Поради фактот што подготовката на супстанца за подготовка на стандарден раствор е долг и трудоинтензивен процес, хемиската индустрија произведува т.н. фиксни канали. Фиксанал е стаклена ампула во која е запечатен одреден дел од супстанцијата. Ампулата е скршена, а супстанцијата квантитативно се пренесува во волуметриска колба, а потоа се доведува волуменот на течноста до ознаката. Употребата на канали за фиксација значително го поедноставува процесот и го намалува времето на подготовка на стандардниот раствор.

Некои супстанции тешко се добиваат во хемиски чиста форма (на пример, KMnO4). Поради содржината на нечистотија, често е невозможно да се земе точен примерок од супстанцијата. Покрај тоа, растворите на многу супстанции ги менуваат нивните својства за време на складирањето. На пример, алкалните раствори се способни да апсорбираат јаглерод диоксид од воздухот, како резултат на што нивната концентрација се менува со текот на времето. Во овие случаи се користат секундарни стандарди.

Секундарен стандарде раствор на супстанца со точно позната концентрација, која се утврдува според примарниот стандард. Секундарните стандарди (на пример, растворите на KMnO4, NaOH итн.) се чуваат под исти услови како и примарните стандарди, но нивната концентрација периодично се проверува во однос на стандардните раствори на таканаречените супстанци за зацврстување.

2. Методи и видови на титрација.

За време на процесот на титрација, дел од растворот обично се зема во колба, а потоа растворот за титрант се додава во него од бирета во мали делови додека не се достигне точката на еквивалентност. Во точката на еквивалентност, се мери волуменот на титрантот потрошен за титрирање на растворот. Титрацијата може да се изврши на неколку начини.

Директна титрацијае дека растворот на аналитот Асе титрира со стандарден раствор за титрант ВО. Методот на директна титрација се користи за титрирање на раствори на киселини, бази, карбонати итн.

На обратнотитрирање на дел од стандарден раствор ВОтитрира со раствор од аналитот А. Обратна титрација се користи ако аналитот е нестабилен под условите под кои се врши титрацијата. На пример, оксидацијата на нитритите со калиум перманганат се случува во кисела средина.

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

Но, самите нитрити се нестабилни во кисела средина.

2NaNO2 + H2SO4 ® Na2SO4 + 2HNO2

Затоа, стандарден раствор на перманганат, закиселен со сулфурна киселина, се титрира со раствор од нитрит, чија концентрација треба да се одреди.

Назад на титрацијасе користи во случаи кога директна титрација не е применлива: на пример, поради многу ниска содржина на аналитот, неможноста да се одреди точката на еквивалентност, кога реакцијата е бавна, итн. Аистурете во точно измерен волумен стандарден раствор на супстанцијата ВОземени во вишок. Нереагиран вишок супстанција ВОопределено со титрација со стандарден раствор на ексципиенсот СО. Врз основа на разликата во почетната количина на супстанцијата ВОи нејзината количина што останува по реакцијата, определи ја количината на супстанцијата ВО, кој реагирал со супстанцијата А, врз основа на која се пресметува содржината на супстанцијата А.

Индиректна титрацијаили титрација по супституент.Врз основа на фактот дека не се титрира супстанцијата што се одредува, туку производот на нејзината реакција со помошната супстанција СО.

Супстанција Дмора да се формираат строго квантитативно во однос на супстанцијата А. Откако ја утврдија содржината на производот од реакцијата Дтитрација со стандарден раствор на супстанцијата ВО,Со помош на равенката на реакцијата се пресметува содржината на аналитот А.

Реакциите што се користат во титриметриската анализа мора да бидат строго стехиометриски, да се одвиваат прилично брзо и, ако е можно, на собна температура. Во зависност од видот на реакцијата што се случува, постојат:

Киселинско-базна титрација,која се заснова на реакција на неутрализација.

Титрација на редокс,врз основа на редокс реакции.

Комплексометриска титрација,врз основа на реакции на сложеност.

3. Киселинско-базна титрација.

Основата на киселинско-базната титрација е реакцијата на неутрализација помеѓу киселина и база. Како резултат на реакцијата на неутрализација, се формираат сол и вода.

HAn + KtOH ® KtAn + H2O

Реакцијата на неутрализација се јавува речиси веднаш на собна температура. Киселинско-базната титрација се користи за одредување на киселини, бази и многу соли на слаби киселини: карбонати, борати, сулфити итн. Со овој метод може да се титрираат мешавини од различни киселини или бази, одредувајќи ја содржината на секоја компонента посебно.

Кога киселината се титрира со база или обратно, настанува постепена промена на киселоста на медиумот, што се изразува со pH вредноста. Водата е слаб електролит кој се дисоцира според равенката.

H2O ® H+ + OH-

Производот од концентрацијата на водородните јони и концентрацијата на хидроксилните јони е константна вредност и се вика јонски производ на вода.

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

Во неутрална средина, концентрациите на водородни јони и јони на хидроксид се еднакви и изнесуваат 10-7 m/l. Јонскиот производ на водата останува константен кога киселина или база се додава во водата. Кога се додава киселина, концентрацијата на водородни јони се зголемува, што доведува до поместување на дисоцијациската рамнотежа на водата налево, што резултира со намалување на концентрацијата на јони на хидроксид. На пример, ако = 10-3 m./l., тогаш = 10-11 m./l. Јонскиот производ на водата ќе остане константен.

Ако ја зголемите концентрацијата на алкали, концентрацијата на јони на хидроксид ќе се зголеми, а концентрацијата на водородни јони ќе се намали, јонскиот производ на водата исто така ќе остане константен. На пример, = 10-2, = 10-12

pH вредностсе нарекува негативен децимален логаритам на концентрацијата на водородниот јон.

pH = - лог. (2)

Врз основа на равенката (1), можеме да заклучиме дека во неутрална средина pH = 7.

pH = - лог 10-7 = 7.

Во кисела pH средина< 7, в щелочной рН >7. Формулата за pOH е изведена слично од равенката (1).

pOH = - лог = 14 - pH. (3)

За време на киселинско-базната титрација, pH на растворот се менува со секој дел од додадениот титрант. Во точката на еквивалентност, pH вредноста достигнува одредена вредност. Во овој момент, титрацијата мора да се прекине и да се измери волуменот на титрант што се користи за титрација. За да се одреди рН во еквивалентната точка, изградете крива на титрација– графикон на зависноста на рН на растворот од волуменот на додадениот титрант. Кривата на титрација може да се конструира експериментално со мерење на pH во различни точки во титрацијата, или теоретски да се пресмета со помош на формулите (2) или (3). Како пример, разгледајте ја титрацијата на силна киселина HCl со силна база NaOH.

Табела 1. Титрација на 100 ml раствор од 0,1 M HCl со 0,1 M раствор на NaOH.

	nNaOH (мол)	nHCl (mol) реагираше.	nHCl што останува во раствор (мол)
	1,00 10-2	1,00 10-2

Како што се додава алкали во киселински раствор, количината на киселина се намалува и pH на растворот се зголемува. Во точката на еквивалентност, киселината целосно се неутрализира со алкали и pH = 7. Реакцијата на растворот е неутрална. Со дополнително додавање на алкали, рН на растворот се одредува со вишокот на NaOH. При додавање 101 и 110 мл. Растворот на NaOH вишокот на алкали е 1 и 10 ml, соодветно. Количината на NaOH во овие две точки, врз основа на формулата за моларната концентрација на растворот, е еднаква на mol и 1 10-3 mol, соодветно

Врз основа на формулата (3) за титриран раствор со вишок на алкали од 1 и 10 ml. имаме pH вредности од 10, соодветно 11. Врз основа на пресметаните pH вредности, конструираме крива на титрација.

Кривата на титрација покажува дека на почетокот на титрацијата, рН на растворот се одредува со присуство на хлороводородна киселина во растворот и малку се менува кога се додава алкален раствор. Во близина на точката на еквивалентност, остар скок на pH се јавува кога се додава многу мала количина на алкали. Во точката на еквивалентност, во растворот се присутни само сол и вода. Солта на силна база и силна киселина не подлежи на хидролиза и затоа реакцијата на растворот е неутрална pH = 7. Понатамошното додавање на алкали доведува до зголемување на pH на растворот, кој исто така малку се менува во зависност од волуменот на додадениот титрант, како на почетокот на титрацијата. Во случај на титрација на силни киселини со силни бази и обратно, точката на еквивалентност се совпаѓа со точката на неутралност на растворот.

При титрирање на слаба киселина со силна база, се забележува малку поинаква слика. Слабите киселини во растворите не се дисоцираат целосно и се воспоставува рамнотежа во растворот.

HAn ® H+ + An-.

Константата на оваа рамнотежа се нарекува константа на дисоцијација на киселина.

(4)

Бидејќи слабата киселина не се дисоцира целосно, концентрацијата на водородните јони не може да се намали до вкупната концентрација на киселината во растворот, како што беше случајот со титрацијата на силна киселина. (6)

Кога раствор од алкали се додава во раствор од слаба киселина, во растворот се формира сол на слабата киселина. Се нарекуваат раствори кои содржат слаб електролит и негова сол пуферски раствори. Нивната киселост не зависи само од концентрацијата на слабиот електролит, туку и од концентрацијата на сол. Користејќи ја формулата (5), можете да ја пресметате pH вредноста на пуферските раствори.

СKtAn – концентрација на сол во пуферскиот раствор.

KD – константа на дисоцијација на слаб електролит

CHАn е концентрација на слаб електролит во растворот.

Пуферните раствори имаат својство да одржуваат одредена pH вредност кога се додава киселина или база (оттука и нивното име). Додавањето силна киселина во пуфер раствор резултира со поместување на слабата киселина од нејзината сол и, следствено, во врзување на водородни јони:

KtAn + H+ ® Kt+ + HAn

Кога се додава силна база, таа веднаш се неутрализира со слабата киселина присутна во растворот за да се формира сол.

HAn + OH-® HOH + An-

што доведува и до стабилизирање на рН на пуферскиот раствор. Пуферните раствори се широко користени во лабораториската пракса во случаи кога е неопходно да се создаде средина со константна pH вредност.

Како пример, земете ја титрацијата од 100 ml. 0,1 М. раствор на оцетна киселина CH3COOH, 0,1 M. Раствор на NaOH.

Кога се додава алкал во раствор од оцетна киселина, се јавува реакција.

CH3COON + NaOH ® CH3COONa + H2O

Од равенката на реакцијата е јасно дека CH3COOH и NaOH реагираат во сооднос 1:1, затоа количината на киселина што реагирала е еднаква на количината на алкали содржани во истурениот титрант. Количината на формираниот натриум ацетат CH3COONa е исто така еднаква на количината на алкали додадена во растворот за време на титрацијата.

Во точката на еквивалентност, оцетната киселина е целосно неутрализирана и натриум ацетат е присутен во растворот. Сепак, реакцијата на растворот во еквивалентната точка не е неутрална, бидејќи натриум ацетат, како сол на слаба киселина, подлежи на хидролиза во анјонот.

CH3COO - + H+OH- ® CH3COOH + OH-.

Може да се покаже дека концентрацијата на водородни јони во раствор на сол на слаба киселина и силна база може да се пресмета со формулата.

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

CH3COOH реагирал.

CH3COOH останува во раствор

1,00 10-2

1,00 10-2

0 ,100

Користејќи ги добиените податоци, конструираме крива на титрација на слаба киселина со силна база.

Кривата на титрација покажува дека точката на еквивалентност при титрирање на слаба киселина со силна база не се совпаѓа со точката на неутралност и лежи во областа на алкалната реакција на растворот.

Кривите на титрација ви овозможуваат прецизно да ја одредите pH вредноста на растворот во еквивалентната точка, што е важно за одредување на крајната точка на титрацијата. Одредувањето на точката на еквивалентност може да се направи инструментално, директно мерејќи ја pH вредноста на растворот со помош на рН мерач, но почесто за овие цели се користат киселинско-базни индикатори. Индикаторите по својата природа се органски материи кои ја менуваат својата боја во зависност од рН на околината. Самите индикатори се слаби киселини или бази кои реверзибилно се дисоцираат според равенката:

НInd ® H+ + Ind-

Молекуларните и јонските форми на индикаторот имаат различни бои и се трансформираат една во друга при одредена pH вредност. Опсегот на pH во кој индикаторот ја менува бојата се нарекува интервал на транзиција на индикаторот. За секој индикатор, интервалот на транзиција е строго индивидуален. На пример, метил црвениот индикатор ја менува бојата во опсегот на pH = 4,4 – 6,2. На pH вредност< 4,4 индикатор окрашен в красный цвет, при рН >6.2, во жолта боја. Фенолфталеинот е безбоен во кисела средина, но во pH опсег = 8 – 10 добива темноцрвена боја. За да се избере вистинскиот индикатор, неопходно е да се спореди неговиот интервал на транзиција со скокот на pH на кривата на титрација. Интервалот на транзиција на индикаторот треба, ако е можно, да се совпадне со скокот на pH. На пример, при титрирање на силна киселина со силна база, се забележува скок на pH во опсег од 4-10. Овој интервал ги вклучува преодните интервали на индикатори како што се метил црвено (4,4 - 6,2), фенолфталеин (8 - 10), лакмус (5 - 8). Сите овие индикатори се погодни за утврдување на точката на еквивалентност во овој тип на титрација. Индикаторите како што се ализарин жолто (10 – 12), тимол сино (1,2 – 2,8) се целосно несоодветни во овој случај. Нивната употреба ќе даде целосно неточни резултати од анализата.

При изборот на индикатор, пожелно е промената на бојата да биде колку што е можно контрастна и остра. За таа цел понекогаш се користат мешавини на различни индикатори или мешавини на индикатори со бои.

3. Титрација на оксидација-редукција.

(редоксиметрија, оксидметрија.)

Редокс методите вклучуваат широка група на методи на титриметриска анализа врз основа на појавата на редокс реакции. Редокс титрациите користат различни оксидирачки и редукциони агенси. Во овој случај, можно е да се утврдат средствата за редукција со титрација со стандардни раствори на оксидирачки агенси и обратно, со одредување на оксидирачки агенси со стандардни раствори на редукциони агенси. Поради широката разновидност на редокс реакции, овој метод овозможува да се одредат голем број различни супстанции, вклучувајќи ги и оние кои директно не покажуваат својства на редокс. Во вториот случај, се користи назад титрација. На пример, при одредување на калциум, неговите јони таложат оксалат - јон

Ca2+ + C2O42- ® CaC2O4¯

Вишокот на оксалат потоа се титрира со калиум перманганат.

Титрацијата на редокс има голем број други предности. Редокс реакциите се случуваат доста брзо, овозможувајќи титрација да се изврши за само неколку минути. Многу од нив се јавуваат во кисела, неутрална и алкална средина, што значително ги проширува можностите за користење на овој метод. Во многу случаи, фиксирањето на точката на еквивалентност е можно без употреба на индикатори, бидејќи употребените раствори за титрант се обоени (KMnO4, K2Cr2O7) и во точката на еквивалентност бојата на титрираниот раствор се менува од една капка титрант. Главните типови на редокс титрации се разликуваат по оксидирачкиот агенс што се користи во реакцијата.

Перманганатометрија.

Во овој метод на редокс титрација, оксидирачкиот агенс е калиум перманганат KMnO4. Калиум перманганат е силен оксидирачки агенс. Тој е способен да реагира во кисела, неутрална и алкална средина. Во различни средини, оксидирачката способност на калиум перманганат не е иста. Најизразено е во кисела средина.

MnO4- + 8H+ +5e ® Mn+ + 4H2O

MnO4- + 2H2O + 3e ® MnO2¯ + 4OH-

MnO4- + e ® MnO42-

Перманганатометрискиот метод може да определи широк спектар на супстанции: Fe2+, Cr2+, Mn2+, Cl-, Br-, SO32-, S2O32-, NO2,- Fe3+, Ce4+, Cr2O72+, MnO2, NO3-, ClO3-, итн. Многу органски супстанции: феноли, амино шеќери, алдехиди, оксална киселина итн.

Перманганатометријата има многу предности.

1. Калиум перманганат е евтина и лесно достапна супстанција.

2. Растворите на перманганат се обоени во темноцрвена боја, така што точката на еквивалентност може да се утврди без употреба на индикатори.

3. Калиум перманганат е силно оксидирачко средство и затоа е погоден за определување на многу супстанции кои не се оксидираат од други оксидирачки агенси.

4. Титрација со перманганат може да се изврши со различни реакции на медиумот.

Перманганатометријата, исто така, има некои недостатоци.

1. Калиум перманганат тешко се добива во хемиски чиста форма. Затоа, тешко е да се подготви стандардно решение засновано на точно мерење на супстанцијата. За титрација се користат секундарни стандарди за перманганат, чија концентрација се утврдува со користење на стандардни раствори на други супстанции: (NH4)2C2O4, K4, H2C2O4 итн., кои се нарекуваат супстанции за зацврстување.

2. Растворите на перманганат се нестабилни и при долгорочно складирање ја менуваат својата концентрација, што мора периодично да се проверува во однос на растворите на зацврстувачките материи.

3. Оксидацијата на многу супстанции со перманганат на собна температура се одвива бавно и потребно е загревање на растворот за да се спроведе реакцијата.

Јодометрија.

Во јодометриската титрација, оксидирачкиот агенс е јод. Јодот оксидира многу редуцирачки агенси: SO32-, S2O32-, S2-, N2O4, Cr2+ итн. Но, оксидирачката способност на јодот е многу помала од онаа на перманганатот. Јодот е слабо растворлив во вода, па затоа обично се раствора во раствор на КИ. Концентрацијата на стандарден раствор на јод се поставува со стандарден раствор на натриум тиосулфат Na2S2O3.

2S2O32- + I2 ® S4O62- + 2I-

За јодометриско определување се користат различни методи на титрација. Супстанциите кои лесно се оксидираат со јод се титрираат директно со стандарден раствор на јод. Вака дефинираат: CN-, SO32-, S2O32- итн.

Супстанциите кои потешко се оксидираат со јод се титрираат со помош на методот на назад титрација: во растворот на супстанцијата што се одредува се додава вишок раствор од јод. По завршувањето на реакцијата, вишокот на јод се титрира со стандарден раствор на тиосулфат. Индикаторот во јодометриската титрација е обично скроб, кој дава карактеристична сина боја со јод, по чиј изглед може да се процени присуството на слободен јод во растворот.

Многу оксидирачки агенси се одредуваат со индиректна јодометриска титрација: одреден волумен на стандарден раствор на калиум јодид се додава во оксидирачкиот раствор, се ослободува слободен јод, кој потоа се титрира со стандарден раствор на тиосулфат. Со методот на индиректна титрација се одредуваат Cl2, Br2, O3, KMnO4, BrO32- итн.

Предности на јодометрискиот метод.

1. Јодометрискиот метод е многу точен и супериорен во точноста во однос на другите методи на титрација на редокс.

2. Јодните раствори се обоени, што овозможува во некои случаи да се одреди точката на еквивалентност без употреба на индикатори.

3. Јодот е многу растворлив во органски растворувачи, што овозможува да се користи за титрација на неводени раствори.

Јодометријата, исто така, има некои недостатоци.

1. Јодот е испарлива супстанца и при титрација може да се изгуби поради испарување. Затоа, јодометриската титрација треба да се изврши брзо и, ако е можно, на студ.

2. Јодидните јони се оксидираат со атмосферскиот кислород, поради оваа причина јодометриската титрација мора да се изврши брзо.

3. Дефинирајте ги поимите: примарен стандард, секундарен стандард, титрант, аликвотен волумен, титрација.

4. Какви видови титриметриска анализа постојат, на што се заснова нивната класификација?

5. Наведете ги главните типови на титрација на редокс. Наведете краток опис на перманганатометријата и јодометријата.

6. Што се нарекува точка на еквивалентност? Кои методи постојат за негово утврдување и кои од нив се користени во оваа лабораториска работа?

7. За што се користат кривите на титрација? Кои се принципите на нивната конструкција во киселинско-базни и редокс титрации?

Во титриметриската анализа, квантитативното определување на супстанцијата се врши врз основа на волуменот на растворот со позната концентрација потрошен на реакцијата со одредена супстанција.

Процесот на определување на содржината на супстанцијата или точната концентрација на растворот со волуметриски аналитички средства се нарекува титрација. Оваа најважна операција на титриметриската анализа се состои во фактот што друг раствор со точно позната концентрација полека се додава во растворот за испитување во количина еквивалентна на количината на соединението што се одредува.

Волуменот на растворите што реагираат квантитативно едни со други се обратно пропорционални со нормалните концентрации на овие раствори:

V 1 = N 2или V 1 x N 1 = N 2 x V 2 V 1 x N 1 = V 2 x N 2

каде што V е волуменот на растворот што реагира, l; N – концентрација, n.

Оваа позиција лежи во основата на титриметриската анализа. За да се одреди концентрацијата на еден од растворите, потребно е да се знаат точните волумени на растворите што реагираат, точната концентрација на другиот раствор и моментот кога двете супстанции ќе реагираат во еквивалентни количини. Условите за титриметриско определување се:

а) точно мерење на волумените на супстанциите што реагираат;

б) подготовка на раствори со точно позната концентрација, со чија помош се врши титрација, т.н. работни решенија (титрани)(често таквите раствори со позната концентрација се нарекуваат стандардни (титрирани);

в) одредување на крајот на реакцијата.

Титриметриското определување трае многу помалку време од гравиметриското определување. Наместо многу долги операции на гравиметриска анализа (седиментација, филтрација, мерење, итн.), титриметриското определување вклучува само една операција - титрација.

Точноста на титриметриските определби е нешто помала од точноста на гравиметриската анализа, но разликата е мала, затоа, каде што е можно, тие се обидуваат да го спроведат определувањето користејќи побрз метод.

За да може одредена реакција да послужи како основа за титрација, таа мора да задоволи голем број барања.

1. Реакцијата мора да се одвива квантитативно според одредена равенка без странични реакции. Треба да бидете самоуверени. Дека додадениот реагенс се троши исклучиво на реакција со супстанцијата што се одредува.

2. Крајот на реакцијата треба точно да се запише така што количината на реагенсот е

еквивалентно на количината на супстанцијата што се одредува. Пресметката на аналитичките резултати се заснова на еквивалентноста на супстанциите што реагираат.

3. Реакцијата мора да се одвива со доволна брзина и да биде практично неповратна. Речиси е невозможно точно да се поправи точката на еквивалентност за бавните реакции.

МЕТОДИ НА ТИТРАЦИЈА

Според методот на титрација, се прави разлика помеѓу директна, обратна или индиректна титрација (метод на супституција).

При директна титрација, титрантот директно се додава во растворот на аналитот. За да се спроведе анализа со овој метод, доволно е едно работно решение. На пример, за одредување на киселина, потребен е работен раствор на алкали, а за одредување на оксидирачки агенс, потребен е раствор на редукционо средство.

За време на назад титрација, познат волумен на работен раствор, земен во вишок, се додава на растворот на аналитот. По ова, остатокот од првиот работен раствор се титрира со друг работен раствор и се пресметува количината на реагенсот што реагирал со аналитот. На пример, за одредување на хлоридни јони, познат волумен на растворот AqNO 3 земен во вишок се додава во анализираниот раствор на хлорид. Се јавува реакција

Aq + +Cl = AqCl↓.

Вишокот на растворот AqNO 3 се одредува со користење на друг работен раствор - амониум тиоцијанат NH 4 SCN:

Aq + + SCN - = AqSCN↓.

При индиректна титрација, вишок на реагенс се додава на растворот што се анализира, кој реагира со супстанцијата што се одредува. Еден од производите на реакцијата потоа се одредува со титрација. На пример, за да се одреди цијановодородна киселина, додадете раствор од AqNO 3 во вишок. Се јавува реакција

HCN + AqNO 3 = AqCN↓ + HNO 3

Азотна киселина потоа лесно се одредува со работен раствор на алкален NaOH:

HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O

Во овој случај, слабата цијановодородна киселина се заменува во еквивалентни количини со силната.

3. КЛАСИФИКАЦИЈА НА МЕТОДИ НА ТИТРИМЕТРИЈА

АНАЛИЗА

Во титриметриската анализа се користат реакции од различни типови (киселинско-базна интеракција, сложеност итн.), задоволувајќи ги барањата за титриметриски реакции. Некои титриметриски методи се именувани според видот на главната реакција што се јавува при титрација или името на титрантот (на пример, кај аргенометриските методи титрантот е раствор AqNO 3, во перманганометриските методи - раствор KMnO 4 итн.) Според на методот на фиксирање на еквивалентната точка, се разликуваат методите на титрација со индикатори за боја, методи на потенциометриска титрација, спроводнометриски, фотометриски итн. При класифицирање според типот на главната реакција што се случува за време на титрацијата, обично се разликуваат следниве методи на титриметриска анализа:

1. Методи на киселинско-базна титрација врз основа на реакции поврзани со процесот на пренос на протон:

H + + OH - = H 2 O, CH 3 COOH +OH - = CH 3 COO - + H 2 O,

CO 3 2- + H + = HCO - 3;

2. методи на сложеност користејќи реакции на формирање на координативни соединенија (на пример, комплексометрија):

Mg 2+ + H 2 V 2- = MgV 2_ + 2H +

Каде V 2 = CH 2 - N /

׀ / CH 2 – COO-

3. Методи на таложење врз основа на реакции на формирање на слабо растворливи

врски:

Aq + + Cl - + AqCl↓ (аргентометрија),

Hg 2 2+ +2Cl - = Hg 2 Cl 2 ↓ (меркурометрија);

4.методи на титрација на редокс. врз основа

на редокс реакции (оксидметрија):

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

2S 2 O 3 2- + l 2 = S 4 O 6 2- + 2l - (јодометрија);

5NO - 2 + 2MnO 4 - + 6H + + 5NO - 3 + 2Mn 2+ +3H2O (нитритометрија);

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

Во титриметријата се користат широк спектар на реакции. Во зависност од тоа каква реакција лежи во основата на титрацијата, се разликуваат следните методи на титриметриска анализа.

Киселинско-базни методи, кои се засноваат на реакцијата на неутрализација:

H + + OH - → H 2 O

Овој метод ја одредува количината на киселини, бази и некои соли.

Методи на оксидација-редукција(оксидметрија). Овие методи се засноваат на реакции на оксидација-редукција. Со помош на раствор на оксидирачки агенс се одредува количеството на супстанција што е редукционо средство и обратно.

Методи на врнежи и сложеностсе засноваат на таложење на јони во форма на слабо растворливи соединенија и на врзување на јони во малку дисоциран комплекс.

Се разликуваат следниве: методи на титрација:

директно,кога при титрација се јавува реакција помеѓу аналитот и титрантот;

спротивното, дакога очигледно вишок, но прецизно измерен волумен на раствор со позната концентрација се додава на растворот што треба да се одреди и вишокот реагенс се титрира со титрант;

титрација на супституенткога производот од реакцијата на аналитот со кој било реагенс се титрира со титрант.

ТИТРАНТИ

Титранте растворот што се користи за титриметриско определување, т.е. раствор за титрација. За да извршите определување со помош на титрант, треба да ја знаете неговата точна концентрација. Постојат два методи за подготовка на титрирани раствори, т.е. раствори со точно позната концентрација.

1. Точен примерок земен на аналитички биланс се раствора во волуметриска колба, т.е. Се подготвува раствор во кој се знае количината на растворената супстанција и волуменот на растворот. Во овој случај, решенијата се нарекуваат раствори со подготвен титар.

2. Растворот се подготвува до приближно саканата концентрација, а точната концентрација се одредува со титрација, имајќи друг раствор со подготвениот титар. Титрирани раствори, чија точна концентрација се наоѓа како резултат на титрација, се нарекуваат раствори со збирен титар.

Титрантите обично се подготвуваат до приближно саканата концентрација и се одредува нивната точна концентрација. Мора да се запомни дека титарот на растворите се менува со текот на времето и мора да се проверува во одредени интервали (од 1 до 3 недели, во зависност од супстанцијата од која се подготвува растворот). Затоа, ако титрантот е подготвен од прецизно земен примерок, тогаш неговиот титар одговара на оној подготвен само за ограничено време.

Едно од правилата за титриметриска анализа е следново: титрите на титрант мора да се постават под истите услови под кои ќе се врши анализата.

За да ја одредите точната концентрација на титрантот („поставување титар“ или стандардизација), користете т.н. почетна или подесувачка супстанција.

Точноста на одредување на титарот на титрантот и, следствено, точноста на сите последователни анализи зависи од својствата на основата супстанција. Супстанцијата за инсталација мора да ги задоволува следните барања.

Соодветност на составот на супстанцијата со нејзината хемиска формула.

Хемиска чистота - вкупната количина на нечистотии не треба да надминува 0,1% - Стабилност во воздухот, т.е. јаглерод диоксид.

Стабилност во растворот (не оксидира и не се распаѓа).

Можеби голема еквивалентна маса ја намалува релативната грешка во определувањето.

Добра растворливост во вода.

Способноста да се реагира со решение, чиј титар е утврден според строго дефинирана равенка и со голема брзина.

За да го поставите титарот на титрантот од супстанцијата за поставување подгответе точен раствор користејќи прецизно земен примерок.Растворот се подготвува во волуметриска колба. Волуметриската колба треба да се измие со смеса од хром додека не се исцеди целосно, да се исплакне многу пати со вода од чешма, а потоа 3 до 4 пати со дестилирана вода. Инката треба да биде чиста, сува и слободно да се вклопува во вратот на колбата.

Примерок од супстанцијата за поставување се мери на аналитичка вага во шише за мерење. Можете да ја измерите точната пресметана количина или можете да земете количина блиска до пресметаната количина, но точно измерена. Во првиот случај, растворот ќе биде со точно одредената концентрација, а во вториот, се пресметува точната концентрација.

Земениот примерок внимателно се пренесува преку инка во волуметриска колба. Остатоците од шишето темелно се мијат во инка со дестилирана вода од плакнењето. Потоа ги мијат внатрешните ѕидови на инката и, малку подигајќи ја, го мијат надворешниот дел од цевката. Неопходно е да се осигура дека вкупната количина на вода што се користи за миење на чашата и инката не зафаќа повеќе од половина од колбата. Со нежни ротациони движења, промешајте ја содржината на колбата додека мострата целосно не се раствори. Потоа користете дестилирана вода од машината за перење за да ја доведете содржината на колбата до ознаката. За да го направите ова, истурете вода приближно 1 см под ознаката. Ставете ја колбата така што ознаката е на ниво на очите и внимателно додајте вода капка по капка додека долниот дел од менискусот не ја допре ознаката на вратот на колбата (сл. 1). Внимателно затворете ја колбата со затворач и, превртувајќи ја колбата, промешајте го растворот 12-15 пати. Растворите за титрација мора да бидат свежо подготвени.

За да добијат титрирани раствори, тие често користат фиксни канали, кои се запечатени стаклени ампули со прецизно измерени реагенси. Секоја ампула има натпис кој покажува која супстанција и во колкава количина е во ампулата.

Во волуметриската колба се вметнува инка, исто така темелно измиена и исплакната со дестилирана вода. Ако ампулата не содржи раствор, туку сува супстанција, тогаш инката треба да биде сува. Потоа во инката се вметнува специјален удар за стакло (обично вклучен во кутијата со прицврстувачи), исто така исплакнат со дестилирана вода. Ампулата се брише со етил алкохол за да се отстрани натписот и се мие со дестилирана вода. Потоа се вметнува во инката така што ќе го допре ударникот со тенкото, внатрешно закривено дно, го крева и лесно го удира крајот на ударникот. Во овој случај, содржината на ампулата влегува во колбата преку инка (сл. 2). На страната или на врвот на ампулата има вдлабнатина, во која се пробива дупка со стаклена прачка со зашилен крај. Преку оваа дупка, внатрешните ѕидови на ампулата се мијат со дестилирана вода од машината за перење. Треба да исплакнете многу пати во мали делови. По ова, надворешните ѕидови на ампулата се исплакнуваат и ампулата се фрла. Исплакнете ги инката и ударниот удар, а потоа подигнете ја инката и измијте ја надворешната страна

Дел од цевка со инка. Измијте го горниот дел од вратот на волуметриската колба. Кога ги изведувате сите овие операции за перење, внимавајте количината на вода во волуметриската колба на крајот од сите операции да не надминува 2-3 пати поголема од волуменот на колбата. Нежно измешајте ја содржината на колбата со ротирачки движења. Ако фиксаналот содржи сува супстанција, мешајте го додека целосно не се раствори. Потоа користете дестилирана вода за да ја доведете содржината на колбата до ознаката. Внимателно затворете ја колбата и промешајте го растворот 12-15 пати.

За да се утврди титрантот на титрантот, одделни делови од растворот се земаат со пипета и се титрира. Можете исто така да земете одделни измерени делови од почетната супстанција и, откако ќе го растворите секој од нив во произволна количина на вода, да го титрирате целиот добиен раствор. Овој метод дава попрецизни резултати од првиот, но е премногу трудоинтензивен. Затоа во лабораторија практично при вршење на анализи го користат првиот метод.

5. ОПРЕДЕЛУВАЊЕ НА ТОЧКА НА ЕКВИВАЛЕНТНОСТ И КРАЈ

РЕАКЦИИ

При титрирање, не користете вишок на реагенсот, туку количина еквивалентна на количината на супстанцијата што се одредува. Неопходен услов за титриметриско определување на содржината на супстанцијата е прецизното определување на моментот кога завршува реакцијата помеѓу титрираната супстанција и титрантот, односно фиксирање на точката. еквивалентност. Колку попрецизно се одредува крајот на реакцијата, толку попрецизен ќе биде резултатот од анализата.

За да се одреди крајот на реакцијата, се користат специјални реагенси, таканаречени индикатори. Дејството на индикаторите обично се сведува на фактот дека, по завршувањето на реакцијата помеѓу титрираната супстанција и титрантот во присуство на мал вишок на вториот, тие претрпуваат промени и ја менуваат бојата на растворот или талогот. Кога ќе се додаде толку многу титрант од биретата што ќе се забележи забележлива промена на бојата на титрираниот раствор, се вели дека титрантот е постигнат. крајна точка на титрација.

Во повеќето случаи, индикаторите се додаваат на растворот на супстанцијата за испитување и се случува титрација во присуство на индикаторот. Тоа се т.н внатрешни индикатори. Во некои случаи, тие го прават тоа поинаку: како што продолжува титрацијата, капка од растворот се зема од титрираниот раствор со капилар, на кој се додава капка индикатор на порцеланска чинија. Така, реакцијата со индикаторот се случува надвор од титрираниот раствор. Индикаторите што се користат во овој случај се нарекуваат надворешни.

Постојат посебни индикатори за секој титриметриски метод. Во киселинско-базната титрација, индикаторите ја менуваат бојата како што се менува pH вредноста на растворот. Во методите на врнежи, точката на еквивалентност се определува со престанок на формирање на седимент. Индикаторите што се користат во овие методи формираат светло обоен талог или раствор со вишок на титрант. Понекогаш, ако титрирате со светло обоен раствор, на пример раствор KMnO 4, крајот на титрацијата може да се види без индикатор, бидејќи првата капка титрант што не реагира со одредена супстанција ја менува бојата на титриран раствор.

Титриметриска анализа

Историја и принцип на методот

Титриметриската анализа (титриметрија) е најважниот метод на хемиска анализа. Потекнува во 18 век, првично како емпириски начин за тестирање на квалитетот на различни материјали, како што се оцет, сода и раствори за белење. На преминот од 18 и 19 век биле измислени бирети и пипети (F. Decroisille). Од особено значење беа делата на Џ. Геј-Лусак, кој ги воведе основните термини на овој метод: титрација, титранти други произлезени од зборот „наслов“. Титар е масата на растворената супстанција (во грамови) содржана во еден милилитар раствор. Во времето на Геј-Лусак, резултатите од анализата се пресметуваа со помош на титри. Сепак, титарот како начин за изразување на концентрацијата на растворот се покажа како помалку удобен од другите карактеристики (на пример, моларни концентрации), затоа, во модерната хемиска аналитика, пресметките со користење на титри се доста ретки. Напротив, различни термини изведени од зборот „наслов“ се користат многу широко.

Во средината на 19 век, германскиот хемичар К. Мор ги сумираше сите титриметриски методи создадени до тоа време и покажа дека основата на секој метод е истиот принцип. Раствор со прецизно позната концентрација на реагенсот R (титрант) секогаш се додава во растворот од мострата што ја содржи компонентата X што треба да се одреди. Овој процес се нарекува титрација. При вршење на титрација, аналитичарот го следи напредокот на хемиската реакција помеѓу X и додадениот R. По достигнувањето на точката на еквивалентност (еднакво), кога бројот на молови на еквиваленти на внесениот R е точно еднаков на бројот на молови на еквиваленти на супстанцијата X присутна во примерокот, титрацијата се прекинува и волуменот на потрошениот титрант се мери. Моментот кога завршува титрацијата се нарекува крајна точка на титрација (e.t.t.), таа, како t.eq., се изразува во единици за волумен, обично во милилитри. Во идеален случај, V t.t.t = V t.eq. , но во пракса не се постигнува точно совпаѓање од различни причини; титрацијата се завршува малку порано или, обратно, малку подоцна отколку што се постигнува т.е. Природно, титрацијата треба да се изврши така што разликата помеѓу V t.eq. и В к.т.т. би бил што е можно помал.

Бидејќи масата или концентрацијата на X се пресметува од волуменот на титрантот потрошен за титрирање на примерокот (според V c.t.t.), во минатото титриметријата се нарекувала волуметриска анализа. Ова име често се користи денес, но терминот титриметриска анализапо прецизно. Факт е дека операцијата на постепено додавање на реагенсот (титрација) е карактеристична за секоја техника од овој тип, а потрошувачката на титрантот може да се процени не само со мерење на волуменот, туку и на други начини. Понекогаш додадениот титрант се мери (мерењето на масата на аналитичка вага дава помала релативна грешка отколку мерењето на волуменот). Понекогаш се мери времето потребно за да се воведе титрантот (со постојана стапка на инјектирање).

Од крајот на 19 век, титриметриските техники почнаа да се користат во истражувачки, фабрички и други лаборатории. Користејќи го новиот метод, беше можно да се одредат количините на милиграми, па дури и микрограми на широк спектар на супстанции. Широката употреба на титриметрија беше олеснета со едноставноста на методот, ниската цена и разновидноста на опремата. Титриметријата почна да се користи особено широко во 50-тите години на 20 век, откако швајцарскиот аналитичар Г. Шварценбах создаде нова верзија на овој метод (комплексометрија). Во исто време, започна широката употреба на инструментални методи за следење на c.t.t. До крајот на 20 век, важноста на титриметријата донекаде се намали поради конкуренцијата на почувствителни инструментални методи, но денес титриметријата останува многу важен метод на анализа. Ви овозможува брзо, лесно и прецизно да ја одредите содржината на повеќето хемиски елементи, поединечни органски и неоргански супстанции, вкупната содржина на супстанции од ист тип, како и општи индикатори за составот (тврдост на водата, содржина на млечни масти, киселост на нафта производи).

Техника за титриметриска анализа

Принципот на методот ќе стане појасен откако ќе се опише техниката на неговото спроведување. Значи, нека ви донесат алкален раствор со непозната концентрација, а вашата задача е да ја утврдите неговата точна концентрација. За ова ќе ви треба раствор на реагенс, или титрант- супстанца која хемиски реагира со алкали, а концентрацијата на титрантот мора точно да се знае. Очигледно, за да се утврди концентрацијата на алкали, ние користиме киселински раствор како титрант.

1. Со помош на пипета, изберете го точниот волумен на анализираниот раствор - се нарекува аликвот. Вообичаено, аликвотот е 10-25 ml.

2. Префрлете го делот во титрациона колба, разредете со вода и додадете индикатор.

3. Наполнете ја биретата со раствор за титрант и изведете титрација е бавно, капки додавање на титрант во одреден дел од растворот за тестирање.

4. Титрацијата ја завршуваме во моментот кога индикаторот ја менува бојата. Овој момент се нарекува крајна точка на титрација – к.т.т.К.т.т., по правило, се совпаѓа со моментот кога е завршена реакцијата помеѓу аналитот и титрантот, т.е. точно еквивалентно количество на титрант се додава на аликвотот - овој момент се нарекува точка на еквивалентност, т.е.Така т.е. и к.т.т. - тоа се две карактеристики на истиот момент, едната е теоретска, другата е експериментална, во зависност од избраниот индикатор. Затоа, потребно е правилно да се избере индикаторот, така што c.t.t. што поблиску се совпадна со т.е.

5. Измерете го волуменот на титрантот што се користи за титрација и пресметајте ја концентрацијата на испитниот раствор.

Видови титриметриска анализа

Титриметриските методи може да се класифицираат според неколку независни критериуми: и тоа: 1) според видот на реакцијата помеѓу X и R, 2) според методот на титрација и пресметување на резултатите, 3) според методот на следење изедначување.

Класификација по тип на хемиска реакција- најважниот. Да се ​​потсетиме дека не сите хемиски реакции можат да се користат за титрации.

Прво, како и кај другите хемиски методи, компонентата што треба да се одреди (аналитот) мора квантитативно да реагира со титрантот.

Второ, неопходно е да се воспостави реакциска рамнотежа што е можно побрзо. Реакциите во кои, по додавањето на следниот дел од титрантот, воспоставувањето рамнотежа бара најмалку неколку минути, се тешки, па дури и невозможни за употреба во титриметријата.

Трето, реакцијата мора да одговара на една и претходно позната стехиометриска равенка. Ако реакцијата доведе до мешавина на производи, составот на оваа смеса ќе се промени за време на титрацијата и ќе зависи од условите на реакцијата. Ќе биде многу тешко да се поправи точката на еквивалентност, а резултатот од анализата ќе биде неточен.Комбинацијата на овие барања ја исполнуваат реакциите на протолиза (неутрализација), многу реакции на сложеност и оксидација-намалување, како и некои реакции на врнежи. Според тоа, титриметриската анализа разликува:

Метод на неутрализација

Комплексометрија,

Редоксметриски методи

Методи на врнежи.

Во рамките на секој метод, се разликуваат неговите поединечни варијанти (Табела 1). Нивните имиња доаѓаат од имињата на реагенсите што се користат во секоја опција како титрант (перманганатометрија, јодометрија, хроматометрија итн.).

Табела 1.

Класификација на титриметриските техники според видот на употребената хемиска реакција

Реакција	Метод	Реагенс (титрант)	Опција за метод	Утврдени супстанции
Протолиза	Метод на неутрализација	H Cl, HClO 4, HNO 3	Ацидиметрија	Како ново
		KOH, NaOH, итн.	Алкалиметрија	Киселини
Комплексност-образование	Комплексометрија	EDTA	Комплексометрија	Метали и нивни соединенија
			Флуоридометрија, цијанидометрија	Некои метали, органски материи
Оксидација-редукција	Редокс метрија	KMnO4 K 2 C r 2 O 7	Перманганатометрија хроматометрија	Реставратори
		KJ и Na 2 S 2 O 3	Јодометрија	Средства за намалување, оксидирачки агенси, киселини
		Аскорбинска киселина	Аскорбинометрија	Оксидирачки агенси
Врнежи	Седиметрија	AgNO3	Аргентометрија	Халиди
		Hg 2 (NO 3) 2	Меркуриметрија
		KSCN	Роданометрија	Некои метали
		Ba(NO3)2	Бариеметрија	Сулфати

Класификација по метод на титрација.Обично постојат три методи: директна, обратна и титрација со супституција. Директна титрација вклучува директно додавање на титрант во растворот на примерокот. Понекогаш се користи различен редослед на мешање на реагенси - раствор на примерок во кој сакаат да ја одредат концентрацијата на X постепено се додава на позната количина на R; но ова е и директна титрација. Во двата случаи, резултатите од анализата се пресметуваат со користење на истите формули засновани на законот за еквиваленти.

ν X = ν Р

каде ν X и ν R се бројот на молови на еквивалентите X и R. Формулите за пресметка врз основа на соодносот, како и примери за пресметки, ќе бидат дадени подолу.

Директната титрација е удобен и најчест тип на титриметрија. Тоа е попрецизно од другите. На крајот на краиштата, случајните грешки главно се јавуваат при мерењето на волуменот на растворите, а во овој метод на титрација волуменот се мери само еднаш, но директната титрација не е секогаш можна. Многу реакции помеѓу X и R не се одвиваат доволно брзо, а по додавањето на следниот дел од титрантот, рамнотежата нема време да се воспостави во растворот. Понекогаш директна титрација не е можна поради несакани реакции или недостаток на соодветен индикатор. Во такви случаи, се користат посложени шеми за титрација за обратна или супституција. Тие вклучуваат најмалку две хемиски реакции.

Назад на титрација спроведено според двостепена шема:

X + R 1 = Y 1

R 1 + R 2 = Y 2

Помошниот реагенс R 1 се внесува во точно позната количина. Волуменот и концентрацијата на растворот R1 се избираат така што R1 останува во вишок по завршувањето на реакцијата. Нереагираниот дел од R1 потоа се титрира со титрант R2. Пример би бил перманганатометриската титрација на органски материи. Не е можно да се титрираат многу супстанции „директно“ со перманганат поради бавноста на нивната оксидација и од други причини. Но, прво можете да додадете позната (вишок) количина на KMnO 4 на примерокот што се анализира, да го закиселите и да го загреете добиениот раствор. Ова ќе доведе до целосно и брзо завршување на оксидацијата на органските материи. Потоа, преостанатиот перманганат се титрира со некое активно средство за намалување, на пример, раствор од SnCl 2 или FeSO 4 .

Пресметката на резултатите од назад титрација се врши врз основа на очигледната врска:

ν X =ν R 1 - ν R 2

Бидејќи волумените во овој случај се мерат двапати (прво волуменот на растворот на реагенсот R1, потоа волуменот на титрантот R2), случајната грешка на резултатот од анализата е малку повисока отколку со директна титрација. Релативната грешка на анализата особено силно се зголемува со мал вишок на помошниот реагенс, кога ν R 1 ≈ν R 2 .

Класификација според методот на контрола t.eq.Познати се неколку такви методи. Наједноставна е титрација без индикатори, најчеста е титрација со индикатори за боја, а најточни и најчувствителни се инструменталните опции за титриметрија.

Титрација без индикаторисе заснова на употреба на реакции кои се придружени со промена на видливите својства на титрираниот раствор. Како по правило, еден од реагенсите (X или R) има видлива боја. Напредокот на таквата реакција се следи без специјални инструменти и без додавање на индикаторски реагенси. Така, безбојните редукциони средства се титрираат во кисела средина со виолетов раствор на оксидирачки агенс - калиум перманганат (KMnO 4). Секој дел од додадениот титрант веднаш ќе се обезбојува, претворајќи се во јони Mn 2+ под дејство на редукционото средство. Ова ќе продолжи до т.е. Сепак, првата „дополнителна“ капка титрант ќе го претвори титрираниот раствор во розово-виолетова боја; бојата нема да исчезне дури и кога растворот се меша. Кога ќе се појави постојана боја, титрацијата се прекинува и се мери волуменот на потрошениот титрант ( Вк.т.т.). Крајот на титрацијата може да се открие не само со појавата на боја во титрираниот раствор, како во разгледуваниот пример, туку и со обезбојувањето на претходно обоениот раствор на примерокот, како и со појавата на каков било талог, неговото исчезнување, или промена во изгледот. Титрацијата без индикатори се користи доста ретко, бидејќи само неколку реакции се придружени со промена на видливите својства на растворот.

Инструментална титрација. Напредокот на реакцијата помеѓу X и R може да се следи не само „со око“ (визуелно), туку и со помош на инструменти кои мерат некои физички својства на растворот. Опциите за инструментална титриметрија се разликуваат во зависност од тоа кое својство на растворот се контролира. Можете да користите кое било својство во зависност од квалитативниот и квантитативниот состав на титрираниот раствор. Имено, можете да ја измерите електричната спроводливост на растворот (оваа опција се нарекува спроводнометрискититрација), потенцијалот на индикаторската електрода потопена во титрираниот раствор ( потенциометрискититрација), апсорпција на светлина од титрираниот раствор ( фотометрискититрација) итн. Титрацијата може да се прекине кога ќе се достигне одредена однапред избрана вредност на имотот што се мери. На пример, киселинскиот раствор се титрира со алкали додека не се постигне pH = 7. Меѓутоа, почесто тоа го прават поинаку - избраното својство на растворот се мери постојано (или дури и континуирано) како што се воведува титрантот, не само пред , но и по очекуваната температура .eq. Врз основа на добиените податоци се прикажува графичка зависност на измереното својство од волуменот на додаден титрант ( крива на титрација). Во близина на точката на еквивалентност, се забележува остра промена во составот и својствата на титрираниот раствор и се забележува скок или свиткување на кривата на титрација. На пример, скок во потенцијалот на електрода потопена во раствор. Положбата на t.eq се проценува со положбата на флексијата на кривата. Овој тип на анализа е повеќе трудоинтензивен и одзема многу време од конвенционалната титрација, но дава попрецизни резултати. Во една титрација е можно да се одредат индивидуалните концентрации на одреден број компоненти.

Познати се повеќе од десетина варијанти на инструментална титриметрија. Во нивното создавање важна улога одиграл американскиот аналитичар И.Колтоф. Соодветните техники се разликуваат по својствата на растворот што се мери, во опремата што се користи и во аналитичките способности, но сите тие се почувствителни и поселективни од опциите за визуелна титриметрија базирани на индикатори или без индикатори. Инструменталната контрола е особено важна кога индикаторите не можат да се користат, на пример, кога се анализираат матни или интензивно обоени раствори, како и при одредување на микронечистотии и при анализа на мешавини. Сепак, инструменталната титриметрија бара опремување на лабораторијата со специјални инструменти, по можност само-снимачки или целосно автоматизирани, што не е секогаш економски изводливо. Во многу случаи, прилично точни и сигурни резултати може да се добијат на поедноставен и поевтин начин, врз основа на употребата на индикатори.

Користење на индикатори. На титрираниот примерок може однапред да се додаде мала количина на специјален реагенс - индикатор. Титрацијата ќе треба да се прекине во моментот кога индикаторот ја менува својата видлива боја под влијание на внесениот титрант; ова е крајната точка на титрацијата. Важно е промената на бојата да не се случува постепено, како резултат на додавање само една „дополнителна“ капка титрант. Во некои случаи, индикаторот не ја менува својата боја, растворливост или карактер на луминисценција. Сепак, таквите индикатори (адсорпција, флуоресцентни, хемилуминисцентни итн.) се користат многу поретко од индикаторите за боја. Промената на бојата на кој било индикатор се јавува поради хемиската интеракција на индикаторот со титрантот, што доведува до преминување на индикаторот во нова форма.Својствата на индикаторите треба да се разгледаат подетално.

Индикатори

Во аналитичките лаборатории се користат неколку стотици индикатори за боја од различни типови (киселинско-базна, металохромна, адсорпција, итн.). Некогаш, тинктурите добиени од растенија се користеа како индикатори - од виолетови цветови или од посебен вид лишаи (лакмус). Р. Бојл беше првиот што користеше такви индикатори. Во моментов, природните индикатори не се користат, бидејќи тие секогаш се мешавина од различни супстанции, така што транзицијата на нивната боја не е јасно изразена. Современите индикатори се специјално синтетизирани поединечни органски соединенија. По правило, индикаторите се соединенија од ароматичните серии, чии молекули содржат неколку функционални групи (супституенти) Познати се многу такви соединенија, но само некои од нив можат да се користат како индикатори за боја. Предложениот индикатор мора да исполнува голем број барања:

· индикаторот треба добро да се раствори, давајќи раствори кои се стабилни за време на складирањето;

· Во раствор, индикаторот мора да постои во неколку форми, различни по молекуларна структура. Помеѓу облиците мора да се воспостави мобилна хемиска рамнотежа. На пример, киселата форма на индикаторот оди во основна форма (и обратно), оксидираната форма во редуцирана форма (и обратно); металохромниот индикатор реверзибилно се врзува во комплекс со метални јони итн.;

· индикаторот за боја мора да биде интензивен апсорбира светлина во видливиот регион на спектарот. Бојата на неговиот раствор треба да се разликува дури и при многу ниски концентрации (10 -6 - 10 -7 mol/l). Во овој случај, ќе биде можно да се внесат многу мали количини индикатор во титрираниот раствор, што помага да се добијат попрецизни аналитички резултати;

· различните форми на индикаторот мора да бидат различни по нивната боја, односно во спектарот на апсорпција во видливиот регион. Во овој случај, за време на титрацијата ќе се забележи контрастна транзиција на бојата.На пример, преминот на бојата на индикаторот од розова во смарагдно зелена е јасно видлив за окото. Многу потешко е да се поправи крајната точка на титрација (т.н.) со преодната розова или портокалова или виолетова боја. Многу е важно колку се различни спектрите на апсорпција на двете форми на индикаторот. Ако еден од формите на индикаторот максимално ја апсорбира светлината со бранова должина λ 1, а другиот со бранова должина λ 2, тогаш разликата ∆λ = λ 1 - λ 2 го карактеризира контрастот на транзицијата на бојата. Колку е поголемо ∆λ, толку подобро се забележува транзицијата на бојата на индикаторот со око. За да се зголеми визуелниот контраст на транзицијата на бојата, понекогаш се користат мешавини на различни индикатори или на индикаторот се додава туѓа инертна боја;

· преминот на индикаторот од една форма во друга кога составот на растворот се менува треба да се случи многу брзо, во дел од секундата;

· транзицијата мора да биде предизвикана од еден фактор, ист за сите индикатори од овој тип. Така, промената на бојата на киселинско-базниот индикатор не треба да се случи поради реакции од друг тип, на пример, при интеракција со оксидирачки агенси, метални јони или протеини! Напротив, индикаторите за редокс треба да ја менуваат својата боја само поради интеракција со оксидирачки агенси и редуцирачки агенси, а тоа треба да се случи при одреден потенцијал специфичен за секој индикатор за редокс. Бојата на овие индикатори и потенцијалот на транзиција не треба да зависат од pH вредноста на растворот. За жал, во пракса, транзицискиот потенцијал на многу индикатори за редокс зависи од pH.

За да се ослабне влијанието на страничните процеси, понекогаш индикаторот не се внесува во титрираниот раствор, туку, напротив, за време на титрацијата, периодично се зема капка од титрираниот раствор, измешана на стакло за часовник со капка од индикаторот. раствор и набљудуваше каква боја се добива. Оваа техника овозможува користење на индикатори кои реагираат неповратно. Поудобно е да работите со „надворешен индикатор“ ако однапред ја натопите хартијата.

Крајната точка на титрацијата, одредена со транзицијата на бојата на индикаторот, може да не се совпаѓа со точката на еквивалентност. Несовпаѓање Вк.т.т. И В t.eq доведува до систематска грешка во резултатот од анализата. Големината на грешката се одредува според природата на индикаторот, неговата концентрација и составот на титрираниот раствор.

Принципот на избор на индикатори е многу едноставен и универзален : транзициската карактеристика на индикаторот (pT индекс на титрација, потенцијал на транзиција итн.) мора да одговара на очекуваниот состав на титрираниот раствор во еквивалентната точка.Така, ако аналитичарот титрира воден раствор на силна киселина со силна база, во точката на еквивалентност растворот ќе има pH = 7. Затоа, неопходно е да се користи киселинско-базен индикатор кој ја менува бојата при приближно pH 7 (бромотимол сино, итн.) Потребните информации за pT - индикаторите за титрација за индикатори од различни типови се во референтната литература.

Пресметка на резултатите од титриметриската анализа

Не се препорачува да се пресметаат резултатите од титриметриската анализа директно од равенката на реакцијата, на пример, користејќи пропорции. Овој „училишен“ метод за решавање на пресметковните проблеми е ирационален и, по правило, не ја обезбедува потребната точност. Резултатите од титриметриската анализа се пресметуваат со користење на една од неколкуте готови алгебарски формули изведени врз основа на законот за еквиваленти. Првичните податоци ќе бидат волуменот на потрошениот титрант (во милилитри) и концентрацијата на титрант (во мол/литар); тие мора да се утврдат со потребната точност.

Методот на пресметка не зависи од видот на хемиската реакција што се случува за време на титрацијата и методот на контролирање на точката на еквивалентност (индикатор, уред, итн.). Изборот на формулата за пресметка се определува со кој метод на титрација (директна, обратна, супституција) се користи при анализата При изборот на формула треба да се разликуваат два случаи: а) пресметка на концентрацијата на растворот X; б) определување на масен удел на компонентата (процент од X во примерокот).

Формулите за пресметка изгледаат наједноставни ако концентрациите на компонентата што се одредува и титрантот се изразени како број на молови од нивните еквиваленти на литар од соодветните раствори, т.е. користете ја концентрацијата на компонентата што се одредува ( N x) и титрант (N T ), изразена како број на молови еквивалент на литар раствор. Претходно, овие концентрации се нарекуваа нормални. Сега овој термин не се препорачува, но во пракса се користи многу широко, особено во редоксметријата. Но, во комплексометријата и некои други методи, каде што 1 мол од аналитот X секогаш реагира со 1 мол титрант, нормалните концентрации се совпаѓаат со вообичаените моларни концентрации ( C x и C T ), и затоа нема потреба да се користат нормални концентрации и еквиваленти при пресметување на резултатите.

За разлика од обичните моларни концентрации, нормалната концентрација се одредува земајќи ја предвид хемијата на реакцијата што се случува за време на титрацијата. Корисно е да се запамети дека нормалната концентрација на X во растворот е или еднаква на неговата моларна концентрација или ја надминува неколку (2,3,4...) пати, во зависност од тоа колку протони (или електрони) се вклучени во реакција, по честичка X. При пишување на равенката на реакцијата, определување еквиваленти и пресметување на нормални концентрации, треба да се земат предвид условите под кои се одвива титрацијата, па дури и изборот на индикаторот.

Тежинатитриран Xatдиректна титрацијаеднакво (во mg):

m x =N Т. В Т. E x, (1),

каде Е x - моларна маса на еквивалент на X, што одговара на еден протон (во киселинско-базни реакции), еден електрон (во реакциите на редокс), еден лиганд (во реакциите на сложеност) итн.В Т – волумен на титрант (во ml). Во комплексометријата, масата на аналитот (во mg) најдобро се пресметува со помош на формула која ја вклучува количината M x -моларна маса X:

m x = C T. В Т. M x (2).

Од (4.11) следува дека масениот удел на X во примерокот, изразен во %, е еднаков на:

%X = N Т. В Т. E x. 100%/m С , (3),

каде што м С - масата на мострата во mg Вообичаено, резултатот од титрација не зависи од волуменот на водата во која примерокот бил растворен пред титрацијата и овој волумен не се зема предвид при пресметките. Ако не го титрирате целиот примерок, туку само дел од него (одреден дел), тогаш треба да земете предвид дополнителен коефициентДО , еднаков на односот V 0 - волумен на растворот во кој е пренесен овој примерок и од кој се земени делови, до V aliq - волуметриски аликвот:

m x = K. N T. В Т. E x, (4).

При пресметување концентрацииспоред методот на директна (или замена) титрација, се користи едноставна формула, директно следена од законот за еквиваленти:

N x. V x =N Т. V T (5).

анализа, но во фабричките лаборатории користат и други пресметковни методи.

Подготовка на работни решенија во титриметрија

Работните раствори со точно позната концентрација што се користат во титриметриската анализа се подготвуваат на неколку начини:

· со прецизно мерење на хемиски реагенсземена на аналитичка рамнотежа. Овој примерок се раствора во мала количина на растворувач, а потоа волуменот на добиениот раствор се прилагодува на ознаката во волуметриска колба. Добиените раствори се нарекуваат стандардни, а соодветните реагенси се нарекуваат примарни стандарди. Само неколку супстанции можат да бидат примарни стандарди - тие мора да бидат чисти хемикалии со постојан и прецизно познат состав, цврсти на собна температура, стабилни на воздух, а не хигроскопни или испарливи. Примерите вклучуваат калиум дихромат, комплексон III, оксална киселина. Напротив, од примерок е невозможно да се подготви стандарден раствор на хлороводородна киселина (реагенсот „хлороводородна киселина“ е течност со неточно познат состав), железен хлорид (брзо оксидира во воздухот), натриум хидроксид (хигроскопски) и многу други супстанции.

· од фиксни канали. Овој термин се однесува на затворена стаклена ампула која содржи одредена количина на реагенс, обично 0,1000 mol еквивалент. Во фабриката се подготвуваат фиксани. Ако во лабораторија квантитативно ја префрлите содржината на фиксаналот во волуметриска колба од 1000 ml и ја доведете до ознаката со растворувач, ќе добиете литар раствор од точно 0,1000 N. Подготовката на раствори за фиксирање не само што заштедува време на аналитичарот, туку овозможува и подготовка на раствори со точно познати концентрации од супстанции кои го немаат комплексот на својства потребни за примарните стандарди (на пример, раствори за фиксирање на хлороводородна киселина, амонијак или јод) .

· според приближно познат измерен дел од хемискиот реагенс земен на техничка вага. Овој примерок се раствора во приближно позната количина на растворувач. Потоа се врши дополнителна операција - стандардизација на добиениот раствор. На пример, точно измерен дел од друга супстанција (примарен стандард) се титрира со добиениот раствор. Можете да го направите тоа на друг начин: земете познат волумен (аликвот) од подготвениот раствор и титрирајте го со соодветен стандарден раствор.Врз основа на волуменот што се користи за титрација, се пресметува точната концентрација на подготвениот раствор. Таквите решенија се нарекуваат стандардизирани. На пример, растворот на KOH се стандардизира со користење на измерен дел од оксална киселина или со користење на фиксен раствор на хлороводородна киселина. Ако супстанцијата во лабораторијата е достапна во форма на концентриран раствор со приближно позната концентрација (на пример, хлороводородна киселина), тогаш наместо да се мери, се мери одреден претходно пресметан волумен на концентрираниот раствор. Ова бара познавање на густината на оригиналното решение. Потоа, како и во претходниот случај, добиениот раствор се стандардизира.

Концентрацијата на растворите не треба да се менува спонтано за време на складирањето. Во овој случај, за титрации без никакви дополнителни операции може да се користат однапред подготвени (стандардни или стандардизирани) раствори.Треба да се напомене дека колку растворот е поразреден, толку е понестабилен за време на складирањето (хидролиза на растворената супстанција, нејзина оксидација со кислороден воздух, адсорпција на внатрешната површина на стакларија итн.). Затоа, работните раствори со ниски концентрации, по правило, не се подготвуваат однапред. Се подготвуваат само по потреба, на денот на употреба. За да го направите ова, оригиналните (стандардни, фиксирани или стандардизирани) раствори се разредуваат со чист растворувач во точно познат број пати (обично растворот се разредува 5 или 10 пати во една операција). Доколку се потребни уште повеќе разредени раствори, оваа операција се повторува. На пример, од раствор од 0,1 М се подготвува 0,01 М, од тоа - 0,001 М, итн.

Подготовката на раствори со точно познати концентрации бара употреба на цел сет на специјални мерни прибори кои овозможуваат мерење на волумените со потребната точност. Тоа се волуметриски колби, пипети и бирети. Прирачниците за лабораториска работа даваат описи за мерење на стакларија и правила за работа со него.

Методи на титрација

Метод на посебни примероци и метод на аликвоти. За да се намали влијанието на случајните грешки, титрациите обично се повторуваат неколку пати, а потоа резултатите се просечни. Повторените анализи може да се извршат на два различни начини: со методот на поединечни примероци или со аликвот метод. Двата методи се користат и за стандардизација на работни решенија и за директна анализа на реални објекти.

Метод на поединечни примероци, како што е јасно од неговото име, претпоставува дека неколку делови од анализираниот материјал се земени за титрација. Нивните маси треба да бидат приближно еднакви. Големината на примерокот се избира земајќи ја предвид саканата потрошувачка на титрант по титрација (не повеќе од волуменот на биретата) и земајќи ја предвид концентрацијата на титрант.

Нека се земат три измерени порции оксална киселина, чии маси се наведени во Табела 2. Врз основа на податоците од секоја титрација, се пресметува концентрацијата на КОХ (одделно!). Тогаш концентрациите се просечни.Волумените потрошени за титрирање на различни порции не можат да се просечат!

Табела 2. Пример за пресметување на резултатите од анализата користејќи го методот на поединечни примероци

Висат број	Тежина тежина, mg	Волумен на титрант, ml	Пронајдена концентрација на KOH, mol/l
	95,7	14,9	0,102
	106,9	16,2	0,105
	80,8	12,7	0,101
Просечен резултат од анализата C KOH = 0,103 mol/l

Начин на титрација во резерва (или метод на пипетирање)се заснова на титрација на неколку поединечни аликвоти - мали волумени на тест растворот, избрани со помош на пипети.

Методот на поединечни порции и методот на аликво титрација се користат не само за директна титрација, како што е прикажано во дадените примери, туку и за обратна и замена за титрација. При изборот на метод на титрација, треба да се земе предвид дека методот на поединечни примероци дава попрецизни резултати, но е потрудоинтензивен и бара поголем обем на пресметки. Затоа, подобро е да се користи методот на поединечни порции за стандардизирање на работните решенија, а за сериски анализи да се користи побрзиот метод на аликвоти.

Облик на криви на титрација

Логаритамски криви на титрацијапретставуваат графичка зависност на логаритамот на рамнотежната концентрација на еден од реагенсите од волуменот на додадениот титрант. Наместо логаритамот на концентрацијата, pH вредноста на растворот (вредноста на водородот) обично се прикажува на вертикалната оска. Се користат и други слични индикатори (на пример, pAg = - log), како и вредноста на оние физичко-хемиски својства на титрираниот раствор, кои линеарно зависат од логаритмите на рамнотежните концентрации. Пример би бил електродниот потенцијал (Е).

Ако растворот содржи само една супстанција која реагира со титрантот, а реакцијата е опишана со една хемиска равенка (односно, таа не се јавува постепено), речиси вертикален пресек т.н. скок на титрација . Напротив, делови од кривата далеку од еквивалент. блиску до хоризонтална. Пример е зависноста на рН на растворите од волуменот V на додадениот титрант, прикажан на Сл. 1

Сл.1. Тип на криви на титрација

Колку е поголема висината на скокот на кривата на титрација, толку попрецизно може да се фиксира точката на еквивалентност.

Киселинско-базна титрација (метод на неутрализација)

Принцип на методот

Методот на неутрализација се заснова на киселинско-базни (протолитички) реакции. При оваа титрација се менува pH вредноста на растворот. Киселинско-базните реакции се најпогодни за титриметриска анализа: тие се одвиваат според строго дефинирани равенки, без странични процеси и со многу голема брзина. Интеракцијата на силните киселини со силните бази доведува до високи константи на рамнотежа. За откривање на c.t.t. Постои удобен и добро проучен метод - употреба на киселинско-базни индикатори. Може да се користат и инструментални методи, тие се особено важни при титрирање на неводени, заматени или обоени раствори.

Методот на неутрализација вклучува две опции - киселиметрија(титрант - раствор на силна киселина) и алкалиметрија(титрантот е раствор на силна основа). Овие методи соодветно се користат за определување на бази и киселини, вклучувајќи ги и јонските и мултипротичните. Способноста за титрирање на силни протолити се одредува според нивната концентрација; титрацијата е можна доколку C x> 10 - 4 М За време на оваа титрација, следната реакција се јавува во воден раствор:

H 3 O + +OH - ® 2H2O

Титрација на слаби киселини и слаби бази во водени раствори ги следи следните шеми:

HA + OH - ® H 2 O (алкалиметрија)

B+H 3 O + ® NV + + H 2 O (ацидиметрија)

Примери на практична примена на киселинско-базната титрација:

· определување на киселоста на прехранбените производи, почвите и природните води (алкалиметриска титрација на водени раствори со индикатор за фенолфталеин);

· определување на киселоста на нафтените продукти (алкалиметриска титрација на неводени раствори со инструментална контрола на c.t.t.);

· определување на карбонати и бикарбонати во минерали и градежни материјали (ацидиметриска титрација на водени раствори со два индикатора);

· определување на азот во соли на амониум и органски материи (метод Кјелдал). Во овој случај, органските супстанции што содржат азот се разградуваат со вриење со концентрирана сулфурна киселина во присуство на соли на жива, амонијак азот се дестилира со дејство на алкали кога се загрева, амонијакот се апсорбира со стандарден раствор на HCl, земен во вишок. Тогаш нереагираниот дел од HCl се титрира со алкали во присуство на индикаторот метил портокал. Оваа техника го користи и принципот на замена и методот на назад титрација.

Работни решенија.За ацидиметриска титрација на водени раствори, како титрант се користат:раствори на силни киселини (HCl, поретко HNO 3 или H 2 SO 4). ВО алкалиметрија титранти - раствори на NaOH или KOH. Сепак, наведените реагенси немаат својства што би овозможиле од нив да се подготват стандардни раствори едноставно со нивно точно мерење. Така, цврстите алкали се хигроскопни и секогаш содржат карбонатни нечистотии. Во случај на HCl и други силни киселини, почетниот реагенс не е чиста супстанција, туку раствор со непрецизно позната концентрација. Затоа во методот на неутрализација прво се подготвува раствор со приближно позната концентрација, а потоа се стандардизира. Киселинските раствори се стандардизирани со користење на безводен натриум карбонат Na 2 CO 3 (сода) или натриум тетраборат Na 2 B 4 O 7 . 10H 2 O (боракс). Боракс реагира со вода кога се раствора:

B 4 O 7 2– +3H 2 O=2H 3 VO 3 + 2VO 2 –

Добиениот метаборат е прилично силна основа. Се титрира со киселина:

VO 2 – + H 3 O + = H 3 VO 3.

Очигледно, моларната маса на еквивалент на боракс е М(½ Na 2 B 4 O 7 . 10H 2 O) = 190,71 g/mol. Еквивалент на висока моларна маса е предност на бораксот како примарен стандард. Алкалните раствори се стандардизирани со употреба на калиум хидрофталат. Молекулата на хидрофталат содржи мобилен протон и има својства на слаба киселина:

Бензоева киселина C 6 H 5 COOH и оксална киселина H 2 C 2 O 4 често се користат како стандарди . 2H 2 O и други слаби органски киселини (цврсти, чисти, стабилни супстанции). Стандардните 0,1000 M раствори на киселини и бази во лабораториите обично се подготвуваат од фиксанали. Подготвениот киселински раствор може да се користи за стандардизирање на алкалниот раствор и обратно. Стандардизираните киселински раствори се стабилни и можат да се чуваат без промена на неодредено долго време. Алкалните раствори се помалку стабилни, се препорачува да се чуваат во восочени или флуоропластични садови за да се спречи интеракција со стаклото. Мора да се земе предвид дека алкалните раствори апсорбираат CO 2 од воздухот; за време на складирањето тие се заштитени со помош на цевка исполнета со жива вар или сода вар.

Ориз. 2. Силни криви на неутрализација на киселина.

1 - 0,1 М, 2 - 0,01 М, 3 - 0,001 М.

За откривање на c.t.t. со индикатор за боја, неопходно е висината на скокот да биде поголема од ширината на интервалот на транзиција на индикаторот. Последново е обично околу две pH единици.

Висината на скокот во кривата на неутрализација на слабите киселини зависи од јачината на киселината (вредноста на нејзината киселинска константа, или pK a). Имено, колку е послаба киселината (колку е поголема вредноста на pK a), толку е помала, а другите работи се еднакви, треба да биде висината на скокот.

1 - хлороводородна киселина, 2 - оцетна киселина (pK a = 4,8), 3 - цијановодородна киселина (pK a = 9,2).

Висината на скокот треба да биде поголема од ширината на зоната на транзиција на индикаторот, која обично е 2 pH единици. Затоа, да Како и во случајот со силни електролити, критериум за титрација слаб протолит со 1% грешка може да се изведе од условот ∆p Н ±1% ≥ 2. За воден раствор на слаба киселина го добиваме бараниот критериум во следниот облик:

Р ДОа+ стр СО≤ 8

Кога p C = 2 критична вредност стр К аеднакви 6. Со други зборови, ако киселината е многу слаба, а нејзината pK Аповеќе од 6, тогаш е невозможно точно да се титрира со индикатори за боја.

Титрација на мешавини од протолити и мултипротонски протолити.Во мешаните раствори, силните киселини ја потиснуваат протолизата на послабите. Истото се забележува и кај растворите кои содржат мешавина од бази со различна јачина.Кога на таквата смеса ќе се додаде титрант, прво се титрира посилниот протолит, а дури потоа послабиот реагира со титрантот. Сепак, бројот на скокови забележани во кривата на титрација на смесата зависи не само од бројот на присутни протолити, туку и од апсолутните вредности на соодветните константи на киселост (базичност), како и од нивниот сооднос. Константите на киселоста (или базичноста) на компонентите на смесата мора да се разликуваат за повеќе од 10 4 пати, само во овој случај јасно изразените скокови на титрација ќе бидат посебно забележани на кривата на титрација, а релативната грешка во одредувањето на секоја компонента нема да надмине 1%. Критериумот за можноста за одделна титрација на протолитите е таканареченото „правило на четири единици“:

(6)

Мултипротонските протолити реагираат со титранти постепено, прво во првиот чекор, потоа во вториот, итн., доколку соодветните константи на киселост се разликуваат во согласност со условот (6).При пресметување на кривите на неутрализација, мултипротонските протолити може да се сметаат како мешавини на различни електролити .

Како пример, да ја анализираме можноста

Сл.5. Крива на титрација на мешавина од карбонат и бикарбонат јони со раствор HCl.

Посочени се pH вредностите на кои се забележуваат транзиции на бојата на индикаторите.

Кога се титрира мешавина од две силни киселини, мешавина од две подеднакво слаби киселини или мешавина од две бази со слични p ДОбНема два посебни скока во кривата на титрација. Сепак, сè уште е сосема можно одделно да се одреди концентрацијата на компонентите на таквите мешавини. Овие проблеми успешно се решаваат со користење на диференцирачки неводени растворувачи.

Киселинско-базните индикатори и нивниот избор

За откривање на c.t.t. во методот на неутрализација традиционално се користат киселинско-базните индикатори - синтетички органски бои, кои се слаби киселини или бази и ја менуваат видливата боја во зависност од рН на растворот.Примери на некои (најчесто користени во лабораториите) киселинско-базни индикатори се дадени во Табела 3. Показателите за структурата и својствата се дадени во референтни книги. Најважните карактеристики на секој киселинско-базен индикатор се интервал на транзицијаИ индекс на титрација (pT). Интервалот на транзиција е зоната помеѓу две pH вредности, што одговара на границите на зоната во која се забележува мешана боја на индикаторот. Така, набљудувачот ќе го карактеризира воден раствор на метил портокал како чисто жолт - при pH вредност< 3,1 и как чисто красный при рН >4.4, а помеѓу овие гранични вредности се забележува мешана розово-портокалова боја со различни нијанси. Ширината на преодниот интервал е обично 2 pH единици. Експериментално утврдените интервали на транзиција на индикаторот во некои случаи се помали или повеќе од две pH единици. Ова, особено, се објаснува со различната чувствителност на окото на различни делови од видливиот спектар. За индикаторите со една боја, ширината на интервалот зависи и од концентрацијата на индикаторот.

Табела 3

Најважните киселинско-базни индикатори

Индикатор	Преодниот интервал ΔрН Инд		Р ДОа(Позади)	Промена на боја
Метил портокал				Црвено - жолто
Бромокрезол зелен				Жолто - сино
Метил црвено				Црвено - жолто
Виолетова бромокрезол				Жолта - виолетова
Бромотимол сино				Жолто - сино
Фенол црвено				Жолто - црвено
Тимол сино
Фенолфталеин				Безбоен - црвено

Познавајќи ги карактеристиките на различните индикатори, теоретски можете да ги изберете на здрав начин за да добиете точни резултати од анализата. Придржувајте се до следново правило: интервалот на транзиција на индикаторот треба да лежи во регионот на скок на кривата на титрација.

При изборот на индикатори за титрација на слаби протолити, потребно е да се земе предвид дека t.eq. а титрациониот скок се поместува во малку алкална средина при титрирање на киселина и во малку кисела средина при титрирање на база. Оттука, За титрација на слаби киселини, погодни се индикатори кои ја менуваат бојата во слабо алкална средина (на пример, фенолфталеин), а за титрација на слаба база индикатори кои ја менуваат бојата во малку кисела средина (на пример, метил портокал

Постои уште една карактеристика на секој киселинско-базен индикатор - ова е индекс на титрација ( pT ). Ова е името на pH вредноста при која набљудувачот најјасно забележува промена во бојата на индикаторот и токму во овој момент титрацијата се смета за завршена. Очигледно, pT = pH K.T.T. . При изборот на соодветен индикатор, мора да се стремиме да обезбедиме дека pT вредноста е што е можно поблиску до теоретски пресметаната вредност pH T.EKV .. Вообичаено, вредноста на pT е блиску до средината на преодниот интервал. Но, pT е слабо репродуктивна вредност. Различни луѓе кои вршат иста титрација со ист индикатор ќе добијат значително различни pT вредности.Покрај тоа, вредноста на pT зависи од редоследот на титрацијата, односно од насоката на промената на бојата.При титрирање киселини и бази со иста вредностите на индикаторот pT ќе се разликуваат малку. За индикаторите со една боја (фенолфталеин, итн.), вредноста на pT зависи и од концентрацијата на индикаторот.

Исполнет со титрант до нултата ознака. Не се препорачува да се титрира почнувајќи од други ознаки, бидејќи скалата на биретата може да биде нерамна. Биретите се полни со работниот раствор преку инка или со помош на специјални уреди доколку биретата е полуавтоматска. Крајната точка на титрација (точка на еквивалентност) се одредува со индикатори или физичко-хемиски методи (електрична спроводливост, пренос на светлина, потенцијал на индикаторската електрода итн.). Резултатите од анализата се пресметуваат врз основа на количината на работен раствор што се користи за титрација.

Видови титриметриска анализа

Титриметриската анализа може да се заснова на различни видови хемиски реакции:

• киселинско-базна титрација - реакции на неутрализација;
• редокс титрација (перманганатометрија, јодометрија, хроматометрија) - редокс реакции;
• титрација на таложење (аргентометрија) - реакции кои настануваат со формирање на малку растворливо соединение, додека концентрациите на таложените јони во растворот се менуваат;
• комплексометриска титрација - реакции засновани на формирање на силни сложени соединенија на метални јони со комплексон (обично EDTA), додека концентрациите на металните јони во титрираниот раствор се менуваат.

Видови на титрација

Постојат директни, обратни и супституентни титрации.

• На директна титрацијаРаствор за титрант (работен раствор) се додава во мали порции на растворот на супстанцијата што се одредува (аликвот или примерок, супстанцијата се титрира).

• На назад титрацијаПрво, познат вишок на специјален реагенс се додава во растворот на супстанцијата што се одредува, а потоа се титрира нејзиниот остаток што не влегол во реакцијата.

• На титрација на супституцијаПознат вишок на специјален реагенс прво се додава во растворот на аналитот, а потоа се титрира еден од производите на реакцијата помеѓу аналитот и додадениот реагенс.

исто така види

Врски

Фондацијата Викимедија. 2010 година.