КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Химические индикаторы для установления точки эквивалентности
Вещества, введение которых в анализируемый раствор позволяет установить конец химической реакции или концентрацию водородных ионов по легко заметному признаку, называются индикаторами. Индикаторы используют главным образом в титриметрическом анализе для установления точки эквивалентности (конечной точки титрования). В присутствии индикаторов в этой точке (или вблизи от нее) могут наблюдаться изменение цвета, появление или исчезновенис мутности, свечение и т. д., обусловленные изменением определенного свойства исследуемого раствора. Индикаторы делят обычно на 5 групп: кислотно-основные; окислительно-восстановительные; комплексономстрические; адсорбционные; хемилюминесцснтные. Кислотно-основные индикаторы — вещества, изменяющие свою окраску при изменении водородного показателя (рН) среды. Эти индикаторы, рассматриваемые (по теории В.Оствальда) как слабые органические кислоты или основания, используют в методах нейтрализации, а также при определении рН методом колориметрии. Интервал значений рН (интервал перехода), в котором наблюдается изменение окраски, связан с константой диссоциации индикатора (рК) соотношением рН = рК ± 1. При проведении анализа индикатор выбирают таким образом, чтобы интервал перехода окраски включал то значение рН, которое раствор должен иметь в точке эквивалентности. Наиболее часто анализы методом нейтрализации проводят с метиловым оранжевым (интервал перехода 3,1 — 4,4), метиловым красным (4,2 — 6,3). фенолфталеином (8,0 — 9,8). Кроме индивидуальных индикаторов, применяют так называемые смешанные индикаторы — смеси двух индикаторов (например, тимоловый синий + фенолфталеин), которым свойственно отчетливое изменение окраски в узком интервале перехода (до 0.2 единицы рН).
К кислотно-основным относятся также индикаторы: флуоресцентные (например, а-нафтиламин, акридин), в присутствии которых появляется, исчезает или изменяется цвет флуоресценции мутных или сильно окрашенных растворов при их освещении ультрафиолетовыми лучами; универсальные — смеси нескольких индикаторов с различными интервалами перехода, многократно изменяющие свою окраску при разных значениях рН и используемые для приближенных определений этого показателя. Кислотно-основные индикаторы представляют собой чаще всего слабые органические кислоту и основание. Изменение цвета раствора индикатора в зависимости от величины рН в соответствии с теорией ионных окрасок Оствальда можно объяснить разной окраской молекулярной и ионной форм индикатора. Например, если индикатор представляет собой слабую органическую кислоту, то процесс диссоциации его молекулы происходит по следующей схеме: Hlnd = H+ +lnd-
Молскулярная форма имеет красную окраску, а ионная форма — синюю. В соответствии с принципом Ле-Шатслье в щелочной среде происходит связывание протона водорода в молекулу воды, и равновесие процесса диссоциации смещается вправо, раствор приобретает синюю окраску. В растворе, имеющем кислую среду, имеется избыток ионов водорода, и равновесие смещается влево, окраска раствора становится красной. Изменение цвета индикатора связано также с существенным изменением его молекулярной структуры. В соответствии с хромофорной теорией окраска соединения связана с наличием в его молекуле так называемых хромофорных групп к которым относятся NO2-,— N = N и т. д. и ауксохромных, которые в присутствии хромофорных также влияют на окраску. Присоединение и отщепление протона но этой теории вызывает перестройку молекулы индикатора, в результате которой появляются новые или исчезают существовавшие ранее хромофорные группы и таким образом происходит изменение цвета индикатора.
Окислительно-восстановительные индикаторы — вещества, способные окисляться или восстанавливаться в определенных интервалах значений окислительного потенциала и изменять при этом свою окраску. Эти индикаторы (например, метиленовый синий, дифениламин, крахмал) используют в титриметрических методах анализа, основанных на реакциях окисления-восстановления. Комплексонометрические индикаторы — вещества, образующие с определяемыми ионами окрашенные комплексные соединения. Такие индикаторы называются также металлохромными или металл-индикаторами, используют в титриметрическом методе анализа, основанном на применении аминолон и карболовых кислот. В качестве индикаторов используют преимущественно водорастворимые органические красители — эриохром черный Т, ксиленоловый оранжевый, кислотный хром темно-синий и др. Адсорбционные индикаторы — вещества, в присутствии которых в точке эквивалентности, устанавливаемой методом осаждения (например, при титровании ионов хлора стандартным раствором нитрата серебра), изменяется цвет осадка. В качестве таких индикаторов применяют главным образом красители (например, эозин, флуоресцин). Хемилюминесцентные индикаторы — вещества, способные в точке эквивалентности светиться видимым светом и используемые при титровании сильно окрашенных растворов. К таким индикаторам относятся люминол, силоксен и др.
Расчеты в титриметрическом анализе
Для расчетов результатов устанавливают количество (объем, иногда масса) стандартного раствора, затраченного на взаимодействие с определяемым веществом. Точность определений зависит от правильности установления концентрации стандартного раствора. Обычно ее выражают нормальностью. Нормальность, или молярная концентрация эквивалента, показывает количество молей эквивалента, находящегося в 1 л раствора. Эквивалентом называется такое количество вещества, которое соответствует в кислотно-основном взаимодействии одному молю атомов водорода, в окислительно-восстановительных реакциях — одному электрону. Нормальность можно рассчитать по формуле:
nэкв N = _______, V где V — объем раствора в литрах; nэкв — число молей эквивалента вещества. Рассчитывается по формуле: m nэкв =_____, моль-экв. Мэкв где m — масса вещества; Мэкв - молярная масса эквивалента. Определяется типом взаимодействия между определяемым веществом и веществом рабочего раствора (см. § 1, глава 2, раздел 2). Формула для расчета:
M Мэкв= ______, Э М — молярная масса вещества; Э — эквивалент. В первую очередь, его величина определяется природой соединения. Для кислот при полной нейтрализации эквивалент равен основности (числу ионов водорода в формуле кислоты). Например, для фосфорной кислоты Н3Р04 эквивалент равен 3. Если же в результате реакции происходит образование кислой соли, следует учитывать эквивалентность взаимодействия кислоты и определяемого вещества: Н3Р04 + 3NaOH = Na3PO4 + ЗН20; Э = 3 Н3РО4 + 2NaOH = Na2HP04 + 2Н20; Э = 2 Н3Р04 + NaOH = NaH2P04 + ЗН20; Э = I Для оснований эквивалент равен кислотности (числу ги-дроксильных групп в химической формуле). Например, для гидроксида меди (II) Си(ОН)2 эквивалент равен 2. Для солей эквивалент равен произведению числа катионов в химической формуле соли на валентность катиона: M(Al2(SO4)2) Мэкв (Al2(SO4)2)= __________________ 2*3
Для практических целей пользуются также титром. Титром называется число грамм растворенного вещества, содержащихся в 1 мл раствора. Титр связан с нормальностью по формуле Т* 1 ООО N =_____________- Мэкв Как уже указывалось, расчет ведут по объему стандартного раствора, затраченного на достижение точки эквивалентности. При этом в проходящей в растворе химической реакции соблюдается закон эквивалентов: N1*V1= N2*V2 где N1, V1 — нормальность и объем стандартного раствора; N2, V2 — нормальность и объем исследуемого раствора. При проведении анализа часто возникает необходимость напрямую определить массу вещества, содержащегося в растворе. В этом случае расчет ведут по формуле: Vколбы m=Траб.р-р/опр.в-во*Vраб.р-ра* ___________ Vпип Где Траб.р-р/опр.в-во — титр рабочего раствора по определяемому веществу
Vраб.р-ра — объем рабочего раствора, пошедшего на титрование анализируемого раствора Vколбы — объем раствора, в котором содержится определяемое вещество Vпил — объем анализируемого раствора, взятого для титрования. Последний множитель формулы используется только в том случае, если для титрования берется не весь объем раствора, содержащего определяемое вещество. Титр по определяемому веществу рассчитывают по формуле: Vраб.р-ра* Мэкв опр.в-ва Траб.р-р/опр.в-во =_________________________
При выполнении анализа необходимо учитывать погрешность измерения. Ошибки в титриметрическом анализе могут быть методическими и специфическими, обусловленными особенностями данной реакции. Методические ошибки связаны с особенностями метода титрования и зависят от погрешностей измерительных приборов, калибровки мерной посуды, пипеток, бюреток, неполного отекания жидкостей по стенкам мерной посуды. Специфические ошибки обусловлены особенностями данной реакции и зависят от константы равновесия реакции и от точности обнаружения точки эквивалентности
Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 4076; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |