Лекция №9. Тема:Титриметрические методы анализа

Тема: Титриметрические методы анализа

Цель: сформировать представления о теоретических основах объемного анализа и его методах (кислотно-основном, комплексонометрическом, окислительно-восстановительном)

План лекции: 1) Теоретические основы объемного анализа

2) Кислотно-основное титрование

3) Комплексонометрия

4) Окислительно-восстановительное титрование

Титриметрический анализ основан на точном измерении количества реагента, израсходованного на реакцию с определяемым веществом. Титр в аналитической химии – один из способов выражения концентрации раствора. Титр показывает количество граммов растворённого вещества в 1 мл раствора:

В основе титриметрического анализа лежит закон эквивалентов: массы (объемы) реагирующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам), т.е. вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах:

По закону эквивалентов вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах, поэтому из формулы нормальности можно выразить количество эквивалента:

Если вещества 1 и 2 реагируют друг с другом в эквивалентных количествах, то:

или

Титрование – это процесс, при котором к раствору исследуемого вещества или части раствора (аликвоте) постепенно прибавляют раствор точно известной концентрации до тех пор, пока вещества не прореагируют полностью.

Раствор, которым титруют, и концентрация которого известна с высокой точностью, называется титрованным или стандартным или титрантом или рабочим раствором.

Процесс установления концентрации титранта называется стандартизацией. Различают приготовленные и установленные растворы титрантов. Приготовленные растворы получают растворением точной навески тщательно очищенного исходного вещества в определенном объеме воды (NaCl). Но не все растворы можно так приготовить (НСl). В таких случаях готовят раствор приблизительной концентрации, а затем его стандартизируют, т. е. устанавливают точную С. Такие растворы называют установленными. Для стандартизации растворов применяют специальные установочные вещества, т.н. первичные стандарты. Первичные стандартные вещества должны удовлетворять следующим основным требованиям: высокая чистота (х.ч. или ч.д.а.); устойчивость на воздухе; отсутствие гигроскопической влаги (должны быть негигроскопичны); большая молярная масса эквивалента (что уменьшает ошибку взвешивания); доступность; нетоксичность (бура Na₂B₄O₇ ·10H2O, Na₂CO₃ (бб/в)H₂C₂O₄ · 2H₂O).Сами титранты (растворы щелочей и сильных кислот, концентрация которых установлена по первичным стандартам) – вторичные стандарты.

Момент титрования, когда количество добавленного титранта химически эквивалентно количеству титруемого (исследуемого) вещества (момент полного связывания исследуемого соединения) называется точкой эквивалентности (ТЭ) и определяется по изменению свойств раствора (окраска, осадок).

Конечная точка титрования (КТТ) – момент или точка титрования, в которой некоторое свойство раствора (например, окраска) претерпевает заметное изменение. КТТ более или менее соответствует (ТЭ), но чаще всего не совпадает с ней.

Реакции, применяемые в титриметрии, должны соответствовать следующим требованиям:

1) реакция должна протекать количественно (необратимо, до конца), т.е. константа равновесия реакции должна быть велика {возможно, объяснить};

2) реакция должна протекать с большой скоростью (иногда для ее ускорения растворы нагревают;

3) реакция должна протекать стехиометрически, т.е. строго по уравнению без побочных реакций;

4) должен существовать способ определения окончания реакции, т.е. должна позволять точно и удобно определять (КТТ) вблизи точки эквивалентности (ТЭ).

Выделяют несколько способов (приемов титрования):

1) прямое титрование – исследуемое вещество непосредственно реагирует с титрантом. Для проведения анализа этим методом достаточно одного рабочего раствора известной концентрации. Применяют для определения кислот, гидроксидов (сильных и слабых), солей и их смесей, жесткости (временной) воды, кислотности и щелочности различных природных объектов.

2) обратное титрование (титрование по остатку) – при этом используется два рабочих раствора – основной и вспомогательный. Основной реагент используется для проведения необратимой количественной реакции с исследуемым веществом, а вспомогательный – для необратимой количественной реакции с избытком основного реагента. Например: определение хлорид-ионов в растворе. К анализируемому раствору хлорида сначала добавляют избыток титрованного раствора нитрата серебра (основной раствор). Образуется малорастворимый хлорид серебра:

Ag⁺ + Cl^- → AgCl↓

Избыток нитрата серебра оттитровывают раствором тиоцианата аммония (вспомогательный раствор):

AgNO₃ + NH₄SCN → AgSCN↓ + NH₄NO₃

Ag⁺ + SCN^- → AgSCN↓

По известным концентрациям рабочих растворов и их затраченным объемам вычисляют концентрацию хлорид ионов в исследуемом растворе:

n (KCl) = n (AgNO₃) – n (NH₄SCN)

3) титрование заместителя (косвенное титрование) – к раствору определяемого вещества добавляют реагент, вступающий с ним в реакцию. Один из продуктов взаимодействия оттитровывают рабочим раствором. Определение солей аммония основано на реакциях:

формальдегид уротропин

4NH₄Cl + 6CH₂O→ (CH2)₆N₄ + 4HCl + 6H₂O

Выделяющуюся при этом HCl титруют стандартным раствором NaOH:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

n (NH₄Cl) = n (HCl) = n (NaOH)

Дата добавления: 2014-01-14