02. Титриметрический анализ

Титриметрический
анализ
доц. М.В. Кирилив
План
1. Общая характеристика
титриметрического анализа
2. Метод нейтрализации
3. Метод осаждения
4. Метод окислительновосстановительного титрования
Титриметрический анализ – метод
количественного химического анализа,
который базируется на измерении
точного объема раствора с точно
известной концентрацией (титранта),
истраченного на взаимодействие с
определяемым веществом.
Закон эквивалентов
Химические элементы и
вещества реагируют между
собой в массовых или
объемных количествах
которые пропорциональны их
эквивалентам
Эквивалент простого вещества находят по
формуле:
атомная масса элемента
Е = -------------------------------------валентность
Эквивалент сложного вещества
АnBmнаходят по формуле:
М (молярная масса)
Е = ------------------------------n · валентность
где n количество атомов элемента
Титрованный (рабочий, стандартный)
раствор – это раствор вещества точной и
известной концентрации.
Стандартные вещества – это вещества по
которым устанавливают концентрацию
рабочих растворов.
Индикатор – это сложное окрашенное
органическое соединение, которое изменяет
свой цвет в зависимости от рН среды.
Титрование – это процесс добавления
титрованного раствора к раствору
исследованного раствора
Точка эквивалентности – это момент
титрования когда количество добавленного
реактива эквивалентно количеству
исследованного вещества в растворе.
Требования к реакциям в
титриметрии
• 1) Вещества, которые вступают в
реакцию, должны реагировать в
строго определенных
количественных соотношениях
(количественно).
• 2) Реакция между определяемым
веществом и стандартным
раствором титранта должна
проходить быстро и практически
до конца.
Бюретка и мерные колбы
Пипетки и цилиндры
• 3) Посторонние вещества, которые
присутствуют в исследуемой пробе и
перешли вместе с определяемым
веществом в раствор, не должны мешать
титрованию определяемого вещества
(специфичность).
• 4) Т.е. должна фиксироваться тем или
иным способом четко и точно.
• 5) Реакции должны проходить по мере
возможности при комнатной t.
• 6) Титрование не должно
сопровождаться побочными реакциями,
которые искажают результаты анализа.
Классификация методов
титриметрического анализа
Название метода
Кислотно-основное
титрование
Алкалиметрия
Титрованные
(рабочие) растворы
NaOH, KOH
Ацидиметрия
HCl, H2SO4
Метод осаждения
Аргентометрия
AgNO3
Роданидометрия
KCNS или NH4CNS
Перманганатометрия
KMnO4
Иодометрия
I2
Нитритометрия
NaNO3
Броматометрия
KBrO3
Окислительновосстановительное
титрование
Отдельные методы
Комплексонометрия Комплексонометрия
комплексоны
Метод нейтрализации
В основе метода лежит реакция:
Н+ + ОН- = Н2О
Алкалиметрия (рабочий раствор NaOH, KOH) –
определяют концентрации кислот или солей
растворы которых имеют кислую среду (рН < 7)
Ацидиметрия (рабочий раствор HCl, H2SO4) определяют концентрации щелочей или солей
растворы которых имеют щелочную среду (рН > 7)
Определяемые вещества в
методе протолитометрии
• кислоты (сильные и средней
силы)
• основания (сильные и средней
силы)
• соли, которые
гидролизируют (соли слабых
кислот или слабых основ)
Индикаторы метода нейтрализации –
вещества, расцветка которых изменяется в зависимости от
изменения величины рН раствора.
в 1894 г. Оствальд – ионная теория
индикаторов
• индикаторы метода кислотно-основного
титрования – это слабые кислоты или основания,
у которых неионизированные молекулы и ионы
имеют разную расцветку:
HІnd
лакмус
фенолфталеин
-
красное
бесцветное
H+
+
Ind -
синее
малиново-розовое
Окраска индикаторов в
растворах кислот и
щелочей
Требования к индикаторам:
• 1) расцветка индикатора при близких
значениях рН должна хорошо отличаться;
• 2) изменение расцветки индикатора
должно происходить резко в небольшом
интервале значений рН;
• 3) расцветка индикатора должна быть как
можно более интенсивна;
• 4) количество щелочи или кислоты,
необходимое для изменения расцветки
индикатора, должно быть очень малым;
• 5) изменение расцветки индикатора
должно быть оборотным.
Стандартизация растворов титрантов кислот HCl, H2SO4
Стандартные вещества – натрий тетраборат
Na2B4O7 5H2O, натрий карбонат Na2CO3:
Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 2NaCl + 4H3BO3
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O
Стандартизация растворов титрантов –
щелочей NaOH, KOH
Стандартные вещества – оксалатная кислота
H2C2O4 2H2O, янтарная кислота H2C4H4O4:
H2C2O4 + 2NaOH = Na2C2O4 + 2H2O
H2C4H4O4 + 2NaOH = Na2C4H4O4 + 2H2O
Требования к
стандартным веществам
• должны точно соответствовать своей
химической формуле
• должны легко растворятся в воде
• должны быстро реагировать с
исследованным раствором
• должны иметь сравнительно большую
молярную массу. Чем больше молярная
масса стандартного вещества тем меньше
будет погрешность при свешивании.
Метод осаждения
Метод осаждения – это метод который
базируется на реакциях в результате которых
образуются малорастворимые соединения.
Аргентометрия (рабочий раствор AgNO3) –
определяют галогенид-ионы по схеме:
Ag+ + Hal- → AgHal
Подметоды:
метод Мора, метод Фольгарда, метод Фаянса
Использование: в клинико-лабораторных
исследованиях для определения хлоридов в
биологических жидкостях (кровь, моча,
желудочный сок), для анализа питьевой воды.
Требования к реакциям и
определяемым веществам:
1. Определяемое вещество должно быть
хорошо растворимое в воде и должно
образовывать ион, который бы был
активным в реакции осаждения.
2. Получаемый в реакции осадок должен
быть практически нерастворимым (ПР<10-8).
3. Результаты титрования не должны
искажатся явлениями адсорбции .
4. Выпадение осадка должно происходить
достаточно быстро (то есть не должны
образовываться пересыщенные
растворы).
5. Должна быть возможность фиксации точки
эквивалентности.
Метод Мора
Рабочий раствор: AgNO3
Индикатор: K2Cr2O7 (дихромат калия)
Среда: рН 6-10
В процессе добавления раствора AgNO3 где
есть ионы Cl - сначала выпадает белый
осадок AgCl.
Ag+ + Cl - →AgCl ↓
А потом кирпично-красный осадок Ag2CrO4
2Ag+ + CrO42- →Ag2CrO4↓
Рассчеты в методе Мора
По количеству объема раствора AgNO3
который истратили на титрование
можно найти количество вещества
где есть ионы Cl - по формуле:
NAgNO3 VAgNO3 ENaCl
m NaCl = --------------------------1000
Окислительновосстановительное титрование
Метод оксидиметрии – это метод
который базируется на окислительновосстановительных реакциях.
Перманганатометрия (рабочий
раствор KMnO4)- определяют
восстановители.
Индикатор: нет поскольку KMnO4
окрашен
Среда: сернокислая
В кислой среде при реакции происходит
восстановление перманганат-ионов по
реакции:
MnO4- + 5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O.
В нейтральной среде перманганатион восстановляется по уравнению:
MnO4- + 3e + 2H2O = MnO2 + 4OH-.
В щелочной среде перманганат-ион
восстановляется по уравнению:
MnO4- + 1e = MnO42-.
Использование
перманганатометрии:
В клинико-лабораторных
исследованиях для определения
в крови количества разных
веществ: мочевой кислоты, ионов
кальция, калия, фермента
каталазы. Для исследования
питьевой и сточных вод.
Спасибо за
внимание!