Лекция методы окислительно-восстановительного титрования – общие положения метода.

1. Классификация и общая характеристика методов .

2. Кривые титрования по методу.

3. Способы фиксирования точки эквивалентности – индикаторы метода.

Методы ox-red титрования основаны на использовании реакций с переносом электронов. Восстановленная форма одного вещества, отдавая электроны переходит в окисленную форму другого вещества, и наоборот. При этом в растворе присутствуют две ox-red пары ox1/red1 ox2/red2.

Требования к реакциям метода

1. основная реакция метода необратима, что предопределяет полноту прохождения процесса на 99,99%.

2. Реакция протекает в стехиометрических соотношениях

3. Реакция протекает быстро.

4. Имеется возможность зафиксировать точку эквивалентности.

Чем выше потенциал пары, тем сильнее окислитель и тем с большим количеством восстановителей может быть проведена реакция, удовлетворяющая требованиям количественного анализа. Поэтому в качестве титрантов чаще применяют окислители, например церий (4), MnO₄-, Cr₂O₇^2-. Чем ниже потенциал пары, тем больше возможностей у восстановителя, например I-, S₂O₃^2-.

Классификация.

По характеру титранта

1. Оксидиметрия – определение восстановителей окислителями

2. Редуктометрия – определение окислителей восстановителяим.

По природе титранта

1. Перманганатометрия

2. Цериметрия

3. Броматометрия

4. бромометрия

5. Йодометрия

6. Йодхлорметрия

7. Нитритометрия

Кривые титрования по методу окисления восстановления

В процессе титрования по методу окисления-восстановления концентрации реагирующих веществ все время изменяются. А это в свою очередь будет проявляться в виде нового качества системы. Количественные изменения, эволюционное развитие системы приводят в конечном итоге к качественным (революционным) изменениям. Таким образом, на примере кривых титрования мы наблюдаем не что иное, как развитие системы, представляющие собой единство двух категорий эволюций и революций. Другими словами процессы титрования являются удачным случаем для подтверждения положения материалистической диалектики относительно перехода количественных изменений в качественные применительно к химической форме движения материи.

Для исследователя этих процессов возможны два пути проникнуть в количественную сторону происходящих в процессе титрования изменений: один - теоретический, а другой – практический. В последнем случае необходимо будет измерять потенциал системы в процессе прибавления титрованного раствора к титруемому раствору, а в первом случае - произвести теоретические расчеты, не выполняя эксперимента. Для этого мы должны будем обратиться к помощи формулы Нернста для определения потенциала окислительно-восстановительных систем.

Возьмем конкретный пример:

Предположим нам необходимо рассчитать и построить кривую титрования соли (Fe²⁺) двух валентного железа перманганатом калия взятых в эквивалентных количествах в кислой среде при [Н]=1,0.

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄  K₂SO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + 8H₂O

Fe²⁺ -1ēFe³⁺  5

Mn⁷⁺ +5ēMn²⁺  1

Ионное уравнение реакции записывается следующим образом:

MnO₄ ^- + 8H⁺ + 5Fe²⁺  5Fe³⁺ + 4H₂O + Mn²⁺

В исходный момент потенциал системы рассчитать по уравнению Нернста невозможно, т.к. в растворе сульфата железа отсутствует второй компонент пары [Fe³⁺] /[Fe²⁺].

Первые же капли титранта приводят к образованию [Fe³⁺] . и далее, поскольку в процессе титрования в растворе будут находиться как исходные вещества так и продукты реакции (или по другому - две окислительно-восстановительные системы: Fe³⁺/Fe²⁺ и MnO₄^-/Mn²⁺), потенциал раствора в любой момент титрования может быть рассчитан по любому из двух уравнений: либо по уравнению для определения потенциала системы Fe³⁺/Fe²⁺

I

Либо по уравнению для определения потенциала системы MnO₄^- + 8Н⁺/Mn²⁺

II

Значительно удобнее пользоваться первым уравнением т.к. практически в любой момент титрования можно вычислить концентрацию непрореагировавшего Fe²⁺ и концентрацию образовавшихся ионов Fe³⁺.

Для расчета потенциала системы до начала скачка титрования будем пользоваться уравнением I