3.2.10 Окислительно-восстановительное титрование

Методы окислительно-восстановительного титрования (редокс-методы, редоксиметрия, ОВ титрование), основаны на использовании окислительно-восстановительных реакций. Известно несколько десятков методов ОВ титрования.

Если в качестве титрантов используют окислители, то метод называют оксидиметрией. Наиболее часто в качестве окислителей применяют дихромат калия K₂Cr₂O₇ (дихроматометрия), перманганат калия КMnO₄ (перманганатометрия) и некоторые другие.

Если в качестве титрантов используют восстановители, то метод называют редуктометрией. Наиболее часто в качестве восстановителей применяют тиосульфат натрия Na₂S₂O₃, йодид калия КI (йодометрия) и некоторые другие.

Реакции, применяемые в методах ОВ титрования должны удовлетворять следующим требованиям:

• реакции должны протекать практически до конца;

• реакции должны протекать достаточно быстро;

• реакции должны протекать без побочных процессов (стехиометрически);

• конечная точка титрования должна определяться точно и однозначно либо с индикаторами, либо без индикаторов.

Перманганатометрия. Является одним из наиболее распространенных методов ОВ титрования. В основе метода лежит реакция восстановления ионов MnO₄^-. Чаще всего реакцию проводят в кислой среде, при этом ионы MnO₄^- восстанавливаются до Mn²⁺.

MnO₄^- + 8Н⁺ + 5е = Mn²⁺ + 4Н₂О

Ионы MnO₄^- придают раствору малиновый цвет, при восстановлении этих ионов до Mn²⁺ раствор обесцвечивается. Титрование выполняют без индикатора, поскольку от одной лишней капли КMnO₄ раствор приобретает заметную розовую окраску.

Для перманганатометрических определений рекомендуется применять 0,05н раствор КMnO₄. Раствор готовят заранее, поскольку кристаллический КMnO₄ всегда содержит заметную долю примесей, кроме того, в первое время после приготовления раствора концентрация его существенно изменяется из-за довольно активно идущих процессов окисления.

Установку титра раствора перманганата калия проводят через 7-10 дней после приготовления по щавелевой кислоте или оксалату натрия.

5Н₂С₂О₄ + 2КMnO₄ + 3Н₂SО₄ = 2MnSO₄ + К₂SO₄ + 8Н₂О + 10СО₂

Методом перманганатометрии можно количественно определять содержание NO₂^-, Fe²⁺, H₂O₂, карбоновывых кислот, общую окисляемость почвы и воды и др.

Дихроматометрия. В основе метода лежит полуреакция

Cr₂O₇^2- + 6e + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 7H₂O

Обычно используют 0,1н раствор титранта. Дихроматометрическое титрование как правило проводят в сильно кислой среде. Для определения точки эквивалентности используют редокс- индикаторы (дифениламин, дифениламинсульфоновая кислота и др.).

Достоинством метода является то, что дихромат калия можно готовить по точной навеске и не проводить последующую стандартизацию. Титрант стабилен при хранении. Дихроматометрию часто применяют для установки титра раствора тиосульфата натрия.

Йодиметрия. Йодометрия. Методы титриметрического анализа, в которых о количестве определяемого вещества судят по количеству поглощенного или выделенного йода. Методы используют как для определения окислителей (йодометрия), так и для определения восстановителей (йодиметрия).

В основе метода йодометрии лежит реакция

2I^- - 2e = I₂

Этим методом можно определять содержание в растворе ионов Cu²⁺, свободного хлора и др. Определения йодометрическим методом проводят как прямым, так и обратным титрованием. Очень чувствительным индикатором в йодометрическом титровании является раствор крахмала, который образует с йодом непрочное соединение интенсивно-синего цвета (йодокрахмал).

В основе метода йодиметрии лежит реакция

I₂ + 2e = 2I^-

Йодиметрическое титрование выполняют прямым титрованием стандартным раствором йода или обратным титрованием. Этот метод можно использовать при определении содержания сульфида натрия, аскорбиновой кислоты и др.

Задачи

191. В чем отличия йодометрии от йодиметрии? Какой метод используют для определения содержания хлора в воде? Приведите уравнения реакций.

192. Имеет ли смысл брать точную навеску перманганата калия для приготовления раствора? Каким образом устанавливают титр приготовленного раствора перманганата калия.

193. Какая масса нитрита натрия содержится в 100 мл его раствора, если на титрование смеси (25мл 0,05н раствора перманганата калия и 30мл 15% раствора серной кислоты) пошло 10,08мл раствора нитрита натрия)?

194. На титрование 10,0 мл 0,05н раствора щавелевой кислоты было затрачено 9,8 мл раствора перманганата калия. Какова концентрация раствора перманганата калия? Рассчитайте титр этого раствора.

195. Сколько граммов перманганата калия следует растворить в 05л дистиллированной воды, чтобы получить 0,05н раствор? Имеет ли смысл брать навеску перманганата калия на аналитических весах, определяя массу с точностью до 10^-4г?

196. Рассчитайте молярную массу эквивалентов перманганата калия в реакции с сульфатом железа (II) в кислой среде.

197. Рассчитайте молярную массу эквивалентов дихромата калия в реакции с йодом в кислой среде.