4.3. Титриметрический метод анализа

Титриметрическим методом количественного химического анализа называют метод, основанный на измерении точного количества реагента В, затраченного на реакцию с определяемым компонентом А.  Практически удобнее всего прибавлять реагент в виде его раствора точно известной концентрации.

В аналитической химии Титр – один из способов выражения концентрации раствора. Титр показывает число граммов растворенного вещества, содержащееся в 1мл. раствора.

В методах классического титриметрического анализа количество реактива, израсходованного на реакцию с определяемым веществом, находят по объему раствора вещества, вступившего в реакцию. Концентрация такого раствора должна быть известна с высокой точностью. Это - титрованный, или стандартный, раствор. Часто его называют также рабочим раствором, а анализируемый раствор – аналитом.

Титрование – это процесс постепенного прибавления титрованного раствора к анализируемому для определения точно - эквивалентного количества. Момент титрования, когда количество добавленного титранта химически эквивалентно количеству титруемого вещества, называется точкой эквивалентности (т.э.). Ее замечают по изменению индикатора- специального вспомогательного вещества, которое вводят в титруемый раствор ( внутренний индикатор).

В области т.э. индикатор изменяет свой цвет, образует осадок или вызывает какой-то другой наблюдаемый эффект.

Момент титрования, когда наблюдается изменение индикатора, называется точкой конца титрования (т.к.т.). В идеальном случае т.э. и т.к.т. совпадают, однако в практических условиях между ними наблюдается некоторая разница. Чем больше эта разница, тем больше погрешность титрования при прочих равных условиях, поэтому следует подбирать такой индикатор, чтобы разность между т.э . и т.к.т. была минимальной.

4.3.1. Классификация методов титриметрического анализа

По способу титрования в титриметрии используют три метода : прямое, обратное и титрование заместителя.

Прямое титрование – это титрование раствора определяемого вещества А непосредственно раствором титрана В. Его применяют в том случае, если реакция между А и В протекает быстро.

Обратное титрование заключается в добавлении к определяемому веществу А избытка точно известного количества стандартного раствора В и после завершения реакции между ними, титровании оставшегося количества В раствором титранта . Этот способ применяют в тех случаях, когда реакция между А и В протекает недостаточно быстро, либо нет подходящего индикатора для фиксирования точки эквивалентности реакции.

Титрование по заместителю заключается в титровании титрантом (В) не определяемого количества вещества (А), а эквивалентного ему количества заместителя (А)’, получающегося в результате предварительно проведенной реакции между определяемым веществом (А) и каким-либо реагентом. Такой способ титрования применяют обычно в тех случаях, когда невозможно провести прямое титрование.

В титриметрическом методе анализа используют различные реакции, протекающие между определяемым веществом и титрантом, к ним относятся:

- реакции между кислотами и основаниями (реакция нейтрализации),

- окислительно-восстановительные реакции

- реакции с участием комплексных соединений.

Отдельные титриметрические методы получили название по типу основной реакции, протекающей при титровании, или по названию титранта (например, в аргентометрических методах титрантом является раствор AgNO₃, в перманганатометрических – раствор KMnO₄ и т.д.).

По способу фиксирования точки эквивалентности выделяют методы титрования с цветными индикаторами, методы потенциометри-ческого, кондуктометрического, фотометрического титрования и т.д.

При классификации по типу основной реакции, протекающей при титровании, обычно выделяют следующие методы:

1. Методы кислотно-основного взаимодействия связаны с процессом переда-чи протона:

H⁺ + OH^- = H₂O

CH₃COOH + OH^- = CH₃COO^- + H₂O

CO₃^2- + H⁺ = HCO₃^-

2. Методы комплексообразования используют реакции образования координационных соединений:

Hg²⁺ + 2Cl^- = HgCl₂ (меркуриметрия)

Mg²⁺ + H₂Y^2- = MgY^2- + 2H⁺ (комплексонометрия)

3. Методы осаждения основаны на реакциях образования малорастворимых соединений:

Ag⁺ + Cl^- = AgCl (аргентометрия)

Hg₂²⁺ + 2Cl^- = Hg₂Cl₂ (меркурометрия)

4. Методы окисления-восстановления объединяют многочисленную группу окислительно-восстановительных реакций:

MnO₄^- + 5Fe²⁺ + 8H⁺ = Mn²⁺ + 5 Fe³⁺ + 4H₂O (перманганатометрия)

2S₂O₃^2- + I₂ = S₄O₆^2- + 2I^- (йодометрия)

Аналитическая характеристика каждого метода включает наиболее существенные его особенности: приготовление и свойства рабочих растворов, виды кривых титрования, погрешности определения, способы индикации точки эквивалентности и практическое применение

Наиболее важными элементами методики титриметрического анализа являются стандартизация раствора титранта и выбор индикаторной системы.