Вопросы для контроля усвоения темы

1. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Закон аддитивности.

2. Вид спектров поглощения водных растворов перманганата калия и бихромата калия.

3. Выбор оптимальных длин волн для определения хрома и марганца при совместном присутствии.

4. Вид градуировочных графиков при определении хрома и марганца с использованием и без использования раствора сравнения.

5. Что представляет собой раствор сравнения?

6. Зачем необходимо подкисление растворов перманганата калия и бихромата калия?

7. Расскажите ход Ваших действий при проведении данной работы.

8. Приведите расчетные формулы, необходимые для вычисления содержания хрома и марганца в исследуемом растворе.

Фотометрическое титрование

Фотометрическое титрование основано на изменении оптической плотности раствора в процессе титрования. На основании полученных результатов строят кривую фотометрического титрования, откладывая по оси ординат значения оптической плотности, по оси абцисс – объем титранта. По построенной кривой титрования находят эквивалентный объем титранта, который используют для нахождения концентрации или содержания определяемого вещества по закону эквивалентов.

Определение содержания меди

Цель изучения данной темы

Усвоить основы спектрофотометрического титрования. Овладеть навыками работы на спектрофотометре, научиться строить кривые титрования и определять содержание веществ.

Материальное обеспечение

1. ФЭК–56М или КФК-3.

2. Кварцевые кюветы с толщиной поглощающего слоя l = 10 мм.

3. Мерные колбы на 100 и 25 мл.

4. Мерные пипетки на 5 и 10 мл.

5. Промывалка с дистиллированной водой.

6. Бумага фильтровальная.

7. Мерный цилиндр на 10 мл для раствора аммиака.

8. Конические колбы для приготовленных растворов.

9. Раствор трилона Б с С (1/2 ЭДТА) = 0,1000 моль/л;

10. Раствор аммиака (1:1).

При фотометрическом титровании существенно, что эквивалентный объем титранта определяется за счет обязательного и заметного перетитровывания в отличие от обычного титрования, при котором добавление титранта должно быть закончено в точности при достижении момента эквивалентности.

Для нахождения точки эквивалентности строят график зависимости оптической плотности раствора от количества введенного в этот раствор титранта.

Эквивалентный объем титранта устанавливают по пересечению двух прямолинейных ветвей кривой фотометрического титрования, опуская перпендикуляр из точки их пересечения на ось абцисс. Для более точной фиксации пересечения необходимо иметь возможно большее число точек для построения каждой части. Для более точного построения кривой титрования необходимо 5-6 точек для наклонного участка и 3-4 – для горизонтального.

Титрование можно выполнять двумя способами.

В первом из них добавление титранта производят непосредственно в кювету. Однако при таком выполнении титрования происходит изменение объема с разбавлением титруемого раствора, что необходимо учитывать при построении кривой титрования.

В другом способе фотометрического титрования готовят серию растворов одинакового объема. Все эти растворы содержат одинаковое количество исследуемого раствора, по одинаковому количеству вспомогательных реактивов, но различные объемы титранта. Каждый из растворов серии фотометрируется отдельно. Измеряется оптическая плотность не всего раствора, а его части, в соответствии с вместимостью выбранной кюветы. Второй способ, несмотря на несколько большую трудоемкость, обеспечивает титрование растворов в относительно большом диапазоне концентраций.

Особенность фотометрического титрования, заключающаяся в нахождении точки эквивалентности по пересечению экстраполируемых прямолинейных участков кривой титрования, позволяет использовать для фотометрического титрования и такие реакции, в которых возникают заметно диссоциирующие вещества, т.е. реакции, не идущие до конца. Это – одно из достоинств метода. Другое достоинство – возможность титрования с удовлетворительной точностью растворов с очень малыми концентрациями (10^-4 – 10^-5 моль/л). Это возможно, если в титруемом растворе происходит изменение концентрации компонента с высоким значением молярного коэффициента поглощения.

Для определения меди фотометрическим титрованием используется конкурирующая реакция образования прочного комплекса меди с ЭДТА, приводящая к разрушению предварительно образованных менее прочных аммиачных комплексов меди. Аммиачные комплексы меди окрашивают раствор в синий цвет. Комплекс меди с ЭДТА также создает сине-зеленую окраску раствора, но менее интенсивную и с иным спектром поглощения.

Таким образом, при титровании по мере добавления в раствор, содержащий аммиачные комплексы меди, титрованного раствора комплексона III происходит ослабление интенсивности окраски титруемого раствора. Изменение интенсивности окраски прекращается после достижения точки эквивалентности. Этим обстоятельством и пользуются для установления того объема раствора трилона Б, который является эквивалентным определяемому количеству меди. Ион меди (II) ступенчато образует с аммиаком ряд комплексов:

Cu²⁺  [Cu(NH₃)]²⁺  [Cu(NH₃)₂]²⁺  [Cu(NH₃)₃]²⁺ 

 [Cu(NH₃)₄]²⁺  [Cu(NH₃)₅]²⁺  [Cu(NH₃)₆]²⁺.

Сравнение констант устойчивости комплексов меди с аммиаком и с ЭДТА показывает, что прочность последних во много раз больше, чем первых. Расчеты свидетельствуют, что при концентрации аммиака в растворе 1 моль/л медь находится преимущественно в виде комплекса [Cu(NH₃)₄]²⁺ (79%), заметные количества меди будут и в составе комплексного иона [Cu(NH₃)₅]²⁺ (20%). Относительное содержание комплексных частиц с другим числом координированных молекул NH₃ невелико.