Жұмыстың орындалуы

Титрлеу негізінде, ЭДТА-мен тұрақты никель (ІІ) комплексінің түзілу реакциясы жатыр (β=4,2ּ10¹⁸).

рН=4,0-4,5 –ке тең ацетаты буферлі ерітіндіде (β=βαּφ⁴ =4,2 ּ10¹⁸ -3,6 ּ10^-9 =1,5 ּ10¹⁰), реакция барынша тез жүреді, сондықтан да тура титрлеуге болады. Титрлеу жағдайларында Ni (II) электроактивті емес, сондықтан титрлеудің соңғы нүктесіне жету үшін, ұяшық арқылы аз ғана мөлшерде қалдық ток өтеді. Титрлеу соңын, титранттың артық мөлшерін қосу кезіндегі ЭДТА-ның тотығу тогының артуы бойынша анықтайды.

1) ЭДТА тотығуы тогының, титрлеудің 1,0-1,2 В потенциалдары кезіндегі оның концентрациясына сызықты тәуелділігінің орындалуын тексеру. Титрлеуге арналған стаканға 20-30 мл ацетатты буферлі ерітінді құяды (элетродтар ерітіндіге батырылған болуы тиіс және стаканның айналуы кезіндегі воронкаға тимеуі керек).

Графит электродын ұстағыштан алып, абайлап оны фильтр қағазымен полирлейді. Титрлеу алдында жүргізуді ұмытпаңыз!

Титрлеуге арналған қондырғыға электродтарды жалғайды, графит электродына 1,0-1,2 В потенциал береді. Жуылған бюретканы ЭДТА ерітіндісімен шаяды, бюретканы толтырады. Бюретканы, оның ұшы стакан айналуы кезінде, стакан қабырғасына тимеуі және титрант стакан қабырғасы мен электродтарға тимей, тіке ерітіндіге түсуі тиіс.

Стаканды айналдыратын моторды қосады, бюреткадан ЭДТА ерітіндісін 0,1 мл порциямен қосады және титранттың әрбір порциясын қосқаннан кейін 30-60 секунд сайын гальванометр көрсеткішін тіркейді.

Алынған мәліметтер бойынша, Jφ-V_ЭДТА координаталарында қисық тұрғызады және түзу сызықты тәуелділіктің бар екендігіне көз жеткізеді.

Никель (іі) иондарын титрлеу.

2) Өлшегіш колбада анализденетін ерітіндіні ацетатты буферлі ерітіндімен сұйылтады. Титрлеуге арналған стаканға 20,00 мл аликвота алып, бюреткадан 0,5 мл немесе 5 тамшыдан порциялап қоса отырып, ЭДТА ерітіндісімен титрлейді. Соңғы жағдайда, тамшы көлемін қосымша анықтайды. Титранттың әрбір порциясын қосқаннан кейін 30-60 сек сайын гальванометр көрсеткішін тіркейді.

Jφ-V_ЭДТА координатасында қисық тұрғызады.

Титрлеу қисығы бойынша, жұмсалған титрант көлемін тауып, анализденетін ерітіндідегі никельдің мөлшерін (m, г) келесі формуламен есептейді:

m = M_NiּV_ЭДТАּС_ЭДТАּVK/(V_n ּ1000)

Мұндағы, M_Ni – никельдің атомдық массасы;

V_ЭДТА – ЭДТА титрантының көлемі;

C_ЭДТА – ЭДТА концентрациясы;

V_k – колба көлемі;

V_n – пипетка көлемі, мл

Амперометриялық титрлеудің түрлері

Амперометриялық титрлеуде - тұндыру, комплекс түзілу және тотығу-тотықсыздану реакциялары жиі қолданылады. Сондықтан амперометриялық титрлеу әдісінде қолданылатын бірқатар реакцияларды қарастыруға болады. Мысалы, тұндыру реакциялары үшін титрлеудің үш түрі белгілі:

Анықталынатын зат тогы бойынша титрлеу. Титрлеудің бұл түрін титрленетін иондар индикаторлық электродта тотыксызданатын не болмаса тотығатын жағдайда жүзеге асырады.

Электролизердегі зерттелінетін иондар ерітіндісінде микробюреткадан ерітінді-тұндырғыш қосылады. Осы кезде анықталынатын иондар тұнбаға өтеді. Тұндырғыш қосылмаған мезетке дейінгі потенциал анықталынатын иондардың тотықсыздану немесе тотығу потенциалынан жоғары болады да, гальванометр стрелкасы анықталынатын иондардың шекті тогын көрсетеді.

Потенциалды өзгертпей, ерітіндіге тұндырғышты қосатын болса, онда анықталынатын зат иондарының концентрациясы азая бастайды және осыған сәйкес шекті ток мәні де төмендейді. Анықталынатын иондар тұнбаға толық өткеннен кейін қосылған тұндырғыш көлемі токты томендете алмайды, сөйтіп ток күші тұрақтанады. Егер дәлірек токталатын болсақ, электродтық реакцияға титрленетін зат қатысқанда, титрлеудің алғашы сәтінде-ақ ток пайда болады және ол титрлеу барысында біртіндеп төмендейді. төмендейді. Оған себеп, аныкталынатын заттың титрлеуші реагентпен әрекеттесіп, аз диссоциацияланатын қосылыс – тұнбаның түзілуі немесе тотығу дәрежесін өзгертіп, берілген электрод потенциалында реакцияға түспеуі

Титрант тогы бойынша титрлеу. Анықталынатын зат электрохимиялық активті емес болып, ал титрант полярографиялық активті болған жағдайда жұргізгенде, титрлеу қисығының түрі өзгешелеу сипатқа ие болады. Бұл жағдайда индикаторлық электродта титрант иондары тотықсызданады немесе тотығады. Анықталынатын иондар электродтық реакцияларға қатыспайды. Анықталынатын зат ерітіндісіне катодта тотықсыздана алатын және анықталынатын иондармен тұнба беретін иоңдардың стандартты ерітіндісін қосады. Титрленетін ерітінді құрамында индикаторлық микроэлектродта тотықсызданатын (немесе тотығатын) иондар жоқ болғандыктан, берілген потенциалда ток күші қосылған иондардың тұнбаға тоқтағанша тұрақты болып сақталады. Дегенмен, ток күші нольге теңеспейді, себебі титранттың алғашкы тамшысын қосқанда-ақ тұнба түзіледі, оның үстіне ерітіндіде аз да болса, бірақ тұрақты концентрацияда (тұндырылатын заттың ерігіштік көбейтіндісіне төуелді) түндырғыштың иондары болады, олар электродтык реакцияға катысады. Эквиваленттік нүктеден кейін, яғни ерітіндіде титрант иондарының (индикаторлық электродта тотықсыздана алатын немесе тотыға алатын) артык мөлшері пайда болғанда, ток күші қосылған титрант көлемінің шамасына байланысты өсе бастайды. Титрлеу қисығында иілім эквиваленттік нүктеге сәйкес келеді.

Анықталынатын зат пен титрант тогы бойынша титрлеу. Титрант пен анықталынатын ион индикаторлық электродта (таңдап алынған потенциалда) тотықсыздана алады немесе тотыға алады. Қосылатын титрант көлеміне тәуелді анықталынатын ионның шекті тогы азаятындықтан, алдымен осы токты жазып алады. Эквиваленттік нүкте кезінде тұнбаның ерігіштік көбейтіндісіне тәуелді, ток мимальды мәніне жетеді. Осыдан кейін ерітіндіде титрленетін (тұндырылатын) иондардың артық мөлшері пайда болады да, ток күші қайта өсе бастайды.

Мысалы, кейде титрлеу реакциясына қатысатын екі заттың да - титрленетін және титрлейтін заттың да берілген электрод потенциалында тотықсызданбауы (не тотықпауы) мүмкін болатын жағдайлар да кездеседі. Мүндай жағдайда ток күші алгашқы сәтте төмендейді де, титрлеудің соңғы нүктесінен кейін өседі. Бұл жағдай жоғарыда қарастырылған мысалдардың комбинациясы тәрізді болады.

Егер берілген потенциалда заттардың бірі тотығып, келесісі тотықсызданатын болса, онда ток күші титрлеудің соңғы нүктесінен кейін өзінің бағытын өзгертеді: гальванометр стрелкасы қарсы жаққа (гальванометрдегі нольге қатысты) ығысады. Мұндай жағдайдағы титрлеу қисығы абцисса өсін қиып өтеді. Қарастырылған мысалда титрленетін зат тотықсызданады, ал титрлейтін зат тотығады. Егер керісінше, титрленетін зат тотығып, титрлейтін зат тотыксызданатын болса, онда титрлеу қисығы айнадағыдай кері кескінге ие болады.

Тұндырып титрлеуге арналған амперометриялык әдісте түзілетін қосылыстың ерігіштік мәні үлкен маңызға ие және әдістің сезімталдығы мен титрлеуге қатысатын заттардың толық әрекеттесуі осыған байланысты. Тұндырып титрлеу әдісін жүзеге асыру үшін ерігіштік 10^-4 моль/л-ден кіші болуы керек. Егер түзілген тұнба едәуір ерімтал болса (10^-3 моль/л), онда титрлеуді спирт немесе ацетон катысында жүргізеді.

Тұндырып титрлеу әдісінде, сондай-ақ түзілетін косылыстың құрамы фонды электролиттің табиғаты мен қышқылдылығына тәуелді екендігін ескеру керек. Титрлеуді тұндыру әдісі бойынша жүргізгенде түзілетін тұнба қүрамына оның ерігіштік мәнімен қатар, титрленетін ерітінді табиғаты мен қышқылдылығының да әсер ететіні ескеріледі.

Амперометриялық титрлеу әдісі бойынша түрлі элементтерді анықтауда суда ерімтал, тұрақты комплекстік косылыстар түзілетін реакциялар да жиі қолданылады. Комплекс түзгіш реагент-титрант ретінде ЭДТА ерітіндісі кеңінен қодданылады. Бұл ерітінді көптеген металдардың иондарымен берік, әрі құрамы тұрақты комплекс түзеді. Комплексонаттардың түзілуі және олардын тұрақтылығы металл табиғатына және ерітінді қышқылдылығына байланысты. Сондыктан, титрленетін ерітіндінің рН мәнін реттей отырып, амперометриялық титрлеуді бірнеше иондар қатысында жүргізуге және оларды біртіндеп, бөлшектеп анықтауға болады. Мысалы, ЭДТА ерітіндісімен висмут, мырыш және магний иондарының қоспасынан иондарды біртіндеп титрлеуге болады: алдымен рН=1-2 кезінде висмут (III), онан кейін, ерітіндінің қышкыддылығын рН=4,7-5,0 дейін төмендетіп, мырыш (II) иондарын, осыдан кейін қышқылдылыкты рН=9-10 дейін төмендетіп, магний (II) иондарын титрлейді.

Комплекс түзілу әдісі бойынша титрлеу кезінде жүзеге асатын реакцияға фондық ерітіндінің табиғаты мен концентрациясы әсер етеді, өйткені ерітіндіде металл иондары «бос күйінде» емес, олар үнемі комплексті ион (көбіне аквакомплекс түрінде) кездеседі. Сондықтан, бұл факторларға назар аудара отырып, реакциянын стехиометриясы мен оның соңына дейін жүруін қамтамасыз ету.

Амперометриялық титрлеудің кез келген вариантында титрлеудің соңғы нүктесі, екі электрод арқылы электрохимиялық тізбектен өткен ток күшінің өзгерісімен анықталынады.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларына негізделген амперометриялық титрлеу әдісінде көбіне айналмалы платина немесе графит микроэлектродтары қолданылады. Мұндай микроэлектродтар амперометриялық анықтауларды - 0,2-1,2 В интервалында жүргізуге мүмкіндік береді. Амперометриялық титрлеу процесін аса сұйытылған ерітінділермен де жүргізуге болады. Титрлеу жүргізіліп жатқан потенциалда бөгде электролит иондары тотыксызданбайтын немесе тотықпайтын болса, онда олар анықтау барысына әсерін тигізбейді.

Сонымен, титрлеуді тиімді жүргізу үшін титрлеу потенциалы кезіңде реакцияға қатысатын заттардың кемінде біреуінің анықталынатын заттың, реагенттің (титранттың), реакция өнімін немесе арнайы қосылатын - «полярографиялык индикатор» деп аталатын заттардың біреуінің тотығуы немесе тотықсыздануы үшін электродта шекті токтың пайда болуы шарт.

Амперометриялық титрлеу аса үлкен дәлдікке ие (0,1%-ке дейін) және баска көлемдік әдістерден өзінің таңдамалылығымен, сонымен қатар, индикатор қатысынсыз, қанық қошқыл бояулы орталарда жүргізіле алуымен ерекшеленеді. Амперометриялық титрлеу әдісінің бірқатар жетістіктері бар:

• анықтауларды өте сұйытылған ерітінділерде (0,01… 0,0001 н.) жүргізуге болады;

• кондуктометриялық титрлеу әдісімен салыстырғанда, бұл әдісте ерітіндідегі басқа иондардың елеулі концентрациясы анализге әсерін тигізбейді;

• көлемдік химиялық полярографиялық әдістермен салыстырғанда үлкен дәлдікке ие;

• полярографиялық активті реагент қолданып анықтағанда полярографиялық толқын бермейтін заттарды анықтауға мүмкіндік береді;

• қарапайым көлемдік әдістер мен потенциометриялық титрлеулер әдістерінен айырмашылығы, бұл әдіс эквиваленттік нүктеде немесе оған жақын нүктелерде бақылаулар мен өлшеулер жүргізуді керек етпейді;

• эквиваленттік нүктені графиктік тәсілмен анықтайды;

Амперометриялық титрлеу процесін автоматтандырылған жағдайда жүргізуге болады. Басқа титрлеу әдістері сияқты бұл әдісті шектейтін жағдай - анықталынатын зат пен реагент арасындағы реакция өте жылдам және аяғына дейін жүруі шарт.