2.2.3.2 Способи визначення точки еквівалентності

В потенціометрії, як вже зазначалося вище, крива титрування – це графічна залежність потенціалу індикаторного електрода від об’єму титранту. Стрибком титрування називається найбільш різка зміна потенціалу поблизу точки еквівалентності (при 0,1% недотитрованого і 0,1% перетитрованого розчину). Точка еквівалентності k (рис. 2.3) знаходиться на середині стрибка титрування і знаходиться графічно декількома методами:

1) Через експериментальні точки відрізків a і b проводять дві паралельні прямі, проводять перпендикуляр с до них та знаходять середину цього перпендикуляра m. Опускають перпендикуляр d до точки m. Точка k перетину перпендикуляра d з кривою титрування і є точною еквівалентності. Об’єм V_т.е. є еквівалентним об’ємом (рис. 2.3).

2) Більш точний спосіб – знайти максимум на кривій у координатах ΔЕ/ΔV – V, де ΔЕ – це зміна потенціалу після кожного доливання титранту, тобто різниця потенціалу між двома сусідніми точками, ΔV – різниця об’ємів між двома сусідніми точками (рис. 2.4,а).

3) Простим і зручним є метод Грана, де точка еквівалентності знаходиться на перетині прямих на графіку у координатах ΔV/ΔE–V (рис. 2.4,б).

а	б
Рис. 2.4 Криві потенціометричного титрування: а – диференційна крива; б – крива Грана

Лабораторна робота №7 Потенціометричне титрування заліза біхроматом калію

Мета роботи: визначити концентрацію солі заліза(ІІ) методом потенціометричного титрування.

Іони заліза(ІІ) характеризуються відновними властивостями (Е⁰=0,77 В), тому у розчині легко окислюються такими окисниками, як Cr₂O₇^2–, VO₃^–, MnO₄^– та інші.

Сумарна реакція взаємодії з біхроматом калію має вигляд:

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

або у іонному вигляді:

6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2– + 14H⁺ = 6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂O.

У якості індикаторного використовують електрод з інертного металу, потенціал якого буде залежати від концентрації іонів у розчині як описано у розділі 2.2.3.1 пункт 2) та на кривій титрування буде спостерігатися один стрибок титрування.

У реальних системах, що необхідно проаналізувати, іони заліза знаходяться у трьохвалентному стані, тому їх спочатку відновлюють станум(ІІ) хлоридом, додаючи до гарячого досліджуваного розчину, підкисленого HCl. Розчин буде містити іони Fe²⁺ та надлишок іонів Sn²⁺, таким чином на кривій титрування біхроматом калію буде спостерігатися два стрибки титрування: перший обумовлений окисненням Sn²⁺ до Sn⁴⁺, другий – Fe²⁺ до Fe³⁺.

Обладнання та реактиви:

1. Потенціометр.

2. Платиновий та хлорсрібний електроди.

3. Розчини солі Мора та K₂Cr₂O₇, 0.1 моль-екв/л.

4. Сульфатна кислота, 1:4.

5. Бюретка, мірні стакани та циліндри, хімічні стакани на 100 мл.

6. Магнітна мішалка.

Методика виконання роботи.

У викладача отримують хімічний стакан, що містить розчин з невідомою кількістю Fe²⁺. Додають приблизно 25 мл розчину сульфатної кислоти та дистильовану воду (≈25 мл). Опускають у розчин магнітну мішалку та занурюють закріплені на штативі електроди таким чином, щоб вони не торкались мішалки на дні стакану. Після додавання кожної порції титранту K₂Cr₂O₇ (0,2 мл) вимірюють значення ЕРС та заносять до таблиці. Будують криві титрування та знаходять точку еквівалентності, як показано у розділі 2.2.3.2.

,

де – об’єм точки еквівалентності.