104

М.А. Молявко, Л.Е.Салова, А.Т.Чанышева

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ПО КОЛИЧЕСТВЕННОМУ ХИМИЧЕСКОМУ

АНАЛИЗУ

Уфа 2005

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

М.А.Молявко, Л.Е.Салова, А.Т.Чанышева

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ПО КОЛИЧЕСТВЕННОМУ

ХИМИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ

Рекомендовано Министерством образования

Республики Башкортостан в качестве учебного пособия для студентов технических университетов

Уфа 2005

УДК 513.062

ББК 24.46

М 75

Рецензенты:

Заведующий кафедрой аналитической химии химического факультета

Башкирского государственного университета, доктор химических наук,

профессор Ф.Х. Кудашева

Директор Уфимского представительства ЗАО «Петон», руководитель

регионального центра журнала «Химическая технология»,

доктор химических наук, профессор Н.Л. Егуткин

Молявко М.А., Салова Л.Е., Чанышева А.Т.

М.75 Учебное пособие по количественному химическому анализу:

Учеб. пособие.-Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005.-111 с.

ISBN 5-7831-0678-X

В данном пособии по химическому количественному анализу, состоящем из четырех частей, рассматриваются следующие методы: кислотно-основное титрование, редоксиметрия (перманганатометрия и иодометрия), комплексонометрия и гравиметрия. Содержит изложение теоретических основ, лабораторные работы и методики их проведения, включает вопросы и задачи, а также необходимые приложения. Пособие составлено в соответствии с программой по аналитической химии и рекомендуется для студентов химико-технологических специальностей технических университетов.

УДК 513.062

ББК 24.46

ISBN 5-7831-0678-X © Уфимский государственный нефтяной

технический университет, 2005

© Молявко М.А., Салова Л.Е.,

Чанышева А.Т., 2005

В B E Д Е Н И Е

Аналитическая химия – это наука, разрабатывающая теоретические основы, методы и средства химического анализа, определения химического состава исследуемого вещества и его строение.

Химический анализ широко используется для контроля производства и качества продукции ряда отраслей народного хозяйства – химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической, биотехнологии и т.д.

Создание и совершенствование методов, средств и методик анализа – это основы аналитической химии.

Методы – это универсальные и теоретически обоснованные способы определения состава безотносительно к определенному компоненту и к анализируемому объекту.

Средства – приборы, реактивы, стандратные образцы, программы для компьютеров и т. д.

Методика анализа – это подробное описание анализа данного объекта с использованием выбранного метода.

В аналитической химии наряду с другими анализами можно выделить качественный и количественный анализы.

Качественный анализ решает вопрос о том, какие компоненты включает анализируемый объект.

Количественный анализ – дает сведения о количественном содержании всех или отдельных компонентов.

Методы определения можно классифицировать по характеру измеряемого состава или по способу регистрации составляющего сигнала. Методы определения можно условно разделить: на химические, физические и биологические.

Химические методы базируются на химических (в том числе электрохимических) реакциях.

Физические методы основаны на физических явлениях и процессах (взаимодействие вещества с потоком энергии), биологические – на явлении жизни. Основные требования к методам аналитической химии: правильность и хорошая воспроизводимость результатов, избирательность, экспрессность, простота анализа, возможность его автоматизации.

В основе химического метода обнаружения и определения лежат химические реакции трех типов: кислотно-основные, окислительно-восстановительные и комплексообразования. Наибольшее значение среди химических методов имеют гравиметрический, титриметрический или объемный. Они называются классическими методами анализа.

Титриметрические методы анализа. Сущность титриметрии

Вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах (n₁=n₂). Так как n = С(1/z A)·V, где С(1/z A) - молярная концентрация эквивалента, а V - объем, в котором растворено вещество, то для двух стехиометрически реагирующих веществ справедливо соотношение

С₁(1/z₁ A)·V₁ = С₂(1/z₂ В)·V₂ (1)

из этого соотношения можно найти неизвестную концентрацию одного из веществ (пусть это будет С₂(1/z₂В)), если известны объем его раствора, объем и концентрация прореагировавшего с ним вещества. Если известна молярная масса эквивалента М₂(1/z₂ В), находят массу вещества:

m₂ = C₂(1/z₂ B)·M₂(1/z₂ B)

Чтобы зафиксировать конец реакции, который называется точкой эквивалентности или точкой стехеометричности (ТЭ), раствор с известной концентрацией вещества (его называют титрантом, Т) постепенно, небольшими порциями, добавляют к раствору определяемого вещества А до ТЭ. Этот процесс называют титрованием.

Реакция, применяемая в титриметрическом методе, должна отвечать следующим требованиям:

1. проходить с достаточной скоростью;

2. быть строго стехеометричной;

3. протекать количественно (константа равновесия должна быть высокой);

4. должен существовать способ фиксирования точки эквивалентности.

Конец титрования экспериментально устанавливают по изменению цвета индикатора или какого-либо физико-химического свойства раствора. Эта точка называется «конечная точка титрования (КТТ)», которая обычно не совпадает с теоретически рассчитанной точкой эквивалентности.

В титриметрическом анализе используют реакции всех типов – с переносом протона, электрона, электронной пары, а также процессы осаждения (табл. 1). Методы титриметрического анализа можно классифицировать по характеру эмпирической реакции, лежащей в основе определения, и по способу титрования.

Таблица 1

Классификация титриметрических методов по характеру реакции.

Метод титрования, тип реакции	Подгруппы методов	Вещества, применяемые для приготовления титрантов
I. кислотно-основные (метод нейтрализации) Н3О+ + ОН- = 2Н2О	Ацидиметрия (Н3О+) Алкалиметрия (ОН-)	HCl
		NaOH, Na2CO3, Na2B4O7∙10H2O
1	2	3
		Продолжение табл.1
1	2	3
II. окислительно-восстановительные (метод редоксиметрии) аОх1 + bRed(2) = aRed(1) bOх2	Перманганатометрия Иодометрия Дихроматометрия Броматометрия Иодатометрия Цериметрия Ванадатометрия Титанометрия Хромометрия 10) Аскорбинометрия	KMnO4 I2 K2Cr2O7 KВrO3 KIO3 Ce(SO4)2 NH4VO3 TiCl3 CrCl3 НО–С= С–ОН О=С СН-СН-СН2ОН О ОН
III. комплексонометрическое M + L = ML	Меркуриметрия Комплексонометрия	Hg(NO3)2 ЭДТА (этилендиаминтетраацетат)
IV. методы осаждения M + X = MXтв	Аргентометрия Меркурометрия	AgNO3 Hg2(NO3)2

Титрование как при определении концентраций рабочих растворов, так и при выполнении анализов, можно проводить двумя различными способами: методом пипетирования и методом отдельных навесок.

1. Метод пипетирования: Навеску анализируемого вещества растворяют в мерной колбе, разбавляют водой до метки и тщательно перемешивают раствор. Пипеткой отбирают отдельные порции (аликвоты), и титруют их.

2. Метод отдельных навесок: Берут отдельные навески анализируемого вещества, растворяют каждую из них в произвольном объёме воды и целиком титруют получаемые при этом растворы.

Метод отдельных навесок, при котором объём измеряют только один раз (бюреткой) выдаёт более точные, воспроизводимые результаты, чем метод пипетирования, при котором объём измеряют три раза (мерной колбой, пипеткой и бюреткой). Однако метод пипетирования требует меньше времени.

По способу титрования различают следующие методы: прямое, обратное и по методу замещения.