Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Количественный химический анализ. Учебное пособие

81

Сэк(СaCl2) - молярная концентрация эквивалентов раствора CaCl2, моль/дм3;

К2 - поправочный коэффициент концентрации раствора CaCl2

к Сэк(CaCl2) = 0,1000 моль/дм3; V2 - объем раствора CaCl2, см3;

Мэк (Са) - молярная масса эквивалентов кальция, г/моль;

0,97 - коэффициент перевода объема молока на массу;

V - объём молока, взятый для определения, см3.

Для расчета кальция в молоке можно воспользоваться данными табл. 3.

Вопросы для самоподготовки

1.В чем заключается сущность метода комплексонометрии?

2.Назовите известные вам комплексоны. Как готовят рабочий раствор ЭДТА?

3.Какие установочные вещества применяются в методе комплексонометрии?

4.От чего зависит устойчивость комплексов металл-ионов и комплексона?

5.Какие индикаторы применяют для фиксирования точки эквивалентности?

Назовите наиболее распространенные индикаторы в практике анализа.

6.Каков механизм действия металл-индикаторов?

82

7.Чему равен фактор эквивалентности в комплексонометрии?

8.Почему определение жесткости воды проводят в щелочной среде?

9.На чем основано раздельное определение железа и цинка?

10.Какие вещества в пищевых продуктах анализируют методом комплексоно-

метрии?

2.4. Методы осаждения

Метод объединяет титриметрические определения, основанные на реак-

циях образования осадков малорастворимых соединений ПР 1 10 8. Методом осаждения можно проводить определения галогенидов, тиоцианатов серебра,

ртути (I), ртути (II).

Г + Ag+ AgГ

SCN + Ag+ AgSCN

2 Г + Hg2+ HgГ2

2 Г + Hg22+ Hg2Г2

Фиксирование точки эквивалентности проводится с использованием ад-

сорбционных индикаторов и индикаторов, химически взаимодействующих с избытком титранта: хромат калия (осадительный) - в аргентометрии, железо -

аммонийные квасцы (комплексообразующие) - в тиоцианатометрии. В методе осаждения используют прямое и обратное титрование. В пищевой промыш-

ленности методы осаждения применяют для определения хлоридов в пищевых продуктах.

2.4.1. Меркурометрическое определение

содержания хлоридов в растворе

84

Сэк(Hg2(NO3)2) - молярная концентрация эквивалентов раствора

Hg2(NO3)2, моль/дм3;

Vм.к. - вместимость мерной колбы, см3;

Мэк(Hg2(NO3)2 2H2O) - молярная масса эквивалентов (Hg2(NO3)2 2H2O),

г/моль.

Готовят обычно раствор Hg2(NO3)2 2H2O с молярной концентрацией эк-

вивалентов, равной 0,05 моль/дм3. Молярную массу эквивалентов рассчитыва-

ют по формуле:

Навеску переносят в мерную колбу, растворяют в азотной кислоте с кон-

центрацией 6 моль/дм3 и разбавляют до метки дистиллированной водой. Добав-

ляют несколько капель металлической ртути и хорошо перемешивают. Приго-

товленный раствор имеет приблизительную концентрацию. Точную концентра-

цию раствора нужно устанавливать не сразу после приготовления, а минимум через сутки. Раствору необходимо выстояться в течение недели, так как за этот срок небольшие отклонения от условий равновесия, допущенные при приго-

товлении раствора, безусловно выравниваются. Следует иметь ввиду, что наибольшие изменения происходят в первые дни после приготовления раство-

ра. Более «старые» растворы всегда имеют устойчивый титр. Титр раствора

Hg2(NO3)2 не изменяется в течение нескольких месяцев.

2. Приготовление стандартного раствора KCl. Массу KCl для приго-

товления 100 см3 раствора с молярной концентрацией эквивалентов 0,0500 моль/дм3

рассчитывают по формуле:

где Сэк(KCl) - молярная концентрация эквивалентов KCl, моль/дм3; Vм.к. - вместимость мерной колбы, см3;

Мэк(KCl) - молярная масса эквивалентов KCl, г/моль.

85

Взвешивают в стаканчике на аналитических весах рассчитанную массу

KCl и количественно переносят в мерную колбу. Объем доводят до метки ди-

стиллированной водой и тщательно перемешивают. Если практическая навеска отличается от расчетной, то рассчитывают титр и молярную концентрацию эк-

вивалента раствора KCl по формулам:

где Сэк(KCl) - молярная концентрация эквивалентов KCl, моль/дм3;

Мэк(KCl) - молярная масса эквивалентов KCl, г/моль.

3.Установление концентрации рабочего раствор а Hg2(NO3)2. В

колбу для титрования отбирают мерной пипеткой аликвотную часть раствора

KCl, подкисляют 5-7 см3 раствора HNO3, добавляют 8-10 капель индикатора дифенилкарбазона и проводят ориентировочное титрование с точностью до 1 см3.

Во время титрования раствор приобретает голубую окраску, которая при пере-

ходе через точку эквивалентности становится сине-фиолетовой. Чтобы голубая окраска не мешала фиксированию точки эквивалентности, при повторных тит-

рованиях индикатор вводят перед завершением титрования (когда не дотитро-

вано 1-2 см3). Одним из признаков приближения точки эквивалентности явля-

ется осветление раствора над осадком. Для расчетов берут среднее значение объемов, затраченных на титрование, без учета ориентировочного объема. Мо-

лярную концентрацию эквивалентов раствора Hg2(NO3)2 вычисляют по формуле:

где Сэк (KCl) - молярная концентрация эквивалентов KCl, моль/дм3;

86

Vа.ч. (KCl) - аликвотная часть раствора KCl, см3;

V(Hg2(NO3)2) - объем рабочего раствора, израсходованный на титрование, см3.

Титр Hg2(NO3)2 по хлору рассчитывают по формуле:

где Сэк (Hg2(NO3)2) - молярная концентрация эквивалентов Hg2(NO3)2, моль/дм3;

Мэк(Cl ) - молярная масса эквивалентов хлорид-иона, равная 35,45 г/моль.

4. Определение содержания хлоридов в растворе поваренной соли. Полученный в мерной колбе контрольный раствор поваренной соли до-

водят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Затем в коническую колбу отбирают аликвотную часть раствора, подкисляют 5-7 см3

раствора HNO3, добавляют 8-10 капель индикатора дифенилкарбазона и прово-

дят ориентировочное титрование с точностью до 1 см3. Во время титрования раствор приобретает голубую окраску, которая при переходе через точку экви-

валентности становится сине-фиолетовой. При повторных титрованиях индика-

тор вводят перед завершением титрования (когда не дотитровано 1-2 см3). Для расчетов берут среднее значение объемов, затраченных на титрование, без уче-

та ориентировочного объема. Содержание хлорид-ионов в растворе NaCl рас-

считывают по формуле:

где T (Hg2 (NO3 )2 / Сl ) - титр рабочего раствора по определяемому веществу

(хлорид–иону), г/см3;

V(Hg2(NO3)2) - объем рабочего раствора, израсходованный на титрова-

ние, см3;

Vа.ч. - объем аликвотной части, см3; Vм.к. - вместимость мерной колбы, см3.

87

2.4.2. Меркуриметрическое определение

содержания хлоридов в растворе

Цель работы - описать приготовление рабочего раствора Hg(NO3)2, уста-

новить его концентрацию; определить содержание хлоридов в растворе с ис-

пользованием адсорбционного индикатора.

Сущность работы. Меркуриметрическое определение хлоридов в рас-

творе основано на образовании малодиссоциированных солей ртути (II).

2CI + Hg2+ HgC l2

Соли ртути (II) ядовиты! Необходимо соблюдать меры предосторож-

ности! В качестве рабочего вещества применяют раствор соли нитрата ртути (II) Hg(NO3)2 0,5H2O, а индикатором служит адсорбционный индикатор - дифе-

нилкарбазон, в точке эквивалентности образуется сине-фиолетовый осадок.

Оборудование и реактивы: аналитические весы; штатив; бюретка, вме-

стимостью 25 см3; воронка; мерная колба, вместимостью 100 см3; стаканы, вме-

стимостью 100 и 50 см3; коническая колба для титрования; мерный цилиндр;

KCl, соль; раствор KCl, Сэк(KCl) = 0,0500 моль/дм3; HNO3, C(HNO3) = 2 моль/дм3;

анализируемый раствор Сэк(NaCl) = 0,5000 моль/дм3; раствор Hg(NO3)2 0,5Н2О,

Сэк(Hg(NO3)2) = 0,0500 моль/дм3; индикатор дифенилкарбазон, = 2 %, спирто-

вой раствор.

Методика выполнения анализа: 1. Приготовление раствора рабо-

чего вещества Hg(NO3 )2 0,5Н2 О. Нитрат ртути (II) Hg(NO3)2 0,5Н2О - бе-

лое кристаллическое вещество, гигроскопично. Обычно готовят раствор по при-

близительной навеске. Рассчитывают массу соли по формуле:

88

где m (Hg(NO3)2 0,5Н2О) - масса Hg(NO3)2 0,5Н2О, г;

Сэк(Hg(NO3)2) - молярная концентрация эквивалентов, моль/дм3;

Мэк(Hg(NO3)2 0,5Н2О) - молярная масса эквивалентов Hg(NO3)2 0,5Н2О, г/моль;

Vм.к. - вместимость мерной колбы, см3.

Молярную массу эквивалентов Hg(NO3)2 0,5Н2О, рассчитывают по формуле:

Для приготовления 1 дм3 раствора приблизительно с Сэк(Hg(NO3)2) =

0,05 моль/дм3 взвешивают 8,34 г соли, растворяют в воде, к которой добав-

ляют 20 см3 HNO3 c C(HNO3) = 6 моль/дм3. Когда навеска растворится, дово-

дят раствор дистиллированной водой до 1 дм3 и хорошо перемешивают.

Точную концентрацию приготовленного раствора Hg(NO3)2 определяют по установочному веществу KCl или NaCl методом прямого титрования в при-

сутствии индикатора дифенилкарбазона, который образует с избытком Hg2+

комплекс сине-фиолетового цвета.

2. Приготовление стандартного раствора KCl. Массу KCl для при-

готовления 100 см3 раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,0500

моль/дм3 рассчитывают по формуле:

где Сэк (KCl) - молярная концентрация эквивалентов KCl, моль/дм3; Vм.к. - вместимость мерной колбы, см3;

Мэк (KCl) - молярная масса эквивалентов KCl, г/моль.

Взвешивают в стакане на аналитических весах рассчитанную массу KCl и

количественно переносят в мерную колбу (растворяют KCl в стакане неболь-

шими порциями воды и раствор переносят в колбу). Объем доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Если практическая

89

навеска отличается от расчетной, то рассчитывают титр и молярную концен-

трацию эквивалентов раствора KCl по формулам (73) и (75).

3. Установление концентрации рабочего раствора. В колбу для титрования отбирают мерной пипеткой аликвотную часть раствора KCl, под-

кисляют 5-7 см3 раствора HNO3, добавляют 8-10 капель индикатора дифенил-

карбазона и проводят ориентировочное титрование с точностью до 1 см3. Во время титрования раствор приобретает голубую окраску, которая при переходе через точку эквивалентности становится сине-фиолетовой. Чтобы голубая окраска не мешала фиксированию точки эквивалентности, при повторных тит-

рованиях индикатор вводят перед завершением титрования (когда не дотитровано

1-2 см3). Одним из признаков приближения точки эквивалентности является осветление раствора над осадком. Для растворов берут среднее значение объе-

мов, затраченных на титрование, без учета ориентировочного объема. Моляр-

ную концентрацию эквивалента раствора Hg(NO3)2 вычисляют по формуле:

где Сэк (KCl) - молярная концентрация эквивалентов KCl, моль/дм3; Vа.ч. (KCl) - объем аликвотной части раствора KCl, см3;

V(Hg(NO3)2) - объем рабочего раствора, израсходованный на титрование, см3.

Титр Hg(NO3)2 по хлору рассчитывают по формуле:

где Сэк(Hg(NO3)2) - молярная концентрация эквивалентов Hg(NO3)2, моль/дм3;

Мэк(Cl ) - молярная масса эквивалентов хлорид-иона, г/моль.

4. Определение содержания хлорид -ионов в растворе поварен-

ной соли. Полученный контрольный раствор соли NaCl доводят до метки ди-

стиллированной водой и тщательно перемешивают. Затем в коническую колбу

90

отбирают аликвотную часть раствора, подкисляют 5-7 см3 раствора HNO3, до-

бавляют 8-10 капель индикатора дифенилкарбазона и проводят ориентировоч-

ное титрование с точностью до 1 см3. Во время титрования раствор приобретает голубую окраску, которая при переходе через точку эквивалентности становит-

ся сине-фиолетовой. При повторных титрованиях индикатор вводят перед за-

вершением титрования (когда не дотитровано 1-2 см3). Для расчетов берут среднее значение объемов, затраченных на титрование, без учета ориентиро-

вочного объема. Содержание хлорид-ионов в растворе NaCl рассчитывают по формуле:

(хлорид-иону), г/см3;

V(Hg(NO3)2) - объем рабочего раствора, израсходованный на титрование, см3; Vм.к. - вместимость мерной колбы, см3;

Vа.ч. - объем аликвотной части, см3.

2.4.3. Определение содержания цинка методом осаждения

Цель работы - определить содержание цинка в растворе титрованием его гексацианоферратом (II) калия.

Сущность работы. При титровании подкисленного раствора цинка гек-

сацианоферратом (II) калия образуется осадок двойного гексацианоферрата (II)

калия и цинка:

3Zn2+ + 2K+ + 2[Fe(CN)6]4- K2Zn3[Fe(CN)6]2

В качестве индикатора применяют раствор дифениламина.

Оборудование и реактивы: штатив; бюретка, вместимостью 25 см3; мер-

ная пипетка; мерная колба, вместимостью 100 см3; стаканы, вместимостью 50 и 100 см3; коническая колба; K4[Fe(CN)6] соль; раствор K4[Fe(CN)6],