Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химические методы количественного анализа. Учебное пособие
.pdf
81
Приготовление 500 см
3
приблизительно 0,1 М раствора
Допустим, что имеется раствор , плотность которого (была измерена
ареометром и оказалась равной 1,179 г/см
3
. Пользуясь справочными данными,
легко установить, что массовая доля в этом растворе составляет 36 %.
Рассчитаем, сколько нужно взять чистой (
) для приготовления
500 см3 приблизительно 0,1 М раствора.
У нас имеется 36% (масс) раствор . Можно написать:
В 100 г раствора содержится 36 г
В г раствора содержится 1,825 г
Значит, чтобы приготовить 500 см
3
приблизительно 0,1 М раствора надо
взять 5,07 г раствора с массовой долей 36 %. Чтобы не взвешивать раствор,
лучше пересчитать массу на объем, используя значение плотности .
Этот объем концентрированной кислоты отмеривают маленьким мерным
цилиндром или мерной пробиркой, разбавляют водой до 500 см3 и тщательно
перемешивают.
Приготовление раствора тетрабората натрия
Согласно уравнению реакции (см. выше) эквивалент тетрабората натрия
равен
.
Навеску тетрабората натрия для приготовления 100 см
3
0,1 н. раствора
рассчитывают по формуле:
82
где,
– вместимость мерной колбы (0,100 дм3).
Взвешивают на аналитических весах навеску на часовом стекле. Далее
осторожно пересыпают тетраборат натрия через сухую воронку в тщательно
вымытую мерную колбу. Часовое стекло с остатками тетрабората натрия и воронку
тщательно промывают струей горячей дистиллированной воды из промывалки (в
холодной воде тетраборат натрия плохо растворяется). Добавляют еще столько
горячей воды в колбу, чтобы она была заполнена на 2/3 объема. Вращательными
движениями перемешивают содержимое колбы до полного растворения. Раствор
охлаждают до комнатной температуры, доводят до метки дистиллированной водой
и закрывают пробкой. Несколько раз перемешивают, опрокидывая колбу пробкой
вниз.
Рассчитывают титр и молярную концентрацию эквивалента полученного
раствора
Установка концентрации раствора по тетраборату натрия
Бюретку тщательно промывают и удаляют пузырек воздуха из капилляра.
Ополаскивают небольшим количеством приготовленного раствора , чтобы
удалить остаток воды и заполнить капилляр. После этого бюретку наполняют
раствором до нулевого деления.
83
В чистую коническую колбу вместимостью 250 см
3
см
раствора тетрабората натрия (пипетка должна быть предварительно вымыта и
3
переносят пипеткой 10,00
ополоснута этим раствором), добавляют 1-2 капли метилового оранжевого.
В другой такой же колбе готовят свидетель. Для этого мерным цилиндром
отмеряют 40 см
3
дистиллированной воды, добавляют 1-2 капли метилового
оранжевого и каплю кислоты из бюретки так, чтобы появилось слабо – розовое
окрашивание раствора. После этого устанавливают уровень раствора в
бюретке на нуле.
Колбу с раствором тетрабората натрия ставят под бюретку на лист белой
бумаги и приступают к титрованию, понемногу приливая из бюретки раствор
и непрерывно перемешивая жидкость плавными круговыми движениями колбы.
Нужно уловить момент, когда от одной капли первоначально желтый раствор
приобретает чуть розовый оттенок – как раз такой, как у приготовленного
свидетеля.
Добившись перемены окраски от одной капли титранта, делают отсчет
затраченного объема по бюретке и записывают его.
Титрование проводят не менее трех раз, добиваясь, чтобы разница между
параллельными титрованиями была не более 0,2 см3, и находят среднее значение
объема титранта.
Концентрацию раствора рассчитывают по формуле:
где,
- вместимость пипетки, см3;
- средний объем раствора , затраченный на титрование, см
3
.
3.7.2 Титрование исследуемого раствора
Полученную в мерной колбе анализируемую смесь и
разбавляют до метки дистиллированной водой, не содержащей
перемешивают. Отмеряют пипеткой 10,00 см
3
полученного раствора и, прибавив к
и тщательно
84
нему 4-5 капель раствора фенолфталеина, оттитровывают рабочим раствором
до исчезновения красной окраски от одной капли. Записывают объем титранта.
Прибавляют затем к оттитрованному раствору 1-2 капли метилового
оранжевого (при этом раствор окрасится в желтый цвет) и продолжают титрование
до неисчезающей розовой окраски раствора. Снова делают отсчет по бюретке.
Точное титрование повторяют еще 2-3 раза и из полученных отсчетов для каждого
индикатора вычисляют среднее арифметическое.
Рассчитывают объем раствора , затраченный на титрование и
в исследуемом растворе:
На :
На :
где, - объем , затраченный на титрование с индикатором метиловым
оранжевым, см
3
;
- объем , затраченный на титрование с индикатором
фенолфталеином, см
Далее рассчитывают концентрацию и
растворе:
3
.
.
в исследуемом
где,
- вместимость пипетки, см3;
– молярная концентрация раствора , моль/дм
Массы и
рассчитывают по формулам:
3
.
85
где,
- вместимость мерной колбы, см3.
3.8 Лабораторная работа № 3. Определение аммиака в солях аммония
Провести прямое титрование соли аммония гидроксидом натрия в
соответствии с реакцией нельзя из-за отсутствия скачка титрования на кривой
титрования.
Для определения часто используют метод обратного титрования (см. раздел
2.7).
1. Приготовление рабочих титрованных растворов и (см.
работы 3.6 и 3.7)
2. Полученный в мерной колбе исследуемый раствор доводят до
метки дистиллированной водой, перемешивают и переносят пипеткой 10,0 см3
этого раствора в колбу для титрования.
Прибавляют к раствору из бюретки точно измеренный, но заведомо
избыточный объем титрованного раствора (например, 20,0-25,0 см
3
) и
нагревают до полного удаления аммиака.
Нагревание прекращают лишь тогда, когда цвет индикаторной бумаги,
смоченной водой, не изменится при внесении ее в выделяющиеся пары. Затем
раствор охлаждают и избыток оттитровывают рабочим раствором в
присутствии метилового оранжевого. Проводят три параллельных определения и
находят среднее значение.
Массу
рассчитывают по формуле:
86
где, - молярная концентрация раствора , моль/дм
- молярная концентрация раствора , моль/дм
титрования,дм
– объем рабочего раствора , добавленный в колбу для
3
;
- объем рабочего раствора , затраченный на титрование
, оставшегося после реакции с , дм
- вместимость мерной колбы, дм3.
- вместимость пипетки, дм3;
3
;
3
;
3
;
4 Методы осаждения
4.1 Сущность методов осаждения
Сущность методов осаждения заключается в выделении определяемого
вещества в виде труднорастворимого осадка. В точке эквивалентности исследуемое
вещество полностью переходит в осадок. Конец реакции определяется обычно
специальными индикаторами по изменению окраски раствора или осадка. Зная
объем растворов прореагировавших веществ и концентрацию одного из них,
можно определить концентрацию исследуемого вещества. Однако не все реакции
осаждения применимы в объемном анализе. Условия применимости методов
осаждения:
1) реакция не должна быть обратимой – не будет достигнута полнота
осаждения;
87
2) при реакции не должны образовываться пересыщенные растворы и
аморфные осадки;
3) необходимо подобрать индикатор, при помощи которого можно
установить точку эквивалентности.
Осаждение имеет ограниченное применение в объемном анализе, так как
лишь немногие реакции осаждения могут быть использованы. Наибольшее
применение имеют реакции образования труднорастворимых солей серебра,
обладающих малым произведением растворимости. Рабочим раствором здесь
является раствор нитрата серебра, поэтому этот метод называется аргентометрией.
Конец реакции определяется различными путями; в зависимости от этого
аргентометрия делится на ряд методов.
Осаждение применяется в клинических лабораториях при количественном
определении хлоридов в крови, желудочном соке и моче, а также в санитарно –
гигиенических лабораториях при анализе питьевой воды.
4.2 Метод Гей – Люссака
Метод, предложенный Гей–Люссаком более 100 лет назад, применяется для
количественного определения серебра при титровании его хлоридами, а также для
определения хлоридов при титровании серебром. В соответствующих условиях
этот метод является наиболее точным из всех методов осаждения.
К исследуемому раствору
прибавляют небольшое количество
раствора известной концентрации, недостаточное для полного осаждения
ионов серебра. Осадку дают отстояться и затем осторожно, по каплям, приливают
из бюретки раствор . Если образуется муть, то снова дают отстояться осадку
и продолжают эти операции до тех пор, пока от прибавленной капли раствора
перестанет появляться муть. Титрование повторяют три раза, и по среднему
объему раствора , пошедшего на титрование, вычисляют концентрацию
88
исследуемого вещества
. Для определения конца реакции индикатор не
нужен.
4.3 Метод Мора
Сущность метода. В основу метода Мора положена реакция взаимодействия
ионов серебра с галогенид - ионами:
Рабочим титрованным раствором является раствор
. Для определения
полноты осаждения, т.е. установления конца реакции, применяется индикатор
, дающий с ионами осадок
Применение
в качестве индикатора объясняется тем, что растворимость
значительно меньше, чем растворимость
бюретки титрованного раствора к раствору, содержащему ионы
, вначале выпадает белый осадок ; когда практически все ионы
будут связаны, начнется образование осадка красно – бурого цвета
красно – бурого цвета.
. При приливании из
и
свидетельствующее о том, что реакция закончилась, т.е. достигнута полнота
осаждения ионов хлора ионами серебра.
Методом Мора можно пользоваться для определения концентрации как
растворов галогенидов по рабочему титрованному раствору
, так и
,
растворов солей серебра по рабочему титрованному раствору хлорида натрия.
Титруют по методу Мора в определенной последовательности. К
отмеренному объему раствора галогенида прибавляют 1-2 капли 5%-ного раствора
раствор
окрашивания от получающегося осадка
. Постоянно помешивая, приливают туда же из бюретки титрованный
до начала образования неисчезающего красно – бурого
. Такой же порядок соблюдается и
при определении солей серебра. Это объясняется, во – первых, тем, что обратный
89
порядок не дает достаточно резкого перехода цветов, и, во – вторых, творожистый
осадок , имея большую поверхность, обладает хорошей адсорбционной
(поглотительной) способностью; ионы
чем ионы
, поэтому раствор соли серебра необходимо приливать к раствору
адсорбируются значительно лучше,
соли галогена. К концу титрования медленно, по каплям, приливают раствор
каждую прибавленную каплю во избежание прибавления избытка ионов
, давая время осадку уплотниться; в то же время тщательно размешивают
.
Метод Мора применим только в нейтральной и слабощелочной среде. Не
применим: в кислой среде – вследствие растворимости
в кислотах; в
сильнощелочной среде – благодаря образованию в присутствии даже слегка
окрашенных растворов – перемена окраски затушевывается; в присутствии ионов,
дающих с хроматом калия нерастворимые осадки, например,
и
других.
4.4 Метод Фольгарда
Сущность метода. Метод Фольгарда основан на реакции взаимодействия
ионов серебра с анионами
родановой кислоты и образовании
труднорастворимого осадка роданида серебра :
, образующий с роданид – ионом
Индикатор в данной реакции - ион
комплексный ион
, окрашенный в темно – красный цвет. В
зависимости от содержания роданид – ионов в растворе состав железо –
роданидных комплексов может быть различным:
,
,
,
,
,
.
Для опыта лучше брать двойную соль - железо – аммонийные квасцы
. Другие соли трехвалентного железа, например,
90
, непригодны, так как гидролизуются, образуя основную соль
желтовато–коричневого цвета, затрудняющую титрование и установление конца
реакции:
Во избежание гидролиза к раствору прибавляют концентрированную
азотную кислоту. Равновесие в приведенном уравнении смещается справа налево,
и гидролиз прекращается.
Произведение растворимости весьма мало – 7,1∙10
-13
, тогда как все
железо-роданидные комплексные соединения хорошо растворимы в воде. Поэтому
при титровании по методу Фольгарда вначале образуется белый осадок ;
после того как практически все ионы свяжутся ионами
, начнется
образование железо–роданидных комплексов, окрашивающих раствор в темно –
красный цвет.
Титруют по методу Фольгарда в определенной последовательности. В колбу
отмеряют пипеткой определенный объем раствора
и 0,5 см3 насыщенного
раствора квасцов. Сюда, постоянно помешивая, из бюретки приливают раствор
роданида до появления неисчезающего красного окрашивания, наблюдаемого
сверху (колба помещается на белую бумагу).
Метод Фольгарда более распространен, чем метод Мора. Он применим не
только в нейтральной, но и в кислой среде. В присутствии окислителей, а также
ионов ртути этот метод не применяется, так как роданид – ионы окисляются, а с
ионами ртути они образуют нерастворимое соединение
Рабочими титрованными растворами в методе Фольгарда являются раствор
и раствор или .
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]