Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические основы и практическое применение методов волюмометрии и гравиметрии. Учебное пособие
.pdf
горячим. Растворы крахмала являются питательным субстратом для
микроорганизмов и потому скоро портятся. Более устойчивый раствор крахмала
можно получить, прибавляя к нему (в момент приготовления) несколько
миллиграммов
.
Одна капля 0,02 н. раствора йода, прибавленная к 50 см3 воды, содержащей
2-3 см3 раствора крахмала, должна окрашивать раствор в синий цвет. Если
окраска получается не синей, а фиолетовой или бурой, это указывает на
непригодность крахмала в качестве индикатора.
4.4 Лабораторная работа № 5 Определение сульфитов методом
обратного титрования
Определение основано на реакции:
Опыт показывает, что прямое титрование дает (как и в ряде аналогичных
случаев) весьма неточные результаты. Это связано с тем, что реакции между
йодом и большинством восстановителей идут сравнительно медленно, особенно в
конце титрования, когда концентрация восстановителя становится
незначительной. В результате не успевший прореагировать с восстановителем йод
вызывает окрашивание крахмала, прежде чем будет достигнута точка
эквивалентности, и результат определения оказывается заниженным. Этому
способствует и частичное окисление титруемого восстановителя кислородом
воздуха во время титрования.
Поэтому в данном случае используют метод обратного титрования. При
этом определяемый восстановитель (в данном случае сульфит-ион) сначала
обрабатывают точно измеренным, заведомо избыточным объемом титрованного
раствора йода, избыток которого затем оттитровывают раствором тиосульфата.
51
Из приведенного выше уравнения полуреакции, следует, что число
эквивалентности
составляет
равно двум. Молярная масса эквивалента
40 г/моль.
-иона
4.4.1 Установление концентрации сульфит-иона
10,00 см
3
анализируемого раствора (с неизвестным содержанием
)
помещают в мерную колбу объемом 100 см3, доводят раствор до метки
дистиллированной водой и тщательно перемешивают. В коническую колбу для
титрования пипеткой переносят 10,00 см3 полученного раствора и прибавляют
точно измеренный бюреткой объем 20-25 см3 титрованного раствора йода.
Помещают в темное место на 5 минут для полного протекания реакции, после
чего избыток йода оттитровывают рабочим раствором тиосульфата натрия,
используя в качестве титранта крахмал, как было описано выше (см.
лабораторную работу № 4). Титрование проводят три раза, и при разнице объемов
тиосульфата натрия, различающихся не более чем 0,2 см3, вычисляют среднее
значение затраченного объема тиосульфата.
Концентрацию
- молярная концентрация эквивалента раствора
где
– объем рабочего раствора
в титруемом растворе вычисляют по формуле:
- молярная концентрация раствора
, прибавленный в колбу для
, моль/дм3;
, моль/дм3;
титрования, см3;
- средний объем рабочего раствора
, затраченный
на титрование , оставшегося после реакции с
- вместимость пипетки, см3.
Массу
в 10,00 см3 анализируемого раствора определяют по формуле:
52
, см3;
где
- вместимость мерной колбы, дм3.
- молярная масса эквивалента раствора
4.5 Лабораторная работа № 6. Определение содержания аскорбиновой
кислоты в фруктовых соках
Для определения содержания аскорбиновой кислоты применяют метод
обратного титрования
Непрореагировавшее количество (избыток) йода титруют раствором
, г/моль;
тиосульфата натрия. Молярная масса эквивалента аскорбиновой кислоты в
соответствии с приведенным выше уравнением составляет:
4.5.1 Определение массы аскорбиновой кислоты в 100 см3 сока
В коническую колбу для титрования из бюретки приливают 40,0 см3
фруктового сока, подкисляют 4 см3 6 М раствора серной кислоты (можно
отмерять мерной пробиркой) и добавляют из бюретки 20,0 см
3
0,02 н. раствора
Колбу накрывают часовым стеклом, оставляют в темноте на 3-5 минут. Титруют
избыток йода 0,02 н. раствором тиосульфата натрия, используя в качестве
индикатора крахмал. Титрование проводят не менее трех раз при условии
.
сходимости объемов титранта.
В указанных условиях другие восстановители (например, глюкоза) не
реагируют с йодом.
Рассчитывают содержание аскорбиновой кислоты (г) в 100 см3 сока по
формуле:
53
где
- молярная концентрация эквивалента раствора
– объем рабочего раствора
- молярная концентрация раствора
сока, см3;
- средний объем рабочего раствора
на титрование избытка
– объем сока, взятый на анализ, см3.
5 Метод комплексообразования
Методы комплексообразования основаны на использовании реакций
, прилитый к анализируемому объему
, см3;
- молярная масса эквивалента
, моль/дм3;
, г/моль;
, моль/дм3;
, затраченный
образования комплексных соединений при титровании ионов металлов
растворами комплексообразующих реагентов, например,
Метод комплексообразования не находил широкого применения в
титриметрическом анализе в связи с тем, что один и тот же катион металла
способен образовывать с лигандами комплексы различного состава, то есть с
различным соотношением количеств определяемого иона и реагента, что
приводит к ступенчатому течению соответствующей реакции и невозможности
фиксирования конечной точки титрования. Возможности метода
комплексообразования значительно расширились, когда в практику
аналитической химии вошли новые органические реагенты – комплексоны.
5. Комплексонометрия
54
5.1.1 Понятие о комплексонах
N
CH2COOH
CH2COOH
CH2COOH
HOOCH2C
HOOCH2C
N
CH
2
CH
2
N
CH2COOH
CH2COOH
HOOCH2C
NaOOCH2C
N
CH
2
CH
2
N
CH2COONa
CH2COOH
Комплексоны – это группа органических соединений, производные
аминополикарбоновых кислот.
Комплексон I – нитрилтриуксусная кислота (НТА), представляет собой
трехосновную кислоту состава. Условно обозначают .
Комплексон II – этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУ). Условно
обозначают . ЭДТУ плохо растворима в воде.
Комплексон III – двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты
ЭДТА (трилон Б). Условно обозначают .
Комплексонометрическое титрование основано на реакции катионов с
комплексонами, в результате чего образуются устойчивые
малодиссоциированные, хорошо растворимые в воде внутрикомплексные соли.
Наиболее часто в качестве титранта используется трилон Б (ЭДТА). Трилон
Б хорошо растворим в воде и образует с ионами многих металлов (в том числе и
щелочноземельных, которые трудно перевести в комплекс) растворимые в воде
прочные внутрикомплексные соли. Они образуются путем замещения ионов
водорода карбоксильных групп в молекуле ЭДТА ионом металла и
одновременного взаимодействия иона металла с атомами азота аминогрупп (за
счет донорно – акцепторной связи).
Внутрикомплексные соли относятся к циклическим или хелатным
(клешневидным) комплексным соединениям, в которых би- или полидентатный
55
лиганд как бы захватывает центральный атом подобно клешне рака. Хелатные
HOOCH2C
OOCH2C
N
CH
2
CH
2
N
CH2COO
CH2COOH
+
+
2Na
+
Me
2+
OOCH2C
OOCH2C
N
CH
2
CH
2
N
CH2COO
CH2COO
+
Me
2H
+
+
2Na
+
соединения отличаются прочностью, т.к. центральный атом в них «блокирован»
циклическим лигандом.
ЭДТА образует устойчивые растворимые комплексы строго определенного
состава, практически со всеми двух-, трех- и четырехзарядными катионами при
различных . Отношение металла к лиганду равно 1:1. Это отличает ЭДТА от
большинства других комплексообразователей.
Например, при взаимодействии ЭДТА с двухзарядными катионами
(
и др.)
Комплексы металлов с ЭДТА образуются в одну стадию, так что при
титровании в точке эквивалентности резко изменяется концентрация иона
металла. При взаимодействии иона металла с раствором ЭДТА вытесняются ионы
, поэтому концентрация ионов водорода в растворе играет важную роль при
комплексонометрическом титровании трилоном Б.
По закону действия масс с увеличением концентрации
равновесие
сместится влево, т.е. в сторону разрушения образующегося комплекса. В связи с
этим связывание металла в комплексе усиливается с ростом (т.е. с
уменьшением концентрации ионов водорода). Однако нельзя слишком повышать
раствора, т.к. может выпасть осадок гидроксида определяемого иона металла
(например,
растворимости
, имеющий сравнительно низкую величину произведения
).
56
В качестве индикаторов в комплексонометрическом титровании используют
так называемые металл-индикаторы – это органические красители, образующие с
катионами окрашенные комплексные соединения, менее прочные, чем
внутрикомплексные соли этих катионов с комплексонами.
Примером подобного индикатора может быть металл-индикатор эриохром
черный Т.
В водном растворе индикатора эриохрома черного Т имеет место
равновесие
В нейтральной и щелочной средах образуют с ионами металла комплексы
красного цвета.
В процессе титрования комплексное соединение индикатора с ионами
металла разрушается, образуется более устойчивый комплекс металл – ЭДТА,
выделяется индикатор в свободном виде, раствор в конечной точке титрования
приобретает окраску индикатора. Схематически это можно представить на
примере титрования иона металла в присутствии индикатора эриохрома черного
Т. Анион этого красителя, обозначаемый
, имеет в щелочной среде
синюю окраску. С катионами двухвалентных металлов он образует комплекс
красного цвета.
При титровании трилоном Б ионы металла связываются титрантом в более
прочные комплексные соединения, а анионы индикатора переходят в раствор,
окрашивая его в конечной точке титрования в синий цвет, свойственный
свободному индикатору.
5.2 Применение комплексонометрии
57
Методом комплексонометрического титрования рабочим раствором
трилона Б можно с достаточной точностью определять содержание ионов
различных металлов:
и др. Этот метод широко
применяется для определения общей жесткости воды, т.е. общего содержания в
воде солей магния и кальция, а также содержания этих ионов в ряде пищевых
продуктов (молока, мяса и др.), в анализе многих биологических объектов.
Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней
растворимых солей кальция и магния.
Различают следующие виды жесткости:
–общая жесткость – определяется суммарной концентрацией ионов
кальция и магния, представляет собой сумму карбонатной (временной) и
некарбонатной (постоянной) жесткости.
–карбонатная жесткость – обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов
и карбонатов (при рН менее 8,3) кальция и магния. Данный тип жесткости
почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется
временной.
–некарбонатная жесткость – обусловлена присутствием кальциевых и
магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении
не устраняется (постоянная жесткость).
Обычно преобладает (до 70 %) жесткость, обусловленная ионами
кальция; однако, в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать от
50 % до 60 %. Жесткость морской воды и океанов значительно выше (десятки и
сотни мг–экв/дм3). Жесткость поверхностных вод подвержена заметным
сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и
наименьшего в период половодья.
В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости,
все они определенным образом соотносятся друг с другом.
С 1 января 2005 года в России введен Национальный стандарт Российской
Федерации ГОСТ Р52029-2003 «Вода. Единицы жесткости». По этому ГОСТу
жесткость выражается в градусах жесткости, которые обозначаются 0Ж или 0Н.
58
Один 0Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента,
численно равной ½ его моля, выраженной в мг/дм3 (г/м3) (1 0Ж= 1 мг-экв/л).
Принято классифицировать жесткость воды:
- мягкая вода – 3,0 0Ж и меньше;
- вода средней жесткости – от 3,0 0Ж до 6,0 0Ж;
- жесткая вода – свыше 6,0 0Ж.
5.3 Лабораторная работа № 7 Определение общей жесткости воды
В основе метода определения лежит реакция взаимодействия ЭДТА с
солями кальция и магния.
5.3.1 Приготовление рабочего титрованного раствора трилона Б
Приготовить титрованный раствор трилона Б по точной навеске нельзя.
Готовят раствор приблизительной концентрации 0,05 н. и устанавливают его
точную концентрацию по установочному веществу, например, семиводному
кристаллогидрату сульфата магния (или соли кальция).
В соответствии с приведенной выше реакцией
Навеску трилона Б для приготовления 250 см3 0,05 н. раствора
рассчитывают по формуле:
где
(0,05 н.);
- объем мерной колбы, 0,25 дм3.
- молярная концентрация эквивалента трилона Б в растворе
=
г/моль;
59
Взвешивают навеску ЭДТА массой около 2,3 г на технохимических весах,
переносят в мерную колбу объемом 250 см3, растворяют в небольшом количестве
воды, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. Концентрацию
полученного раствора проверяют по стандартному титрованному раствору
установочного вещества .
5.3.2 Приготовление стандартного раствора семиводного
кристаллогидрата сульфата магния
Навеску сульфата магния для приготовления 100 см3 0,05 н. раствора
рассчитывают по формуле:
где
- молярная концентрация эквивалента в
растворе (0,05 н.);
- объем мерной колбы, 0,1 дм3.
=
г/моль;
Навеску взвешивают на часовом стекле на аналитических весах, переносят в
мерную колбу объемом 100 см3, растворяя в холодной дистиллированной воде.
Раствор доводят водой до метки и перемешивают.
Рассчитывают титр и молярную концентрацию эквивалента полученного
раствора по формулам:
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]