2. Титриметрический (объемный) анализ.

Сущность титриметрического анализа заключается в точном измерении объема реагента, затраченного на взаимодействие с определяемым компонентом.

Раствор реагента, имеющий точно известную концентрацию, называется рабочим титрованным раствором (титрантом).

Основной операцией титриметрического анализа является титрование, которое заключается в постепеном приливании из бюретки точно измеренного объема титранта (стандартизированного рабочего раствора) к точно измеренному пипеткой объему титруемого (исследуемого) раствора с целью определить его концентрацию.

Концентрацию стандартных растворов выражают через титр, нормальность (молярная концентрация эквивалентов вещества), поправочный коэффициент. Эти величины называют характеристиками раствора. Концентрацию раствора можно выразить титром по определяемому веществу.

Пример. Рассчитать нормальность (молярная концентрация эквивалентов вещества), поправочный коэффициент и титр по H₂SO₄ 0,1 н раствора NaOH, если Т(NaOH) = 0,004040 г/см³.

Решение. Нормальность и титр раствора связывает соотношение:

N = Т · 1000 / г-экв. (1)

Поправочный коэффициент: К = Nпракт / Nтеор. (2)

Титр по определяемому веществу означает, какому количеству граммов определяемого вещества соответствует 1 см³ (1 мл) стандартизированного рабочего раствора (титранта).

1). N(NaOH) = Т(NaOH) · 1000/ г-экв(NaOH)

N(NaOH) = 0,004040 · 1000 / 40 = 0,1010 н

2). К (NaOH) = N(NaOH)практ / N(NaOH)теор

К (NaOH) = 0,1010 / 0,1 = 1,010

3).Т(NaOH / H₂SO₄) = Т(NaOH) · г-экв(H₂SO₄) / г-экв(NaOH)

Т(NaOH / H₂SO₄) = 0,004040 · 49/40 = 0,004953 г/см³

4).Т(NaOH) / H₂SO₄) также можно вычислить по формуле (1);

Т(NaOH / H₂SO₄) = N(NaOH)· г-экв (H₂SO₄) / 1000,

Т(NaOH / H₂SO₄) = 0,1010 · 49 / 1000 = 0,004953 г/см³.

Титриметрические методы анализа подразделяют на группы в зависимости от типа реакций, лежащих в основе метода.

Во всех методах титриметрического анализа могут быть использованы три способа объемно-аналитических определений:

1. прямое титрование – раствор определяемого вещества А непосредственно

титруют стандартизированным рабочим раствором (титрантом) вещества В;

2. обратное титрование (титрование по остатку) – к раствору определяемого вещества А приливают избыточное количество (1:2) рабочего раствора вещества В, остаток вещества В титруют стандартным раствором вещества С;

3. титрование заместителя (метод замещения) – к раствору определяемого вещества А прибавляют какой-либо вспомогательный реагент, реагирующий с веществом А с выделением эквивалентного количества нового вещества С, которое титруют титрованным рабочим раствором вещества В

При изучении каждого титриметрического метода рекомендуется руководствоваться следующим планом:

1. Реакция, положенная в основу метода.

2. Рабочие растворы, их приготовление и хранение, установочные вещества.

3. Способы определения точки эквивалентности (индикаторные и безындикаторные).

4. Кривые титрования.

5. Вещества, определяемые по данному методу.

Для выполнения вычислений и расчетов в титриметрических методах анализа необходимо знать, как вычисляют молярные массы эквивалентов веществ, участвующих в различных реакциях. В реакциях нейтрализации молярная масса эквивалентов(эквивалентная масса) определяется по числу замещенных или присоединенных катионов водорода, в реакциях окисления-восстановления по числу отданных восстановителем или присоединенных окислителем электронов. Величина молярной массы эквивалентов может выражаться в граммах (грамм-эквивалент) или миллиграммах (миллиграмм-эквивалент).

Количество грамм-эквивалентов вещества (n_э) может быть вычислено из условий задания, исходя из следующих соотношений:

n_{э =} g / М_Э = N·V/ 1000 = Т·V / М_Э = V·p · ω% / 100 · М_Э

где, g – масса вещества, г;

М_Э –молярная масса эквивалентов вещества, г/моль;

N – нормальность раствора, г-экв/дм³, мг-экв/см³;

V – объем раствора, дм³, см³;

Т – титр раствора, г/см³;

ρ – плотность раствора, г/см³;

ω% - массовая доля (процентное содержание вещества, г в 100 г раствора).

Следует иметь в виду:

1. в процессе растворения вещества или разбавления раствора количество вещества, а, следовательно, и число его эквивалентов не изменяется;

2. в любой реакции вещества реагируют в эквивалентных количествах, т.е. число эквивалентов одного из реагирующих веществ равно числу эквивалентов другого вещества, и равно числу эквивалентов каждого из веществ, получившихся в результате реакции.

Основная расчетная формула титрования исходит из закона эквивалентов, произведение N·V постоянно, т.е. чем больше нормальность (молярная концентрация эквивалентов) раствора, тем меньше его объем, содержащий определенное количество эквивалентов вещества.

Реакции, применяемые в титриметрическом анализе, должны отвечать следующим требованиям: стехиометричность, быстрота протекания, возможность фиксирования точки эквивалентности.