Вопросы для самоконтроля

1. Поясните сущность метода фотоколориметрии.

2. Физический смысл закона Бугера  Ламберта  Бера. Его математическое выражение.

3. Что называют оптической плотностью раствора? Приведите математическое выражение для расчета оптической плотности.

4. Как приготовить раствор сравнения (нулевой раствор) при построении калибровочного графика для фотоколометрического определения меди.

5. Как приготовить стандартный раствор соли меди для построения калибровочного графика.

6. Каково назначение калибровочного графика? Как его построить?

7. Как определить количество меди в исследуемом растворе.

8. Каково количество меди в растворе, если величина его оптической плотности 0,8; 0,6; 0,4 (для ответа использовать построенную калибровочную кривую).

Лабораторная работа № 16 Кондуктометрическое титрование

Цель работы освоить метод кондуктометрического титрования, провести количественный анализ растворов электролитов

Теоретическая часть

Под прохождением электрического тока через вещество понимают движение (перенос) электрических зарядов от одного полюса к другому под действием внешнего электрического поля. Способность вещества проводит электрический ток называется электропроводностью. Мерой электропроводности является количество электричества, выраженное в кулонах, которое за единицу времени проходит через электролит.

Электропроводность растворов электролитов на практике определяют по значению их сопротивления электрическому току, протекающему между двумя погруженными в раствор электродами. Измерение электропроводности растворов (так называемая кондуктометрия) позволяет решить ряд практических задач.

При кондуктометрическом титровании аналитическим сигналом, позволяющим определить точку эквивалент­ности, является, электрическая проводимость раствора. Этот метод с успехом применяется для анализа окра­шенных и мутных растворов, когда визуальное опре­деление точки эквивалентности затруднено. Кондуктометрическое титрование может быть исполь­зовано во всех случаях, когда реакция, происходящая при титровании, сопровождается изменением количества ионов в растворе. Это могут быть реакция нейтрализа­ции, осаждения и комплексообразования. Характер кривых титрования зависит от изменения числа ионов и их подвижности.

Рассмотрим три примера.

1. Определение концентрации сильной кислоты пу­тем кондуктометрического титрования щелочью

НСl+ NaOH = NaCl + Н₂О

или в ионной форме:

Н⁺ + ОН^- = Н₂О

При титровании электропроводность раствора уменьшается (рисунок 16.1, кривая 1, от точки А до точки эквивалентности В), так как у ионов Na⁺, заменяющих в процессе титрования ионы H⁺, точнее H₃О⁺, подвижность значительно меньше, к тому же происходит разбавление раствора. В момент нейтрализации электропроводность раствора достигнет минимума. При дальнейшем прибавлении щелочи в растворе будет увеличиваться общее число ионов, среди которых появляются ионы OH^- с большой подвижностью. Вследствие этого электропроводность будет возрастать (рисунок 16.1, кривая 1, от точки В до точки С).

2 Определение концентрации слабой кислоты путем кондуктометрического титрования. Кривая титрования слабой кислоты (СН₃СООН) имеет несколько другой вид (рисунок 16.1, кривая 2). В этом случае протекает реакция:

СН₃СООН + Na⁺ + OH^- → Na⁺ + СН₃СОО^- + H₂O

Рисунок 16.1  Кривая кондуктометрического титрования

1  сильной кислоты сильным основанием (или сильного основания сильной кислотой)

2  слабой кислоты сильным основанием (или слабого основания сильной кислотой)

Во время титрования плохо диссоциирующую уксусную кислоту заменяют хорошо диссоциирующей солью, поэтому электропроводность раствора увеличивается (рисунок 16.1, кривая 2, от точки А до точки эквивалентности В).

ǽ С

А 1

С

В

2 В

А

V_экв V_NaOH

После нейтрализации кислоты электропроводность растет еще более сильно, так как в растворе появляются в избытке гидроксид-ионы OH-, обладающие большой подвижностью (рисунок 16.1, кривая 2, от точки В до точки С).

Количество щелочи, которое соответствует наименьшей электропроводности, полностью нейтрализует взятую кислоту. Зная объем взятой для титрования кислоты, а также объем и концентрацию раствора щелочи, затраченной на нейтрализацию, рассчитать концентрацию титруемой кислоты возможно по уравнению

С₁V₁ = C₂V₂;

где V₁ – объема раствора кислоты, мл; С₁ – концентрация титруемого раствора кислоты, моль/л; V₂  объем раствора щелочи, пошедший на титрование кислоты, мл; C₂  концентрация щелочи, моль/л.

3. Определение концентрации ионов серебра (I) в ра­створе путем кондуктометрического титрования раство­ром иодида калия. Реакция между нитратом серебра и иодидом калия сопровождается образованием малораство­римого иодида серебра:

AgNO₃ + KI = AI + KNO₃

В ходе реакции ионы Ag⁺ выводятся из раствора, но взамен их появляется эквивалентное количество ионов К⁺. Поскольку подвижности этих ионов различаются мало, в ходе титрования электрическая проводимость раствора до точки эквивален­тности остается практически постоянной (рисунок 16.2, от точки А до точки В).

ǽ С

А

Рисунок 16.2  Кривая кондуктометрического титрования нитрата серебра раствором иодида калия

В

V_экв V_KI

Практическая часть

Добавление к раствору после достижения точки эквивалентности пер­вой избыточной капли раствора иодида калия приводит к увеличе­нию проводимости (рисунок 16.2, от точки В до точки С).

Включите прибор в сеть, прогрейте его в течение 5 мин. В колбу налейте 50 см³ исследуемого раствора (хло­роводородной или уксусной кислоты) и изме­рьте его исходную электрическую проводимость

Бюретку заполните раствором титранта (0,1н. NaOH), точная концентрация которого известна. В колбу с исследуемым раствором из бюретки порциями по 0,5 см³ введите раствор титранта. После перемешивания измерьте электропроводность раствора. Вновь прилейте новую порцию титранта, перемешайте и измерьте электропроводность. После добавле­ния каждой новой порции титранта повторяйте операцию. Определите ориентировочный эк­вивалентный объем титранта V_Э.

Титрование повторите, добавляя титрант вблизи точ­ки эквивалентности порциями по 0,1 см³. Определите точный эквивалентный объем V_Э.

Обработка результатов эксперимента

На основании полученных результатов необходимо:

1. построить график:  ǽ = f (V_Т);

2. по графику определить эквивалентный объем титранта V_Э;

3. рассчитать концентрацию исследуемого раствора;

4. результаты измерений и расчетов внести в таблицу 16.1

Таблица 16.1  Результаты измерений и расчетов

№	Объем титранта VT, см3	Удельная проводимость	Эквивалентная проводимость	Концентрация исследуемого раствора
1
2
…