Основні способи титрування

У практицi титриметричного визначення розрiзняють декiлька способiв титрування:

1) У методах прямого титрування до розчину визначуваної речовини безпосередньо доливають титрант з бюретки.

2) У методах зворотнього титрування (метод залишків) використовуються два стандартні розчини – основний та допомiжний. До аналiзованого розчину додають значний надлишок основного стандартного розчину, а потiм його надлишок вiдтитровують допомiжним стандартним розчином. Наприклад,

KCl + AgNO₃  AgCl + KNO₃; (I)

AgNO₃ + NH₄SCN  AgSCN + NH₄NO₃. (II)

3) Титрування замісника або заміщене титрування (непряме титрування), коли до визначуваної речовини додають спецiальний реагент, який кiлькiсно взаємодiє з нею, а потiм один з продуктiв реакцiї вiдтитровують стандартним розчином. Прикладом може бути йодометричне визначення мiдi:

2Cu²⁺ + 4J^–  2CuJ + J₂; (ІІІ)

J₂ + 2Na₂S₂O₃  Na₂S₄O₆ + 2NaJ. (ІV)

4) У деяких випадках застосовують реверсивне титрування, при якому порцiю стандартного розчину, вiдiбрану пiпеткою, титрують аналiзованим розчином. Метод застосовують тодi, коли аналiзована речовина нестiйка на повiтрi (окислюється, поглинає СО₂, Н₂О і т.п.).

Метрологічні характеристики результатів аналізу

Як і при будь-яких вимiрах у результатах кiлькiсного аналiтичного визначення завжди мiститься деяка похибка. Похибкою вимірювання називають вiдхилення результату вимiрювання вiд iстинного значення вимiрюваної величини.

Похибка вимiрювання, яка при повторних вимiрах залишається постiйною або закономiрно змiнюється та має постiйний знак, називається систематичною похибкою. Похибка, яка при повторних вимiрах змiнюється випадковим чином та не має постiйного знаку називається випадковою похибкою вимiрювання. Грубi похибки, що суттєво впливають на очiкуванi при даних умовах результати, називають промахами.

Принцип еквівалентності в титриметричному аналiзi

Титриметричний аналiз заснований на принципi еквівалентності, у вiдповiдностi з яким речовини реагують мiж собою в еквівалентних кількостях.

Наприклад, визначувана речовина А реагує з розчином титранту В за стехiометричним рiвнянням aA + bB  Продукти реакцiї, (V)

то еквiвалентними масами цих речовин будуть aM(A) та bM(B), де M(A) та M(B) – молярнi маси речовин А i В, відповідно a i b – стехiометричнi коефiцiєнти.

Рiвняння (I) можна записати у вигляді: A + (b/a)B  Продукти реакцiї, (VI)

Це означає, що одна частинка речовини А еквiвалентна b/a частинкам речовини В. Вiдношення b/a = f_екв(В) називають фактором еквiвалентностi речовини В. Фактор еквiвалентностi є безрозмiрною величиною, рiвною або меншою від одиницi. Величину М(f_екв(B)В) називають еквівалентом або еквівалентною масою речовини В.

Еквівалентом називається деяка реальна або умовна частинка, яка може приєднувати, звільняти або бути яким-небудь іншим чином еквівалентна одному йону водню в кислотно-основних реакціях або одному електрону в окисно-відновних реакціях.

При використаннi термiну “еквiвалент” або “фактор еквiвалентностi” завжди потрiбно вказувати, до якої конкретної реакцiї вiн вiдноситься. Наприклад, для реакцiї

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O

f_екв(NaOH) = 1 та f_екв(H₂SO₄) = 1/2.

Важливою величиною для розрахункiв у титриметричному аналiзi є молярна маса еквівалента речовини M(1/2H₂SO₄).

Вiдношення кiлькостi речовини, вираженої в еквiвалентах, до об'єму розчину називають молярною концентрацією еквівалента

. (4.1)

Розчин, що мiстить 1 моль еквiвалентiв речовини А в 1 л, називають нормальним розчином i позначають буквою "н".

Для окисно-вiдновних реакцiй молярна маса еквiвалента речовини визначається масою частини моль, що еквiвалентна одному електрону в данiй реакцiї

5Na₂C₂O₄ + KMnO₄ + 8H₂SO₄  2MnSO₄ + 10CO₂ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O.

З пiвреакцiй:

C₂O₄^2– – 2e^–  2CO₂;

MnO₄^– + 5e^– + 8H⁺  Mn²⁺ + 4H₂O;

видно, що при окисненнi молекула Na₂C₂O₄ вiддає 2 електрони, тому f(Na₂C₂O₄) = 1/2 i, при вiдновленнi KMnO₄ приєднується 5 електронiв, таким чином, f_екв(KMnO₄) = 1/5.

Молярну концентрацiю розчину, приготованого у мiрнiй колбi з точної наважки речовини А, розраховують за формулою:

, (4.2)

де m(A) - наважка речовини А (г); M(f_екв(A)A) – молярна маса еквiвалента речовини А (г/моль); V – об’єм мiрної колби, л.

Дещо перетворену формулу (4.2) можна використати для обчислення маси речовини А, потрiбної для приготування певного об'єму V(A) розчину заданої концентрацiї C(f_екв(A)A):

m(A) = M(f_екв(A)A) C(f_екв(A)A) V(A). (4.3)

Титр - один iз способiв вираження концентрацiї - число грамів розчиненої речовини в 1 мл розчину. Зв'язок мiж концентрацiєю речовини в моль/л i титром виражає формула:

T_A = C(A) M(A)/1000, (г/мл). (4.4)

Деколи вживають поняття титр стандартного розчину A за речовиною B:

T_A/B = C(A) M(B)/1000, (г В/мл р-ну А). (4.5)