Титриметрический анализ (Методические указания и практикум)

Министерство образования Российской Федерации

Московская Государственная академия

тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова.

Ю.М. Глубоков, Е.В. Миронова

Т~ТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Методические указания и практикум

Москва. 2001.

http://mitht.ru/e-library

УДК: 543 (076,5)

6БК 24,4

СП 75

реценэеlfты - доктор химических наук, профессор Дедков Юрий Маркович, доктор химических наук, профессор 6асаргин Николай

Николаевич.

Глубокое Ю.М., Миронова Е.В.

Титримвтричвский анализ. Уче6но-методические указания и практикум. - М.: МИТХТ, 2000 r., 92 С., табл. 10, ил. 8.

Раоомотрены теоретические и практические основы количвстввнноno

титриметрического анализа. Приведены описания практических работ по анализу неорганических и органических объектов. Приведены примеры расчетов. Отдельна~ глава посвящена метрологической оценке результатов

анализа.

Указания предназначены для студентов 2 - го курса вечернего отделения

для самостоятельной noдroтовки к семинарским занятиям и контрольным мероприятиям, а также выnoлнения лабораторных работ по аналитической химии. Могут быть ИCnOЛbЭOЩiНЫ TalOКe студентами бакалавриата по

аналитической химии» и «Методы концентрирования И разделения»

ISBN 5 - 230 - 22683 - 8

Кафедра аналитической химии.

© Глубокое Ю.М., Миронова Е.В.

http://mitht.ru/e-library

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 2. Приборы и техника операций. Фиксирование результатов 41

http://mitht.ru/e-library

http://mitht.ru/e-library

1.1.2.Приroтоsлeниe стандартного раствора Дихромата калия 77

1.1.3.Стандартизация приroтoвnенного раствора

http://mitht.ru/e-library

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Х - титруемое вещество; Т - титрант; Р и Q - продукты реакции; 5 - растворитель или малорастворимое вещество;

Ап -анион; Kt - катион; М - катион металла;

НАп - слабая кислота; КtOН - слабое основание; МОН - гидроксид металла

Ind - индикатор; ,

Кр - константа равновесия химической реакции; ПР - произведение растворимости малорастворимого соединения;

Ка, кв и Кrnd - соответственно, константы диссоциации (ионизации) кислоты,

основания и индикатора; КН2 О - ионное произведение воды;

т.3•• точка эквивалентности; кn. - конечная точка титрования;

t - степень оттитрованности; .'t'1- ~ до т.3., t2 - - после тз.;

УХ, УТ или У2. Уп, Умк• У1 - соответственно, объ6м анализируемого раствора, титранта, пипетки, мерной колбы, холостого раствора, мл;

fзкв(Х) и Zx - соответственно фактор и число эквивалентности анализируемого вещества; fэкв(Х)Х - эквивалент вещества;

п(Х) и п(fэкв(Х)Х) - соответственно, число молей вещества и число молей

вещества эквивалента;

С(Х}, С(fэu(Х)Х), Т(Х) и Т(А/Х) - соотвеТСТ8еННО, молярная концентрация, молярная концентрация ЭКВИВ8flента (нормальная). титр и титр по

определяемому веществу анализируемого раствора;

АрХаnd и pTlnd - соответственно, интервал перехода и показатель

титрования индикатора;

равновесные концентрации определяемого вещества до и после Т.3.; т(Х)

или тх - масса определяемого вещества; тт - масса титранта; М(Х) и

М(Т) - соответственно, молярная масса определяемого вещества и

титранта.

http://mitht.ru/e-library

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Титриметрический метод анализа (титриметрия) является ОДНИМ ИЗ наиболее распростран!нных методов количественного анализа. Он не

утрачивает CВ~ значение несмотря на появление новых методов анализа. Его развитие ИД&т по пути совершенствования техники титрования, расширения

круга титрантов, разработки новых и совершенствования старых способов индикации конечной точки титрования, расширения области применения,

повышения чувствительности и т.Д.

По совокупности положительных свойств и, прежде всего, доступности и

простоте применяемой аппаратуры и техники эксперимента, высокой точности. быстроте и альтернативности определений. сочетаемости с различными физико-химическими и физическими методами анализа титриметрия прочно

занимает одну ИЗ первых позиций среди многочисленных методов

количественного анализа.

1.1 . СУЩНОСТЬ титриметрического анализа

Титрование - это непрерывно контролируемы й процесс постепенного

добавления не6ольwими порциями одного вещества к другому. Методы

анализа, в основе KOТOPbIX лежит процесс титрования, Н83ывают

титриметрическими. Обычно добавляют вещество. количество котороro

можно точно измерить, Т.е. концентрация которого известна.

Впроцессе титрования после добавления каждой noрции титранта

изменяются равновесные концентрации всех компонентов протекающей

химической реакции. Концентрация определяемого вещества уменьшается, а концентрации продуктов реакции возрастают. За протекающими изменениями

наблюдают. В конце титрования при получении соответствующего сигнала о

достижении титриметрической системой определенного состояния, например

определ~нной вещества (степени оттитрованности). в том числе соответствую­ щей окончанию химической реакции, измеряют количество добавленного вещества. Обычно измеряют объ4!м (массу) или какую-либо характеристику (электропроводность, потенциал, оптическую плотность), связанную с ним (ей)

известной зависимостью. Зная количество добавленного вещества,

рассчитывают количество определяемого вещества. Если при титровании

протекает химическая реакция. то расч~ты проводят или по закону

эквивалентов или по стехиометрическому уравнению. Если же химическое

взаимодействие не протекает, а происходит только изменение физических свойств (<<физическое» титрование), то расч!ты проводят по соответствующим

зависимостям, иногда установленным эмпирически. Таким образом. независимо от характера титрования, знание точных объiмов растворов

двух вещеСТВ при известной концентрации одного из них являетСЯ

необходимым и досmаmoчны M условием успешного определения

неизвктной концентрации другого. '8 дальнейшем, если особо не оговорено, рассматриваются основные закономерности титриметрии. в основе которой

лежат химические реакции.

http://mitht.ru/e-library

Момент. в который при титровании добавлено cтporo эквивалентное

количество вещества. отвечающее стехиометрическому ураанэнию азаи -

модеЙствия. наЗЫвается точкои эквuвалентности (стехиометрuчно •

сmu). В этой точке реакция взаимодействия определяемого вещества с

титрантом заканчивается, если она является необратимоЙ.

1.2. Титриметрические реакции

Реакции, протекающие между добавляемы M и анапизируемым

веществом в процесс. титрования, называют титриметрическuми ипи реакциями титрования.

Такие реакции по своей природе являются реакциями переноса или различных атомно-молекулярных частиц или электронов. К ним относятся

прежде всего, реакции кислотно-осноеного взаимодействия, окисления­

восстановленмя, комплексообразования и осаждения. Эти реакции находят

применение в методах кислотно-основного (протолитометрии), окислительно­ восстано&ительного (редоксиметрии), комплексообраэовательного (комплексо - метрии) и осадительного (седиметрии) титрования.

Независимо от своей природы, любая титриметрическая реакция должна удовлетворять ряду особых требований. Она должна быть:

а) cenективной, б} стехиометричной, в) практически необратимой, г) достаточно быстрой, в) обеспечивающей возможность быстрого и точноro фиксирования точки эквивалентности. Кроме того, жепатепьно, чтобы она протекапа в обычных усповиях, Т.е. не требовала каких-либо трудноосуществимых специальных мер (например, создания инертной

атмосферы, повышенного давления, определ6нной освещ6нности и т.д.).

еепеlCТИВНОСТЬ и СТ!хиОМШМЧНOCIь реаКЦИИ означает, что химическое взаимодействие протекает I2l!.!!!SQ между добавляемым и определяемым

веществами (селективность) и в соответствии ТОЛЬКО с одним определенным

химическим уравнением (стехиометричность); каки&-либо побочные

химические взаимодействия, влияющие на результаты анализа, в растворе не происходят. В противном случае точное количественное определение

становится невозможным. Именно по этой причине нельзя провести

опр~еление восстановителей в солянокислых растворах nYТ~M титрования

растворами КМпО4, Т.К. последний вступает в неконтролируемую побочную

реакцию с хлорид-ионом. Вследствие чего нельзя установить количество

КМпО4, затраченfo:IОГО на реакцию с определяемым восстановителем.

10СГ + 2МпО4- + 16Н+ = 5C12+ 2Mn+2 + 8Н20

Практически нео§ратимыми считаются реакции, которые г,ротекают в

сторону образования продуктов не менее чем на 99,9%. это возможно, если

константа равновесия реакции достаточно велика ( ~ 108). Заметная

Обратимость реакции приводит к тому, что равновесие устанавливается до

достижения точки эквивалентности и точное определение количества вещества

титранта, соответствующего этой точке, становится невозможным.

(Кр=1/ПР.(РЬСI2) = 6.106) является причиной того, что она неприменима для

http://mitht.ru/e-library

количественного определения, как ионов свинца, так и ионор хлора. Практиче­

cки же не06ратимую реакцию Ag+ + С!" =AgCiJ.. (Кр = 1iПР (AgCi) =

= 6,3-1011 ) широко используют для титриметрического определения ионов

серебра и хлора.

Практически осуществить титриметрическое оп!)М.еление можно лишь в

том случае. если vвalтся достаточно точно установить точку

эквивалентности. Невозможность точного и быстрого ~ фиксирования

приводит к тому, что титрант добавляют не в эквивалентном количестве, а таюке к плохой воспроизводимости результатов титрования.

Скорость протекания реакции в значительнuй мере определяет

длительность и погрешность титрования. Медленно протекающие реакции

заметно увеличивают время, необходимое для выполнения титрования, а также

крайне затрудняют или даже делают невозможным фиксирование т.3. Раствор,

как правило, бывает перетитрован, Т.е. добавлен избыток титранта. Для увели­ чения скорости титриметрической реакции титрование проводят при нагревании

или в присутствии катализатора. Этот при~м используется, например, при

титрованииоксалат-иона С204-2 перманганатом калия в кислой среде.

5 С204-2 + 2МпО4- + 16Н+ = 2Мп+2 + 10СО2 + 8Н20

(t - 80-850с, катализатор - Мп+2 ).

Обычно нагревание ускоряет реакцию. Однако, при анализе органических

концентрирования, но не более чем до 50 - воос, Т.к. может произойти термическое разложение вещества, значительное ускорение побочных реакций.

Скорость титриметрической реакции зависит таюке от природы раствори -

телЯ. Например, скорость .реакции присоединения элементарного брома к

ненасыщенным соединениям значительно увеличивается в полярных раство -

рителях (СНСlз, СНзОН, СНзСООН) по сравнению с неполярными (CCf4).

Гомогенизация реакционной среды таюке увеличивает скорость титриметрической реакции.

1.3. Методы титрования

Титриметрические методы различают по следующим приэна~м:

а) типу титриметрической реакции; б) способу фиксированияктт.;

В) способу выполнения титрования; г) природе растворителя.

В соответствии с типом титриметрической реакуииразличают методы

киcnотно-основного, окислительно-восстановительного, комплексообраэова -

тельного и осадительного титрования. Основные положения каждого из них рассмотрены в соответствующих главах (3-5).

По способу Qпределения (индикации) конуа титрования различают

следующие методы:

Индикаторное титрование. Конечную точку титрования устанавливают по

изменению какого-лиБО визуально наблюдаемого свойства раствора, например,

http://mitht.ru/e-library

Значения F-критерия (критерий Фишера)

"'Значения F-критерия ДЛЯ 4S f$;20 приближённо можно рассчитать по следуюu

http://mitht.ru/e-library