Методичка для медиков

где V - объем первоначально добавленного перманганата калия, мл;

KMnO4

VKMnO4 - объем перманганата калия, затраченного на титрование, мл;

VH2O - объем воды, взятой для анализа, мл.

Вопросы к защите работы

1.Почему при определении окисляемости воды применяют метод обратного титрования?

2.Как влияет окисляемость питьевой воды на здоровье человека?

3.Чем обусловлено несовпадение результатов отдельных титрований?

Йодометрия

В йодометрических методах в качестве титранта используются стандартные растворы йода или иодида калия. Метод основан на полуреакции:

потенциалов видно, что I2 - окислитель средней силы, I - средней силы восстановитель, поэтому в йодометрии применяют окислительные свойства йода и восстановительные свойства иодидов. Йодометрия является универсальным методом и применяется для определения и окислителей, и восстановителей.

31

Йодометрическое титрование проводят в нейтральной, кислой или слабощелочной среде при рН 9, так как в щелочной среде протекает

реакция диспропорционирования, и образуется гипоиодид:

I2 2OH IO I H2O .

Гипоиодид является сильным окислителем, окисление титранта приводит к завышенным результатам титрования. Поэтому

анализируемый раствор подкисляют серной кислотой.

Титрование проводят на холоде, так как I2 - летучее соединение;

кроме того, при повышенной температуре понижается чувствительность индикатора.

Высокая точность йодометрии обусловлена применением специфического, чувствительного индикатора – крахмала. Амилоза,

входящая в состав крахмала, образует с йодом адсорбционно-комплексное соединение, окрашенное в синий цвет. Прочность комплекса зависит от

концентрации йода в растворе; чем она выше, тем устойчивее комплекс.

Особенность применения крахмала как индикатора заключается в том, что его добавляют в конце титрования, когда концентрация йода в пробе мала, и раствор имеет соломенно-желтую окраску. В присутствии крахмала раствор приобретает синюю окраску, титрование продолжают

до обесцвечивания раствора.

Йодометрическое определение восстановителей выполняют

методом прямого титрования. Титрант – раствор йода, который готовят растворением точной навески смеси I2 с KI ( I2 KI KI3) в

дистиллированной воде высокой степени очистки. Приготовленный раствор хранят в склянке из темного стекла во избежании окисления иодида и улетучивания йода.

32

основано на ее восстановительных свойствах. При взаимодействии с йодом она окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты:

C6H8O6 I2 C6H6O6 2HI .

Для определения аскорбиновой кислоты применяют метод обратного титрования: к анализируемой пробе добавляют избыток йода,

после чего остаток не вступившего в реакцию с аскорбиновой кислотой йода титруют раствором тиосульфата натрия.

Цель работы: освоить методику обратного йодометрического титрования и определить аскорбиновую кислоту в растворе.

Реактивы и приюоры:

1.Раствор йода, С(1/2 I2)=0,0100 моль/дм3.

2.Стандартизированный раствор тиосульфата натрия, С(1/1

Na2S2O3)=0,0100 моль/дм3.

3.Раствор серной кислоты, С(1/2 H2SO4)=2,0 моль/дм3.

4.Раствор крахмала с массовой долей 0,5 %.

5.Бюретка вместимостью 25 мл; пипетки Мора вместимостью 5 и 20

мл; коническая колба для титрования вместимостью 25 мл; воронка

диаметром 3 см; часовое или покровное стекло; мерный цилиндр вместимостью 25 мл.

Ход работы. Получают от преподавателя мерную колбу вместимостью 200 или 250 мл с раствором аскорбиновой кислоты.

Доводят объем раствора в мерной колбе дистиллированной водой до метки. В колбу для титрования отбирают пипеткой Мора 20,00 или 25,00

мл раствора, добавляют с помощью мерного цилиндра 3-5 мл раствора серной кислоты, мерной пипеткой (или из бюретки) вводят 10,00 мл раствора йода, колбу прикрывают стеклом. В течение 5 мин аскорбиновая кислота окисляется, затем избыток йода оттитровывают раствором тиосульфата натрия из бюретки до перехода бурой окраски в светло-

34

желтую. Добавляют раствор крахмала и продолжают титрование до обесцвечивания раствора. Анализ повторяют до получения трех сходящихся результатов. Рассчитывают средний объем титранта,

затраченный на титрование.

Содержание аскорбиновой кислоты в мерной колбе (m, г)

вычисляют по формуле:

КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ

Комплексонометрическое титрование - метод титрования с использованием комплексонов - полиаминополикарбоновых кислот, из титриметрических методов по своему значению и широкому применению,

безусловно, стоит на первом месте.

Комплексонометрическим титрованием можно определять почти все ионы металлов и анионы. Этот метод универсален. Однако универсальность его имеет некоторый недостаток, так как определению того или иного элемента в большинстве случаев могут мешать другие элементы. Поэтому приходится выбирать условия титрования или вводить некоторые маскирующие вещества, чтобы устранить влияние мешающих элементов. Если не помогают все эти способы, то приходится прибегать к предварительному отделению определяемого элемента от мешающих.

Широкое применение нашел один из комплексонов - двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), называемый комплексоном III (раньше его называли трилоном Б). Сама кислота в воде растворяется плохо, что затрудняет ее использование. Отличительная особенность комплексона III заключается в том, что с ним все металлы,

35

независимо от валентности, реагируют в отношении 1:1. Строение комплексона III:

Строение комплекса магния с ЭДТА:

Строение комплексов трехвалентного алюминия или четырехвалентного тория с ЭДТА точно такое же, что у комплекса магния, только у металла остается заряд + или 2+. Металл во всех случаях замещает два атома водорода в карбоксильных группах, и, кроме того,

соединяется координационными связями с атомами азота.

При образовании комплексных соединений металлов с ЭДТА среда становится кислой, что может мешать реакции. Поэтому в комплексонометрическом титровании для создания оптимальной среды всегда применяют буферные растворы - в слабокислой среде ацетатные, а

в щелочной - аммиачные.

Для фиксирования конечной точки титрования в комплексонометрии применяют металлохромные индикаторы. Использование их основано на том, что они образуют с определяемыми металлами окрашенные комплексные соединения менее устойчивые, чем с ЭДТА. Комплексы металлов с индикатором по окраске отличаются от свободного индикатора. В процессе титрования сначала с ЭДТА взаимодействуют свободные ионы металла, только после этого ЭДТА разрушает окрашенный комплекс металла с индикатором и титруемый раствор приобретает окраску индикатора.

36

Наиболее часто применяются следующие индикаторы:

а) эриохром черный Т - для комплексонометрического титрования магния, марганца, цинка, кадмия и некоторых других металлов;

б) мурексид - для комплексонометрического титрования кальция,

меди, никеля и кобальта;

в) сульфосалициловая кислота как лучший металлохромный индикатор для трехвалентного железа;

Поскольку все металлы, независимо от валентности, реагируют с ЭДТА в отношении 1:1, концентрацию раствора ЭДТА и растворов металлов для обратного титрования выражают в моль/л.

Вопросы для самопроверки

1.Какие ионы определяют комплексонометрическим методом в кислой среде, какие – в щелочной? Привести примеры.

2.Какие аналитические приемы используются при титровании ЭДТА сложных смесей катионов?

3.Какие из металлохромных индикаторов: а) эриохром черный Т, б)

ксиленоловый оранжевый, в) пирокахетиновый фиолетовый – используют при титровании раствором ЭДТА в кислой среде?

4. Какие специфические индикаторы используются при комплексонометрическом титровании (ЭДТА) катионов: а) Fe3+; б) Bi3+?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

«КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ»

Различают временную, постоянную и общую жесткость воды.

Временная жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Временной названа она потому, что может быть устранена кипячением воды. Постоянная жесткость обусловлена

37

присутствием сульфатов и хлоридов магния и кальция. Общая жесткость складывается из временной и постоянной жесткости.

Жесткость воды выражают суммой миллимолей ионов кальция и магния в 1 л воды. Она может колебаться в широких пределах: до 4

ммоль/л – мягкая вода, 4-8 – средней жесткости, 8-12 – жесткая, выше 12

– очень жесткая.

Цель. 1. Провести титрование водопроводной воды стандартным раствором ЭДТА.

2. Определить общую жёсткость воды.

Реактивы и приборы:

1.Бюретка вместимостью 25 мл со штативом;

2.Воронка;

3.Коническая колба вместимостью 300 мл;

4.Мерная колба вместимостью 25 или 50 мл;

5.Мерный цилиндр на 25 мл;

6.Аммиачный буферный раствор с pH=9,0;

7.Стандартный раствор ЭДТА (если концентрация раствора ЭДТА неизвестна, то необходимо установить точную концентрацию по стандартному раствору сульфата магния);

8.Индикатор – эриохром чёрный Т, сухой препарат.

Ход работы. Общую жесткость определяют так. В коническую колбу вместимостью 300 мл отбирают пипеткой 25 мл водопроводной воды,

прибавляют 50-70 мл дистиллированной воды, 5 мл аммиачного буферного раствора и немного индикатора эриохром черного Т. В

бюретку наливают 0,01 М раствор комплексона III, предварительно сполоснув бюретку этим раствором. Приготовленный раствор титруют до перехода винно-красной окраски в синюю без фиолетового оттенка. Если добавлено очень много индикатора, то переход окраски трудно заметить.

38

Тогда надо разбавить титруемый раствор небольшим количеством дистиллированной воды. В конце титрование проводят медленно,

тщательно перемешивая раствор после добавления каждой капли комплексона III. Общую жесткость воды рассчитывают по следующей формуле:

Q CЭДТА VЭДТА 1000,

VH2O

где Q – жёсткость воды, ммоль/л; СЭДТА - молярная концентрация раствора ЭДТА, моль/л; VЭДТА - объем раствора ЭДТА, пошедший на титрование, мл; 1000 - число для пересчета объема на 1 (1000 мл); VH2O - объем отобранной для анализа водопроводной воды, мл.

Вопросы к защите работы

1.Можно ли провести определение общей жесткости воды в кислой среде?

2.На чем основано действие эриохрома черного Т как индикатора?

3.Какой вывод можно сделать о жесткости водопроводной воды?

ТИПОВЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАЧИ

При решении задач рекомендуется соблюдать следующую

последовательность:

1.Написать уравнение химической реакции (равновесия) в ионной

форме.

2.Концентрацию веществ выразить в моль/л, применяя следующие формулы:

39