1.3. Объемный (титрометрический) анализ.

Сущностью этого анализа является процесс титрования, в ходе которого к точному объему раствора (V₁) определяемого вещества, концентрацию которого (N₁) надо установить, добавляется раствор с известной концентрацией (N₂) до тех пор, пока вещества полностью не прореагируют между собой. При этом объем добавляемого раствора (V₂) будет известен в конце титрования по шкале бюретки (cм. рисунок). Момент реакции, когда вещества полностью прореагируют между собой, получил название точки эквивалентности (теоретической точки конца реакции).

Объемный анализ можно проводить только в том случае, если выполняются следующие требования:

1. Реакции должны протекать быстро и до конца, т.е. быть необратимыми.

2. Должна быть возможность точно установить точку эквивалентности реакции.

3. Необходимо точно знать объемы реагирующих веществ.

4. Необходимо знать концентрацию одного из растворов. Такой раствор называется титрованным.

Расчеты в этом методе анализа выполняются с использованием закона эквивалентов: Вещества реагируют друг с другом в количествах пропорциональных их эквивалентам, т.е. число эквивалентов одного участника процесса равно числу эквивалентов другого участника процесса.

n₁ = n₂ ; N_{1 *} V₁ = N_{2 *} V₂ , где

V – объемы реагентов, N – их нормальные концентрации

К исходным веществам, используемым в методе титрометрического анализа, предъявляются определенные требования. Вещества должны быть:

1. химически чистыми;

2. устойчивыми на воздухе, так как взвешивание происходит на воздухе;

3. хорошо растворяться в воде;

4. иметь большую молярную массу, т.к. чем больше навеска, тем меньше погрешность взвешивания.

Существует несколько способов приготовления титрованных растворов.

1.Если вещество соответствует всем перечисленным выше требованиям, то его раствор готовят по точной навеске, взятой на аналитических весах. Титр раствора определяют по известной формуле.

2.Растворы тех веществ, для которых не выполнимо какое-либо из выше перечисленных требований, готовят по приблизительной навеске. Точную концентрацию так приготовленного раствора определяют путем титрования другим раствором, концентрация которого известна. В расчетах используется закон эквивалентов.

3.Для наиболее часто применяемых в аналитической практике растворов, используется способ их приготовления из фиксанала- это стеклянная запаянная ампула, содержащая 0,1 эквивалента этого вещества. Концентрация раствора определяется по формуле:

N =0,1 _* 1000 / V _колбы

В титрометрическом анализе используется несколько групп методов, например, методы нейтрализации и оксидиметрии.

4. Метод нейтрализации основан на кислотно-основном взаимодействии веществ. Краткое ионное уравнение реакции:

Н⁺ + ОН¯ → Н₂О

В качестве рабочих растворов в этом методе используются растворы кислот, щелочей и некоторых солей. Как видно из краткого ионного уравнения реакции нейтрализации, можно использовать растворы только тех солей, которые имеют либо слабокислую, либо слабощелочную реакцию среды и поэтому реагируют либо со щелочью, либо с кислотой, соответственно.

Например, водный раствор соды (Na₂CO₃) в результате ее гидролиза, имеет слабощелочную реакцию, поэтому его можно использовать в методе нейтрализации и титровать раствором кислоты:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂CO₃

Раствор поваренной соли (NaCl) для титрования использовать нельзя, так как NaCl не гидролизуется, реакция среды в растворе нейтральная.

Одним из требований, предъявляемым к реакциям объемного анализа, является необходимость правильно определить точку эквивалентности. В методе нейтрализации это достигается с помощью ионизационных индикаторов, окраска которых зависит от кислотности среды.