Вопрос 30 (следующий)

Титриметрический анализ. Химический эквивалент вещества. Молярная концентрация эквивалента вещества. Закон эквивалентов. Точка эквивалентности и способы её фиксирования. Ацидиметрия и алкалиметрия: титранты и индикаторы.

Титриметрический анализ (титрование) — методы количественного анализа в аналитической и фармацевтической химии, основанные на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. Титриметрический — от слова титр.

Титриметрический анализ использует различные типы химических реакций:

нейтрализации (кислотно-основное титрование) — нейтрализация — это реакции с изменением pH растворов.

окисления-восстановления (перманганатометрия, иодометрия, хроматометрия) — реакции, которые происходят с изменением окислительно-восстановительных потенциалов в системе титрования.

осаждения (аргентометрия) — реакции, протекающие с образованием малорастворимого соединения, при этом изменяются концентрации осаждаемых ионов в растворе.

комплексообразования (комплексонометрия) — реакции, основанные на образовании прочных комплексных соединений ионов металлов (всех, кроме одновалентных) с комплексоном III (двунатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты), при этом изменяются концентрации ионов металлов в титруемом растворе.

Титрование — процесс определения титра исследуемого вещества. Титрование производят с помощью бюретки, заполненной титрантом до нулевой отметки. Титровать, начиная от других отметок, не рекомендуется, так как шкала бюретки может быть неравномерной. Заполнение бюреток рабочим раствором производят через воронку или с помощью специальных приспособлений, если бюретка полуавтоматическая. Конечную точку титрования (точку эквивалентности) определяют индикаторами или физико-химическими методами (по электропроводности, светопропусканию, потенциалу индикаторного электрода и т. д.). По количеству пошедшего на титрование рабочего раствора рассчитывают результаты анализа

Эквивалент – реальная или условная частица вещества Х, которая в данной обменной реакции обменивает 1 однозарядный ион (Н+) или в данной ок-восст. реакции переносит 1 электрон.

Фактор эквивалентности fэкв (Х) – число, обозначающее, какая доля реальной частицы в-ва Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или 1 электрону в данной ОВР.

fэкв (Х)=1/Z

Z – основность кислоты или кислотность основания; или число электронов, присоединяемых или теряемых частицей в дано ОВР

Молярная масса эквивалента вещества Х – произведение фактора эквивалентности на молярную массу вещества Х.

М(1/Z Х) = 1/Z . М(Х) (г/моль)

Молярная концентрация с – отношение количества вещества (в молях), содержащегося в растворе, к объему раствора. Единицы измерения - моль/м3, (моль /л). Раствор, имеющий концентрацию 1 моль/л, обозначают 1 М; 0,5 моль/л, обозначают 0,5 М.

Молярная концентрация эквивалентов сэк (нормальная концентрация) – это отношение количества вещества эквивалентов (моль) к объему раствора (л). Единица измерения нормальной концентрации моль/л. Например, сэк(KOH) = 1 моль/л, сэк(1/2H2SO4) = 1 моль/л, сэк(1/3 AlCl3) = 1 моль/л. Раствор в 1 л которого содержится 1 моль вещества эквивалентов, называют нормальным и обозначают 1 н.

Закон эквивалентов:

все вещества реагируют в эквивалентных отношениях.

формула, выражающая Закон эквивалентов: m1Э2=m2Э1

Точка эквивалентности (в титриметрическом анализе) — теоретическая точка, соответствующая 100%-ному оттитровыванию определяемого компонента. В некоторых случаях наблюдают несколько точек эквивалентности, следующих одна за другой, например, при титровании многоосновных кислот или же при титровании раствора, в котором присутствует несколько определяемых ионов.

На графике кривой титрования присутствует одна или несколько точек перегиба, соответствующих точкам эквивалентности.

Точкой окончания титрования (подобна точке эквивалентности, но не то же самое) считают момент, при котором индикатор изменяет свой цвет при колориметрическом титровании.

Для фиксирования окончания титрования используют визуальные (титрование с индикатором, специфическое изменение окраски р-ра) и инструментальные методы (потенциометрические).

Индикаторы представляют собой слабые органические кислоты и основания, у которых протонированная и непротонированная формы имеют различные структуры и окраску

Алкалиметрия и ацидиметрия — важнейшие титриметрические методы определения кислот или же оснований, основанные на реакции нейтрализации:

Н+ + ОН− = Н2О

Титрование раствором щелочи называется алкалиметрией, а титрование раствором кислоты — ацидиметрией[

Вопрос №31. Окислительно-восстановительное титрование. Пермангонатометрия. Йодометрия. Титранты и индикаторы.

Методы редоксометрии основаны на реакциях окисления-восстановления. Разработано очень много методов. Их классифицируют в соответствии с применяемым стандартным (рабочим, титрантом) раствором. Наиболее часто применяются следующие методы:

Перманганатометрия - метод, который основан на окислительной способности рабочего раствора перманганата калия KМnO4. Титрование ведется без индикатора. Применяется для определения только восстановителей при прямом титровании.

В основе перманганатометрии лежит реакция окисления различных восстановителей рабочим раствором перманганата калия, т.е. ионом MnO4-. Окисление перманганатом калия можно проводить в кислой, нейтральной и в щелочной среде.

• В сильнокислой среде перманганат-ионы (МnО₄^-) обладают высоким окислительно-восстановительным потенциалом, восстанавливаясь до Мn2+, и их применяют для определения многих восстановителей:

МnО₄^- + 8Н+ + 5е = Мn²⁺ + 4Н₂О

• В щелочной среде МnО4- восстанавливается до манганат иона:

МnО₄^- + е = МnО₄^2-

• В нейтральной или слабощелочной среде перманганат ион восстанавливается до марганцовистой кислоты MnO(OH)₂ или до MnO₂:

МnО₄^- + 2Н₂О + 3е = МnО₂ + 4ОН^-

Раствор КМnО4 относится к титрантам с установленным титром. В связи с этим перед использованием его в анализе в качестве титранта раствор КМnО₄.

Лабораторная работа по определению нормальности и титра раствора перманганата калия по приготовленному титрованному раствору оксалата калия.

В колбу для титрования отмерили пипеткой раствор оксалата натрия известной концентрации, туда же добавили серную кислоту, нагрели до сильного парообразования и титровали раствором перманганата калия при постоянном помешивании до эквивалентной точки, которая определяется по появлению стойкой бледно-розовой окраски.

Затем составили таблицу результатов титрования, записали уравнение взаимодействия оксалата натрия и перманганата калия в кислой среде. Вычислили эквивалентные массы, рассчитали нормальность и титр.

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

C₂³⁺ -2e  2C⁴⁺ │5│вос-ль

Mn⁷⁺ +5e  Mn²⁺ │2│ок-ль

Иодометрия - метод, в котором рабочим титрованным раствором служит раствор свободного иода в КI. Метод позволяет определять как окислители, так и восстановители. В качестве титранта при определении окислителей применяется раствор тиосульфата натрия, который взаимодействует с выделившимся йодом (заместитель) в эквивалентном количестве.  

При анализе методами окислительно-восстановительного титрования используется прямое, обратное и заместительное титрование. Точка эквивалентности окислительно-восстановительного титрования фиксируется как с помощью индикаторов, так и безиндикаторным способом.

Безиндикаторный способ применяется в тех случаях, когда окисленная и восстановленная формы титранта отличаются.

При индикаторном способе фиксирования точки эквивалентности применяют специфические и редоксиндикаторы. К специфическим индикаторам относится крахмал в иодометрии, который в присутствии свободного иода окрашивается в интенсивно-синий цвет вследствие образования адсорбционного соединения синего цвета.

Лабораторная работа по определению нормальности и титра раствора тиосульфата натрия по приготовленному титрованному раствору дихромата калия.

В колбу для титрования отмерили пипеткой раствор дихромата калия известной концентрации, добавили 3% раствор йодида калия и раствор серной кислоты. Раствор перемешали, колбу накрыли стеклом и оставили на 5 минут. Бюретку заполнили раствором тиосульфата натрия неизвестной концентрации. Выделившийся йод протитровали раствором тиосульфата натрия до светло-желтого цвета, прибавили 1% раствор крахмала и продолжили титровать до появления бледно-голубой окраски, которая должна исчезнуть от одной капли титранта. В эквивалентной точке раствор имеет зеленоватый оттенок за счет присутствия солей хрома Cr³⁺

Затем составили таблицу результатов титрования, записали уравнение взаимодействия йодида калия с дихроматом калия в кислой среде и тиосульфата натрия с йодом. Рассчитали нормальность и титр.

K₂Cr₂O₇ + 6 KI + 7H₂SO₄ 3I₂ + Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 7H₂O

Cr₂O₇ ^2- +15H⁺ +6e  2Cr²⁺ + 7H₂O │3

2I^- - 2e  I⁰₂ │1

I₂ + 2Na₂S₂O₃  2NaI + Na₂S₄O₆

I₂⁰ + 2e 2I^- │1

2 S₂O₃^2- - 2e  S₄O₆^2- │1