Основные расчетные формулы в титриметрии

Так как количество эквивалентов связано с нормальной концентрацией соотношением то из уравнения принципа эквивалентности можно получить уравнение, называемое основным соотношением титриметрического анализа:

где С( 1/z х) - нормальная концентрация определяемого раствора (концентрация, которую необходимо определить); V(x) объем анализируемого раствора

(известная величина); С(1/z R)- нормальная концентрация титранта (известная величина); V(R) - объем титранта (измеряемая величина).

Следовательно

Формула для расчета массы анализируемого вещества:

или

Приемы титрования

Прямое титрование основано на непосредственном взаимодействии определяемого вещества х и титранта (R):

Массу анализируемого вещества находят по формуле

Если титруется часть раствора, то расчет массы вещества ведут по формуле:

где V_k - объем мерной колбы; V_A - объем аликвоты (пипетки).

Титрование по остатку (обратное титрование) проводят, когда невозможно прямое титрование. В этом случае к определяемому веществу добавляют вспомогательный реагент β, взятый в избытке:

Остаток непрореагировавшего вспомогательного реагента оттитровывают стандартным раствором титранта:

В момент эквивалентности все количество вспомогательного реагента р затрачено на реакции с определенным веществом х и титрантом R:

Расчет массы анализируемого веществапроизводят по формуле

где - нормальная концентрация вспомогательного реагента; V(β) - объем вспомогательного реагента, взятый для определения; V(R) - объем титранта, пошедший на титрование остатка вспомогательного реагента.

Когда точная концентрация вспомогательного реагента неизвестна, проводят дополнительное титрование, устанавливая соотношение между вспомогательным реагентом, взятым в том же объеме, что и при определении анализируемого образца, и титрантом:

В этом случае, учитывая соотношение

, рассчитывают массу определяемого вещества х следующим образом:

где V¹(R) - объем титранта, пошедший на титрование вспомогательного реагента в отсутствие анализируемого вещества.

Титрование заместителя применяют, когда нет подходящей реакции или индикатора для прямого титрования. В этом случае к определяемому веществу х добавляют вспомогательный реагент β, с которым определяемое вещество образует стехиометрическое количество нового соединения, называемого заместителем у. Вспомогательный реагент выбирают с таким расчетом, чтобы получаемый заместитель было удобно определять прямым титрованием:

Так как то массу анализируемого вещества рассчитывают по формуле

Методы титриметрического анализа

Титриметрический анализ можно проводить двумя методами: методом отдельных навесок и методом пипетирования.

Метод отдельных навесок. На аналитических весах берут 5-6 навесок определяемого вещества А, каждую из которых растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, и полученные растворы титруют раствором титранта. Массу анализируемого вещества для каждой отдельной навески рассчитывают по формуле

Из среднего арифметического всех найденных значений определяют содержание анализируемого вещества и рассчитывают погрешность.

Метод пипетирования (метод аликвот). Метод пипетирования заключается в том, что на титрование отбирают пипеткой только часть анализируемого раствора V_a. Навеску анализируемого вещества растворяют в мерной колбе объемом V_K. Массу навески рассчитывают таким образом,

чтобы она была в (V_K / V_a.) раз больше, чем масса определяемого вещества, необходимая на отдельное титрование.

Следовательно, при расчете массы по результатам титрования

По сравнению с методом отдельных навесок в методе пипетирования существуют дополнительные случайные отклонения, возникающие в результате погрешностей измерения объемов пипетки и мерной колбы, в которой готовят стандартный раствор. Кроме того, ошибка при взвешивании определяемого вещества может привести к неверным результатам за счет систематической погрешности. Однако ввиду большей длительности и трудоемкости определения по методу отдельных навесок на практике чаще используют метод пипетирования.

В основе кислотно-основного титрования положена реакция взаимодействия ионов водорода или гидроксония с гидроксид-ионами:

Н⁺ + ОН^- = Н₂О, Н₃О⁺ + ОН^- = 2Н₂О

При помощи этого метода определяют кислоты, основания, соли, способных гидролизоваться в водных растворах, а также их смеси, азот, серу в органических соединениях, некоторые органические соединения (формальдегид, спирты и др.).

В качестве титрантов в кислотно-основном титровании применяют в основном растворы сильных кислот (НС1, Н₂SО₄) и сильных оснований (КОН, NaOH).

В зависимости от природы титранта кислотно-основное титрование включает два основных метода: ацидиметрия и алкалиметрия. В ацидиметрии титрантом служит раствор кислоты, а применяют ее для определения различных оснований. В алкалиметрии титрант - раствор щелочи, а применяется для определения кислот,

Титранты кислотно-основного титрования относятся к титрантам второго типа - стандартизированные или с установленным титром. В качестве исходных веществ для установления титра рабочих растворов кислот используют тетраборат натрия (Na₂B₄O₇*10H₂O) или карбонат натрия безводный (Na₂CO₃), а для установления титра растворов щелочей – щавелевую (Н₂С₂О₄*2Н₂О) или янтарную (Н₂С₄Н₄О₄) кислоту.

Кислотно-основное титрование не сопровождается внешним эффектом, а лишь изменением рН. Реакция среды в точке эквивалентности определяется природой взаимодействующих кислот и оснований.

В кислотно-основном методе титрования различают три случая титрования: