Способы выражения концентраций в титриметрическом анализе

Ответы к коллоквиуму № 1

1.а)Титриметрический, или объемный, анализ — метод количественного анализа, основанный на измерении объема (или массы) реагента Т, затраченного на реакцию с определяемым веществом X. Другими словами, титриметрический анализ — это анализ, основанный на титровании.

Б)

Титриметрический анализ может быть основан на различных типах химических реакций:

· кислотно-основное титрование — реакции нейтрализации;

· окислительно-восстановительное титрование (перманганатометрия, иодометрия, хроматометрия) — окислительно-восстановительные реакции;

· осадительное титрование (аргентометрия, гексоцианоферратометрия, меркурометрия) — реакции, протекающие с образованием малорастворимого соединения, при этом изменяются концентрации осаждаемых ионов в растворе;

· Комплексиметрия(комплексонометрическое титрование, меркуриметрия) — реакции, основанные на образовании прочных комплексных соединений с комплексоном (обычно ЭДТА), при этом изменяются концентрации ионов металлов в титруемом растворе.

·

В)

Под стандартизацией раствора титранта понимают установление его точной концентрации с относительной погрешностью, не превышающей ±0,1%.

Различают приготовленные и установленные растворы титрантов. Приготовленные растворы точной концентрации получают растворением точной навески тщательно очищенного исходного вещества в определенном объеме воды или другого растворителя. Так готовят, например, титрованный раствор NaCl.

Однако многие растворы, например титрованный раствор HCl, приготовить этим способом нельзя. В таких случаях готовят раствор титранта, концентрация которого известна лишь приблизительно, а затем его стандартизуют, т.е. устанавливают концентрацию точно. Эти растворы называют установленными. Для стандартизации растворов применяют специальные установочные вещества – первичные стандарты. Эти вещества должны иметь состав, точно отвечающий химической формуле, быть устойчивыми на воздухе и иметь по возможности большую молярную массу эквивалента *. Они должны быть также доступными и легко очищаться от примесей. Реакция титранта с раствором установочного вещества должна отвечать требованиям, которые предъявляются к титриметрическим реакциям, т.е. протекать быстро, количественно и стехиометрически.

Г)

Различают прямое, обратное титрование и титрование заместителя.

При прямом титровании к раствору определяемого вещества (аликвоте или навеске, титруемому веществу) добавляют небольшими порциями раствор титранта (рабочий раствор).

· При обратном титровании к раствору определяемого вещества добавляют сначала заведомый избыток специального реагента и затем титруют его остаток, не вступивший в реакцию.

· При заместительном титровании к раствору определяемого вещества добавляют сначала заведомый избыток специального реагента и затем титруют один из продуктов реакции между анализируемым веществом и добавленным реагентом.

Д)

Способы выражения концентраций в титриметрическом анализе

В титриметрическом анализе используют следующие основные способы выражения концентраций растворов.

Молярная концентрация с (А) —- количество растворенного вещества А в молях, содержащееся в одном литре раствора:

, моль/л

Молярная концентрация эквивалента с (1/_Z А), или нормальность (старое название),— количество растворенного вещества А в молях, соответствующее эквиваленту А, содержащееся в одном литре раствора:

, моль/л

Титр T(А) растворенного вещества А — это масса растворенного вещества А в граммах, содержащаяся в одном миллилитре раствора:

, г/мл

где объем раствора V измеряется в мл.

Титр раствора по определяемому веществу X, или титриметрический фактор пересчета t(Т/Х), — масса титруемого веществах, взаимодействующая с одним миллилитром титранта Т:

, г/мл

Поправочный коэффициент К — число, выражающее отношение действительной (практической) концентрации c (1/zA ) вещества А в растворе к его заданной (теоретической) концентрации с (1/zА)_теор:

К = c (1/zA)_пр/ c (1/zA)_теор

_Е)

Обозначения величин, относящихся к раствору определяемого вещества, будем отмечать индексом "1", а к раствору титранта – индексом "2".

Если известны молярная концентрация эквивалента (нормальность) титранта C ₂ и объем раствора V ₂ в миллилитрах, израсходованный на титрование определяемого вещества, то количество вещества титранта, затраченное на реакцию, будет равно

.

В точке эквивалентности количество вещества титранта, израсходованное на

.

Отсюда получаем очень важное уравнение

C ₁ V ₁ = C ₂ V ₂..

Если известен объем анализируемого раствора, то по этому уравнению можно рассчитать его концентрацию.

Масса m ₁ определяемого вещества в анализируемом растворе рассчитывается по соотношению

,

Рабочий раствор в титриметрическом анализе нередко характеризуют молярной концентрацией эквивалента с поправочным коэффициентом. Поправочный коэффициент равен отношению истинной молярной концентрации эквивалента C _ист рабочего раствора к округленной табличной молярной концентрации эквивалента C _табл, для которой заранее рассчитано, какой массе определяемого вещества соответствует данный объем рабочего раствора.

Например, 22,50 мл точно 0,1000 н. NaOH нейтрализуют 0,08204 г HCl, а 22,52 мл этой щелочи – 0,08211 г HCl и т.д. Если истинная молярная концентрация эквивалента C _ист=0,1048 моль/л, то поправочный коэффициент равен

_Ж)

Рассмотрим расчет результата на примере обратного титрования хлорида. В этом случае к анализируемому раствору хлорида добавляется заведомый избыток титрованного раствора AgNO₃, и не вступившее в реакцию с хлоридом количество вещества AgNO₃ оттитровывается раствором NH₄SCN. Если n (AgNO₃) – количество вещества AgNO₃, добавленное к анализируемому раствору хлорида, n (AgCl) – количество вещества эквивалента AgNO₃, израсходованное на реакцию с хлоридом, а n (AgSCN) – на реакцию с тиоцианатом, то, очевидно,

n (AgNO₃) = n (AgCl) + n (AgSCN).

.

Молярная концентрация эквивалента вспомогательного рабочего раствора NH₄SCN и его объем, затраченный на реакцию с избытком AgNO₃ после осаждения хлорида, точно известны, поэтому

.

Количество вещества эквивалента хлорида в растворе находим из уравнения

n (AgCl) = n (AgNO₃) – n (AgSCN).

Подставим в эту формулу выражения для количества вещества эквивалента

Масса хлорида в анализируемом растворе будет равна

Таким образом, результат обратного титрования всегда рассчитывается по разности между взятым количеством вещества эквивалента основного рабочего вещества и оставшимся после его реакции с определяемым компонентом.

З)

И)

Методом кислотно-основного титрования (нейтрализации) определяют количество кислот (алкалиметрия) или оснований (ациди-метрия) в данном растворе, количество солей слабых кислот и слабых оснований, а также веществ, которые реагируют с этими солями. Применение неводных растворителей (спирты, ацетон и т. п.) позволило расширить круг веществ, которые можно определять данным методом.

Методы осаждения и комплексообразования. Сюда относятся титриметрические определения, основанные на осаждении того или иного иона в виде малорастворимого соединения или связывания его в малодиссоциированный комплекс.

Методы окисления — восстановления (редоксиметрия). Эти методы основаны на реакциях окисления и восстановления. Их называют обычно по применяемому титрованному раствору реагента, например:

перманганатометрия, в которой используются реакции окисления перманганатом калия KMnO4;

иодометрия, в которой используются реакции окисления иодом или восстановления I-ионами;

бихроматометрия, в которой используются реакции окисления бихроматом калия К2Сr2О7;

броматометрия, в которой используются реакции окисления броматом калия КВrO3.

К методам окисления — восстановления относятся также цериметрия (окисление Се4+-ионами), ванадатометрия (окисление VO3-ионами), титанометрия (восстановление Т13+-ионами). По способу титрования различают следующие методы.

Метод прямого титрования. В этом случае определяемый ион титруют раствором реагента (или наоборот).

Метод замещения. Этот метод применяют тогда, когда по тем или иным причинам трудно определить точку эквивалентности, например при работе с неустойчивыми веществами и т. п.

Метод обратного титрования (титрование по остатку). Этот метод применяют, когда нет подходящего индикатора или когда основная реакция протекает не очень быстро. Например, для определения CaCO3 навеску вещества обрабатывают избытком титрованного раствора соляной кислоты:

Поиск по сайту: