Τύποι ογκομέτρησης. Αναλυτική Χημεία Τιτλοδότηση Συνοπτικά

Στείλτε την καλή δουλειά σας στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στις http://www.allbest.ru/

Σχέδιο

1. Η ουσία της ογκομέτρησης της κατακρήμνισης

2. Αργενομετρική ογκομέτρηση

3. Θειοκυανατομετρική τιτλοδότηση

4. Εφαρμογή τιτλοδότησης κατακρήμνισης

4.1 Παρασκευή τυποποιημένου διαλύματος νιτρικού αργύρου

4.2 Παρασκευή τυποποιημένου διαλύματος θειοκυανικού αμμωνίου

4.3 Προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε χλώριο σε δείγμα σύμφωνα με τον Volhard

4.4 Προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε τριχλωροξικό νάτριο σε ένα τεχνικό παρασκεύασμα

1. Η ουσία της βροχόπτωσηςογκομετρική ανάλυση

Η μέθοδος συνδυάζει τιτλομετρικούς προσδιορισμούς με βάση τις αντιδράσεις σχηματισμού δυσδιάλυτων ενώσεων. Μόνο ορισμένες αντιδράσεις που ικανοποιούν ορισμένες συνθήκες είναι κατάλληλες για αυτούς τους σκοπούς. Η αντίδραση πρέπει να προχωρήσει αυστηρά σύμφωνα με την εξίσωση και χωρίς παράπλευρες διεργασίες. Το ίζημα που προκύπτει πρέπει να είναι πρακτικά αδιάλυτο και να πέφτει αρκετά γρήγορα, χωρίς το σχηματισμό υπερκορεσμένων διαλυμάτων. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να μπορείτε να προσδιορίσετε το τελικό σημείο της ογκομέτρησης χρησιμοποιώντας έναν δείκτη. Τέλος, τα φαινόμενα προσρόφησης (συνκαθίζησης) πρέπει να εκφράζονται κατά την τιτλοδότηση τόσο ασθενώς ώστε το αποτέλεσμα του προσδιορισμού να μην παραμορφώνεται.

Τα ονόματα των μεμονωμένων μεθόδων καθίζησης προέρχονται από τα ονόματα των διαλυμάτων που χρησιμοποιούνται. Η μέθοδος που χρησιμοποιεί ένα διάλυμα νιτρικού αργύρου ονομάζεται αργενομετρία. Αυτή η μέθοδος προσδιορίζει την περιεκτικότητα σε ιόντα C1~ και Br~ σε ουδέτερα ή ελαφρώς αλκαλικά μέσα. Η θειοκυανατομετρία βασίζεται στη χρήση ενός διαλύματος θειοκυανικού αμμωνίου NH 4 SCN (ή καλίου KSCN) και χρησιμεύει για τον προσδιορισμό ιχνών C1- και Br~, αλλά σε εξαιρετικά αλκαλικά και όξινα διαλύματα. Χρησιμοποιείται επίσης για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε άργυρο σε μεταλλεύματα ή κράματα.

Η ακριβή αργενομετρική μέθοδος για τον προσδιορισμό των αλογόνων αντικαθίσταται σταδιακά από την υδραργυρομετρική μέθοδο. Στο τελευταίο χρησιμοποιείται διάλυμα νιτρικού υδραργύρου (Ι) Hg 2 (NO 3) 2.

Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα τις αργεντομετρικές και θειοκυανατομετρικές τιτλοδοτήσεις.

2. Αργενομετρική ογκομέτρηση

Η μέθοδος βασίζεται στην αντίδραση της καθίζησης των ιόντων C1~ και Br~ από κατιόντα αργύρου με το σχηματισμό κακώς διαλυτών αλογονιδίων:

Cl-+Ag+=AgClb Br^- + Ag+= AgBr

Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται διάλυμα νιτρικού αργύρου. Εάν μια ουσία αναλύεται για περιεκτικότητα σε άργυρο, τότε χρησιμοποιείται διάλυμα χλωριούχου νατρίου (ή καλίου). διάλυμα τιτλοδότησης φάρμακο

Οι καμπύλες ογκομέτρησης έχουν μεγάλη σημασία για την κατανόηση της μεθόδου της αργενομετρίας. Ως παράδειγμα, εξετάστε την περίπτωση τιτλοδότησης 10,00 ml 0,1 N. διάλυμα χλωριούχου νατρίου 0,1 N. διάλυμα νιτρώδους αργύρου (χωρίς να λαμβάνονται υπόψη αλλαγές στον όγκο του διαλύματος).

Πριν αρχίσει η τιτλοδότηση, η συγκέντρωση των ιόντων χλωρίου στο διάλυμα είναι ίση με τη συνολική συγκέντρωση χλωριούχου νατρίου, δηλαδή 0,1 mol/l ή = --lg lO-i = 1.

Όταν 9,00 ml διαλύματος νιτρικού αργύρου προστεθούν σε ένα τιτλοδοτημένο διάλυμα χλωριούχου νατρίου και καταβυθιστεί το 90% των ιόντων χλωρίου, η συγκέντρωσή τους στο διάλυμα θα μειωθεί 10 φορές και θα γίνει ίση με N0~ 2 mol/l και το pCl θα είναι ίσο έως 2. Δεδομένου ότι η τιμή nPAgci= IQ- 10, η συγκέντρωση των ιόντων αργύρου θα είναι:

10-yu/[C1-] = Yu-Yu/10-2 = 10-8 M ol/l, Ή pAg= -- lg = -- IglO-s = 8.

Όλα τα άλλα σημεία για την κατασκευή της καμπύλης ογκομέτρησης υπολογίζονται με παρόμοιο τρόπο. Στο σημείο ισοδυναμίας pCl=pAg= = 5 (βλ. πίνακα).

Πίνακας Αλλαγές σε pC\ και pAg κατά τη διάρκεια τιτλοδότησης 10,00 ml 0,1 N. διάλυμα χλωριούχου νατρίου 0,1 N. διάλυμα νιτρικού αργύρου

Προστέθηκε διάλυμα AgNO 3,
9,99 10,00 (ισ. βαθμός) 10,01	γιου-4 γιου-5 γιου-6.	γιου- 6 γιου- 5 γιου-*

Το διάστημα άλματος κατά την αργενομετρική τιτλοδότηση εξαρτάται από τη συγκέντρωση των διαλυμάτων και από την τιμή του προϊόντος διαλυτότητας του ιζήματος. Όσο μικρότερη είναι η τιμή PR της ένωσης που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της ογκομέτρησης, τόσο μεγαλύτερο είναι το διάστημα άλματος στην καμπύλη τιτλοδότησης και τόσο πιο εύκολο είναι να καταγραφεί το τελικό σημείο της ογκομέτρησης χρησιμοποιώντας έναν δείκτη.

Ο πιο συνηθισμένος αργενομετρικός προσδιορισμός του χλωρίου είναι η μέθοδος Mohr. Η ουσία του συνίσταται στην άμεση τιτλοδότηση του υγρού με διάλυμα νιτρικού αργύρου με δείκτη χρωμικό κάλιο μέχρι το λευκό ίζημα να γίνει καφέ.

Ο δείκτης της μεθόδου Mohr - ένα διάλυμα K2CrO 4 με νιτρικό άργυρο δίνει ένα κόκκινο ίζημα χρωμικού αργύρου Ag 2 CrO 4, αλλά η διαλυτότητα του ιζήματος (0,65-10~ 4 E/l) είναι πολύ μεγαλύτερη από τη διαλυτότητα του αργύρου χλωριούχο (1,25X_X10~ 5 E/l ). Επομένως, κατά την τιτλοδότηση με διάλυμα νιτρικού αργύρου παρουσία χρωμικού καλίου, εμφανίζεται ένα κόκκινο ίζημα χρωμικού αργύρου μόνο μετά την προσθήκη περίσσειας ιόντων Ag+, όταν όλα τα ιόντα χλωρίου έχουν ήδη καταβυθιστεί. Στην περίπτωση αυτή, ένα διάλυμα νιτρικού αργύρου προστίθεται πάντα στο υγρό που αναλύεται και όχι το αντίστροφο.

Οι δυνατότητες χρήσης της αργενομετρίας είναι αρκετά περιορισμένες. Χρησιμοποιείται μόνο όταν τιτλοδοτούνται ουδέτερα ή ελαφρώς αλκαλικά διαλύματα (pH από 7 έως 10). Σε όξινο περιβάλλον, το ίζημα του χρωμικού αργύρου διαλύεται.

Σε έντονα αλκαλικά διαλύματα, ο νιτρικός άργυρος αποσυντίθεται με την απελευθέρωση αδιάλυτου οξειδίου Ag 2 O. Η μέθοδος είναι επίσης ακατάλληλη για την ανάλυση διαλυμάτων που περιέχουν το ιόν NH^, καθώς σε αυτή την περίπτωση σχηματίζεται σύμπλοκο αμμωνίας + με το κατιόν Ag + - Η αναλυόμενη Το διάλυμα δεν πρέπει να περιέχει Ba 2 +, Sr 2+, Pb 2+, Bi 2+ και άλλα ιόντα που καθιζάνουν με χρωμικό κάλιο. Ωστόσο, η αργενομετρία είναι βολική για την ανάλυση άχρωμων διαλυμάτων που περιέχουν ιόντα C1~ και Br_.

3. Θειοκυανατομετρική τιτλοδότηση

Η θειοκυανατομετρική τιτλοδότηση βασίζεται στην καθίζηση ιόντων Ag+ (ή Hgl+) με θειοκυανικά:

Ag+ + SCN- = AgSCN|

Για τον προσδιορισμό, απαιτείται διάλυμα NH 4 SCN (ή KSCN). Προσδιορίστε Ag+ ή Hgi+ με απευθείας τιτλοδότηση με διάλυμα θειοκυανικού.

Ο θειοκυανατομετρικός προσδιορισμός των αλογόνων πραγματοποιείται με τη λεγόμενη μέθοδο Volhard. Η ουσία του μπορεί να εκφραστεί σε διαγράμματα:

CI- + Ag+ (υπερβολή) -* AgCI + Ag+ (υπόλειμμα), Ag+ (υπόλειμμα) + SCN~-> AgSCN

Με άλλα λόγια, μια περίσσεια ενός τιτλοδοτημένου διαλύματος νιτρικού αργύρου προστίθεται στο υγρό που περιέχει C1~. Στη συνέχεια το υπόλειμμα AgNO 3 επανατιτλοδοτείται με διάλυμα θειοκυανικού και υπολογίζεται το αποτέλεσμα.

Ο δείκτης της μεθόδου Volhard είναι ένα κορεσμένο διάλυμα NH 4 Fe(SO 4) 2 - 12H 2 O. Ενώ υπάρχουν ιόντα Ag+ στο τιτλοδοτημένο υγρό, τα προστιθέμενα ανιόντα SCN~ σχετίζονται με την απελευθέρωση του ιζήματος AgSCN, αλλά δεν αλληλεπιδρούν με ιόντα Fe 3+. Ωστόσο, μετά το σημείο ισοδυναμίας, η παραμικρή περίσσεια NH 4 SCN (ή KSCN) προκαλεί το σχηματισμό ιόντων ερυθρού αίματος 2 + και +. Χάρη σε αυτό, είναι δυνατός ο προσδιορισμός του ισοδύναμου σημείου.

Οι θειοκυανατομετρικοί προσδιορισμοί χρησιμοποιούνται συχνότερα από τους αργεντομετρικούς. Η παρουσία οξέων δεν παρεμποδίζει την τιτλοδότηση με τη μέθοδο Volhard και συμβάλλει ακόμη και στην απόκτηση πιο ακριβών αποτελεσμάτων, καθώς το όξινο περιβάλλον καταστέλλει την υδρόλυση του άλατος Fe**. Η μέθοδος καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του ιόντος C1~ όχι μόνο στα αλκάλια, αλλά και στα οξέα. Ο προσδιορισμός δεν παρεμποδίζεται από την παρουσία Ba 2 +, Pb 2 +, Bi 3 + και ορισμένων άλλων ιόντων. Ωστόσο, εάν το αναλυόμενο διάλυμα περιέχει οξειδωτικά μέσα ή άλατα υδραργύρου, τότε η χρήση της μεθόδου του Volhard καθίσταται αδύνατη: οι οξειδωτικοί παράγοντες καταστρέφουν το ιόν SCN και το κατιόν υδραργύρου το καθιζάνει.

Το αλκαλικό δοκιμαστικό διάλυμα εξουδετερώνεται πριν από την τιτλοδότηση με νιτρικό οξύ, διαφορετικά τα ιόντα Fe 3 + που περιλαμβάνονται στον δείκτη θα καταβυθίσουν υδροξείδιο του σιδήρου (III).

4. Εφαρμογές τιτλοδότησης κατακρήμνισης

4.1 Παρασκευή τυποποιημένου διαλύματος νιτρικού αργύρου

Τα κύρια πρότυπα για την τυποποίηση ενός διαλύματος νιτρικού αργύρου είναι τα χλωριούχα νάτριο ή κάλιο. Παρασκευάστε ένα πρότυπο διάλυμα χλωριούχου νατρίου και περίπου 0,02 N. διάλυμα νιτρικού αργύρου, τυποποιήστε το δεύτερο διάλυμα με το πρώτο.

Παρασκευή τυπικού διαλύματος χλωριούχου νατρίου. Ένα διάλυμα χλωριούχου νατρίου (ή χλωριούχου καλίου) παρασκευάζεται από χημικά καθαρό αλάτι. Η ισοδύναμη μάζα του χλωριούχου νατρίου είναι ίση με τη μοριακή του μάζα (58,45 g/mol). Θεωρητικά, για την παρασκευή 0,1 l 0,02 n. διάλυμα απαιτεί 58,45-0,02-0,1 = 0,1169 g NaCl.

Λαμβάνετε δείγμα περίπου 0,12 g χλωριούχου νατρίου σε αναλυτικό ζυγό, το μεταφέρετε σε ογκομετρική φιάλη των 100 ml, διαλύστε, φέρτε τον όγκο στη χαραγή με νερό και ανακατέψτε καλά. Υπολογίστε τον τίτλο και την κανονική συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος χλωριούχου νατρίου.

Παρασκευή: 100 ml περίπου 0,02 N. διάλυμα νιτρικού αργύρου. Ο νιτρικός άργυρος είναι ένα σπάνιο αντιδραστήριο και συνήθως τα διαλύματά του έχουν συγκέντρωση όχι μεγαλύτερη από 0,05 N. Το 0,02 n είναι αρκετά κατάλληλο για αυτήν την εργασία. λύση.

Κατά την αργενομετρική ογκομέτρηση, η ισοδύναμη μάζα του AgN0 3 είναι ίση με τη μοριακή μάζα, δηλαδή 169,9 g/mol. Επομένως, 0,1 l 0,02 n. το διάλυμα πρέπει να περιέχει 169,9-0,02-0,1 = 0,3398 g AgNO 3. Ωστόσο, δεν έχει νόημα να λαμβάνεται ακριβώς αυτό το δείγμα, καθώς το νιτρικό άργυρο του εμπορίου περιέχει πάντα ακαθαρσίες. Ζυγίστε περίπου 0,34 - 0,35 g νιτρικού αργύρου σε τεχνοχημική ζυγαριά. Ζυγίζεται το διάλυμα σε μικρή ποσότητα νερού σε ογκομετρική φιάλη των 100 ml και ρυθμίζεται ο όγκος με νερό· αποθηκεύεται το διάλυμα στη φιάλη, τυλίγεται σε μαύρο χαρτί και ρίχνεται σε σκούρα γυάλινη φιάλη, ασήμι και προετοιμάζεται για ογκομέτρηση. Ξεπλύνετε την πιπέτα με διάλυμα χλωριούχου νατρίου και μεταφέρετε 10,00 ml του διαλύματος σε κωνική φιάλη. Προσθέστε 2 σταγόνες κορεσμένου διαλύματος χρωμικού καλίου και προσεκτικά, σταγόνα-σταγόνα, ογκομετρήστε με διάλυμα νιτρικού αργύρου αναδεύοντας. Βεβαιωθείτε ότι το χρώμα του μείγματος αλλάζει από κίτρινο σε κοκκινωπό λόγω μιας περίσσειας σταγόνας νιτρικού αργύρου. Αφού επαναλάβετε την τιτλοδότηση 2-3 φορές, λαμβάνετε τον μέσο όρο των συγκλίνονων ενδείξεων και υπολογίζετε την κανονική συγκέντρωση του διαλύματος νιτρικού αργύρου.

Ας υποθέσουμε ότι για ογκομέτρηση 10,00 ml 0,02097 n. διάλυμα χλωριούχου νατρίου, χρησιμοποιήθηκε κατά μέσο όρο 10,26 ml διαλύματος νιτρικού αργύρου. Επειτα

Α^ AgNOj. 10,26 = 0,02097. 10.00, AT AgNOs = 0.02097- 10.00/10.26 = 0.02043

Εάν πρόκειται να προσδιοριστεί η περιεκτικότητα σε C1~ στο δείγμα, τότε υπολογίστε, επιπλέον, τον τίτλο του διαλύματος νιτρικού αργύρου σε σχέση με το χλώριο: T, - = 35,46-0,02043/1000 = 0,0007244 g/ml, «l Αυτό σημαίνει ότι 1 ml διαλύματος νιτρικού αργύρου αντιστοιχεί σε 0,0007244 g τιτλοδοτημένου χλωρίου.

4.2 Παρασκευή τυποποιημένου διαλύματος θειοκυανικού αμμωνίουΕγώ

Ένα διάλυμα NH 4 SCN ή KSCN με επακριβώς γνωστό τίτλο δεν μπορεί να παρασκευαστεί με διάλυση δείγματος, καθώς αυτά τα άλατα είναι πολύ υγροσκοπικά. Επομένως, παρασκευάζεται ένα διάλυμα με κατά προσέγγιση κανονική συγκέντρωση και προσαρμόζεται σε ένα τυποποιημένο διάλυμα νιτρικού αργύρου. Ο δείκτης είναι ένα κορεσμένο διάλυμα NH 4 Fe(SO 4) 2 - 12H 2 O. Για να αποφευχθεί η υδρόλυση του άλατος Fe, προστίθενται 6 N στον ίδιο τον δείκτη και στο αναλυόμενο διάλυμα πριν από την τιτλοδότηση. νιτρικό οξύ.

Παρασκευή: 100 ml περίπου 0,05 N. διάλυμα θειοκυανικού αμμωνίου. Η ισοδύναμη μάζα του NH4SCN είναι ίση με τη μοριακή του μάζα, δηλαδή 76,12 g/mol. Επομένως, 0,1 l 0,05 n. διάλυμα θα πρέπει να περιέχει 76.12.0.05-0.1=0.3806 g NH 4 SCN.

Λαμβάνεται δείγμα 0,3-0,4 g περίπου σε αναλυτικό ζυγό, μεταφέρεται σε φιάλη των 100 ml, διαλύεται, φέρεται ο όγκος του διαλύματος στη χαραγή με νερό και αναμειγνύεται.

Τυποποίηση διαλύματος θειοκυανικού αμμωνίου με νιτρικό άργυρο. Προετοιμάστε μια προχοΐδα για τιτλοδότηση με διάλυμα NH 4 SCN. Ξεπλύνετε το σιφώνιο με το διάλυμα νιτρικού αργύρου και μετρήστε 10,00 ml από αυτό στην κωνική φιάλη. Προσθέστε 1 ml διαλύματος NH 4 Fe(SO 4)2 (δείκτης) και 3 ml. 6 n. νιτρικό οξύ. Σιγά-σιγά, με συνεχή ανακίνηση, ρίχνουμε το διάλυμα NH 4 SCN από την προχοΐδα. Σταματήστε την τιτλοδότηση μετά την εμφάνιση ενός καφέ-ροζ χρώματος 2+, το οποίο δεν εξαφανίζεται με έντονο τίναγμα.

Επαναλάβετε την ογκομέτρηση 2-3 φορές, λάβετε τον μέσο όρο από τις συγκλίνουσες μετρήσεις και υπολογίστε την κανονική συγκέντρωση του NH 4 SCN.

Ας υποθέσουμε ότι για ογκομέτρηση 10,00 ml 0,02043 n. διάλυμα νιτρικού αργύρου, χρησιμοποιήθηκε κατά μέσο όρο 4,10 ml διαλύματος NH 4 SCN.

4.3 Ορισμόςπεριεχόμενοχλώριο στο δείγμα σύμφωνα με τον Volhard

Τα αλογόνα Volhard προσδιορίζονται με εκ νέου τιτλοδότηση του υπολείμματος νιτρικού αργύρου με διάλυμα NH 4 SCN. Ωστόσο, η ακριβής τιτλοδότηση είναι δυνατή μόνο εδώ εάν ληφθούν μέτρα για την πρόληψη (ή την επιβράδυνση) της αντίδρασης μεταξύ χλωριούχου αργύρου και περίσσειας θειοκυανικού σιδήρου:

3AgCI + Fe (SCN) 3 = SAgSCNJ + FeCl 3

στην οποία το χρώμα που εμφανίζεται πρώτο σταδιακά εξαφανίζεται. Είναι καλύτερο να διηθήσετε το ίζημα AgCl πριν τιτλοποιήσετε την περίσσεια του νιτρικού αργύρου με διάλυμα NH 4 SCN. Αλλά μερικές φορές, αντί αυτού, προστίθεται στο διάλυμα κάποιο οργανικό υγρό, το οποίο δεν αναμειγνύεται με νερό και, όπως ήταν, απομονώνει το ίζημα ApCl από την περίσσεια νιτρικών.

Μέθοδος προσδιορισμού. Πάρτε ένα δοκιμαστικό σωλήνα με διάλυμα της αναλυόμενης ουσίας που περιέχει χλωριούχο νάτριο. Διαλύστε ένα δείγμα της ουσίας σε ογκομετρική φιάλη των 100 ml και φέρτε τον όγκο του διαλύματος στη χαραγή με νερό (η συγκέντρωση χλωρίου στο διάλυμα δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 0,05 N).

Μεταφέρετε με σιφώνιο 10,00 ml του διαλύματος δοκιμής σε κωνική φιάλη, προσθέστε 3 ml 6 N. νιτρικό οξύ και χύστε μια γνωστή περίσσεια διαλύματος AgNO 3 από την προχοΐδα, για παράδειγμα 18,00 ml. Στη συνέχεια διηθείται το ίζημα του χλωριούχου αργύρου. Ογκομετρήστε το υπόλοιπο νιτρικό άργυρο με διάλυμα NH 4 SCN όπως περιγράφεται στην προηγούμενη παράγραφο. Αφού επαναλάβετε τον προσδιορισμό 2-3 φορές, πάρτε τον μέσο όρο. Εάν το ίζημα του χλωριούχου αργύρου έχει φιλτραριστεί, θα πρέπει να πλυθεί και να προστεθεί το νερό πλύσης στο διήθημα.

Ας υποθέσουμε ότι το βάρος του δείγματος ήταν 0,2254 g. Σε 10,00 ml του αναλυθέντος διαλύματος, προστέθηκαν 18,00 ml 0,02043 Ν. διάλυμα νιτρικού αργύρου. Για την τιτλοδότηση της περίσσειας, χρησιμοποιήθηκαν 5,78 ml * 0,04982 Ν. Διάλυμα NH 4 SCN.

Πρώτα απ 'όλα, ας υπολογίσουμε τι όγκο είναι 0,02043 n. διάλυμα νιτρικού αργύρου αντιστοιχεί σε 5,78 ml 0,04982 N που δαπανήθηκαν για τιτλοδότηση. Διάλυμα NH 4 SCN:

Επομένως, 18,00 - 14,09 = 3,91 ml 0,2043 Ν χρησιμοποιήθηκαν για την καθίζηση του ιόντος C1~. διάλυμα νιτρικού αργύρου. Από εδώ είναι εύκολο να βρεθεί η κανονική συγκέντρωση διαλύματος χλωριούχου νατρίου.

Εφόσον η ισοδύναμη μάζα χλωρίου είναι 35,46 g/mol,* η συνολική μάζα χλωρίου στο δείγμα είναι:

772=0,007988-35,46-0,1 =0,02832 γρ.

0,2254 g C1-- 100%

x = 0,02832-100/0,2254 = 12,56%.:

0,02832 > C1 -- x%

Η μέθοδος Volhard χρησιμοποιείται επίσης για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε ιόντα Br~ και I-. Σε αυτή την περίπτωση, δεν είναι απαραίτητο να φιλτράρετε τα ιζήματα βρωμιούχου ή ιωδιούχου αργύρου. Πρέπει όμως να ληφθεί υπόψη ότι το ιόν Fe 3 + οξειδώνει τα ιωδίδια σε ελεύθερο ιώδιο. Επομένως, ο δείκτης προστίθεται αφού όλα τα ιόντα έχουν καταβυθιστεί από νιτρικό άργυρο.

4.4 Προσδιορισμός περιεκτικότητας σε τριχλΟοξικό νάτριο| στην τεχνική προετοιμασία (για το χλώριο)

Το τεχνικό τριχλωροξικό νάτριο (TCA) είναι ένα ζιζανιοκτόνο για τη θανάτωση των ζιζανίων των δημητριακών. Είναι μια λευκή ή ανοιχτό καφέ κρυσταλλική ουσία, εξαιρετικά διαλυτή στο νερό. Σύμφωνα με τον Volhard, το κλάσμα μάζας των οργανικών ενώσεων χλωρίου προσδιορίζεται πρώτα και στη συνέχεια μετά την καταστροφή του χλωρίου. Από τη διαφορά, βρίσκεται το κλάσμα μάζας (%) του τριχλωροοξικού νατρίου χλωρίου.

Προσδιορισμός του κλάσματος μάζας (%) ανόργανων ενώσεων χλωρίου. Σε ογκομετρική φιάλη των 250 ml τοποθετείται ένα ακριβές ζυγισμένο μέρος του φαρμάκου (2-2,5 g), διαλύεται, φέρεται το διάλυμα στη χαραγή με νερό και αναμειγνύεται. Μεταφέρετε με σιφώνιο 10 ml διαλύματος σε κωνική φιάλη και προσθέστε 5-10 ml πυκνού νιτρικού οξέος.

Προσθέστε 5 ή 10 ml 0,05 N από την προχοΐδα. διάλυμα νιτρικού αργύρου και ογκομετρήστε την περίσσεια με 0,05 N. ένα διάλυμα NH 4 SCN παρουσία NH 4 Fe(SO 4) 2 (δείκτης).

Υπολογίστε το κλάσμα μάζας (%) του χλωρίου (x) των ανόργανων ενώσεων χρησιμοποιώντας τον τύπο

(V -- l/i) 0,001773-250x100

όπου V είναι ο όγκος ακριβώς 0,05 N. Διάλυμα AgNO 3 που λαμβάνεται για ανάλυση. Vi -- όγκος ακριβώς 0,05 N. Διάλυμα NH 4 SCN, που χρησιμοποιείται για τιτλοδότηση περίσσειας AgNO 3. t—ένα δείγμα τριχλωροξικού νατρίου. 0,001773 -- μάζα χλωρίου που αντιστοιχεί σε 1 ml 0,05 N. Διάλυμα AgNO. Προσδιορισμός κλάσματος μάζας (%) ολικού χλωρίου. Λαμβάνουμε 10 ml από το προηγουμένως παρασκευασμένο διάλυμα σε κωνική φιάλη, προσθέτουμε 10 ml διαλύματος με κλάσμα μάζας NaOH 30% και 50 ml νερού. Συνδέστε τη φιάλη σε ψυκτήρα αναρροής και βράστε το περιεχόμενό της για 2 ώρες. Αφήστε το υγρό να κρυώσει, ξεπλύνετε τον συμπυκνωτή με νερό, συλλέγοντας το νερό πλύσης στην ίδια φιάλη. Προσθέστε 20 ml αραιωμένου (1:1) νιτρικού οξέος στο διάλυμα και προσθέστε 30 ml 0,05 N από προχοΐδα. διάλυμα νιτρικού αργύρου. Τιτλοδοτήστε την περίσσεια νιτρικού αργύρου σε 0,05 N. ένα διάλυμα NH 4 SCN παρουσία NH 4 Fe(SO 4)2. Υπολογίστε το κλάσμα μάζας (%) του ολικού χλωρίου (xi) χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο. Βρείτε το κλάσμα μάζας (%) του τριχλωροξικού νατρίου στο παρασκεύασμα (x^) χρησιμοποιώντας τον τύπο

x2 = (x1 -- x) (185,5/106,5),

όπου 185,5 είναι η μοριακή μάζα του τριχλωροξικού νατρίου. 106,5 -- μάζα χλωρίου που περιέχεται στη μοριακή μάζα του τριχλωροξικού νατρίου.

Δημοσιεύτηκε στο Allbest.ru

...

Παρόμοια έγγραφα

Η ουσία και η ταξινόμηση των μεθόδων τιτλοδότησης οξέος-βάσης, η χρήση δεικτών. Χαρακτηριστικά σύνθετης ογκομέτρησης. Ανάλυση μεθόδων τιτλοδότησης καθίζησης. Ανίχνευση τελικού σημείου τιτλοδότησης. Η έννοια της αργενομετρίας και της τικιανομετρίας.

δοκιμή, προστέθηκε στις 23/02/2011


Η ακολουθία υπολογισμού της καμπύλης ογκομέτρησης διαλύματος υδροχλωρικού οξέος με διάλυμα ασθενούς βάσης υδροξειδίου του αμμωνίου. Κατασκευή καμπύλης ογκομέτρησης, προσδιορισμός ισοδυναμίας και άμεση ουδετερότητα. Επιλογή δείκτη και υπολογισμός του σφάλματος του.

δοκιμή, προστέθηκε 01/03/2016


Προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε φορείς αλκαλικότητας σε διάλυμα ανθρακικού νατρίου με άμεση οξεοβασική τιτλοδότηση. Μαθηματική έκφραση του νόμου των ισοδυνάμων. Κατασκευή ολοκληρωμένων και διαφορικών καμπυλών ποτενσιομετρικής ογκομέτρησης.

εργαστηριακές εργασίες, προστέθηκε 15/02/2012


Έννοια και τύποι τιτρομετρικής ανάλυσης. Χαρακτηριστικά συμπλοκοποιητικών παραγόντων και δεικτών. Παρασκευή τιτλοδοτημένου διαλύματος για συμπλεκτομετρική τιτλοδότηση. Μέθοδοι μελέτης αλουμινίου, βισμούθιου, μολύβδου, μαγνησίου, ψευδαργύρου.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 13/01/2013


Μέθοδος ποτενσιομετρικής τιτλοδότησης. Τιτλοδότηση οξέος-βάσης. Προσδιορισμός του τελικού σημείου τιτλοδότησης. Μεθοδολογία διεξαγωγής ποτενσιομετρικής ογκομέτρησης. Ποτενσιομετρική τιτλοδότηση, όργανα που χρησιμοποιούνται και επεξεργασία των αποτελεσμάτων της ανάλυσης.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 24/06/2008


Ταξινόμηση μεθόδων τιτλοδότησης οξειδοαναγωγής. Παράγοντες που επηρεάζουν τον ρυθμό αντίδρασης. Ειδικοί και οξειδοαναγωγικοί δείκτες. Η ουσία της υπερμαγγανατομετρίας, ιωδομετρίας, διχρωματομετρίας. Παρασκευή διαλύματος διχρωμικού καλίου.

παρουσίαση, προστέθηκε 19/03/2015


Υπολογισμός σφαλμάτων δείκτη για επιλεγμένους δείκτες, καμπύλη τιτλοδότησης 25 ml διαλύματος CH3COOH 0,05 M με διάλυμα KOH 0,05 M. Οξεοβασικοί δείκτες. Στάδια τιτλοδότησης: σημείο εκκίνησης, περιοχή πριν από το σημείο και περιοχή μετά το σημείο ισοδυναμίας.

δοκιμή, προστέθηκε στις 18/12/2013


Χαρακτηριστικά των μεθόδων τιτλοδότησης οξειδοαναγωγής. Βασικές απαιτήσεις για αντιδράσεις, σταθερά ισορροπίας. Χαρακτηριστικά των τύπων οξειδοαναγωγικής τιτλοδότησης, οι δείκτες και οι καμπύλες της. Παρασκευή και τυποποίηση διαλυμάτων.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 25/12/2014


Η έννοια της τιτραμετρικής ανάλυσης. Τιτλοδότηση οξειδοαναγωγής, τύποι και συνθήκες αντίδρασης. Υπολογισμός σημείων καμπύλης ογκομέτρησης, δυναμικά, κατασκευή καμπύλης ογκομέτρησης. Επιλογή δείκτη, υπολογισμός σφαλμάτων τιτλοδότησης δείκτη.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 06/10/2012


Ταξινόμηση μεθόδων τιτρομετρικής ανάλυσης. Η ουσία της μεθόδου «εξουδετέρωσης». Προετοιμασία λύσεων εργασίας. Υπολογισμός σημείων και κατασκευή οξεοβασικών και οξειδοαναγωγικών καμπυλών τιτλοδότησης. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της ιωδομετρίας.

Στόχος της εργασίας : απόκτηση δεξιοτήτων στη χρήση μιας από τις μεθόδους ποσοτικής ανάλυσης - τιτλομετρική, και εκμάθηση βασικών τεχνικών για τη στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων των μετρήσεων.

Θεωρητικό μέρος

Η τιτρομετρική ανάλυση είναι μια μέθοδος ποσοτικής χημικής ανάλυσης που βασίζεται στη μέτρηση του όγκου ενός διαλύματος αντιδραστηρίου με επακριβώς γνωστή συγκέντρωση που καταναλώνεται για να αντιδράσει με την ουσία που προσδιορίζεται.

Ο τιτλοδοτικός προσδιορισμός μιας ουσίας πραγματοποιείται με τιτλοδότηση - προσθήκη ενός από τα διαλύματα σε ένα άλλο σε μικρές μερίδες και ξεχωριστές σταγόνες ενώ καταγράφεται συνεχώς (παρακολούθηση) του αποτελέσματος.

Ένα από τα δύο διαλύματα περιέχει μια ουσία σε άγνωστη συγκέντρωση και αντιπροσωπεύει το αναλυόμενο διάλυμα.

Το δεύτερο διάλυμα περιέχει ένα αντιδραστήριο με επακριβώς γνωστή συγκέντρωση και ονομάζεται διάλυμα εργασίας, πρότυπο διάλυμα ή τιτλοδοτητής.

Απαιτήσεις για αντιδράσεις που χρησιμοποιούνται στην τιτρομετρική ανάλυση:

1. Η δυνατότητα καθορισμού του σημείου ισοδυναμίας, η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη είναι η παρατήρηση του χρώματός του, το οποίο μπορεί να αλλάξει υπό τις ακόλουθες συνθήκες:

Ένα από τα αντιδραστήρια είναι έγχρωμο και το έγχρωμο αντιδραστήριο αλλάζει χρώμα κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.

Οι ουσίες που χρησιμοποιούνται - δείκτες - αλλάζουν χρώμα ανάλογα με τις ιδιότητες του διαλύματος (για παράδειγμα, ανάλογα με την αντίδραση του περιβάλλοντος).

2. Ποσοτική πορεία της αντίδρασης, μέχρι την ισορροπία, που χαρακτηρίζεται από την αντίστοιχη τιμή της σταθεράς ισορροπίας

3. Επαρκής ρυθμός χημικής αντίδρασης, γιατί Είναι εξαιρετικά δύσκολο να καθοριστεί το σημείο ισοδυναμίας σε αργές αντιδράσεις.

4. Απουσία παράπλευρων αντιδράσεων στις οποίες είναι αδύνατον να γίνουν ακριβείς υπολογισμοί.

Οι μέθοδοι τιτλομετρικής ανάλυσης μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τη φύση της χημικής αντίδρασης στην οποία βασίζεται ο προσδιορισμός των ουσιών: τιτλοδότηση οξέος-βάσης (εξουδετέρωση), καθίζηση, συμπλοκοποίηση, οξείδωση-αναγωγή.

Εργασία με λύσεις.

Ογκομετρικές φιάλεςσχεδιασμένο να μετράει τον ακριβή όγκο του υγρού. Είναι στρογγυλά, με επίπεδο πυθμένα αγγεία με στενό, μακρύ λαιμό, πάνω στα οποία υπάρχει σημάδι στο οποίο πρέπει να γεμίσει η φιάλη (Εικ. 1).

Εικ.1 Ογκομετρικές φιάλες

Τεχνική παρασκευής διαλυμάτων σε ογκομετρικές φιάλες από fixanals.

Για να παρασκευαστεί ένα διάλυμα από το fixanal, η αμπούλα σπάει πάνω από μια χοάνη που εισάγεται σε μια ογκομετρική φιάλη, το περιεχόμενο της αμπούλας ξεπλένεται με απεσταγμένο νερό. στη συνέχεια το διαλύουμε σε ογκομετρική φιάλη. Το διάλυμα στην ογκομετρική φιάλη φέρεται στο σημάδι. Αφού φτάσει η στάθμη του υγρού στο σημάδι, το διάλυμα στη φιάλη αναμειγνύεται καλά.

ΠροχοΐδεςΕίναι λεπτοί γυάλινοι σωλήνες βαθμολογημένοι σε χιλιοστόλιτρα (Εικ. 2). Μια γυάλινη βρύση είναι συγκολλημένη στο κάτω, ελαφρώς στενό άκρο της προχοΐδας ή ένας ελαστικός εύκαμπτος σωλήνας με σφαιρική βαλβίδα και προσαρτάται ένα γυάλινο στόμιο. Μια προχοΐδα επιλέγεται για εργασία ανάλογα με τον όγκο του διαλύματος που χρησιμοποιείται στην ανάλυση.

Εικ.2. Προχοΐδες

Πώς να χρησιμοποιήσετε μια προχοΐδα

1. Η προχοΐδα πλένεται με απεσταγμένο νερό.

2. Η προχοΐδα που προετοιμάζεται για εργασία στερεώνεται κατακόρυφα σε μια βάση· χρησιμοποιώντας μια χοάνη, το διάλυμα χύνεται στην προχοΐδα έτσι ώστε το επίπεδο της να είναι πάνω από το μηδέν.

3. Αφαιρέστε τις φυσαλίδες αέρα από το κάτω εκτεταμένο άκρο της προχοΐδας. Για να το κάνετε αυτό, λυγίστε το προς τα πάνω και απελευθερώστε το υγρό μέχρι να αφαιρεθεί όλος ο αέρας. Στη συνέχεια, το τριχοειδές κατεβαίνει προς τα κάτω.

4. Η στάθμη του υγρού στην προχοΐδα έχει ρυθμιστεί σε μηδενική διαίρεση.

5. Όταν εκτελείτε μια ογκομέτρηση, πιέστε τον ελαστικό σωλήνα στο πλάι της μπάλας και στραγγίστε το υγρό από την προχοΐδα μέσα στη φιάλη, περιστρέφοντας την τελευταία. Αρχικά, ο τιτλοδοτικός παράγοντας στην προχοΐδα χύνεται σε ένα λεπτό ρεύμα. Όταν το χρώμα του δείκτη στο σημείο που πέφτουν οι σταγόνες τιτλοδότησης αρχίζει να αλλάζει, το διάλυμα προστίθεται προσεκτικά, σταγόνα-σταγόνα. Η τιτλοδότηση διακόπτεται όταν συμβεί μια απότομη αλλαγή στο χρώμα του δείκτη λόγω της προσθήκης μιας σταγόνας τιτλοδοτητή και καταγράφεται ο όγκος του διαλύματος που καταναλώθηκε.

6. Στο τέλος της εργασίας, ο τιτλοδοτητής στραγγίζεται από την προχοΐδα, η προχοΐδα πλένεται με απεσταγμένο νερό.

Μέθοδος τιτλοδότησης οξέος-βάσης (εξουδετέρωσης).

Η μέθοδος τιτλοδότησης οξέος-βάσης βασίζεται στην αντίδραση μεταξύ οξέων και βάσεων, δηλ. για αντιδράσεις εξουδετέρωσης:

H + + OH¯ = H 2 O

Κατά την εκτέλεση αυτής της εργασίας, χρησιμοποιείται η μέθοδος τιτλοδότησης οξέος-βάσης, με βάση τη χρήση μιας αντίδρασης εξουδετέρωσης:

2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O

Η μέθοδος συνίσταται στη σταδιακή προσθήκη ενός διαλύματος θειικού οξέος γνωστής συγκέντρωσης σε ένα διάλυμα της ουσίας που προσδιορίζεται - υδροξείδιο του νατρίου. Η προσθήκη του διαλύματος οξέος συνεχίζεται έως ότου η ποσότητα του γίνει ισοδύναμη με την ποσότητα του υδροξειδίου του νατρίου που αντιδρά με αυτό, δηλ. μέχρι να εξουδετερωθεί το αλκάλιο. Η στιγμή της εξουδετέρωσης καθορίζεται από την αλλαγή στο χρώμα του δείκτη που προστίθεται στο τιτλοδοτημένο διάλυμα. Σύμφωνα με το νόμο των ισοδυνάμων σύμφωνα με την εξίσωση:

C n (k-you) · V (k-you) = C n (αλκάλια) · V (αλκάλια)

Cn(k-ty) και Cn(αλκάλι) – μοριακές συγκεντρώσεις ισοδυνάμων διαλυμάτων που αντιδρούν, mol/l.

V (σύνολο) και V (αλκάλια) – όγκοι διαλυμάτων που αντιδρούν, l (ml).

C (NaOH) και - μοριακές συγκεντρώσεις ισοδύναμου NaOH και H 2 SO 4 σε διαλύματα αντίδρασης, mol/l.

V(NaOH) και ) - όγκοι αντιδρώντων διαλυμάτων αλκαλίου και οξέος, ml.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων.

1. Για την εξουδετέρωση 0,05 λίτρων διαλύματος οξέος, χρησιμοποιήθηκαν 20 cm 3 διαλύματος αλκαλίου 0,5 Ν. Ποια είναι η κανονικότητα του οξέος;

2. Πόσο και ποια ουσία θα μείνει σε περίσσεια αν προστεθούν 120 cm 3 διαλύματος υδροξειδίου του καλίου 0,3 N σε 60 cm 3 διαλύματος θειικού οξέος 0,4 N;

Η λύση σε προβλήματα προσδιορισμού του pH ενός διαλύματος και συγκεντρώσεων διαφόρων τύπων παρουσιάζεται στο μεθοδολογικό εγχειρίδιο.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

Λάβετε μια φιάλη με αλκαλικό διάλυμα άγνωστης συγκέντρωσης από τον βοηθό εργαστηρίου. Μετρήστε δείγματα 10 ml του αναλυόμενου διαλύματος σε τρεις κωνικές φιάλες τιτλοδότησης χρησιμοποιώντας βαθμονομημένο κύλινδρο. Προσθέστε 2-3 σταγόνες δείκτη μεθυλοπορτοκάλι σε καθένα από αυτά. Το διάλυμα θα γίνει κίτρινο (το πορτοκαλί μεθυλίου είναι κίτρινο σε αλκαλικό περιβάλλον και πορτοκαλοκόκκινο σε όξινο περιβάλλον).

Προετοιμάστε την εγκατάσταση ογκομέτρησης για εργασία (Εικ. 3) Ξεπλύνετε την προχοΐδα με απεσταγμένο νερό και στη συνέχεια γεμίστε την με διάλυμα θειικού οξέος επακριβώς γνωστής συγκέντρωσης (η μοριακή συγκέντρωση του ισοδύναμου H 2 SO 4 υποδεικνύεται στο μπουκάλι) πάνω από το μηδέν διαίρεση. Λυγίστε τον ελαστικό σωλήνα με το γυάλινο άκρο προς τα πάνω και, τραβώντας το λάστιχο μακριά από τη γυάλινη ελιά που καλύπτει την έξοδο από την προχοΐδα, απελευθερώστε αργά το υγρό έτσι ώστε μετά το γέμισμα της άκρης να μην μείνουν φυσαλίδες αέρα μέσα σε αυτό. Απελευθερώστε την περίσσεια του διαλύματος οξέος από την προχοΐδα σε ένα υποκατάστατο ποτήρι, ενώ ο κάτω μηνίσκος του υγρού στην προχοΐδα θα πρέπει να μηδενιστεί.

Τοποθετήστε μια από τις φιάλες του αλκαλικού διαλύματος κάτω από την άκρη της προχοΐδας σε ένα φύλλο λευκού χαρτιού και προχωρήστε απευθείας στην ογκομέτρηση: με το ένα χέρι, τροφοδοτήστε αργά το οξύ από την προχοΐδα και με το άλλο, ανακατεύετε συνεχώς το διάλυμα. μια κυκλική κίνηση της φιάλης σε οριζόντιο επίπεδο. Στο τέλος της τιτλοδότησης, το όξινο διάλυμα πρέπει να τροφοδοτείται στάγδην από την προχοΐδα έως ότου μια σταγόνα μετατρέψει το διάλυμα σε μόνιμο πορτοκαλί χρώμα.

Προσδιορίστε τον όγκο του οξέος που χρησιμοποιείται για τιτλοδότηση, με ακρίβεια 0,01 ml. Μετρήστε τα τμήματα της προχοΐδας κατά μήκος του κάτω μηνίσκου, ενώ το μάτι πρέπει να βρίσκεται στο επίπεδο του μηνίσκου.

Επαναλάβετε την ογκομέτρηση άλλες 2 φορές, κάθε φορά ξεκινώντας από τη μηδενική διαίρεση της προχοΐδας. Καταγράψτε τα αποτελέσματα ογκομέτρησης στον Πίνακα 1.

Υπολογίστε τη συγκέντρωση του αλκαλικού διαλύματος χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Τραπέζι 1

Αποτελέσματα τιτλοδότησης διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου

Πραγματοποιήστε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων ογκομέτρησης σύμφωνα με τη μέθοδο που περιγράφεται στο παράρτημα. Συνοψίστε τα αποτελέσματα της στατιστικής επεξεργασίας των πειραματικών δεδομένων στον Πίνακα 2.

πίνακας 2

Αποτελέσματα στατιστικής επεξεργασίας πειραματικών δεδομένων από τιτλοδότηση διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου. Πιθανότητα εμπιστοσύνης α = 0,95.

n			Sx

Καταγράψτε το αποτέλεσμα του προσδιορισμού της μοριακής συγκέντρωσης του ισοδύναμου NaOH στο αναλυόμενο διάλυμα ως διάστημα εμπιστοσύνης.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΥΤΟΕΛΕΓΧΟΥ

1. Το διάλυμα υδροξειδίου του καλίου έχει pH = 12. Η συγκέντρωση της βάσης στο διάλυμα σε διάσταση 100% είναι ... mol/l.

1) 0,005; 2) 0,01; 3) 0,001; 4) 1·10 -12; 5) 0,05.

2. Για την εξουδετέρωση 0,05 λίτρων διαλύματος οξέος, χρησιμοποιήθηκαν 20 cm3 διαλύματος αλκαλίου 0,5 Ν. Ποια είναι η κανονικότητα του οξέος;

1) 0,2 n; 2) 0,5 n; 3) 1,0 n; 4) 0,02 n; 5) 1,25 n.

3. Πόσο και ποια ουσία θα μείνει σε περίσσεια αν προστεθούν 125 cm 3 διαλύματος υδροξειδίου του καλίου 0,2 N σε 75 cm 3 διαλύματος θειικού οξέος 0,3 N;

1) 0,0025 g αλκαλίου. 2) 0,0025 g οξέος; 3) 0,28 g αλκαλίου. 4) 0,14 g αλκαλίου. 5) 0,28 g οξέος.

4. Μια μέθοδος ανάλυσης που βασίζεται στον προσδιορισμό της αύξησης του σημείου βρασμού ονομάζεται...

1) φασματοφωτομετρικό? 2) ποτενσιομετρικο? 3) βουλλιοσκοπικό? 4) ραδιομετρική? 5) αγωγομετρική.

5. Προσδιορίστε την εκατοστιαία συγκέντρωση, τη μοριακότητα και την κανονικότητα ενός διαλύματος θειικού οξέος που λαμβάνεται με τη διάλυση 36 g οξέος σε 114 g νερού, εάν η πυκνότητα του διαλύματος είναι 1,031 g/cm3.

1) 31,6 ; 3,77; 7,54 ; 2) 31,6; 0,00377; 0,00377 ;

3) 24,0 ; 2,87; 2,87 ; 4) 24,0 ; 0,00287; 0,00287;

5) 24,0; 2,87; 5,74.

Η τιτρομετρική ανάλυση είναι μια μέθοδος για τον προσδιορισμό της ποσότητας μιας ουσίας με ακριβή μέτρηση του όγκου των διαλυμάτων των ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους.

Τίτλος– την ποσότητα g της ουσίας που περιέχεται σε 1 ml. διάλυμα ή ισοδύναμο με την ουσία που προσδιορίζεται. Για παράδειγμα, εάν ο τίτλος του H 2 SO 4 είναι 0,0049 g/ml, αυτό σημαίνει ότι κάθε ml διαλύματος περιέχει 0,0049 g θειικού οξέος.

Ένα διάλυμα του οποίου ο τίτλος είναι γνωστός ονομάζεται τιτλοδοτημένο. Ογκομετρική ανάλυση- τη διαδικασία προσθήκης ισοδύναμης ποσότητας τιτλοδοτημένου διαλύματος στο διάλυμα δοκιμής ή σε ένα δείγμα αυτού. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιούνται τυποποιημένα διαλύματα - σταθερά κανάλια– διαλύματα με την ακριβή συγκέντρωση της ουσίας (Na 2 CO 3, HCl).

Η αντίδραση τιτλοδότησης πρέπει να πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις:

υψηλή ταχύτητα αντίδρασης?

η αντίδραση πρέπει να ολοκληρωθεί.

η αντίδραση πρέπει να είναι εξαιρετικά στοιχειομετρική.

έχουν μια βολική μέθοδο για την καταγραφή του τέλους της αντίδρασης.

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Το κύριο καθήκον της τιτρομετρικής ανάλυσης δεν είναι μόνο η χρήση ενός διαλύματος επακριβώς γνωστής συγκέντρωσης (fixanal), αλλά και ο σωστός προσδιορισμός του σημείου ισοδυναμίας.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να διορθώσετε το σημείο ισοδυναμίας:

Με βάση το εγγενές χρώμα των ιόντων του στοιχείου που προσδιορίζεται, για παράδειγμα, το μαγγάνιο με τη μορφή ανιόντοςMnO 4 -

Σύμφωνα με την ουσία του μάρτυρα

Παράδειγμα: Ag + + Cl - " AgCl $

Ag + + CrO 4 " Ag 2 CrO 4 $ (έντονο πορτοκαλί χρώμα)

Μικρή ποσότητα άλατος K 2 CrO 4 (μάρτυρας) προστίθεται στη φιάλη όπου πρόκειται να προσδιοριστεί το ιόν χλωρίου. Στη συνέχεια, η υπό δοκιμή ουσία προστίθεται σταδιακά από την προχοΐδα, με τα ιόντα χλωρίου να αντιδρούν πρώτα και να σχηματίζεται ένα λευκό ίζημα (AgCl), δηλαδή AgCl PR<< ПР Ag2Cr O4.

Έτσι, μια επιπλέον σταγόνα νιτρικού αργύρου θα δώσει ένα λαμπερό πορτοκαλί χρώμα, αφού όλο το χλώριο έχει ήδη αντιδράσει.

III. Χρήση δεικτών: για παράδειγμα, κατά την αντίδραση εξουδετέρωσης, χρησιμοποιούνται δείκτες οξέος-βάσης: λίθος, φαινολοφθαλεΐνη, μεθυλοπορτοκάλι - οργανικές ενώσεις που αλλάζουν χρώμα όταν μετακινούνται από όξινο σε αλκαλικό περιβάλλον.

δείκτες– οργανικές βαφές που αλλάζουν χρώμα όταν αλλάζει η οξύτητα του περιβάλλοντος.

Σχηματικά (παραλείποντας ενδιάμεσες μορφές), η ισορροπία του δείκτη μπορεί να αναπαρασταθεί ως αντίδραση οξέος-βάσης

Hin +H 2 O In - + H 3 O +

H2O
H + + OH -

Η++Η2Ο
H3O+

Η περιοχή μετάβασης χρώματος του δείκτη (θέση και διάστημα) επηρεάζεται από όλους τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η σταθερά ισορροπίας (ιονική ισχύς, θερμοκρασία, ξένες ουσίες, διαλύτης), καθώς και από τον δείκτη.

Ταξινόμηση μεθόδων τιτρομετρικής ανάλυσης.

τιτλοδότηση οξέος-βάσης (εξουδετέρωση): αυτή η μέθοδος προσδιορίζει την ποσότητα οξέος ή αλκαλίου στο αναλυόμενο διάλυμα.

καθίζηση και συμπλοκοποίηση (αργενομετρία)

Ag + + Cl - " AgCl $

οξειδοαναγωγική τιτλοδότηση (οξειδομετρία):

α) υπερμαγγανατομετρία (KMnO 4);

β) ιωδομετρία (Υ 2);

γ) βρωματομετρία (KBrO 3);

δ) διχρωματομετρία (K2Cr2O7);

ε) κεριμετρία (Ce(SO 4) 2);

ε) βαναδομετρία (NH 4 VO 3);

ζ) τιτανομετρία (TiCl 3) κ.λπ.

Τιτρομετρική ανάλυση

Ιστορία και αρχή της μεθόδου

Η τιτρομετρική ανάλυση (τιτρομετρία) είναι η πιο σημαντική μέθοδος χημικής ανάλυσης. Ξεκίνησε τον 18ο αιώνα, αρχικά ως εμπειρικός τρόπος δοκιμής της ποιότητας διαφόρων υλικών, όπως ξύδι, σόδα και λευκαντικά διαλύματα. Στο γύρισμα του 18ου και του 19ου αιώνα, εφευρέθηκαν οι προχοΐδες και οι πιπέτες (F. Decroisille). Ιδιαίτερη σημασία είχαν τα έργα του J. Gay-Lussac, ο οποίος εισήγαγε τους βασικούς όρους αυτής της μεθόδου: τιτλοδότηση, τιτλοδότησηκαι άλλα που προέρχονται από τη λέξη «τίτλος». Ο τίτλος είναι η μάζα της διαλυμένης ουσίας (σε γραμμάρια) που περιέχεται σε ένα χιλιοστόλιτρο διαλύματος. Στην εποχή του Gay-Lussac, τα αποτελέσματα της ανάλυσης υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας τίτλους. Ωστόσο, ο τίτλος ως τρόπος έκφρασης της συγκέντρωσης ενός διαλύματος αποδείχθηκε λιγότερο βολικός από άλλα χαρακτηριστικά (για παράδειγμα, μοριακές συγκεντρώσεις), επομένως, στη σύγχρονη χημεία, οι υπολογισμοί που χρησιμοποιούν τίτλους είναι αρκετά σπάνιοι. Αντίθετα, διάφοροι όροι που προέρχονται από τη λέξη «τίτλος» χρησιμοποιούνται πολύ ευρέως.

Στα μέσα του 19ου αιώνα, ο Γερμανός χημικός K. Mohr συνόψισε όλες τις τιτρομετρικές μεθόδους που δημιουργήθηκαν μέχρι εκείνη την εποχή και έδειξε ότι η βάση κάθε μεθόδου είναι η ίδια αρχή. Ένα διάλυμα με επακριβώς γνωστή συγκέντρωση του αντιδραστηρίου R (τίτλος) προστίθεται πάντα στο διάλυμα δείγματος που περιέχει το προς προσδιορισμό συστατικό Χ. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται τιτλοδότηση. Όταν εκτελεί μια τιτλοδότηση, ο αναλυτής παρακολουθεί την πρόοδο της χημικής αντίδρασης μεταξύ του Χ και του προστιθέμενου R. Μόλις φτάσουμε στο σημείο ισοδυναμίας (εξ.), όταν ο αριθμός των γραμμομορίων ισοδυνάμων του εισαγόμενου R είναι ακριβώς ίσος με τον αριθμό των γραμμομορίων ισοδυνάμων της ουσίας Χ που υπάρχουν στο δείγμα, η ογκομέτρηση διακόπτεται και ο όγκος του τιτλοδοτητή που καταναλώνεται μετριέται. Η στιγμή που τελειώνει η ογκομέτρηση ονομάζεται τελικό σημείο ογκομέτρησης (e.t.t.), όπως και το t.eq., εκφράζεται σε μονάδες όγκου, συνήθως σε χιλιοστόλιτρα. Στην ιδανική περίπτωση, V t.t.t = V t.eq. , αλλά στην πράξη δεν επιτυγχάνεται ακριβής αντιστοίχιση για διάφορους λόγους· η ογκομέτρηση ολοκληρώνεται λίγο νωρίτερα ή, αντίθετα, λίγο αργότερα από την επίτευξη του τ.ισ. Φυσικά, η ογκομέτρηση θα πρέπει να γίνει έτσι ώστε η διαφορά μεταξύ V t.eq. και V k.t.t. θα ήταν όσο το δυνατόν μικρότερο.

Δεδομένου ότι η μάζα ή η συγκέντρωση του Χ υπολογίζεται από τον όγκο του τιτλοδοτούμενου που δαπανήθηκε για την τιτλοδότηση του δείγματος (σύμφωνα με το V c.t.t.), στο παρελθόν η τιτλοδότηση ονομαζόταν ογκομετρική ανάλυση. Αυτό το όνομα χρησιμοποιείται συχνά σήμερα, αλλά ο όρος τιτρομετρική ανάλυσηπιο ακριβής. Το γεγονός είναι ότι η λειτουργία της σταδιακής προσθήκης του αντιδραστηρίου (τιτλοδότηση) είναι χαρακτηριστική για οποιαδήποτε τεχνική αυτού του τύπου και η κατανάλωση του τιτλοδοτητή μπορεί να εκτιμηθεί όχι μόνο με τη μέτρηση του όγκου, αλλά και με άλλους τρόπους. Μερικές φορές ο προστιθέμενος τιτλοδοτητής ζυγίζεται (η μέτρηση της μάζας σε έναν αναλυτικό ζυγό δίνει μικρότερο σχετικό σφάλμα από τη μέτρηση του όγκου). Μερικές φορές μετράται ο χρόνος που χρειάζεται για την εισαγωγή του τιτλοδοτητή (με σταθερό ρυθμό έγχυσης).

Από τα τέλη του 19ου αιώνα, οι τιτρομετρικές τεχνικές άρχισαν να χρησιμοποιούνται σε ερευνητικά, εργοστάσια και άλλα εργαστήρια. Χρησιμοποιώντας τη νέα μέθοδο, κατέστη δυνατός ο προσδιορισμός των ποσοτήτων χιλιοστόγραμμα ή ακόμη και μικρογραμμαρίων μιας μεγάλης ποικιλίας ουσιών. Η ευρεία χρήση της ογκομέτρησης διευκολύνθηκε από την απλότητα της μεθόδου, το χαμηλό κόστος και την ευελιξία του εξοπλισμού. Η τιτρομέτρηση άρχισε να χρησιμοποιείται ιδιαίτερα ευρέως στη δεκαετία του '50 του 20ου αιώνα, αφού ο Ελβετός αναλυτής G. Schwarzenbach δημιούργησε μια νέα εκδοχή αυτής της μεθόδου (complexometry). Ταυτόχρονα, άρχισε η ευρεία χρήση οργανικών μεθόδων για την παρακολούθηση του c.t.t. Μέχρι το τέλος του 20ου αιώνα, η σημασία της ογκομέτρησης μειώθηκε κάπως λόγω του ανταγωνισμού πιο ευαίσθητων ενόργανων μεθόδων, αλλά σήμερα η ογκομέτρηση παραμένει μια πολύ σημαντική μέθοδος ανάλυσης. Σας επιτρέπει να προσδιορίζετε γρήγορα, εύκολα και με ακρίβεια την περιεκτικότητα των περισσότερων χημικών στοιχείων, μεμονωμένων οργανικών και ανόργανων ουσιών, τη συνολική περιεκτικότητα σε ουσίες του ίδιου τύπου, καθώς και γενικούς δείκτες σύνθεσης (σκληρότητα νερού, περιεκτικότητα σε λιπαρά γάλακτος, οξύτητα πετρελαίου προϊόντα).

Τεχνική για ογκομετρική ανάλυση

Η αρχή της μεθόδου θα γίνει πιο ξεκάθαρη αφού περιγραφεί η τεχνική εφαρμογής της. Έτσι, αφήστε τους να σας φέρουν ένα αλκαλικό διάλυμα άγνωστης συγκέντρωσης και καθήκον σας είναι να καθορίσετε την ακριβή συγκέντρωσή του. Για αυτό θα χρειαστείτε διάλυμα αντιδραστηρίου, ή τιτλοδοτών- μια ουσία που αντιδρά χημικά με ένα αλκάλιο και η συγκέντρωση του τιτλοδοτητή πρέπει να είναι επακριβώς γνωστή. Προφανώς, για να καθορίσουμε τη συγκέντρωση του αλκαλίου, χρησιμοποιούμε ένα διάλυμα οξέος ως τιτλοδότηση.

1. Χρησιμοποιώντας μια πιπέτα, επιλέξτε τον ακριβή όγκο του αναλυόμενου διαλύματος - ονομάζεται ομαλός διαιρέτης. Τυπικά, ο όγκος του δείγματος είναι 10-25 ml.

2. Μεταφέρετε ένα δείγμα σε φιάλη τιτλοδότησης, αραιώστε με νερό και προσθέστε έναν δείκτη.

3. Γεμίστε την προχοΐδα με διάλυμα τιτλοδότησης και εκτελέστε τιτλοδότηση είναι η αργή, στάγδην προσθήκη του τιτλοδοτητή σε ένα δείγμα του διαλύματος δοκιμής.

4. Ολοκληρώνουμε την ογκομέτρηση τη στιγμή που αλλάζει χρώμα ο δείκτης. Αυτή η στιγμή ονομάζεται τελικό σημείο ογκομέτρησης – κ.τ.τ.Το K.t.t., κατά κανόνα, συμπίπτει με τη στιγμή που ολοκληρώνεται η αντίδραση μεταξύ της αναλυόμενης ουσίας και του τιτλοδοτητή, δηλ. ακριβώς ισοδύναμη ποσότητα τιτλοδοτητή προστίθεται στο κλάσμα - αυτή η στιγμή ονομάζεται σημείο ισοδυναμίας, δηλ.Έτσι δηλ. και κ.τ.τ. - αυτά είναι δύο χαρακτηριστικά της ίδιας στιγμής, το ένα είναι θεωρητικό, το άλλο είναι πειραματικό, ανάλογα με τον επιλεγμένο δείκτη. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να επιλέξετε σωστά τον δείκτη, ώστε το c.t.t. συνέπεσε όσο το δυνατόν περισσότερο με τ.ε.

5. Μετρήστε τον όγκο του τιτλοδοτητή που χρησιμοποιήθηκε για την τιτλοδότηση και υπολογίστε τη συγκέντρωση του διαλύματος δοκιμής.

Τύποι τιτρομετρικής ανάλυσης

Οι τιτρομετρικές μέθοδοι μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα ανεξάρτητα κριτήρια: συγκεκριμένα: 1) ανάλογα με τον τύπο αντίδρασης μεταξύ X και R, 2) σύμφωνα με τη μέθοδο τιτλοδότησης και υπολογισμού των αποτελεσμάτων, 3) σύμφωνα με τη μέθοδο παρακολούθησης εξ.

Ταξινόμηση ανά τύπο χημικής αντίδρασης- το πιο σημαντικό. Ας θυμηθούμε ότι δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλες οι χημικές αντιδράσεις για τιτλοδοτήσεις.

Πρώτον, όπως και σε άλλες χημικές μεθόδους, το προς προσδιορισμό συστατικό (αναλύτης) πρέπει να αντιδρά ποσοτικά με τον τιτλοδοτητή.

Δεύτερον, είναι απαραίτητο να επιτευχθεί η ισορροπία της αντίδρασης όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Αντιδράσεις στις οποίες, μετά την προσθήκη του επόμενου τμήματος του τιτλοδοτητή, η αποκατάσταση της ισορροπίας απαιτεί τουλάχιστον αρκετά λεπτά, είναι δύσκολο ή και αδύνατο να χρησιμοποιηθούν στην τιτλοδότηση.

Τρίτον, η αντίδραση πρέπει να αντιστοιχεί σε μια μοναδική και προηγουμένως γνωστή στοιχειομετρική εξίσωση. Εάν μια αντίδραση οδηγήσει σε ένα μείγμα προϊόντων, η σύνθεση αυτού του μείγματος θα αλλάξει κατά τη διάρκεια της τιτλοδότησης και θα εξαρτηθεί από τις συνθήκες της αντίδρασης. Θα είναι πολύ δύσκολο να καθοριστεί το σημείο ισοδυναμίας και το αποτέλεσμα της ανάλυσης θα είναι ανακριβές.Ο συνδυασμός αυτών των απαιτήσεων ικανοποιείται από αντιδράσεις πρωτόλυσης (εξουδετέρωσης), πολλές αντιδράσεις συμπλοκοποίησης και οξείδωσης-αναγωγής, καθώς και ορισμένες αντιδράσεις καθίζησης. Κατά συνέπεια, η τιτρομετρική ανάλυση διακρίνει:

Μέθοδος εξουδετέρωσης

Συμπλεξομετρία,

Οξειδομετρικές μέθοδοι

Μέθοδοι καθίζησης.

Μέσα σε κάθε μέθοδο, διακρίνονται οι επιμέρους παραλλαγές της (Πίνακας 1). Τα ονόματά τους προέρχονται από τα ονόματα των αντιδραστηρίων που χρησιμοποιούνται σε κάθε επιλογή ως τιτλοδότηση (υπερμαγγανατομετρία, ιωδομετρία, χρωματομετρία κ.λπ.).

Τραπέζι 1.

Ταξινόμηση των τεχνικών τιτλοδότησης ανάλογα με τον τύπο της χημικής αντίδρασης που χρησιμοποιείται

Αντίδραση	Μέθοδος	Αντιδραστήριο (τιτλοδοτητής)	Επιλογή μεθόδου	Καθορισμένες ουσίες
Πρωτόλυση	Μέθοδος εξουδετέρωσης	H Cl, HClO 4, HNO 3	Οξυμέτρηση	Οσ καινούργιο
		KOH, NaOH, κ.λπ.	Αλκαλιμετρία	Οξέα
Πολυπλοκότητα-εκπαίδευση	Κομπλεξομετρία	EDTA	Κομπλεξομετρία	Μέταλλα και ενώσεις τους
			Φθοριδομετρία, κυανιομετρία	Ορισμένα μέταλλα, οργανικές ουσίες
Οξείδωση-αναγωγή	Οξειδοαναγωγική μέτρηση	KMnO4 K 2 C r 2 O 7	Υπερμαγγανατομετρία χρωματομετρία	Αναστηλωτές
		KJ και Na 2 S 2 O 3	Ιωδομετρία	Αναγωγικοί παράγοντες, οξειδωτικοί παράγοντες, οξέα
		Ασκορβικό οξύ	Ασκορβινομετρία	Οξειδωτικά μέσα
Κατακρήμνιση	Ημιμετρία	AgNO3	Αργενομετρία	Χαλίδες
		Hg 2 (NO 3) 2	Υδρομετρία
		KSCN	Ροδονομετρία	Μερικά μέταλλα
		Ba(NO3)2	Βαριομετρία	Θειικά

Ταξινόμηση με μέθοδο τιτλοδότησης.Συνήθως υπάρχουν τρεις μέθοδοι: άμεση, αντίστροφη και τιτλοδότηση υποκατάστασης. Απευθείας τιτλοδότηση περιλαμβάνει την άμεση προσθήκη τιτλοδοτητή στο διάλυμα του δείγματος. Μερικές φορές χρησιμοποιείται διαφορετική σειρά αντιδραστηρίων ανάμειξης - ένα διάλυμα δείγματος στο οποίο θέλουν να προσδιορίσουν τη συγκέντρωση του Χ προστίθεται σταδιακά σε μια γνωστή ποσότητα R. αλλά αυτό είναι και άμεση τιτλοδότηση. Και στις δύο περιπτώσεις, τα αποτελέσματα της ανάλυσης υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους ίδιους τύπους με βάση το νόμο των ισοδυνάμων.

ν X = ν R

όπου ν X και ν R είναι ο αριθμός των mol των ισοδυνάμων X και R. Οι τύποι υπολογισμού με βάση την αναλογία, καθώς και παραδείγματα υπολογισμών, θα δοθούν παρακάτω.

Η άμεση τιτλοδότηση είναι ένας βολικός και πιο συνηθισμένος τύπος ογκομέτρησης. Είναι πιο ακριβές από άλλα. Άλλωστε, τυχαία σφάλματα προκύπτουν κυρίως κατά τη μέτρηση του όγκου των διαλυμάτων και σε αυτή τη μέθοδο ογκομέτρησης ο όγκος μετράται μόνο μία φορά, ωστόσο η άμεση ογκομέτρηση δεν είναι πάντα δυνατή. Πολλές αντιδράσεις μεταξύ X και R δεν προχωρούν αρκετά γρήγορα, και μετά την προσθήκη του επόμενου τμήματος του τιτλοδοτητή, η ισορροπία δεν έχει χρόνο να εδραιωθεί στο διάλυμα. Μερικές φορές η άμεση τιτλοδότηση δεν είναι δυνατή λόγω ανεπιθύμητων ενεργειών ή έλλειψης κατάλληλου δείκτη. Σε τέτοιες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται πιο πολύπλοκα σχήματα τιτλοδότησης αντίστροφης ή υποκατάστασης. Περιλαμβάνουν τουλάχιστον δύο χημικές αντιδράσεις.

Πίσω τιτλοδότηση πραγματοποιείται σύμφωνα με ένα σχέδιο δύο σταδίων:

X + R 1 = Y 1

R 1 + R 2 = Y 2

Το βοηθητικό αντιδραστήριο R 1 εισάγεται σε επακριβώς γνωστή ποσότητα. Ο όγκος και η συγκέντρωση του διαλύματος R1 επιλέγονται έτσι ώστε το R1 να παραμένει σε περίσσεια μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης. Το τμήμα του R1 που δεν αντέδρασε στη συνέχεια τιτλοδοτείται με τιτλοδότηση R2. Ένα παράδειγμα θα ήταν η υπερμαγγανατομετρική τιτλοδότηση οργανικών ουσιών. Δεν είναι δυνατόν να τιτλοδοτήσουμε πολλές ουσίες «απευθείας» με υπερμαγγανικό λόγω της βραδύτητας της οξείδωσής τους και για άλλους λόγους. Αλλά μπορείτε πρώτα να προσθέσετε μια γνωστή (περισσότερη) ποσότητα KMnO 4 στο δείγμα που αναλύεται, να οξινίσετε και να θερμάνετε το διάλυμα που προκύπτει. Αυτό θα οδηγήσει σε πλήρη και ταχεία ολοκλήρωση της οξείδωσης των οργανικών ουσιών. Στη συνέχεια, το υπόλοιπο υπερμαγγανικό τιτλοδοτείται με κάποιο δραστικό αναγωγικό παράγοντα, για παράδειγμα, ένα διάλυμα SnCl 2 ή FeSO 4 .

Ο υπολογισμός των αποτελεσμάτων της αντίστροφης τιτλοδότησης πραγματοποιείται με βάση την προφανή σχέση:

ν X =ν R 1 - ν R 2

Εφόσον οι όγκοι σε αυτή την περίπτωση μετρώνται δύο φορές (πρώτα ο όγκος του διαλύματος αντιδραστηρίου R1, μετά ο όγκος του τιτλοδοτητή R2), το τυχαίο σφάλμα του αποτελέσματος της ανάλυσης είναι ελαφρώς υψηλότερο από ό,τι με την άμεση τιτλοδότηση. Το σχετικό σφάλμα της ανάλυσης αυξάνεται ιδιαίτερα έντονα με μια μικρή περίσσεια του βοηθητικού αντιδραστηρίου, όταν ν R 1 ≈ν R 2 .

Ταξινόμηση σύμφωνα με τη μέθοδο ελέγχου t.eq.Πολλές τέτοιες μέθοδοι είναι γνωστές. Η απλούστερη είναι η τιτλοδότηση χωρίς ενδείξεις, η πιο κοινή είναι η τιτλοδότηση με έγχρωμους δείκτες και οι πιο ακριβείς και ευαίσθητες είναι οι επιλογές τιτλοδότησης οργάνων.

Τιτλοδότηση χωρίς δείκτηβασίζεται στη χρήση αντιδράσεων που συνοδεύονται από αλλαγή των ορατών ιδιοτήτων του τιτλοδοτημένου διαλύματος. Κατά κανόνα, ένα από τα αντιδραστήρια (X ή R) έχει ορατό χρώμα. Η πρόοδος μιας τέτοιας αντίδρασης παρακολουθείται χωρίς ειδικά όργανα και χωρίς την προσθήκη αντιδραστηρίων δεικτών. Έτσι, οι άχρωμοι αναγωγικοί παράγοντες τιτλοδοτούνται σε ένα όξινο μέσο με ένα ιώδες διάλυμα ενός οξειδωτικού παράγοντα - υπερμαγγανικού καλίου (KMnO 4). Κάθε τμήμα του προστιθέμενου τιτλοδοτητή θα αποχρωματιστεί αμέσως, μετατρέποντας σε ιόντα Mn 2+ υπό τη δράση του αναγωγικού παράγοντα. Αυτό θα συνεχιστεί μέχρι την εξ. Ωστόσο, η πρώτη "επιπλέον" σταγόνα τιτλοδότησης θα κάνει το τιτλοδοτημένο διάλυμα ροζ-ιώδες· το χρώμα δεν θα εξαφανιστεί ακόμη και όταν το διάλυμα αναδευτεί. Όταν εμφανιστεί ένα επίμονο χρώμα, η ογκομέτρηση διακόπτεται και μετράται ο όγκος του τιτλοδοτητή που καταναλώνεται ( Vκ.τ.τ.). Το τέλος της τιτλοδότησης μπορεί να ανιχνευθεί όχι μόνο από την εμφάνιση χρώματος στο τιτλοδοτημένο διάλυμα, όπως στο εξεταζόμενο παράδειγμα, αλλά και από τον αποχρωματισμό του προηγουμένως χρωματισμένου διαλύματος δείγματος, καθώς και από την εμφάνιση οποιουδήποτε ιζήματος, την εξαφάνισή του, ή αλλαγή εμφάνισης. Η τιτλοδότηση χωρίς δείκτη χρησιμοποιείται αρκετά σπάνια, καθώς λίγες μόνο αντιδράσεις συνοδεύονται από αλλαγή των ορατών ιδιοτήτων του διαλύματος.

Ενόργανη τιτλοδότηση. Η πρόοδος της αντίδρασης μεταξύ X και R μπορεί να παρακολουθηθεί όχι μόνο «με το μάτι» (οπτικά), αλλά και με τη βοήθεια οργάνων που μετρούν κάποια φυσική ιδιότητα του διαλύματος. Οι επιλογές για την ενόργανη τιτλοδότηση διακρίνονται ανάλογα με την ιδιότητα του διαλύματος που ελέγχεται. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε ιδιότητα ανάλογα με την ποιοτική και ποσοτική σύνθεση του τιτλοδοτημένου διαλύματος. Δηλαδή, μπορείτε να μετρήσετε την ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός διαλύματος (αυτή η επιλογή ονομάζεται αγωγομετρικήτιτλοδότηση), το δυναμικό του ηλεκτροδίου δείκτη που είναι βυθισμένο στο τιτλοδοτημένο διάλυμα ( ποτενσιομετρικήτιτλοδότηση), απορρόφηση φωτός από το τιτλοδοτημένο διάλυμα ( φωτομετρικόςτιτλοδότηση) κ.λπ. Η τιτλοδότηση μπορεί να διακοπεί όταν επιτευχθεί μια ορισμένη προεπιλεγμένη τιμή της ιδιότητας που μετράται. Για παράδειγμα, ένα διάλυμα οξέος τιτλοδοτείται με ένα αλκάλιο έως ότου επιτευχθεί pH = 7. Ωστόσο, πιο συχνά το κάνουν διαφορετικά - η επιλεγμένη ιδιότητα του διαλύματος μετράται επανειλημμένα (ή ακόμα και συνεχώς) καθώς εισάγεται ο τιτλοδοτητής, όχι μόνο πριν , αλλά και μετά την αναμενόμενη θερμοκρασία .eq. Με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν, απεικονίζεται μια γραφική εξάρτηση της μετρούμενης ιδιότητας από τον όγκο του προστιθέμενου τιτλοδοτητή ( καμπύλη τιτλοδότησης). Κοντά στο σημείο ισοδυναμίας, παρατηρείται μια απότομη αλλαγή στη σύνθεση και τις ιδιότητες του τιτλοδοτημένου διαλύματος και καταγράφεται ένα άλμα ή συστροφή στην καμπύλη ογκομέτρησης. Για παράδειγμα, ένα άλμα στο δυναμικό ενός ηλεκτροδίου βυθισμένου σε ένα διάλυμα. Η θέση της ισοδύναμης εκτιμάται από τη θέση της καμπής στην καμπύλη. Αυτός ο τύπος ανάλυσης είναι πιο εντατική και χρονοβόρα από τη συμβατική ογκομέτρηση, αλλά δίνει πιο ακριβή αποτελέσματα. Σε μία τιτλοδότηση είναι δυνατός ο προσδιορισμός των επιμέρους συγκεντρώσεων ενός αριθμού συστατικών.

Είναι γνωστές περισσότερες από δώδεκα παραλλαγές ενόργανης τιτλομέτρησης. Σημαντικό ρόλο στη δημιουργία τους έπαιξε ο Αμερικανός αναλυτής I. Kolthoff. Οι αντίστοιχες τεχνικές διαφέρουν ως προς την ιδιότητα του διαλύματος που μετράται, στον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται και στις αναλυτικές ικανότητες, αλλά είναι όλες πιο ευαίσθητες και επιλεκτικές από τις επιλογές οπτικής τιτλοδότησης που βασίζονται σε δείκτες ή χωρίς δείκτες. Ο ενόργανος έλεγχος είναι ιδιαίτερα σημαντικός όταν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν δείκτες, για παράδειγμα, κατά την ανάλυση θολών ή έντονα χρωματισμένων διαλυμάτων, καθώς και κατά τον προσδιορισμό μικροακαθαρσιών και κατά την ανάλυση μειγμάτων. Ωστόσο, η ενόργανη τιτλομέτρηση απαιτεί τον εξοπλισμό του εργαστηρίου με ειδικά όργανα, κατά προτίμηση αυτοκαταγραφόμενα ή πλήρως αυτοματοποιημένα, κάτι που δεν είναι πάντα οικονομικά εφικτό. Σε πολλές περιπτώσεις, αρκετά ακριβή και αξιόπιστα αποτελέσματα μπορούν να ληφθούν με απλούστερο και φθηνότερο τρόπο, με βάση τη χρήση δεικτών.

Χρήση δεικτών. Μια μικρή ποσότητα ειδικού αντιδραστηρίου μπορεί να προστεθεί εκ των προτέρων στο τιτλοδοτημένο δείγμα - δείκτης. Η ογκομέτρηση θα χρειαστεί να σταματήσει τη στιγμή που ο δείκτης αλλάζει το ορατό χρώμα του υπό την επίδραση του εισαγόμενου τιτλοδοτητή· αυτό είναι το τελικό σημείο της ογκομέτρησης. Είναι σημαντικό η αλλαγή χρώματος να μην συμβαίνει σταδιακά, ως αποτέλεσμα της προσθήκης μόνο μιας «επιπλέον» σταγόνας τιτλοδοτήσεως. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο δείκτης δεν αλλάζει το χρώμα, τη διαλυτότητα ή τον χαρακτήρα της φωταύγειας. Ωστόσο, τέτοιοι δείκτες (προσρόφηση, φθορισμός, χημειοφωταύγεια κ.λπ.) χρησιμοποιούνται πολύ λιγότερο συχνά από τους έγχρωμους δείκτες. Μια αλλαγή στο χρώμα οποιουδήποτε δείκτη συμβαίνει λόγω της χημικής αλληλεπίδρασης του δείκτη με τον τιτλοδοτητή, που οδηγεί στη μετάβαση του δείκτη σε νέα μορφή.Οι ιδιότητες των δεικτών πρέπει να εξεταστούν λεπτομερέστερα.

δείκτες

Σε αναλυτικά εργαστήρια χρησιμοποιούνται αρκετές εκατοντάδες χρωματικοί δείκτες διαφόρων τύπων (οξεοβασικός, μεταλλοχρωμικός, προσροφητικός κ.λπ.). Μια φορά κι έναν καιρό, τα βάμματα που προέρχονταν από φυτά χρησιμοποιήθηκαν ως δείκτες - από βιολετί άνθη ή από έναν ειδικό τύπο λειχήνα (λίθους). Ο R. Boyle ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τέτοιους δείκτες. Επί του παρόντος, δεν χρησιμοποιούνται φυσικοί δείκτες, καθώς είναι πάντα ένα μείγμα διαφορετικών ουσιών, επομένως η μετάβαση του χρώματός τους δεν εκφράζεται σαφώς. Οι σύγχρονοι δείκτες είναι ειδικά συντεθειμένες μεμονωμένες οργανικές ενώσεις. Κατά κανόνα, οι δείκτες είναι ενώσεις της αρωματικής σειράς, τα μόρια των οποίων περιέχουν πολλές λειτουργικές ομάδες (υποκαταστάτες).Πολλές τέτοιες ενώσεις είναι γνωστές, αλλά μόνο μερικές από αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως χρωματικοί δείκτες. Ο προτεινόμενος δείκτης πρέπει να πληροί ορισμένες απαιτήσεις:

· ο δείκτης πρέπει να διαλύεται καλά, δίνοντας διαλύματα που είναι σταθερά κατά την αποθήκευση.

· Σε διάλυμα, ο δείκτης πρέπει να υπάρχει σε διάφορες μορφές, διαφορετικές ως προς τη μοριακή δομή. Πρέπει να δημιουργηθεί μια κινητή χημική ισορροπία μεταξύ των μορφών. Για παράδειγμα, η όξινη μορφή του δείκτη πηγαίνει στη βασική μορφή (και αντίστροφα), η οξειδωμένη μορφή στην ανηγμένη μορφή (και αντίστροφα). ένας μεταλλοχρωμικός δείκτης συνδέεται αναστρέψιμα σε σύμπλοκο με μεταλλικά ιόντα κ.λπ.

· ο χρωματικός δείκτης πρέπει να είναι έντονος απορροφούν το φως στην ορατή περιοχή του φάσματος. Το χρώμα του διαλύματός του πρέπει να διακρίνεται ακόμη και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις (10 -6 - 10 -7 mol/l). Σε αυτή την περίπτωση, θα είναι δυνατή η εισαγωγή πολύ μικρών ποσοτήτων δείκτη στο τιτλοδοτημένο διάλυμα, το οποίο βοηθά στην απόκτηση ακριβέστερων αναλυτικών αποτελεσμάτων.

· διαφορετικές μορφές του δείκτη πρέπει να είναι διαφορετικές ως προς το χρώμα τους, δηλαδή στο φάσμα απορρόφησης στην ορατή περιοχή. Σε αυτήν την περίπτωση, θα παρατηρηθεί μια χρωματική μετάβαση με αντίθεση κατά τη διάρκεια της ογκομέτρησης.Για παράδειγμα, η μετάβαση χρώματος του δείκτη από ροζ σε σμαραγδένιο πράσινο είναι καθαρά ορατή στο μάτι. Είναι πολύ πιο δύσκολο να καθοριστεί το τελικό σημείο ογκομέτρησης (π.χ.) με το μεταβατικό ροζ ή πορτοκαλί ή βιολετί χρώμα. Είναι πολύ σημαντικό πόσο διαφορετικά είναι τα φάσματα απορρόφησης των δύο μορφών του δείκτη. Εάν ένα από τα σχήματα του δείκτη απορροφά το μέγιστο φως με μήκος κύματος λ 1 και το άλλο με μήκος κύματος λ 2, τότε η διαφορά Δλ = λ 1 - λ 2 χαρακτηρίζει την αντίθεση της μετάβασης χρώματος. Όσο μεγαλύτερο είναι το Δλ, τόσο καλύτερα γίνεται αντιληπτή η χρωματική μετάβαση του δείκτη. Για να αυξηθεί η οπτική αντίθεση μιας χρωματικής μετάβασης, μερικές φορές χρησιμοποιούνται μείγματα διαφορετικών δεικτών ή προστίθεται μια ξένη αδρανής βαφή στον δείκτη.

· η μετάβαση του δείκτη από τη μια μορφή στην άλλη όταν η σύνθεση του διαλύματος αλλάζει θα πρέπει να συμβεί πολύ γρήγορα, σε κλάσματα του δευτερολέπτου.

· η μετάβαση πρέπει να προκαλείται από έναν μόνο παράγοντα, τον ίδιο για όλους τους δείκτες αυτού του τύπου. Έτσι, μια αλλαγή στο χρώμα ενός δείκτη οξέος-βάσης δεν πρέπει να συμβαίνει λόγω αντιδράσεων άλλου τύπου, για παράδειγμα, κατά την αλληλεπίδραση με οξειδωτικά μέσα, ή μεταλλικά ιόντα ή πρωτεΐνες! Αντίθετα, οι δείκτες οξειδοαναγωγής πρέπει να αλλάζουν το χρώμα τους μόνο λόγω αλληλεπίδρασης με οξειδωτικά και αναγωγικά μέσα, και αυτό θα πρέπει να συμβαίνει σε ένα συγκεκριμένο δυναμικό για κάθε δείκτη οξειδοαναγωγής. Το χρώμα αυτών των δεικτών και το δυναμικό μετάβασης δεν πρέπει να εξαρτώνται από το pH του διαλύματος. Δυστυχώς, στην πράξη, το δυναμικό μετάβασης πολλών δεικτών οξειδοαναγωγής εξαρτάται από το pH.

Για να αποδυναμωθεί η επίδραση των πλευρικών διεργασιών, μερικές φορές ο δείκτης δεν εισάγεται στο τιτλοδοτημένο διάλυμα, αλλά, αντίθετα, κατά τη διάρκεια της τιτλοδότησης, λαμβάνεται περιοδικά μια σταγόνα του τιτλοδοτημένου διαλύματος, αναμιγνύεται σε γυαλί ρολογιού με μια σταγόνα του δείκτη διάλυμα και παρατήρησε ποιο χρώμα προκύπτει. Αυτή η τεχνική επιτρέπει τη χρήση δεικτών που αντιδρούν μη αναστρέψιμα. Είναι πιο βολικό να εργάζεστε με μια "εξωτερική ένδειξη" εάν μουλιάζετε το χαρτί εκ των προτέρων.

Το τελικό σημείο της ογκομέτρησης, που καθορίζεται από τη μετάβαση χρώματος του δείκτη, μπορεί να μην συμπίπτει με το σημείο ισοδυναμίας. Αναντιστοιχία Vκ.τ.τ. Και VΤο t.eq οδηγεί σε συστηματικό σφάλμα στο αποτέλεσμα της ανάλυσης. Το μέγεθος του σφάλματος καθορίζεται από τη φύση του δείκτη, τη συγκέντρωσή του και τη σύνθεση του τιτλοδοτημένου διαλύματος.

Η αρχή της επιλογής δεικτών είναι πολύ απλή και καθολική : το χαρακτηριστικό μετάπτωσης του δείκτη (δείκτης τιτλοδότησης pT, δυναμικό μετάπτωσης, κ.λπ.) πρέπει να αντιστοιχεί στην αναμενόμενη σύνθεση του τιτλοδοτημένου διαλύματος στο σημείο ισοδυναμίας.Έτσι, εάν ένας αναλυτής τιτλοδοτήσει ένα υδατικό διάλυμα ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση, στο σημείο ισοδυναμίας το διάλυμα θα έχει pH = 7. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί ένας δείκτης οξέος-βάσης που αλλάζει χρώμα σε περίπου pH 7 (μπλε βρωμοθυμόλης, κ.λπ.) Απαιτούμενες πληροφορίες σχετικά με τους δείκτες τιτλοδότησης pT για δείκτες διαφόρων τύπων υπάρχουν στη βιβλιογραφία αναφοράς.

Υπολογισμός των αποτελεσμάτων της ογκομετρικής ανάλυσης

Δεν συνιστάται ο υπολογισμός των αποτελεσμάτων της ογκομετρικής ανάλυσης απευθείας από την εξίσωση της αντίδρασης, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας αναλογίες. Αυτή η «σχολική» μέθοδος επίλυσης προβλημάτων υπολογισμού είναι παράλογη και, κατά κανόνα, δεν παρέχει την απαιτούμενη ακρίβεια. Τα αποτελέσματα της τιτρομετρικής ανάλυσης υπολογίζονται χρησιμοποιώντας έναν από πολλούς έτοιμους αλγεβρικούς τύπους που προέρχονται με βάση το νόμο των ισοδυνάμων. Τα αρχικά δεδομένα θα είναι ο όγκος του τιτλοδοτητή που καταναλώθηκε (σε χιλιοστόλιτρα) και η συγκέντρωση του τιτλοδοτητή (σε mol/λίτρο)· πρέπει να καθοριστούν με την απαιτούμενη ακρίβεια.

Η μέθοδος υπολογισμού δεν εξαρτάται από τον τύπο της χημικής αντίδρασης που λαμβάνει χώρα κατά την τιτλοδότηση και τη μέθοδο ελέγχου του σημείου ισοδυναμίας (δείκτης, συσκευή κ.λπ.). Η επιλογή του τύπου υπολογισμού καθορίζεται από τη μέθοδο τιτλοδότησης (άμεση, αντίστροφη, υποκατάσταση) κατά την ανάλυση. Κατά την επιλογή ενός τύπου, πρέπει να διακρίνονται δύο περιπτώσεις: α) υπολογισμός της συγκέντρωσης του διαλύματος Χ, β) προσδιορισμός της κλάσμα μάζας του συστατικού (ποσοστό Χ στο δείγμα).

Οι τύποι υπολογισμού φαίνονται πιο απλοί εάν οι συγκεντρώσεις του συστατικού που προσδιορίζεται και του τιτλοδοτητή εκφράζονται ως ο αριθμός των γραμμομορίων των ισοδυνάμων τους ανά λίτρο των αντίστοιχων διαλυμάτων, δηλ. χρησιμοποιήστε τη συγκέντρωση του συστατικού που προσδιορίζεται ( N x ) και τιτλοδότηση (N T ), που εκφράζεται ως ο αριθμός των ισοδύναμων γραμμομορίων ανά λίτρο διαλύματος. Προηγουμένως, αυτές οι συγκεντρώσεις ονομάζονταν φυσιολογικές. Τώρα αυτός ο όρος δεν συνιστάται, αλλά στην πράξη χρησιμοποιείται πολύ ευρέως, ειδικά στην οξειδομετρία. Αλλά στη συμπλοκομετρία και σε ορισμένες άλλες μεθόδους, όπου 1 mole της αναλυόμενης ουσίας X αντιδρά πάντα με 1 mole τιτλοδοτητή, οι κανονικές συγκεντρώσεις συμπίπτουν με τις συνήθεις μοριακές συγκεντρώσεις ( C x και C T ), και επομένως δεν χρειάζεται να χρησιμοποιηθούν κανονικές συγκεντρώσεις και ισοδύναμα κατά τον υπολογισμό των αποτελεσμάτων.

Σε αντίθεση με τις συνηθισμένες μοριακές συγκεντρώσεις, η κανονική συγκέντρωση προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη τη χημεία της αντίδρασης που λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της τιτλοδότησης. Είναι χρήσιμο να θυμόμαστε ότι η κανονική συγκέντρωση του Χ σε ένα διάλυμα είναι είτε ίση με τη μοριακή του συγκέντρωση είτε την υπερβαίνει αρκετές (2,3,4...) φορές, ανάλογα με το πόσα πρωτόνια (ή ηλεκτρόνια) εμπλέκονται στο αντίδραση, ανά σωματίδιο Χ. Κατά τη σύνταξη της εξίσωσης αντίδρασης, τον προσδιορισμό των ισοδυνάμων και τον υπολογισμό των κανονικών συγκεντρώσεων, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι συνθήκες υπό τις οποίες γίνεται η τιτλοδότηση, ακόμη και η επιλογή του δείκτη.

Βάροςτιτλοδοτημένος Xatαπευθείας τιτλοδότησηίσο (σε mg):

m x =N T . V T . E x, (1),

όπου Ε x - μοριακή μάζα του ισοδύναμου του Χ, που αντιστοιχεί σε ένα πρωτόνιο (σε αντιδράσεις οξέος-βάσης), ένα ηλεκτρόνιο (σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής), έναν συνδέτη (σε αντιδράσεις συμπλοκοποίησης) κ.λπ. V T – όγκος τιτλοδοτήσεως (σε ml). Στη συμπλοκομετρία, η μάζα της αναλυόμενης ουσίας (σε mg) υπολογίζεται καλύτερα χρησιμοποιώντας έναν τύπο που περιλαμβάνει την ποσότηταΜ x -μοριακή μάζα Χ:

m x = C T . V T . Μ x (2).

Από το σημείο 4.11 προκύπτει ότι το κλάσμα μάζας του X στο δείγμα, εκφρασμένο σε %, είναι ίσο με:

%X = N T . V T . Ε x . 100%/m μικρό , (3),

όπου μ μικρό - μάζα του δείγματος σε mg Συνήθως, το αποτέλεσμα της ογκομέτρησης δεν εξαρτάται από τον όγκο του νερού στον οποίο διαλύθηκε το δείγμα πριν από την τιτλοδότηση και αυτός ο όγκος δεν λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς. Εάν τιτλοποιήσετε όχι ολόκληρο το δείγμα, αλλά μόνο μέρος του (ένα κλάσμα), τότε πρέπει να λάβετε υπόψη έναν πρόσθετο συντελεστήΠΡΟΣ ΤΗΝ , ίσο με την αναλογία V 0 - όγκος διαλύματος στον οποίο μεταφέρθηκε αυτό το δείγμα και από τον οποίο ελήφθησαν δείγματα V aliq - ογκομετρικό κλάσμα:

m x = K. N T . V T . Ε χ, (4).

Κατά τον υπολογισμό συγκεντρώσειςσύμφωνα με τη μέθοδο της άμεσης (ή υποκατάστασης) ογκομέτρησης, χρησιμοποιείται ένας απλός τύπος, που προκύπτει άμεσα από τον νόμο των ισοδυνάμων:

N x. V x =N T . V T (5).

ανάλυση, αλλά σε εργοστασιακά εργαστήρια χρησιμοποιούν και άλλες μεθόδους υπολογισμού.

Παρασκευή διαλυμάτων εργασίας στην ογκομέτρηση

Διαλύματα εργασίας επακριβώς γνωστής συγκέντρωσης που χρησιμοποιούνται στην ογκομετρική ανάλυση παρασκευάζονται με διάφορους τρόπους:

· με ακριβή ζύγιση του χημικού αντιδραστηρίουλαμβάνεται σε αναλυτικό ισοζύγιο. Αυτό το δείγμα διαλύεται σε μικρή ποσότητα διαλύτη και στη συνέχεια ο όγκος του προκύπτοντος διαλύματος ρυθμίζεται στο σημάδι σε μια ογκομετρική φιάλη. Τα διαλύματα που προκύπτουν ονομάζονται πρότυπα και τα αντίστοιχα αντιδραστήρια ονομάζονται πρωτογενή πρότυπα. Μόνο μερικές ουσίες μπορούν να είναι πρωταρχικά πρότυπα - πρέπει να είναι καθαρές χημικές ουσίες σταθερής και επακριβώς γνωστής σύνθεσης, στερεές σε θερμοκρασία δωματίου, σταθερές στον αέρα και όχι υγροσκοπικές ή πτητικές. Παραδείγματα περιλαμβάνουν διχρωμικό κάλιο, σύνθετη III, οξαλικό οξύ. Αντίθετα, από ένα δείγμα είναι αδύνατο να παρασκευαστεί ένα πρότυπο διάλυμα υδροχλωρικού οξέος (το αντιδραστήριο «υδροχλωρικό οξύ» είναι ένα υγρό με ανακριβώς γνωστή σύνθεση), χλωριούχου σιδήρου (οξειδώνεται γρήγορα στον αέρα), υδροξειδίου του νατρίου (υγροσκοπικό) και πολλές άλλες ουσίες.

· από σταθερά κανάλια. Αυτός ο όρος αναφέρεται σε μια σφραγισμένη γυάλινη αμπούλα που περιέχει μια ορισμένη ποσότητα αντιδραστηρίου, συνήθως 0,1000 mol ισοδύναμο. Τα Fixan παρασκευάζονται στο εργοστάσιο. Εάν στο εργαστήριο μεταφέρετε ποσοτικά το περιεχόμενο του fixanal σε ογκομετρική φιάλη των 1000 ml και το φέρετε στο σημάδι με διαλύτη, θα λάβετε ένα λίτρο διαλύματος ακριβώς 0,1000 N. Η παρασκευή διαλυμάτων στερέωσης όχι μόνο εξοικονομεί χρόνο του αναλυτή, αλλά επιτρέπει επίσης την παρασκευή διαλυμάτων με επακριβώς γνωστές συγκεντρώσεις από ουσίες που δεν έχουν το σύμπλεγμα ιδιοτήτων που απαιτείται για τα πρωτεύοντα πρότυπα (για παράδειγμα, διαλύματα στερέωσης υδροχλωρικού οξέος, αμμωνίας ή ιωδίου). .

· σύμφωνα με ένα περίπου γνωστό ζυγισμένο τμήμα του χημικού αντιδραστηρίου που λαμβάνεται σε τεχνική κλίμακα. Αυτό το δείγμα διαλύεται σε περίπου γνωστή ποσότητα διαλύτη. Στη συνέχεια πραγματοποιείται μια πρόσθετη λειτουργία - τυποποίηση του προκύπτοντος διαλύματος. Για παράδειγμα, ένα ακριβές ζυγισμένο μέρος μιας άλλης ουσίας (πρωτεύον πρότυπο) τιτλοδοτείται με το προκύπτον διάλυμα. Μπορείτε να το κάνετε με άλλο τρόπο: πάρτε έναν γνωστό όγκο (κλάσμα) του παρασκευασμένου διαλύματος και ογκομετρήστε το με ένα κατάλληλο πρότυπο διάλυμα.Με βάση τον όγκο που χρησιμοποιείται για την τιτλοδότηση, υπολογίζεται η ακριβής συγκέντρωση του παρασκευασμένου διαλύματος. Τέτοιες λύσεις ονομάζονται τυποποιημένες. Για παράδειγμα, ένα διάλυμα ΚΟΗ τυποποιείται χρησιμοποιώντας ένα ζυγισμένο τμήμα οξαλικού οξέος ή χρησιμοποιώντας ένα σταθερό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος. Εάν μια ουσία στο εργαστήριο είναι διαθέσιμη με τη μορφή συμπυκνωμένου διαλύματος περίπου γνωστής συγκέντρωσης (για παράδειγμα, υδροχλωρικό οξύ), τότε αντί να ζυγιστεί, μετράται ένας συγκεκριμένος προ-υπολογισμένος όγκος του συμπυκνωμένου διαλύματος. Αυτό απαιτεί γνώση της πυκνότητας του αρχικού διαλύματος. Στη συνέχεια, όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, το διάλυμα που προκύπτει τυποποιείται.

Η συγκέντρωση των διαλυμάτων δεν πρέπει να αλλάζει αυθόρμητα κατά την αποθήκευση. Σε αυτή την περίπτωση μπορούν να χρησιμοποιηθούν προπαρασκευασμένα διαλύματα (τυποποιημένα ή τυποποιημένα) για ογκομέτρηση χωρίς πρόσθετες εργασίες. Πρέπει να σημειωθεί ότι όσο πιο αραιωμένο είναι το διάλυμα, τόσο λιγότερο σταθερό είναι κατά την αποθήκευση (υδρόλυση της διαλυμένης ουσίας, οξείδωσή της με αέρα οξυγόνου, προσρόφηση στην εσωτερική επιφάνεια γυαλικών κ.λπ.). Επομένως, διαλύματα εργασίας με χαμηλές συγκεντρώσεις, κατά κανόνα, δεν προετοιμάζονται εκ των προτέρων. Παρασκευάζονται μόνο όπως χρειάζεται, την ημέρα της χρήσης. Για να γίνει αυτό, τα αρχικά (τυποποιημένα, σταθερά ή τυποποιημένα) διαλύματα αραιώνονται με έναν καθαρό διαλύτη σε επακριβώς γνωστό αριθμό φορών (συνήθως το διάλυμα αραιώνεται 5 ή 10 φορές σε μία διαδικασία). Εάν απαιτούνται ακόμη περισσότερα αραιωμένα διαλύματα, αυτή η λειτουργία επαναλαμβάνεται. Για παράδειγμα, από ένα διάλυμα 0,1 Μ παρασκευάζεται 0,01 Μ, από αυτό - 0,001 Μ κ.λπ.

Η παρασκευή διαλυμάτων με επακριβώς γνωστές συγκεντρώσεις απαιτεί τη χρήση ενός ολόκληρου σετ ειδικών εργαλείων μέτρησης που επιτρέπουν τη μέτρηση των όγκων με την απαιτούμενη ακρίβεια. Πρόκειται για ογκομετρικές φιάλες, πιπέτες και προχοΐδες. Τα εγχειρίδια για εργαστηριακές εργασίες παρέχουν περιγραφές μέτρησης γυαλικών και κανόνες για την εργασία με αυτά.

Μέθοδοι τιτλοδότησης

Μέθοδος χωριστών δειγμάτων και μέθοδος δειγμάτων. Για να μειωθεί η επίδραση των τυχαίων σφαλμάτων, οι τιτλοδοτήσεις συνήθως επαναλαμβάνονται πολλές φορές και στη συνέχεια υπολογίζεται ο μέσος όρος των αποτελεσμάτων. Οι επαναλαμβανόμενες αναλύσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν με δύο διαφορετικούς τρόπους: με τη μέθοδο των μεμονωμένων δειγμάτων ή με τη μέθοδο aliquot. Και οι δύο μέθοδοι χρησιμοποιούνται τόσο για τυποποίηση λύσεων εργασίας όσο και για άμεση ανάλυση πραγματικών αντικειμένων.

Μέθοδος μεμονωμένων δειγμάτωνΤο , όπως είναι σαφές από το όνομά του, προϋποθέτει ότι πολλά μέρη του αναλυόμενου υλικού λαμβάνονται για ογκομέτρηση. Οι μάζες τους πρέπει να είναι περίπου ίσες. Το μέγεθος του δείγματος επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη την επιθυμητή κατανάλωση τιτλοδοτητή ανά τιτλοδότηση (όχι περισσότερο από τον όγκο της προχοΐδας) και λαμβάνοντας υπόψη τη συγκέντρωση του τιτλοδοτητή.

Ας ληφθούν τρεις ζυγισμένες μερίδες οξαλικού οξέος, οι μάζες των οποίων φαίνονται στον Πίνακα 2. Με βάση τα δεδομένα κάθε τιτλοδότησης υπολογίζεται η συγκέντρωση ΚΟΗ (ξεχωριστά!). Στη συνέχεια, οι συγκεντρώσεις υπολογίζονται κατά μέσο όρο.

Πίνακας 2. Ένα παράδειγμα υπολογισμού των αποτελεσμάτων της ανάλυσης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των μεμονωμένων δειγμάτων

Κρεμάστε τον αριθμό	Βάρος, mg	Όγκος τιτλοδοτήσεως, ml	Βρέθηκε συγκέντρωση ΚΟΗ, mol/l
	95,7	14,9	0,102
	106,9	16,2	0,105
	80,8	12,7	0,101
Μέσο αποτέλεσμα ανάλυσης C KOH = 0,103 mol/l

Μέθοδος τιτλοδότησης κατάλληλων ποσοτήτων (ή μέθοδος με πιπέτα)βασίζεται στην τιτλοδότηση πολλών μεμονωμένων κλασμάτων - μικρών όγκων του δοκιμαστικού διαλύματος, που επιλέγονται με τη χρήση πιπέτων.

Η μέθοδος των μεμονωμένων μερίδων και η μέθοδος ογκομέτρησης χρησιμοποιούνται όχι μόνο για άμεση τιτλοδότηση, όπως φαίνεται στα παραδείγματα που δίνονται, αλλά και για αντίστροφη τιτλοδότηση και τιτλοδότηση υποκατάστασης. Κατά την επιλογή μιας μεθόδου τιτλοδότησης, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η μέθοδος μεμονωμένων δειγμάτων δίνει πιο ακριβή αποτελέσματα, αλλά είναι πιο εντατική και απαιτεί μεγαλύτερο όγκο υπολογισμών. Επομένως, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείται η μέθοδος των μεμονωμένων μερίδων για την τυποποίηση των λύσεων εργασίας και για τις σειριακές αναλύσεις να χρησιμοποιείται η πιο γρήγορη μέθοδος κλασμάτων.

Σχήμα καμπυλών ογκομέτρησης

Καμπύλες λογαριθμικής ογκομέτρησηςαντιπροσωπεύουν μια γραφική εξάρτηση του λογάριθμου της συγκέντρωσης ισορροπίας ενός από τα αντιδραστήρια από τον όγκο του προστιθέμενου τιτλοδοτητή. Αντί για τον λογάριθμο της συγκέντρωσης, η τιμή του pH του διαλύματος (τιμή υδρογόνου) συνήθως απεικονίζεται στον κατακόρυφο άξονα. Χρησιμοποιούνται επίσης άλλοι παρόμοιοι δείκτες (για παράδειγμα, pAg = - log), καθώς και η τιμή εκείνων των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του τιτλοδοτημένου διαλύματος, που εξαρτώνται γραμμικά από τους λογάριθμους των συγκεντρώσεων ισορροπίας. Ένα παράδειγμα θα ήταν το δυναμικό ηλεκτροδίου (Ε).

Εάν το διάλυμα περιέχει μόνο μία ουσία που αντιδρά με τον τιτλοδοτητή και η αντίδραση περιγράφεται με μία μόνο χημική εξίσωση (δηλαδή, δεν συμβαίνει σταδιακά), μια σχεδόν κάθετη τομή που ονομάζεται άλμα τιτλοδότησης . Αντίθετα, τμήματα της καμπύλης μακριά από το ισοδύναμο. κοντά στο οριζόντιο. Ένα παράδειγμα είναι η εξάρτηση του pH των διαλυμάτων από τον όγκο V του προστιθέμενου τιτλοδοτητή, που φαίνεται στο Σχ. 1

Εικ.1. Τύπος καμπυλών ογκομέτρησης

Όσο υψηλότερο είναι το ύψος του άλματος στην καμπύλη ογκομέτρησης, τόσο ακριβέστερα μπορεί να καθοριστεί το σημείο ισοδυναμίας.

Τιτλοδότηση οξέος-βάσης (μέθοδος εξουδετέρωσης)

Αρχή της μεθόδου

Η μέθοδος εξουδετέρωσης βασίζεται σε αντιδράσεις οξέος-βάσης (πρωτολυτικές). Κατά τη διάρκεια αυτής της ογκομέτρησης, η τιμή του pH του διαλύματος αλλάζει. Οι αντιδράσεις οξέος-βάσης είναι οι πλέον κατάλληλες για τιτρομετρική ανάλυση: προχωρούν σύμφωνα με αυστηρά καθορισμένες εξισώσεις, χωρίς παράπλευρες διεργασίες και με πολύ υψηλή ταχύτητα. Η αλληλεπίδραση ισχυρών οξέων με ισχυρές βάσεις οδηγεί σε υψηλές σταθερές ισορροπίας. Για την ανίχνευση c.t.t. Υπάρχει μια βολική και καλά μελετημένη μέθοδος - η χρήση δεικτών οξέος-βάσης. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ενόργανες μέθοδοι· είναι ιδιαίτερα σημαντικές όταν τιτλοδοτούνται μη υδατικά, θολά ή έγχρωμα διαλύματα.

Η μέθοδος εξουδετέρωσης περιλαμβάνει δύο επιλογές - οξυμέτρηση(τιτλοδότη - διάλυμα ισχυρού οξέος) και αλκαλιμετρία(το τιτλοδοτούμενο είναι διάλυμα ισχυρής βάσης). Αυτές οι μέθοδοι χρησιμοποιούνται αντίστοιχα για τον προσδιορισμό βάσεων και οξέων, συμπεριλαμβανομένων των ιοντικών και πολυπρωτικών. Η ικανότητα τιτλοδότησης ισχυρών πρωτολυτών καθορίζεται από τη συγκέντρωσή τους. η τιτλοδότηση είναι δυνατή εάν C x> 10 - 4 M Κατά τη διάρκεια αυτής της τιτλοδότησης, λαμβάνει χώρα η ακόλουθη αντίδραση σε ένα υδατικό διάλυμα:

H 3 O + +OH - ® 2Η2Ο

Η τιτλοδότηση των ασθενών οξέων και των ασθενών βάσεων σε υδατικά διαλύματα ακολουθεί τα ακόλουθα σχήματα:

HA+OH - ® H 2 O (αλκαλιμετρία)

Β+Η3Ο+ ® NV + + H 2 O (οξινομετρία)

Παραδείγματα πρακτικών εφαρμογών της οξεοβασικής τιτλοδότησης:

· Προσδιορισμός της οξύτητας των προϊόντων διατροφής, των εδαφών και των φυσικών νερών (αλκαλομετρική τιτλοδότηση υδατικών διαλυμάτων με δείκτη φαινολοφθαλεΐνης).

· Προσδιορισμός της οξύτητας των προϊόντων πετρελαίου (αλκαλομετρική τιτλοδότηση μη υδατικών διαλυμάτων με ενόργανο έλεγχο c.t.t.);

· Προσδιορισμός ανθρακικών και διττανθρακικών αλάτων σε ορυκτά και δομικά υλικά (οξινομετρική τιτλοδότηση υδατικών διαλυμάτων με δύο δείκτες).

· προσδιορισμός αζώτου σε άλατα αμμωνίου και οργανικές ουσίες (μέθοδος Kjeldahl). Στην περίπτωση αυτή, οι οργανικές ουσίες που περιέχουν άζωτο αποσυντίθενται με βρασμό με πυκνό θειικό οξύ παρουσία αλάτων υδραργύρου, το άζωτο αμμωνίας αποστάζεται με τη δράση ενός αλκαλίου όταν θερμαίνεται, η αμμωνία απορροφάται με ένα πρότυπο διάλυμα HCl, που λαμβάνεται σε υπέρβαση. Στη συνέχεια, το μέρος του HCl που δεν αντέδρασε τιτλοδοτείται με αλκάλιο παρουσία του δείκτη πορτοκαλί μεθυλίου. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί τόσο την αρχή της υποκατάστασης όσο και τη μέθοδο οπισθοτιτλοδότησης.

Λύσεις εργασίας.Για την οξινομετρική τιτλοδότηση υδατικών διαλυμάτων, χρησιμοποιούνται ως τιτλοδοτητές:διαλύματα ισχυρών οξέων (HCl, λιγότερο συχνά HNO 3 ή H 2 SO 4). ΣΕ αλκαλιμετρία τιτλοδοτών - διαλύματα NaOH ή ΚΟΗ. Ωστόσο, τα αναγραφόμενα αντιδραστήρια δεν έχουν ιδιότητες που θα επέτρεπαν την παρασκευή τυπικών διαλυμάτων από αυτά απλώς ζυγίζοντάς τα με ακρίβεια. Έτσι, τα στερεά αλκάλια είναι υγροσκοπικά και περιέχουν πάντα ανθρακικές ακαθαρσίες. Στην περίπτωση του HCl και άλλων ισχυρών οξέων, το αρχικό αντιδραστήριο δεν είναι καθαρή ουσία, αλλά διάλυμα με ασαφώς γνωστή συγκέντρωση. Επομένως, στη μέθοδο εξουδετέρωσης, αρχικά παρασκευάζεται ένα διάλυμα με περίπου γνωστή συγκέντρωση και στη συνέχεια τυποποιείται. Τα διαλύματα οξέος τυποποιούνται χρησιμοποιώντας άνυδρο ανθρακικό νάτριο Na 2 CO 3 (σόδα) ή τετραβορικό νάτριο Na 2 B 4 O 7 . 10Η 2 Ο (βόρακας). Ο βόρακας αντιδρά με το νερό όταν διαλυθεί:

B 4 O 7 2– +3H 2 O=2H 3 VO 3 + 2VO 2 –

Το μεταβορικό που προκύπτει είναι μια αρκετά ισχυρή βάση. Τιτλοδοτείται με οξύ:

VO 2 – + H 3 O + = H 3 VO 3.

Προφανώς, η μοριακή μάζα του ισοδύναμου βόρακα είναι Μ(½ Na 2 B 4 O 7 . 10Η2Ο) = 190,71 g/mol. Το υψηλό ισοδύναμο μοριακής μάζας είναι ένα πλεονέκτημα του βόρακα ως πρωταρχικού προτύπου. Τα αλκαλικά διαλύματα τυποποιούνται χρησιμοποιώντας υδροφθαλικό κάλιο. Το μόριο υδροφθαλικού περιέχει ένα κινητό πρωτόνιο και έχει τις ιδιότητες ενός ασθενούς οξέος:

Το βενζοϊκό οξύ C 6 H 5 COOH και το οξαλικό οξύ H 2 C 2 O 4 χρησιμοποιούνται συχνά ως πρότυπα . 2H 2 O και άλλα ασθενή οργανικά οξέα (στερεές, καθαρές, σταθερές ουσίες). Τυποποιημένα διαλύματα οξέων και βάσεων 0,1000 Μ στα εργαστήρια συνήθως παρασκευάζονται από σταθεροποιητικά. Το παρασκευασμένο διάλυμα οξέος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τυποποίηση του αλκαλικού διαλύματος και αντίστροφα. Τα τυποποιημένα διαλύματα οξέος είναι σταθερά και μπορούν να αποθηκευτούν χωρίς αλλαγές για απεριόριστο χρονικό διάστημα. Τα αλκαλικά διαλύματα είναι λιγότερο σταθερά· συνιστάται η αποθήκευση τους σε κερωμένα ή φθοροπλαστικά δοχεία για να αποφευχθεί η αλληλεπίδραση με το γυαλί. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι τα αλκαλικά διαλύματα απορροφούν CO 2 από τον αέρα· κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης προστατεύονται χρησιμοποιώντας ένα σωλήνα γεμάτο με ασβέστη ή ανθρακικό ασβέστη.

Ρύζι. 2. Ισχυρές καμπύλες εξουδετέρωσης οξέος.

1 - 0,1 M, 2 - 0,01 M, 3 - 0,001 M.

Για την ανίχνευση c.t.t. με έναν έγχρωμο δείκτη, είναι απαραίτητο το ύψος άλματος να είναι μεγαλύτερο από το πλάτος του διαστήματος μετάβασης του δείκτη. Το τελευταίο είναι συνήθως περίπου δύο μονάδες pH.

Το ύψος του άλματος στην καμπύλη εξουδετέρωσης των ασθενών οξέων εξαρτάται από την ισχύ του οξέος (την τιμή της όξινης σταθεράς του, ή pK a ). Δηλαδή, όσο πιο αδύναμο είναι το οξύ (όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή pK a), τόσο μικρότερο, ενώ άλλα πράγματα είναι ίσα, θα πρέπει να είναι το ύψος του άλματος.

1 - υδροχλωρικό οξύ, 2 - οξικό οξύ (pKa = 4,8), 3 - υδροκυανικό οξύ (pKa = 9,2).

Το ύψος του άλματος πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το πλάτος της ζώνης μετάβασης του δείκτη, που είναι συνήθως 2 μονάδες pH. Ως εκ τούτου, να Όπως στην περίπτωση των ισχυρών ηλεκτρολυτών, κριτήριο τιτλοδότησης Ο ασθενής πρωτόλιθος με σφάλμα 1% μπορεί να προέλθει από τη συνθήκη ∆p Н ±1% ≥ 2. Για υδατικό διάλυμα ασθενούς οξέος, λαμβάνουμε το απαιτούμενο κριτήριο με την ακόλουθη μορφή:

R ΠΡΟΣ ΤΗΝένα+ σελ ΜΕ≤ 8

Όταν p C = 2 κρίσιμη τιμή p Κ αισοδυναμεί 6. Με άλλα λόγια, εάν το οξύ είναι πολύ ασθενές, και το pK του ΕΝΑπερισσότερο από 6, τότε είναι αδύνατο να το τιτλοποιήσετε με ακρίβεια με χρωματικούς δείκτες.

Τιτλοδότηση μιγμάτων πρωτολίθων και πολυπρωτονίων πρωτολίθων.Σε μικτά διαλύματα, τα ισχυρά οξέα καταστέλλουν την πρωτόλυση των ασθενέστερων. Το ίδιο παρατηρείται και σε διαλύματα που περιέχουν μείγμα βάσεων διαφορετικής ισχύος.Όταν προστίθεται ένας τιτλοδοτητής σε ένα τέτοιο μείγμα, πρώτα τιτλοδοτείται ο ισχυρότερος πρωτολύτης και μόνο τότε ο ασθενέστερος αντιδρά με τον τιτλοδοτητή. Ωστόσο, ο αριθμός των αλμάτων που παρατηρούνται στην καμπύλη τιτλοδότησης ενός μείγματος εξαρτάται όχι μόνο από τον αριθμό των πρωτολυτών που υπάρχουν, αλλά και από τις απόλυτες τιμές των αντίστοιχων σταθερών οξύτητας (βασικότητας), καθώς και από την αναλογία τους. Οι σταθερές οξύτητας (ή βασικότητας) των συστατικών του μείγματος πρέπει να διαφέρουν περισσότερο από 10 4 φορές, μόνο στην περίπτωση αυτή θα παρατηρηθούν ξεκάθαρα άλματα ογκομέτρησης στην καμπύλη ογκομέτρησης και το σχετικό σφάλμα στον προσδιορισμό κάθε συστατικού δεν θα υπερβαίνει 1%. Το κριτήριο για τη δυνατότητα χωριστής τιτλοδότησης των πρωτολυτών είναι ο λεγόμενος «κανόνας τεσσάρων μονάδων»:

(6)

Οι πολυπρωτονικοί πρωτολύτες αντιδρούν με τους τίτλους σταδιακά, πρώτα στο πρώτο στάδιο, μετά στο δεύτερο, κ.λπ., εάν οι αντίστοιχες σταθερές οξύτητας διαφέρουν σύμφωνα με την προϋπόθεση (6). .

Για παράδειγμα, ας αναλύσουμε την πιθανότητα

Εικ.5. Καμπύλη ογκομέτρησης μίγματος ανθρακικών και διττανθρακικών ιόντων με διάλυμα HCl.

Υποδεικνύονται οι τιμές pH στις οποίες παρατηρούνται χρωματικές μεταβάσεις των δεικτών.

Κατά την τιτλοδότηση ενός μείγματος δύο ισχυρών οξέων, ενός μείγματος δύο εξίσου αδύναμων οξέων ή ενός μείγματος δύο βάσεων με παρόμοιο p ΠΡΟΣ ΤΗΝσιΔεν υπάρχουν δύο ξεχωριστά άλματα στην καμπύλη ογκομέτρησης. Ωστόσο, είναι ακόμα αρκετά δυνατό να προσδιοριστεί χωριστά η συγκέντρωση των συστατικών τέτοιων μειγμάτων. Αυτά τα προβλήματα επιλύονται με επιτυχία χρησιμοποιώντας διαφοροποιητικούς μη υδατικούς διαλύτες.

Οξεοβασικοί δείκτες και η επιλογή τους

Για την ανίχνευση c.t.t. στη μέθοδο εξουδετέρωσης χρησιμοποιούνται παραδοσιακά δείκτες οξέος-βάσης - συνθετικές οργανικές βαφές, οι οποίες είναι αδύναμα οξέα ή βάσεις και αλλάζουν ορατό χρώμα ανάλογα με το pH του διαλύματος. Παραδείγματα ορισμένων δεικτών οξέος-βάσης (που χρησιμοποιούνται συχνότερα στα εργαστήρια) είναι που δίνονται στον Πίνακα 3. Οι δείκτες δομής και ιδιοτήτων δίνονται σε βιβλία αναφοράς. Τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά κάθε δείκτη οξέος-βάσης είναι μεταβατικό διάστημαΚαι δείκτης τιτλοδότησης (pT). Το διάστημα μετάβασης είναι η ζώνη μεταξύ δύο τιμών pH, που αντιστοιχεί στα όρια της ζώνης εντός της οποίας παρατηρείται ένα μικτό χρώμα του δείκτη. Έτσι, ένας παρατηρητής θα χαρακτηρίσει ένα υδατικό διάλυμα μεθυλοπορτοκαλιού ως καθαρό κίτρινο - σε pH< 3,1 и как чисто красный при рН >4.4, και μεταξύ αυτών των οριακών τιμών παρατηρείται ένα μικτό ροζ-πορτοκαλί χρώμα διαφορετικών αποχρώσεων. Το πλάτος του διαστήματος μετάβασης είναι συνήθως 2 μονάδες pH. Τα πειραματικά καθορισμένα διαστήματα μετάβασης δείκτη είναι σε ορισμένες περιπτώσεις μικρότερα ή περισσότερα από δύο μονάδες pH. Αυτό, ειδικότερα, εξηγείται από τη διαφορετική ευαισθησία του ματιού σε διαφορετικά μέρη του ορατού φάσματος. Για μονόχρωμους δείκτες, το πλάτος του διαστήματος εξαρτάται επίσης από τη συγκέντρωση του δείκτη.

Πίνακας 3

Οι πιο σημαντικοί δείκτες οξέος-βάσης

Δείκτης	Μεταβατικό διάστημα ΔрН Παρ		R ΠΡΟΣ ΤΗΝένα(Οπίσθιος)	Αλλαγή χρώματος
Πορτοκαλί μεθυλίου				Κόκκινο κίτρινο
Πράσινη βρωμοκρεσόλη				Κίτρινο - μπλε
Ερυθρό του μεθυλίου				Κόκκινο κίτρινο
Μωβ βρωμοκρεσόλης				Κίτρινο - μωβ
Μπλε βρωμοθυμόλης				Κίτρινο - μπλε
Κόκκινο φαινόλης				Κίτρινο - κόκκινο
Μπλε θυμόλης
Φαινολοφθαλεΐνη				Άχρωμο - κόκκινο

Γνωρίζοντας τα χαρακτηριστικά διαφορετικών δεικτών, μπορείτε θεωρητικά να τους επιλέξετε με ορθό τρόπο, προκειμένου να λάβετε σωστά αποτελέσματα ανάλυσης. Τηρείτε τον ακόλουθο κανόνα: το διάστημα μετάβασης του δείκτη πρέπει να βρίσκεται στην περιοχή άλματος στην καμπύλη ογκομέτρησης.

Κατά την επιλογή δεικτών τιτλοδότησης ασθενών πρωτολυτών, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ότι η t.eq. και το άλμα τιτλοδότησης μετατοπίζεται σε ένα ελαφρώς αλκαλικό περιβάλλον κατά την τιτλοδότηση ενός οξέος και σε ένα ελαφρώς όξινο περιβάλλον όταν τιτλοδοτείται μια βάση. Ως εκ τούτου, Για την ογκομέτρηση ασθενών οξέων, ενδείκνυνται οι δείκτες που αλλάζουν χρώμα σε ασθενώς αλκαλικό περιβάλλον (για παράδειγμα, φαινολοφθαλεΐνη) και για την τιτλοδότηση ασθενούς βάσης, δείκτες που αλλάζουν χρώμα σε ελαφρώς όξινο περιβάλλον (π.χ. πορτοκαλί μεθυλίου

Υπάρχει ένα άλλο χαρακτηριστικό κάθε δείκτη οξέος-βάσης - αυτό είναι δείκτης τιτλοδότησης ( pT ). Αυτό είναι το όνομα της τιμής pH στην οποία ο παρατηρητής παρατηρεί με μεγαλύτερη σαφήνεια μια αλλαγή στο χρώμα του δείκτη και είναι αυτή τη στιγμή που η ογκομέτρηση θεωρείται πλήρης. Προφανώς, pT = pH K.T.T. . Όταν επιλέγουμε έναν κατάλληλο δείκτη, πρέπει να προσπαθήσουμε να διασφαλίσουμε ότι η τιμή pT είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στη θεωρητικά υπολογισμένη τιμή pH T.EKV .. Συνήθως η τιμή pT είναι κοντά στο μέσο του μεταβατικού διαστήματος. Αλλά το pT είναι μια ελάχιστα αναπαραγώγιμη τιμή. Διαφορετικά άτομα που εκτελούν την ίδια ογκομέτρηση με τον ίδιο δείκτη θα λάβουν σημαντικά διαφορετικές τιμές pT. Επιπλέον, η τιμή pT εξαρτάται από τη σειρά της ογκομέτρησης, δηλαδή από την κατεύθυνση της αλλαγής χρώματος. Όταν τιτλοδοτούνται οξέα και βάσεις με το ίδιο Οι τιμές pT του δείκτη θα διαφέρουν ελαφρώς. Για μονόχρωμους δείκτες (φαινολοφθαλεΐνη, κ.λπ.), η τιμή pT εξαρτάται επίσης από τη συγκέντρωση του δείκτη.

Γεμάτο με τιτλοδότηση μέχρι το σημείο μηδέν. Δεν συνιστάται η τιτλοδότηση ξεκινώντας από άλλα σημάδια, καθώς η κλίμακα της προχοΐδας μπορεί να είναι ανομοιόμορφη. Οι προχοΐδες γεμίζονται με το διάλυμα εργασίας μέσω χοάνης ή με χρήση ειδικών συσκευών εάν η προχοΐδα είναι ημιαυτόματη. Το τελικό σημείο ογκομέτρησης (σημείο ισοδυναμίας) προσδιορίζεται με δείκτες ή φυσικοχημικές μεθόδους (ηλεκτρική αγωγιμότητα, μετάδοση φωτός, δυναμικό ηλεκτροδίου δείκτη κ.λπ.). Τα αποτελέσματα της ανάλυσης υπολογίζονται με βάση την ποσότητα του διαλύματος εργασίας που χρησιμοποιείται για την τιτλοδότηση.

Τύποι τιτρομετρικής ανάλυσης

Η τιτρομετρική ανάλυση μπορεί να βασίζεται σε διαφορετικούς τύπους χημικών αντιδράσεων:

• αντιδράσεις οξεοβασικής τιτλοδότησης - εξουδετέρωσης.
• οξειδοαναγωγική τιτλοδότηση (υπερμαγγανατομετρία, ιωδομετρία, χρωματομετρία) - αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.
• τιτλοδότηση καθίζησης (αργενομετρία) - αντιδράσεις που συμβαίνουν με το σχηματισμό μιας ελαφρώς διαλυτής ένωσης, ενώ οι συγκεντρώσεις των καταβυθισμένων ιόντων στο διάλυμα αλλάζουν.
• συμπλοκομετρική τιτλοδότηση - αντιδράσεις που βασίζονται στον σχηματισμό ισχυρών σύνθετων ενώσεων μεταλλικών ιόντων με μια σύνθετη (συνήθως EDTA), ενώ οι συγκεντρώσεις μεταλλικών ιόντων στο τιτλοδοτημένο διάλυμα αλλάζουν.

Τύποι ογκομέτρησης

Υπάρχουν άμεσες, αντίστροφες και υποκαταστάτες τιτλοδοτήσεις.

• Στο απευθείας τιτλοδότησηΈνα διάλυμα τιτλοδότησης (διάλυμα εργασίας) προστίθεται σε μικρές δόσεις στο διάλυμα της ουσίας που προσδιορίζεται (κλάσμα ή δείγμα, η ουσία τιτλοδοτείται).

• Στο αντίστροφη τιτλοδότησηΑρχικά, μια γνωστή περίσσεια ενός ειδικού αντιδραστηρίου προστίθεται στο διάλυμα της ουσίας που προσδιορίζεται και στη συνέχεια τιτλοδοτείται το υπόλοιπο που δεν έχει εισέλθει στην αντίδραση.

• Στο τιτλοδότηση υποκατάστασηςΜια γνωστή περίσσεια ενός ειδικού αντιδραστηρίου προστίθεται πρώτα στο διάλυμα της αναλυόμενης ουσίας και στη συνέχεια τιτλοδοτείται ένα από τα προϊόντα αντίδρασης μεταξύ του αναλύτη και του προστιθέμενου αντιδραστηρίου.

δείτε επίσης

Συνδέσεις

Ίδρυμα Wikimedia. 2010.