Tiitrimise tüübid. Analüütiline keemia Tiitrimine lühidalt

24.11.202227.05.2017

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

Plaan

1. Sademete tiitrimise olemus

2. Argentomeetriline tiitrimine

3. Tiotsüanatomeetriline tiitrimine

4. Sademete tiitrimise rakendamine

4.1 Standardiseeritud hõbenitraadi lahuse valmistamine

4.2 Standardiseeritud ammooniumtiotsüanaadi lahuse valmistamine

4.3 Proovi kloorisisalduse määramine Volhardi järgi

4.4 Naatriumtrikloroatsetaadi sisalduse määramine tehnilises tootes

1. Sademete olemustiitrimine

Meetod ühendab titrimeetrilisi määramisi, mis põhinevad halvasti lahustuvate ühendite sademe moodustumise reaktsioonidel. Nendel eesmärkidel sobivad ainult teatud reaktsioonid, mis vastavad teatud tingimustele. Reaktsioon peab toimuma rangelt vastavalt võrrandile ja ilma kõrvalprotsessideta. Saadud sade peaks olema praktiliselt lahustumatu ja sadestuma üsna kiiresti, ilma üleküllastunud lahusteta. Lisaks on vaja indikaatori abil määrata tiitrimise lõpp-punkt. Lõpuks peavad adsorptsiooni (kaassadestamise) nähtused tiitrimisel väljenduma nii nõrgalt, et määramise tulemust ei moonutataks.

Üksikute sadestamismeetodite nimetused on tuletatud kasutatud lahuste nimedest. Meetodit, milles kasutatakse hõbenitraadi lahust, nimetatakse argentomeetriaks. See meetod määrab C1~ ja Br~ ioonide sisalduse neutraalses või nõrgalt leeliselises keskkonnas. Tiotsüanatomeetria põhineb ammooniumtiotsüanaadi NH 4 SCN (või kaalium KSCN) lahuse kasutamisel ja seda kasutatakse C1- ja Br~ jälgede määramiseks, kuid juba tugevalt aluselistes ja happelistes lahustes. Seda kasutatakse ka hõbedasisalduse määramiseks maakides või sulamites.

Kallis argentomeetriline meetod halogeenide määramiseks asendatakse järk-järgult merkuromeetrilise meetodiga. Viimases kasutatakse elavhõbenitraadi (I) Hg 2 (NO 3) 2 lahust.

Vaatleme üksikasjalikumalt argentomeetrilist ja tiotsüanatomeetrilist tiitrimist.

2. Argentomeetriline tiitrimine

Meetod põhineb C1~ ja Br~ ioonide sadestamise reaktsioonil hõbekatioonide poolt halvasti lahustuvate halogeniidide moodustumisega:

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

Sel juhul kasutatakse hõbenitraadi lahust. Kui ainet analüüsitakse hõbedasisalduse suhtes, kasutatakse naatriumkloriidi (või kaalium) lahust. tiitrimislahuse ravim

Tiitrimiskõverad on argentomeetria meetodi mõistmisel väga olulised. Vaatleme näiteks 10,00 ml 0,1 N tiitrimist. 0,1 N naatriumkloriidi lahus. hõbenitriti lahus (arvestamata lahuse mahu muutust).

Enne tiitrimise algust on kloriidioonide kontsentratsioon lahuses võrdne naatriumkloriidi kogukontsentratsiooniga, st 0,1 mol / l või \u003d -lg lO-i \u003d 1.

Kui tiitritavale naatriumkloriidi lahusele lisatakse 9,00 ml hõbenitraadi lahust ja 90% kloriidioonidest sadestatakse, väheneb nende kontsentratsioon lahuses 10 korda ja muutub võrdseks N0 ~ 2 mol/l ja pC1 on võrdne 2-ga. Kuna väärtus nPAgci= IQ-10, on hõbedaioonide kontsentratsioon sel juhul:

10. / [C1-] \u003d 10-10 / 10-2 \u003d 10-8 M ol / l, VÕI pAg \u003d - lg \u003d - IglO-s \u003d 8.

Samamoodi arvutatakse tiitrimiskõvera joonistamiseks kõik teised punktid. Ekvivalentsuspunktis pCl=pAg= = 5 (vt tabelit).

Tabel pC\ ja pAg muutus 10,00 ml 0,1 N tiitrimisel. 0,1 N naatriumkloriidi lahus. hõbenitraadi lahus

lisatud AgNO3 lahust,


9,99 10,00 (ekv punkt) 10,01	jü-4 jü-5 jü-6.	jüu- 6 jüu- 5 jü-*

Argentomeetrilise tiitrimise hüppeintervall sõltub lahuste kontsentratsioonist ja sademe lahustuvuskorrutise väärtusest. Mida väiksem on tiitrimisel tekkiv ühendi PR väärtus, seda laiem on hüppeintervall tiitrimiskõveral ja seda lihtsam on indikaatori abil tiitrimise lõpp-punkti fikseerida.

Kõige tavalisem on kloori argentomeetriline määramine Mohri meetodil. Selle olemus seisneb vedeliku otseses tiitrimises kaaliumkromaadi indikaatoriga hõbenitraadi lahusega, kuni valge sade muutub pruuniks.

Mohri meetodi indikaator - K2CrO 4 lahus annab hõbenitraadiga hõbekromaadi Ag 2 CrO 4 punase sademe, kuid sademe lahustuvus (0,65-10 ~ 4 E / l) on palju suurem kui hõbekloriidi lahustuvus ( 1,25X _X10 ~ 5 E / l). Seetõttu tekib hõbenitraadi lahusega tiitrimisel kaaliumkromaadi juuresolekul hõbekromaadi punane sade alles pärast liigse Ag + ioonide lisamist, kui kõik kloriidioonid on juba sadestunud. Sel juhul lisatakse analüüsitavale vedelikule alati hõbenitraadi lahust, mitte vastupidi.

Argentomeetria kasutamise võimalused on üsna piiratud. Seda kasutatakse ainult neutraalsete või kergelt leeliseliste lahuste (pH 7–10) tiitrimisel. Happelises keskkonnas hõbekromaadi sade lahustub.

Tugevalt leeliselistes lahustes hõbenitraat laguneb lahustumatu oksiidi Ag 2 O vabanemisega. Meetod ei sobi ka NH ^ iooni sisaldavate lahuste analüüsimiseks, kuna sel juhul moodustub ammoniaagi kompleks Ag + katiooniga + - Analüüsitav lahus ei tohiks sisaldada Ba 2 +, Sr 2+, Pb 2+, Bi 2+ ja muid kaaliumkromaadiga sadestavaid ioone. Sellegipoolest on argentomeetria mugav C1~ ja Br_ ioone sisaldavate värvitute lahuste analüüsimisel.

3. Tiotsüanatomeetriline tiitrimine

Tiotsüanatomeetriline tiitrimine põhineb Ag+ (või Hgl+) ioonide sadestamisel tiotsüanaatidega:

Ag+ + SCN- = AgSCN|

Määramiseks on vaja NH 4 SCN (või KSCN) lahust. Määrake Ag+ või Hgi+ otsese tiitrimise teel tiotsüanaadi lahusega.

Halogeenide tiotsüanatomeetriline määramine toimub nn Volhardi meetodil. Selle olemust saab väljendada diagrammides:

CI- + Ag+ (liigne) -* AgCI + Ag+ (jääk), Ag+ (jääk) + SCN~-> AgSCN

Teisisõnu lisatakse C1~ sisaldavale vedelikule hõbenitraadi tiitritud lahuse liig. Seejärel tiitritakse AgNO 3 jääk tagasi tiotsüanaadi lahusega ja tulemus arvutatakse.

Volhardi meetodi indikaator on NH 4 Fe (SO 4) 2 - 12H 2 O küllastunud lahus. Kuni tiitritud vedelikus on Ag + ioone, seonduvad lisatud SCN ~ anioonid AgSCN sadestusega, kuid ei interakteeru Fe3+ ioonidega. Kuid pärast ekvivalentpunkti põhjustab NH 4 SCN (või KSCN) vähimgi liig verepunaste ioonide 2 + ja + moodustumist. Tänu sellele on võimalik määrata samaväärne punkt.

Tiotsüanatomeetrilisi määratlusi kasutatakse sagedamini kui argentomeetrilisi. Hapete olemasolu ei sega Volhardi tiitrimist ja aitab isegi saada täpsemaid tulemusi, kuna happeline keskkond pärsib Fe** soola hüdrolüüsi. Meetod võimaldab määrata C1~ iooni mitte ainult leelistes, vaid ka hapetes. Määramine ei sega Ba 2 +, Pb 2 +, Bi 3 + ja mõnede teiste ioonide olemasolu. Kui aga analüüsitav lahus sisaldab oksüdeerivaid aineid või elavhõbeda sooli, muutub Volhardi meetodi rakendamine võimatuks: oksüdeerivad ained hävitavad SCN-iooni ja elavhõbeda katioon sadestab selle.

Leeliseline testlahus neutraliseeritakse enne lämmastikhappega tiitrimist, vastasel juhul sadestavad indikaatori osaks olevad Fe 3 + ioonid raud(III)hüdroksiidi.

4. Sademete tiitrimise rakendamine

4.1 Hõbenitraadi standardlahuse valmistamine

Hõbenitraadi lahuse standardimise põhistandardid on naatrium- või kaaliumkloriidid. Valmistatakse naatriumkloriidi ja ligikaudu 0,02 N standardlahus. hõbenitraadi lahus, standardiseerige teine lahus vastavalt esimesele.

Naatriumkloriidi standardlahuse valmistamine. Naatriumkloriidi (või kaaliumkloriidi) lahus valmistatakse keemiliselt puhtast soolast. Naatriumkloriidi ekvivalentmass on võrdne selle molaarmassiga (58,45 g/mol). Teoreetiliselt 0,1 l 0,02 N valmistamiseks. lahus nõuab 58,45-0,02-0,1 \u003d 0,1169 g NaCl.

Võetakse analüütilistele kaaludele ligikaudu 0,12 g naatriumkloriidi proov, kantakse see 100 ml mõõtekolbi, lahustatakse, viiakse maht veega märgini, segatakse hästi. Arvutatakse naatriumkloriidi põhilahuse tiiter ja normaalkontsentratsioon.

100 ml ligikaudu 0,02 N valmistamine. hõbenitraadi lahus. Hõbenitraati on vähe ja selle lahuste kontsentratsioon ei ületa tavaliselt 0,05 N. Selle töö jaoks on 0,02 n üsna sobiv. lahendus.

Argentomeetrilisel tiitrimisel on AgN0 3 ekvivalentmass võrdne molaarmassiga, st 169,9 g / mol. Seetõttu 0,1 l 0,02 n. lahus peaks sisaldama 169,9-0,02-0,1 \u003d 0,3398 g AgNO 3. Täpselt sellist proovi pole aga mõtet võtta, kuna kaubanduslik hõbenitraat sisaldab alati lisandeid. Kaaluda tehnokeemilistele kaaludele ligikaudu 0,34–0,35 g hõbenitraati; kaaluge lahus 100 ml mahuga mõõtekolbi, lahus väikeses koguses vett ja lisage maht veega; hoidke lahus kolvis, mähkides selle musta paberi sisse ja valades tumedasse klaaspudelisse. Väävelnitraadi lahuse standardimine naatriumkloriidi hõbedaga ja see valmistatakse ette tiitrimiseks. Loputage pipetti naatriumkloriidi lahusega ja viige 10,00 ml lahust koonilisse kolbi. Lisage 2 tilka küllastunud kaaliumkromaadi lahust ja tiitrige hoolikalt segades tilkhaaval hõbenitraadi lahusega. Veenduge, et segu muutuks kollasest punakaks ühe liigse hõbenitraadi tilgaga. Pärast 2–3-kordset tiitrimist võetakse koonduvate näitude keskmine ja arvutatakse hõbenitraadi lahuse normaalkontsentratsioon.

Oletame, et tiitrimiseks kasutatakse 10,00 ml 0,02097 N. naatriumkloriidi lahust läks keskmiselt 10,26 ml hõbenitraadi lahust. Siis

A^ AgNOj . 10,26 = 0,02097. 10,00, AT AgNOs = 0,02097-10,00/10,26 = 0,02043

Kui peaks määrama proovis C1 ~ sisalduse, siis lisaks arvutatakse hõbenitraadi lahuse tiiter klooris: T, - \u003d 35,46-0. ml hõbenitraadi lahust vastab 0,0007244 g-le. tiitritud kloorist.

4.2 Standardiseeritud ammooniumtiotsüanaadi lahuse valmistamineI

Täpselt teadaoleva tiitriga NH 4 SCN või KSCN lahust ei saa valmistada proovi lahustamisega, kuna need soolad on väga hügroskoopsed. Seetõttu valmistage ligikaudse normaalkontsentratsiooniga lahus ja seadke see hõbenitraadi standardlahusele. Indikaator on NH 4 Fe (SO 4) 2 - 12H 2 O küllastunud lahus. Fe soola hüdrolüüsi vältimiseks lisatakse indikaatorile endale ja analüüsitavale lahusele enne tiitrimist 6 N. lämmastikhape.

100 ml ligikaudu 0,05 N valmistamine. ammooniumtiotsüanaadi lahus. NH4SCN ekvivalentmass on võrdne selle molaarmassiga, st 76,12 g/mol. Seetõttu 0,1 l 0,05 n. lahus peaks sisaldama 76,12,0,05-0,1=0,3806 g NH 4 SCN.

Võtke analüütilisel kaalul umbes 0,3–0,4 g proov, viige see 100 ml kolbi, lahustage, lahjendage lahuse maht veega märgini ja segage.

Ammooniumtiotsüanaadi lahuse standardimine hõbenitraadiga. Valmistage bürett ette tiitrimiseks NH 4 SCN lahusega. Loputage pipetti hõbenitraadi lahusega ja mõõtke sellest 10,00 ml koonilisse kolbi. Lisage 1 ml NH 4 Fe(SO 4) 2 lahust (indikaator) ja 3 ml. 6 n. lämmastikhape. Valage aeglaselt, pidevalt segades, büretist NH 4 SCN lahus. Peatage tiitrimine, kui ilmub pruunikas-roosa 2+ värvus, mis ei kao tugeval raputamisel.

Korrake tiitrimist 2–3 korda, võtke konvergentsete näitude keskmine ja arvutage NH 4 SCN normaalkontsentratsioon.

Oletame, et tiitrimiseks kasutatakse 10,00 ml 0,02043 N. hõbenitraadi lahusega läks keskmiselt 4,10 ml NH 4 SCN lahust.

4.3 Definitsioonsisukloori Folgardi järgi

Volhardi halogeenid määratakse hõbenitraadi jäägi tagasitiitrimisega NH 4 SCN lahusega. Täpne tiitrimine on siin aga võimalik ainult tingimusel, et võetakse meetmeid hõbekloriidi ja liigse raudtiotsüanaadi vahelise reaktsiooni vältimiseks (või aeglustamiseks):

3AgCI + Fe(SCN)3 = SAgSCNJ + FeCl3

mille puhul algul ilmnev värv järk-järgult kaob. AgCl sade on kõige parem filtreerida enne hõbenitraadi liia tiitrimist NH 4 SCN lahusega. Kuid mõnikord lisatakse lahusele hoopis orgaanilist vedelikku, seda ei segata veega ja justkui eraldatakse ApCl sade liigsest nitraadist.

Määratlusmeetod. Võtke katseklaas naatriumkloriidi sisaldava analüüdi lahusega. Kaalutud osa ainest lahustatakse 100 ml mahuga mõõtekolvis ja lahuse maht viiakse veega märgini (kloriidi kontsentratsioon lahuses ei tohi olla suurem kui 0,05 N).

Pipeteerida 10,00 ml analüüsitud lahust koonilisse kolbi, lisada 3 ml 6N lahust. lämmastikhape ja lisage büretist teadaolev liig AgNO 3 lahust, näiteks 18,00 ml. Seejärel filtreerige hõbekloriidi sade. Tiitrige hõbenitraadi jääk NH 4 SCN-ga, nagu on kirjeldatud eelmises lõigus. Pärast määratluse 2-3 kordamist võtke keskmine. Kui hõbekloriidi sade filtreeritakse, tuleb see pesta ja pesuvesi lisada filtraadile.

Oletame, et proovi mass oli 0,2254 g 10,00 ml analüüsitud lahusele lisati 18,00 ml 0,02043 N. hõbenitraadi lahus. Selle ülejäägi tiitrimiseks 5,78 ml * 0,04982 n. NH4 SCN lahus.

Kõigepealt arvutame, milline maht on 0,02043 n. hõbenitraadi lahus vastab 5,78 ml tiitrimiseks kulutatud 0,04982 N-le. NH4 SCN lahus:

järelikult 18.00 - 14.09 = 3.91 ml 0.2043 n läks C1 ~ iooni sadestamiseks. hõbenitraadi lahus. Siit on lihtne leida naatriumkloriidi lahuse normaalne kontsentratsioon.

Kuna kloori ekvivalentmass on 35,46 g/mol*, on kloori kogumass proovis:

772 \u003d 0,007988-35,46-0,1 \u003d 0,02832 g.

0,2254 g C1 – 100%

x \u003d 0,02832-100 / 0,2254 \u003d 12,56%.:

0,02832 > C1 – x%

Folgardi meetodi järgi määratakse ka Br~ ja I- ioonide sisaldus. Samal ajal ei ole vaja hõbebromiidi või -jodiidi sadet välja filtreerida. Kuid tuleb arvestada, et Fe 3 + ioon oksüdeerib jodiidid vabaks joodiks. Seetõttu lisatakse indikaator pärast kõigi I-hõbenitraadi ioonide sadestamist.

4.4 Trihli sisalduse määramineOnaatriumatsetaat | tehnilises preparaadis (kloori jaoks)

Tehniline naatriumtrikloroatsetaat (TXA) on herbitsiid kõrreliste umbrohtude tõrjeks. See on valge või helepruun kristalne aine, vees hästi lahustuv. Folgardi sõnul määratakse esmalt orgaaniliste ühendite massiosa ja seejärel pärast kloori hävitamist. Erinevusega leidke naatriumkloortrikloroatsetaadi massiosa (%).

Kloori anorgaaniliste ühendite massiosa (%) määramine. Täpselt kaalutud 2–2,5 g ravimit pannakse 250 ml mahuga mõõtekolbi, lahustatakse, lahjendatakse lahus veega märgini, segatakse. Pipeteerida 10 ml lahust koonilisse kolbi ja lisada 5–10 ml kontsentreeritud lämmastikhapet.

Lisage büretist 5 või 10 ml 0,05 N. hõbenitraadi lahus ja selle liig, tiitrida 0,05 N. NH 4 SCN lahus NH 4 Fe(SO 4) 2 juuresolekul (indikaator).

Arvutage anorgaaniliste ühendite kloori massiosa (%), kasutades valemit

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

kus V on ruumala täpselt 0,05 n. analüüsiks võetud AgNO 3 lahus; Vi -- helitugevus on täpselt 0,05 N. NH 4 SCN lahus, mida kasutatakse AgNO 3 liia tiitrimiseks; t on naatriumtrikloroatsetaadi proov; 0,001773 on kloori mass, mis vastab 1 ml 0,05 N. AgNO lahus. Üldkloori massiosa (%) määramine. 10 ml eelnevalt valmistatud lahust võetakse koonilisse kolbi, lisatakse 10 ml lahust NaOH 30% massiosaga ja 50 ml vett. Ühendage kolb püstjahutiga ja keetke sisu 2 tundi Laske vedelikul jahtuda, loputage jahutit veega, kogudes pesuvee samasse kolbi. Lisage lahusele 20 ml lahjendatud (1:1) lämmastikhapet ja valage 30 ml 0,05 N. hõbenitraadi lahus. Tiitrige hõbenitraadi liig 0,05 N-ga. NH 4 SCN lahus NH 4 Fe(SO 4) 2 juuresolekul. Arvutage ülaltoodud valemi abil üldkloori massiosa (%) (xi). Leidke valemi abil naatriumtrikloroatsetaadi massiosa (%) preparaadis (х^).

x2 \u003d (x1 - x) (185,5 / 106,5),

kus 185,5 on naatriumtrikloroatsetaadi molaarmass; 106,5 on kloori mass, mis sisaldub naatriumtrikloroatsetaadi molaarmassis.

Majutatud saidil Allbest.ru

...

Sarnased dokumendid

Happe-aluse tiitrimise meetodite olemus ja klassifikatsioon, indikaatorite kasutamine. Kompleksomeetrilise tiitrimise tunnused. Sademete tiitrimismeetodite analüüs. Tiitrimise lõpp-punkti tuvastamine. Argenomeetria ja titsüanomeetria mõiste.

test, lisatud 23.02.2011

Vesinikkloriidhappe lahuse tiitrimiskõvera arvutamise jada nõrga ammooniumhüdroksiidi aluse lahusega. Tiitrimiskõvera koostamine, ekvivalentpunkti ja otsese neutraalsuse määramine. Indikaatori valimine ja selle vea arvutamine.

kontrolltööd, lisatud 01.03.2016

Leeliselise kandja sisalduse määramine naatriumkarbonaadi lahuses otsese happe-aluse tiitrimisega. Ekvivalentseaduse matemaatiline väljendus. Potentsiomeetrilise tiitrimise integraal- ja diferentsiaalkõverate konstrueerimine.

laboritööd, lisatud 15.02.2012

Titrimeetrilise analüüsi mõiste ja liigid. Kompleksi moodustavate ainete ja indikaatorite iseloomustus. Tiitritud lahuse valmistamine kompleksomeetriliseks tiitrimiseks. Alumiiniumi, vismuti, plii, magneesiumi, tsingi uurimise metoodika.

kursusetöö, lisatud 13.01.2013

Potentsiomeetrilise tiitrimise meetod. Happe-aluse tiitrimine. Tiitrimise lõpp-punkti määramine. Potentsiomeetrilise tiitrimise teostamise meetod. Potentsiomeetriline tiitrimine, kasutatud instrumendid ja analüüsitulemuste töötlemine.

kursusetöö, lisatud 24.06.2008

Redoks-tiitrimise meetodite klassifikatsioon. Reaktsioonikiirust mõjutavad tegurid. Spetsiifilised ja redoksnäitajad. Permanganatomeetria, jodomeetria, dikromatomeetria olemus. Kaaliumdikromaadi lahuse valmistamine.

esitlus, lisatud 19.03.2015

Indikaatori vigade arvutamine valitud indikaatorite jaoks, tiitrimiskõver 25 ml 0,05 M CH3COOH lahusega 0,05 M KOH lahusega. Happe-aluse indikaatorid. Tiitrimise etapid: alguspunkt, ala enne punkti ja ala pärast ekvivalentpunkti.

test, lisatud 18.12.2013

Redoks-tiitrimise meetodite omadused. Põhinõuded reaktsioonidele, tasakaalukonstant. Redoks-tiitrimise tüüpide, selle näitajate ja kõverate tunnused. Lahuste valmistamine ja standardimine.

kursusetöö, lisatud 25.12.2014

Tiitrimeetrilise analüüsi kontseptsioon. Redoks-tiitrimine, selle liigid ja reaktsioonitingimused. Tiitrimiskõvera punktide, potentsiaalide arvutamine, tiitrimiskõvera koostamine. Indikaatori valik, indikaatori tiitrimisvigade arvutamine.

kursusetöö, lisatud 10.06.2012

Tiitrimeetrilise analüüsi meetodite klassifikatsioon. "Neutraliseerimise" meetodi olemus. Töölahenduste koostamine. Happe-aluse ja redoks-tiitrimise punktide arvutamine ja kõverate koostamine. Jodomeetria eelised ja puudused.

Töö eesmärk : oskuste omandamine kvantitatiivse analüüsi ühe meetodi - titrimeetrilise - rakendamiseks ja mõõtmistulemuste statistilise töötlemise elementaarsete meetodite väljaõpe.

Teoreetiline osa

Titrimeetriline analüüs on kvantitatiivse keemilise analüüsi meetod, mis põhineb täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga reaktiivilahuse mahu mõõtmisel, mis kulub analüüdiga reageerimiseks.

Aine titrimeetriline määramine toimub tiitrimise teel - ühe lahuse lisamine teisele väikeste portsjonitena ja eraldi tilgad koos tulemuse pideva fikseerimisega (kontrolliga).

Üks kahest lahusest sisaldab tundmatu kontsentratsiooniga ainet ja on analüüsitav lahus.

Teine lahus sisaldab täpselt teadaolevat reaktiivi kontsentratsiooni ja seda nimetatakse töölahuseks, standardlahuseks või tiitriks.

Nõuded titrimeetrilises analüüsis kasutatavatele reaktsioonidele:

1. Võimalus fikseerida ekvivalentpunkti, kõige laialdasemalt kasutatav on selle värvi jälgimine, mis võib muutuda järgmistel tingimustel:

Üks reagent on värviline ja värviline reagent muudab reaktsiooni käigus värvi;

Kasutatavad ained - indikaatorid - muudavad värvi sõltuvalt lahuse omadustest (näiteks sõltuvalt keskkonna reaktsioonist).

2. Reaktsiooni kvantitatiivne kulg kuni tasakaaluni, mida iseloomustab tasakaalukonstandi vastav väärtus

3. Piisav keemilise reaktsiooni kiirus, tk. aeglaste reaktsioonide ekvivalentpunkti on äärmiselt raske fikseerida.

4. Kõrvalreaktsioonide puudumine, mille puhul täpsed arvutused pole võimalikud.

Titrimeetrilise analüüsi meetodeid saab klassifitseerida vastavalt ainete määramise aluseks oleva keemilise reaktsiooni iseloomule: happe-aluse tiitrimine (neutraliseerimine), sadestamine, kompleksi moodustamine, oksüdatsioon-redutseerimine.

Lahendustega töötamine.

Mõõtekolvid mõeldud vedeliku täpse mahu mõõtmiseks. Need on ümmargused lamedapõhjalised kitsa pika kaelaga anumad, millel on märk, milleni tuleb kolb täita (joonis 1).

Joon.1 Mõõtekolvid

Fiksanaalidest mõõtekolbidesse lahuste valmistamise tehnika.

Fiksanaalist lahuse valmistamiseks purustatakse ampull mõõtekolbi sisestatud lehtri kohal, ampulli sisu pestakse destilleeritud veega maha; seejärel lahustage see mõõtekolvis. Mõõtekolvis olev lahus reguleeritakse märgini. Pärast vedeliku taseme viimist märgini segatakse kolvis olev lahus hästi.

Büretid on õhukesed klaastorud, mis on gradueeritud milliliitrites (joonis 2). Büreti alumisse, veidi kitsendatud otsa joodetakse klaaskraan või kinnitatakse kuulkraani ja klaasist tilaga kummivoolik. Tööks valige bürett sõltuvalt analüüsis kasutatud lahuse mahust.

Joonis 2. Büretid

Kuidas büretiga töötada

1. Loputage bürett destilleeritud veega.

2. Tööks ettevalmistatud bürett kinnitatakse vertikaalselt statiivile, lehtri abil valatakse lahus büretti nii, et selle tase oleks üle nullmärgi.

3. Büreti alumisest tõmmatud otsast eemaldatakse õhumullid. Selleks painutage see üles ja vabastage vedelik, kuni kogu õhk on eemaldatud. Seejärel langetage kapillaar alla.

4. Vedeliku tase büretis on seatud nullile.

5. Tiitrimise ajal vajutage palli küljel olevat kummist toru ja tühjendage vedelik büretist kolbi, pöörates viimast. Kõigepealt valatakse büretis olev titrant õhukese joana maha. Kui indikaatori värvus hakkab muutuma kohas, kus titrant langeb, lisatakse lahus ettevaatlikult, tilkhaaval. Tiitrimine peatatakse, kui indikaatori värvus muutub järsult ühe tilga tiitri lisamisest ja registreeritakse kasutatud lahuse maht.

6. Töö lõppedes tühjendatakse titrant büretist, bürett pestakse destilleeritud veega.

Happe-aluse tiitrimise (neutraliseerimise) meetod

Happe-aluse tiitrimise meetod põhineb hapete ja aluste vastasmõju reaktsioonil, s.o. neutraliseerimisreaktsiooni kohta:

H + + OH¯ \u003d H2O

Selle ülesande täitmisel kasutatakse happe-aluse tiitrimismeetodit, mis põhineb neutraliseerimisreaktsiooni kasutamisel:

2NaOH + H2SO4 \u003d Na2SO4 + 2H2O

Meetod seisneb selles, et analüüdi - naatriumhüdroksiidi lahusele lisatakse järk-järgult teadaoleva kontsentratsiooniga väävelhappe lahus. Happelahuse lisamist jätkatakse seni, kuni selle kogus muutub võrdväärseks sellega reageeriva naatriumhüdroksiidi kogusega, s.o. kuni leelise neutraliseerimiseni. Neutraliseerimise hetk määratakse tiitritud lahusele lisatud indikaatori värvuse muutusega. Vastavalt ekvivalentide seadusele vastavalt võrrandile:

C n (teile) V (teile) \u003d C n (leelis) V (leelis)

C n (teile) ja C n (leelised) - reageerivate lahuste ekvivalentide molaarsed kontsentratsioonid, mol / l;

V (k-you) ja V (leelised) - reageerivate lahuste mahud, l (ml).

C (NaOH) ja - NaOH ja H 2 SO 4 ekvivalentide molaarsed kontsentratsioonid reageerivates lahustes, mol/l;

V(NaOH) ja ) - leelise ja happe reageerivate lahuste mahud, ml.

Näited probleemide lahendamisest.

1. 0,05 l happelahuse neutraliseerimiseks kasutati 20 cm 3 0,5 n leeliselahust. Mis on happe normaalsus?

2. Kui palju ja millist ainet jääb üleliigseks, kui 60 cm 3 0,4 n väävelhappe lahusele lisada 120 cm 3 0,3n kaaliumhüdroksiidi lahust?

Lahuse pH määramise ülesannete lahendus, erinevat tüüpi kontsentratsioonid on toodud metoodilises juhendis.

EKSPERIMENTAALNE OSA

Hankige laborandilt kolb tundmatu kontsentratsiooniga leeliselahusega. Analüüsitud lahuse proovid mõõdetakse 10 ml mõõtesilindriga kolme koonilisse tiitrimiskolbi. Lisage igale neist 2-3 tilka metüüloranži indikaatorit. Lahus muutub kollaseks (aluselises keskkonnas metüüloranž kollaseks ja happelises keskkonnas oranžikaspunaseks).

Valmistage seade ette tiitrimiseks (joonis 3) Loputage bürett destilleeritud veega ja täitke see täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga väävelhappe lahusega (pudelil on näidatud H 2 SO 4 ekvivalendi molaarne kontsentratsioon). null jaotus. Painutage kummist toru klaasotsaga ülespoole ja tõmmates büreti väljapääsu sulgeva klaasoliivi küljest kummi, vabastage aeglaselt vedelik, nii et pärast otsa täitmist ei jääks sinna õhumulle. Vabastage liigne happelahus büretist asendusklaasi, samal ajal kui vedeliku alumine menisk büretis tuleks nullida.

Asetage üks leeliselahuse kolbidest büreti otsa alla valgele paberilehele ja jätkake otse tiitrimisega: ühe käega sisestage aeglaselt hapet büretist ja teise käega segage lahust pidevalt kolvi ringliikumine horisontaaltasandil. Tiitrimise lõpus tuleb büretist tilkhaaval lisada happelahust, kuni lahus on ühest tilgast omandanud püsiva oranži värvuse.

Tiitrimiseks kasutatud happe maht määratakse 0,01 ml täpsusega. Lugege büreti jaotusi piki alumist meniskit, samal ajal kui silm peaks olema meniski tasemel.

Korrake tiitrimist veel 2 korda, alustades iga kord büreedi nulljaotusega. Kandke tiitrimise tulemused tabelisse 1.

Arvutage leeliselahuse kontsentratsioon järgmise valemi abil:

Tabel 1

Naatriumhüdroksiidi lahuse tiitrimise tulemused

Tiitrimistulemuste statistiline töötlemine vastavalt lisas kirjeldatud meetodile. Katseandmete statistilise töötlemise tulemused on kokku võetud tabelis 2.

tabel 2

Naatriumhüdroksiidi lahuse tiitrimise katseandmete statistilise töötlemise tulemused. Usalduse tõenäosus α = 0,95.

n			S x

Usaldusvahemikuna registreeritakse analüüsitud lahuses oleva NaOH ekvivalendi molaarse kontsentratsiooni määramise tulemus.

KÜSIMUSED ENESEKONTROLLIMISEKS

1. Kaaliumhüdroksiidi lahuse pH = 12. Aluse kontsentratsioon lahuses 100% dissotsiatsioonil on ... mol/l.

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

2. 0,05 l happelahuse neutraliseerimiseks kasutati 20 cm 3 0,5 n leeliselahust. Mis on happe normaalsus?

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

3. Kui palju ja millist ainet jääb üleliigseks, kui 75 cm 3 0,3 n väävelhappe lahusele lisada 125 cm 3 0,2 n kaaliumhüdroksiidi lahust?

1) 0,0025 g leelist; 2) 0,0025 g hapet; 3) 0,28 g leelist; 4) 0,14 g leelist; 5) 0,28 g hapet.

4. Keemistemperatuuri tõusu määramisel põhinevat analüüsimeetodit nimetatakse ...

1) spektrofotomeetriline; 2) potentsiomeetriline; 3) ebullioskoopiline; 4) radiomeetriline; 5) konduktomeetriline.

5. Määrata 36 g happe lahustamisel 114 g vees saadud väävelhappe lahuse protsentuaalne kontsentratsioon, molaarsus ja normaalsus, kui lahuse tihedus on 1,031 g/cm 3.

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.

Titrimeetriline analüüs on meetod aine koguse määramiseks, mõõtes täpselt üksteisega reageerivate ainete lahuste mahtu.

Tiiter- 1 ml-s sisalduva aine kogus. lahus või samaväärne analüüdiga. Näiteks kui H 2 SO 4 tiiter on 0,0049 g / ml, tähendab see, et iga ml lahust sisaldab 0,0049 g väävelhapet.

Lahust, mille tiiter on teada, nimetatakse tiitrituks. Tiitrimine- katselahusele või samaväärse koguse tiitritud lahuse alikvoodi lisamise protsess. Sel juhul kasutatakse standardlahendusi - fikseeritud kanalid- aine täpse kontsentratsiooniga lahused (Na 2 CO 3, HCl).

Tiitrimisreaktsioon peab vastama järgmistele nõuetele:

kõrge reaktsioonikiirus;

reaktsioon peab kulgema lõpuni;

reaktsioon peab olema väga stöhhiomeetriline;

neil on mugav meetod reaktsiooni lõpu fikseerimiseks.

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O

Titrimeetrilise analüüsi põhiülesanne pole mitte ainult täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga lahuse (fixanal) kasutamine, vaid ka ekvivalentpunkti õige määramine.

Samaväärsuse punkti fikseerimiseks on mitu võimalust:

Vastavalt määratava elemendi ioonide sisemisele värvile, näiteks mangaan aniooni kujulMNO 4 -

Tunnistaja aine järgi

Näide: Ag + + Cl - "AgCl $

Ag + + CrO 4 "Ag 2 CrO $ 4 (ereoranž värv)

Väike kogus soola K 2 CrO 4 lisatakse kolbi, kus see on vajalik klooriiooni määramiseks (tunnistaja). Seejärel lisatakse büretist järk-järgult uuritav aine, samal ajal kui kloriidioonid reageerivad esimesena ja moodustub valge sade (AgCl), st PR AgCl<< ПР Ag2Cr O4.

Seega annab täiendav tilk hõbenitraati ereoranži värvi, kuna kogu kloor on juba reageerinud.

III. Näitajate kasutamine: näiteks neutraliseerimisreaktsioonis kasutatakse happe-aluse indikaatoreid: lakmus, fenoolftaleiin, metüülapelsin - orgaanilised ühendid, mis muudavad värvi liikudes happelisest keskkonnast aluselisesse.

Näitajad- orgaanilised värvained, mis muudavad oma värvi söötme happesuse muutumisel.

Skemaatiliselt (vahevormid välja jättes) võib indikaatori tasakaalu kujutada happe-aluse reaktsioonina

HIn + H 2 O In - + H 3 O +

H2O
H++OH-

H + + H2O
H3O+

Indikaatori värvide ülemineku piirkonda (asend ja intervall) mõjutavad kõik tasakaalukonstanti määravad tegurid (ioontugevus, temperatuur, võõrained, lahusti), samuti indikaator.

Titrimeetrilise analüüsi meetodite klassifikatsioon.

happe-aluse tiitrimine (neutraliseerimine): selle meetodiga määratakse happe või leelise kogus analüüsitavas lahuses;

sadestumine ja kompleksi moodustumine (argentomeetria)

Ag + + Cl - "AgCl $

redoks-tiitrimine (redoksimeetria):

a) permanganatomeetria (KMnO 4);

b) jodomeetria (Y 2);

c) bromatomeetria (KBr03);

d) dikromatomeetria (K2Cr2O7);

e) tserimeetria (Ce(SO4)2);

f) vanadomeetria (NH4VO3);

g) titanomeetria (TiCl 3) jne.

Titrimeetriline analüüs

Meetodi ajalugu ja põhimõte

Titrimeetriline analüüs (titrimeetria) on keemilistest analüüsimeetoditest kõige olulisem. See tekkis 18. sajandil, esialgu empiirilise meetodina erinevate materjalide, näiteks äädika, sooda, pleegituslahuste kvaliteedi kontrollimiseks. 18. ja 19. sajandi vahetusel leiutati büretid ja pipetid (F.Decroisille). Eriti olulised olid J. Gay-Lussaci tööd, kes tutvustas selle meetodi põhimõisteid: tiitrimine, tiitrimine ja teised, mis on tuletatud sõnast "pealkiri". Tiiter on lahustunud aine mass (grammides), mis sisaldub ühes milliliitris lahuses. Gay-Lussaci ajal arvutati analüüsi tulemused tiitrite abil. Tiiter kui lahuse kontsentratsiooni väljendamise viis osutus aga teistest omadustest (näiteks molaarsetest kontsentratsioonidest) vähem mugavaks, seetõttu on tänapäevases keemiaanalüütikas tiitrite abil arvutused üsna haruldased. Vastupidi, erinevaid termineid, mis on tuletatud sõnast "tiitel", kasutatakse väga laialdaselt.

Saksa keemik K.Mohr võttis 19. sajandi keskel kokku kõik selleks ajaks loodud titrimeetrilised meetodid ja näitas, et sama põhimõte on iga meetodi aluseks. Määratavat komponenti X sisaldavale proovilahusele lisage alati täpselt teadaoleva reaktiivi R (tiitrimise) kontsentratsiooniga lahus. Seda protsessi nimetatakse tiitrimiseks. Tiitrimisel jälgib analüütik X ja lisatud R vahelise keemilise reaktsiooni kulgu. Ekvivalentsuspunkti (t.eq.) saavutamisel, kui sisestatud R moolekvivalentide arv on täpselt võrdne proovis oleva aine X moolekvivalentide arvuga, peatatakse tiitrimine ja tiitrimise maht kulub ära. mõõdetakse. Tiitrimise lõpp-punkti nimetatakse tiitrimise lõpp-punktiks (k.t.t.), seda nagu t.eq. väljendatakse mahuühikutes, tavaliselt milliliitrites. Ideaaljuhul Vk.t.t \u003d V t.eq. , kuid praktikas ei saavutata erinevatel põhjustel täpset vastavust, tiitrimine lõpetatakse veidi varem või vastupidi, veidi hiljem kui t.eq. Loomulikult tuleks tiitrida nii, et erinevus V t.eq. ja V k.t.t. oleks võimalikult väike.

Kuna mass või kontsentratsioon X arvutatakse proovi tiitrimiseks kasutatud tiitrimise mahu järgi (V k.t.t. järgi), siis vanasti nimetati titrimeetriat nn. mahuline analüüs. Seda nime kasutatakse tänapäeval sageli, kuid termin titrimeetriline analüüs Täpsem. Fakt on see, et reaktiivi järkjärguline lisamine (tiitrimine) on iseloomulik igale seda tüüpi tehnikale ja tiitrimise kulu saab hinnata mitte ainult mahu mõõtmise, vaid ka muude meetodite abil. Mõnikord kaalutakse lisatud titrant (massi mõõtmine analüütilisel kaalul annab väiksema suhtelise vea kui mahu mõõtmine). Mõnikord mõõdetakse aega, mis kulub tiitri süstimiseks (konstantse süstimiskiirusega).

Alates 19. sajandi lõpust on titrimeetrilisi meetodeid kasutatud teadusuuringutes, tehastes ja muudes laborites. Uut meetodit kasutades oli võimalik määrata väga erinevate ainete milligrammi ja isegi mikrogrammi koguseid. Meetodi lihtsus, madal hind ja seadmete mitmekülgsus aitasid kaasa titrimeetria laialdasele kasutamisele. Eriti laialdaselt hakati titrimeetriat kasutama XX sajandi 50ndatel, pärast seda, kui Šveitsi analüütik G. Schwarzenbach lõi selle meetodi (kompleksomeetria) uue versiooni. Samal ajal on c.t.t.-i tõrje instrumentaalsete meetodite laialdane kasutamine. 20. sajandi lõpuks vähenes titrimeetria tähtsus mõnevõrra tundlikumate instrumentaalmeetodite konkurentsi tõttu, kuid ka tänapäeval on titrimeetria endiselt väga oluline analüüsimeetod. See võimaldab kiiresti, lihtsalt ja üsna täpselt määrata enamiku keemiliste elementide, üksikute orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete sisalduse, sarnaste ainete kogusisalduse, aga ka üldistatud koostise näitajad (vee karedus, piimarasvasisaldus, naftasaaduste happesus) .

Titrimeetrilise analüüsi tehnika

Meetodi põhimõte saab selgemaks pärast selle rakendamise tehnika tutvustamist. Niisiis, laske teieni tuua tundmatu kontsentratsiooniga leeliselahus ja teie ülesanne on kindlaks määrata selle täpne kontsentratsioon. Selleks vajate regent lahus, või titrant- aine, mis astub leelisega keemilisesse reaktsiooni ja tiitri kontsentratsioon peab olema täpselt teada. Ilmselt kasutame leelise kontsentratsiooni määramiseks titrandina happelahust.

1. Valime pipetiga analüüsitava lahuse täpse mahu – seda nimetatakse alikvoot. Reeglina on alikvoodi maht 10-25 ml.

2. Viige alikvoot tiitrimiskolbi, lahjendage veega ja lisage indikaator.

3. Täitke bürett tiitrilahusega ja teostage tiitrimine on tiitri aeglane tilkhaaval lisamine uuritava lahuse alikvoodile.

4. Tiitrimise lõpetame hetkel, kui indikaator muudab värvi. Seda hetke nimetatakse tiitrimise lõpp-punkt on k.t.t. K.t.t. langeb reeglina kokku hetkega, mil analüüdi ja tiitri vaheline reaktsioon on lõppenud, s.o. alikvoodile lisatakse täpselt samaväärne kogus titrant - seda punkti nimetatakse samaväärsuspunkt, st. Seega, st. ja k.t.t. - need on sama hetke kaks tunnust, millest üks on teoreetiline, teine eksperimentaalne, olenevalt valitud indikaatorist. Seetõttu on vaja indikaator õigesti valida, et k.t.t. langes võimalikult täpselt kokku t.e.

5. Mõõtke tiitrimiseks kasutatud tiitrimise maht ja arvutage uuritava lahuse kontsentratsioon.

Titrimeetrilise analüüsi tüübid

Titrimeetrilisi meetodeid saab klassifitseerida mitme sõltumatu tunnuse järgi: nimelt: 1) X ja R vahelise reaktsiooni tüübi järgi, 2) tiitrimise ja tulemuste arvutamise meetodi järgi, 3) t.eq seiremeetodi järgi. .

Klassifikatsioon keemilise reaktsiooni tüübi järgi- kõige tähtsam. Pidage meeles, et kõiki keemilisi reaktsioone ei saa tiitrimiseks kasutada.

Esiteks, nagu ka teiste keemiliste meetodite puhul, peab määratav komponent (analüüt) kvantitatiivselt reageerima tiitrimisega.

Teiseks on vajalik, et reaktsiooni tasakaal saavutataks võimalikult kiiresti. Reaktsioone, mille puhul pärast tiitri järgmise portsjoni lisamist kulub tasakaalu saavutamiseks vähemalt mitu minutit, on titrimeetris raske või isegi võimatu kasutada.

Kolmandaks peab reaktsioon vastama ühele ja varem tuntud stöhhiomeetrilisele võrrandile. Kui reaktsiooni tulemusel tekib toodete segu, muutub selle segu koostis tiitrimise ajal ja sõltub reaktsioonitingimustest. Ekvivalentsuspunkti fikseerimine on väga keeruline ja analüüsi tulemus on ebatäpne.Nende nõuete kombinatsioon vastab protolüüsi (neutralisatsiooni) reaktsioonile, paljudele kompleksi moodustumise ja redoksreaktsioonidele, aga ka mõnele sadestumisreaktsioonile. Sellest lähtuvalt eristatakse titrimeetrilises analüüsis järgmist:

Neutraliseerimismeetod,

kompleksomeetria,

Redoksmeetodid

Sadestamise meetodid.

Iga meetodi sees eristatakse selle üksikuid variante (tabel 1). Nende nimed pärinevad reaktiivide nimedest, mida kasutatakse igas valikus tiitrijana (permanganatomeetria, jodomeetria, kromatomeetria jne).

Tabel 1.

Titrimeetriliste meetodite klassifikatsioon kasutatava keemilise reaktsiooni tüübi järgi

Reaktsioon	meetod	Reaktiiv (tiitrimine)	meetodi variant	Määratavad ained
Protolüüs	Neutraliseerimise meetod	H Cl, HClO 4, HNO 3	Acidimeetria	Oc uuendused
Protolüüs	Neutraliseerimise meetod	KOH, NaOH jne.	Alkalimeetria	happed
Kompleksne moodustumine	Kompleks-meetria	EDTA	Kompleksomeetria	Metallid ja nende ühendid
Kompleksne moodustumine	Kompleks-meetria		Fluoridomeetria, tsüanidomeetria	Mõned metallid, orgaanilised ained
Redoks	Redoksmõõtur	KMnO 4 K 2 C r 2 O 7	permanganatomeetria kromatomeetria	Restauraatorid
		KJ ja Na2S2O3	Jodomeetria	Redutseerivad ained, oksüdeerivad ained, happed
		Askorbiinhape	Askorbinomeetria	Oksüdeerijad
sademed	Sedimeetria	AgNO3	Argentomeetria	Haliidid
		Hg 2 (NO 3) 2	Merkurümeetria	Haliidid
		KSCN	Rodanomeetria	Mõned metallid
		Ba(NO3)2	barüomeetria	sulfaadid

Klassifikatsioon tiitrimismeetodi järgi. Tavaliselt on kolm meetodit: otsene, tagasi ja asendustiitrimine. otsene tiitrimine hõlmab tiitri otsest lisamist proovilahusele. Mõnikord kasutatakse erinevat segamisreagentide järjestust - proovilahust lisatakse järk-järgult teadaolevale kogusele R, milles tahetakse määrata kontsentratsiooni X; kuid see on ka otsene tiitrimine. Mõlemal juhul arvutatakse analüüsitulemused samade valemite abil, mis põhinevad ekvivalentide seadusel.

ν X = ν R

kus ν X ja ν R on X ja R ekvivalentide moolide arv. Allpool on toodud suhtel põhinevad arvutusvalemid ja arvutusnäited.

Otsene tiitrimine on titrimeetria kõige mugavam ja levinum variant. See on täpsem kui teised. Juhuslikud vead tekivad ju peamiselt lahuste ruumala mõõtmisel ja selle tiitrimismeetodi puhul mõõdetakse mahtu vaid üks kord.Kuid otsetiitrimine pole kaugeltki alati võimalik. Paljud reaktsioonid X ja R vahel ei kulge piisavalt kiiresti ja pärast järgmise tiitri osa lisamist ei ole lahusel aega tasakaalu luua. Mõnikord ei ole otsene tiitrimine võimalik kõrvalreaktsioonide või sobiva indikaatori puudumise tõttu. Sellistel juhtudel kasutatakse keerukamaid tagasi- või asendustiitrimise skeeme. Need hõlmavad vähemalt kahte keemilist reaktsiooni.

Tagasi tiitrimine viiakse läbi kaheetapilise skeemi järgi:

X + R 1 \u003d Y 1

R1 + R2 = Y2

Lisareaktiivi R1 lisatakse täpselt teadaolevas koguses. Lahuse R1 maht ja kontsentratsioon valitakse nii, et R1 oleks pärast reaktsiooni lõppemist Hostali liiaga. Seejärel tiitritakse R1 reageerimata osa R2 tiitrimisega. Näiteks võib tuua orgaaniliste ainete permanganatomeetrilise tiitrimise. Paljusid aineid ei ole võimalik permanganaadiga "otse" tiitrida nende oksüdeerumise aegluse ja muudel põhjustel. Kuid kõigepealt võite lisada analüüsitavale proovile teadaoleva (liigse) koguse KMnO 4, hapestada ja kuumutada saadud lahust. See viib orgaaniliste ainete oksüdatsiooni täieliku ja kiire lõpuleviimiseni. Seejärel tiitritakse järelejäänud permanganaat mõne aktiivse redutseerijaga, näiteks SnCl 2 või FeSO 4 lahusega.

Tagasitiitrimise tulemuste arvutamine toimub ilmselge seose alusel:

ν X \u003d ν R 1 - ν R 2

Kuna sel juhul mõõdetakse mahtusid kaks korda (kõigepealt reaktiivi lahuse maht R 1, seejärel tiitri ruumala R 2 ), on analüüsitulemuse juhuslik viga veidi suurem kui otsesel tiitrimisel. Analüüsi suhteline viga suureneb eriti tugevalt abireagendi väikese liia korral, kui ν R 1 ≈ ν R 2 .

Klassifikatsioon t.eq. kontrollimeetodi järgi. Selliseid meetodeid on teada mitu. Lihtsaim on indikaatoriteta tiitrimine, levinuim on värviindikaatoritega tiitrimine ning kõige täpsemad ja tundlikumad on instrumentaalse tiitrimise võimalused.

Näitajateta tiitrimine põhineb selliste reaktsioonide kasutamisel, millega kaasneb tiitritud lahuse nähtavate omaduste muutus. Reeglina on ühel reaktiividest (X või R) nähtav värv. Sellise reaktsiooni kulgu kontrollitakse ilma spetsiaalsete instrumentideta ja indikaatorreaktiive lisamata. Niisiis tiitritakse värvituid redutseerivaid aineid happelises keskkonnas oksüdeeriva aine - kaaliumpermanganaadi (KMnO 4) - violetse lahusega. Lisatud tiitri iga osa värvub koheselt, muutudes redutseeriva aine toimel Mn2+ ioonideks. See jätkub kuni t.eq. Kuid juba esimene "lisa" tilk tiitrimist värvib tiitritud lahuse roosakasvioletseks, värvus ei kao isegi lahuse segamisel. Kui ilmub mittekaduv värv, peatatakse tiitrimine ja mõõdetakse kasutatud tiitrimise maht ( V k.t.t.). Tiitrimise lõppu saab fikseerida mitte ainult tiitritud lahuse värvuse välimusega, nagu vaadeldavas näites, vaid ka eelnevalt värvitud proovilahuse värvimuutusega, samuti mis tahes sademe ilmnemisega, kadumine või välimuse muutumine. Indikaatoriteta tiitrimist kasutatakse harva, kuna ainult mõne reaktsiooniga kaasneb lahuse nähtavate omaduste muutus.

Instrumentaalne tiitrimine. X ja R vahelise reaktsiooni kulgu saab jälgida mitte ainult "silmaga" (visuaalselt), vaid ka lahuse mõnda füüsikalist omadust mõõtvate instrumentide abil. Sõltuvalt sellest, millist lahuse omadust kontrollitakse, eristatakse instrumentaalse titrimeetria variante. Võite kasutada mis tahes omadust, mis sõltub tiitritud lahuse kvalitatiivsest ja kvantitatiivsest koostisest. Nimelt on võimalik mõõta lahuse elektrijuhtivust (seda võimalust nimetatakse konduktomeetriline tiitrimine), tiitritud lahusesse sukeldatud indikaatorelektroodi potentsiaal ( potentsiomeetriline tiitrimine), valguse neeldumine tiitritud lahuse poolt ( fotomeetriline tiitrimine) jne. Saate tiitrimise peatada, kui saavutatakse mõõdetava omaduse eelvalitud väärtus. Näiteks happelahust tiitritakse leelisega, kuni saavutatakse pH väärtus 7. Ent sagedamini teevad nad seda erinevalt - lahuse valitud omadust mõõdetakse korduvalt (või isegi pidevalt) tiitri sisestamisel, mitte ainult enne, aga ka pärast eeldatavat temperatuuri. .ekv. Saadud andmete järgi joonistatakse mõõdetud omaduse graafiline sõltuvus lisatud titrandi mahust ( tiitrimiskõver). Ekvivalentsuspunkti lähedal toimub järsk muutus tiitritud lahuse koostises ja omadustes ning tiitrimiskõveral registreeritakse hüpe või katkestus. Näiteks lahusesse kastetud elektroodi potentsiaali hüpe. Võrrandi asukohta hinnatakse kõvera käände asukoha järgi. Seda tüüpi analüüs on töömahukam ja aeganõudvam kui tavaline tiitrimine, kuid annab täpsemaid tulemusi. Ühe tiitrimisega on võimalik eraldi määrata mitme komponendi kontsentratsioonid.

Instrumentaalsest titrimeetriast on teada üle tosina variandi. Nende loomisel mängis olulist rolli Ameerika analüütik I. Koltgof. Sobivad meetodid erinevad lahuse mõõdetud omaduste, kasutatavate seadmete ja analüüsivõime poolest, kuid kõik need on tundlikumad ja selektiivsemad kui indikaator- või indikaatorita visuaalse titrimeetria võimalused. Instrumentaalne kontroll on eriti oluline siis, kui indikaatoreid ei saa kasutada näiteks häguste või intensiivse värvusega lahuste analüüsimisel, samuti lisandite jälgede määramisel ja segude analüüsimisel. Instrumentaalne titrimeetria eeldab aga, et labor on varustatud spetsiaalsete, eelistatavalt isesalvestavate või täisautomaatsete instrumentidega, mis ei ole alati majanduslikult otstarbekas. Paljudel juhtudel on indikaatorite kasutamisel võimalik saada piisavalt täpseid ja usaldusväärseid tulemusi lihtsamalt ja odavamalt.

Näitajate kasutamine. Tiitritud proovile võib eelnevalt lisada väikese koguse spetsiaalset reaktiivi - indikaator. Tiitrimine tuleb peatada hetkel, kui sissetoodud tiitri toimel olev indikaator muudab oma nähtavat värvi, see on tiitrimise lõpp-punkt. On oluline, et värvimuutus ei toimuks järk-järgult, vaid ühe "lisa" tilga titrandi lisamise tulemusena. Mõnel juhul ei muuda indikaator oma värvi, vaid lahustuvust või sära olemust. Selliseid indikaatoreid (adsorptsioon, fluorestsents, kemoluminestsents jne) kasutatakse aga palju harvemini kui värviindikaatoreid. Mis tahes indikaatori värvuse muutumine toimub tänu indikaatori keemilisele interaktsioonile titrandiga, mis toob kaasa indikaatori ülemineku uuele kujule.Tuleb üksikasjalikumalt käsitleda indikaatorite omadusi.

Näitajad

Analüütilistes laborites kasutatakse mitusada erinevat tüüpi värviindikaatorit (happe-aluseline, metall-kroom, adsorptsioon jne). Kunagi kasutati indikaatoritena taimedest - kannikeseõitest või eriliigist samblikust (lakmusest) saadud tinktuure. Selliseid näitajaid kasutas esimesena R. Boyle. Praegu looduslikke indikaatoreid ei kasutata, kuna need on alati erinevate ainete segu, mistõttu nende värvi üleminek pole selgelt väljendatud. Kaasaegsed indikaatorid on spetsiaalselt sünteesitud üksikud orgaanilised ühendid. Reeglina on indikaatorid aromaatse seeria ühendid, mille molekulid sisaldavad mitmeid funktsionaalseid rühmi (asendajaid) Tuntud on palju sarnaseid ühendeid, kuid ainult mõnda neist saab kasutada värviindikaatoritena. Kavandatud indikaator peab vastama mitmele nõudele:

· indikaator peaks hästi lahustuma, andes lahused, mis on ladustamise ajal stabiilsed;

· lahuses peab indikaator eksisteerima mitmel kujul, mis erinevad molekulaarstruktuurilt. Vormide vahel tuleb luua liikuv keemiline tasakaal. Näiteks indikaatori happeline vorm läheb aluselisesse (ja vastupidi), oksüdeerunud taandatusse (ja vastupidi); metalli kroomiindikaator on pöörduvalt kompleksis metalliioonidega jne;

· värviindikaator peaks intensiivselt neelavad valgust spektri nähtavas piirkonnas. Selle lahuse värvus peaks olema eristatav isegi väga madalatel kontsentratsioonidel (10 -6 - 10 -7 mol/l). Sel juhul on võimalik tiitritud lahusesse sisestada väga väikeses koguses indikaatorit, mis aitab kaasa täpsemate analüüsitulemuste saamisele;

· indikaatori erinevad vormid peaksid erinema oma värvi poolest, st nähtava piirkonna neeldumisspektris. Sel juhul jälgitakse tiitrimise ajal kontrastset värvi üleminekut, näiteks indikaatorvärvi üleminek roosast smaragdroheliseks on silmaga selgelt nähtav. Palju keerulisem on fikseerida tiitrimise lõpp-punkti (c.t.t.) roosa värvi üleminekuga oranžiks või lillaks. On väga oluline, kui erinevad on indikaatori kahe vormi neeldumisspektrid. Kui indikaatori üks vormidest neelab maksimaalselt valgust lainepikkusega λ 1 ja teine lainepikkusega λ 2, siis erinevus ∆λ = λ 1 - λ 2 iseloomustab värvide ülemineku kontrastsust. Mida suurem on ∆λ, seda paremini tajub silm indikaatori värviüleminekut. Värvuse ülemineku visuaalse kontrasti suurendamiseks kasutatakse mõnikord erinevate indikaatorite segusid või lisatakse indikaatorile inertset võõrvärvi;

· indikaatori üleminek ühelt vormilt teisele lahuse koostise muutmisel peaks toimuma väga kiiresti, sekundi murdosa jooksul;

· ülemineku peab põhjustama üksainus tegur, sama kõigi antud tüüpi näitajate puhul. Seega ei tohiks happe-aluse indikaatori värvuse muutumine toimuda teist tüüpi reaktsioonide tõttu, näiteks interaktsioonil oksüdeerivate ainete või metalliioonide või valkudega! Vastupidi, redoks-indikaatorid peaksid oma värvi muutma ainult oksüdeerivate ja redutseerivate ainetega kokkupuute tõttu ning see peaks toimuma igale redoks-indikaatorile omase teatud potentsiaali juures. Nende indikaatorite värvus ja üleminekupotentsiaal ei tohiks sõltuda lahuse pH-st. Kahjuks sõltub praktikas paljude redoksnäitajate üleminekupotentsiaal ka pH-st.

Kõrvalprotsesside mõju vähendamiseks ei viida mõnikord indikaatorit tiitritud lahusesse, vaid vastupidi, tiitrimise ajal võetakse perioodiliselt tilk tiitritud lahust, mis segatakse kellaklaasil tilga indikaatoriga. lahust ja jälgitakse saadud värvi. See tehnika võimaldab kasutada pöördumatult reageerivaid indikaatoreid. “Välise indikaatoriga” on mugavam töötada, kui impaber on eelnevalt läbi imbunud.

Tiitrimise lõpp-punkt, mis on määratud indikaatori värvimuutusega, ei pruugi kattuda ekvivalentpunktiga. Kokkusobimatu V k.t.t. Ja V t.eq toob kaasa süstemaatilise vea analüüsitulemuses. Vea väärtuse määrab selle indikaatori olemus, selle kontsentratsioon ja tiitritud lahuse koostis.

Näitajate valimise põhimõte on väga lihtne ja universaalne. : Indikaatori üleminekukarakteristik (tiitrimise pT-väärtus, üleminekupotentsiaal jne) peab vastama tiitritava lahuse eeldatavale koostisele ekvivalentsuspunktis. Seega, kui analüütik tiitrib tugeva happe vesilahust tugeva alusega, on lahuse pH ekvivalentpunktis 7. Seetõttu tuleks kasutada happe-aluse indikaatorit, mis muudab värvi ligikaudu pH 7 juures (bromotümoolsinine). jt). pT kohta - erinevat tüüpi indikaatorite tiitrimisnäitajad on teatmekirjanduses.

Titrimeetrilise analüüsi tulemuste arvutamine

Titrimeetrilise analüüsi tulemusi ei soovitata arvutada otse reaktsioonivõrrandist, näiteks proportsioonide abil. Selline "kooli" viis arvutusülesannete lahendamiseks on irratsionaalne ja reeglina ei anna nõutavat täpsust. Titrimeetrilise analüüsi tulemused arvutatakse ühe mitmest valmis algebralisest valemist, mis on tuletatud ekvivalentide seadusest. Algandmed on kasutatud titrandi maht (milliliitrites) ja tiitri kontsentratsioon (mol / liitris), need tuleb seadistada vajaliku täpsusega.

Arvutusmeetod ei sõltu tiitrimisel toimuva keemilise reaktsiooni tüübist ega ekvivalentpunkti jälgimise meetodist (indikaator, seade jne). Arvutusvalemi valiku määrab see, millist tiitrimismeetodit (otsene, pöörd-, asendus) analüüsi käigus kasutatakse Valemi valikul tuleb eristada kahte juhtumit: a) X lahuse kontsentratsiooni arvutamine b) lahuse kontsentratsiooni määramine. komponendi massiosa (X-i protsent proovis).

Arvutusvalemid näevad kõige lihtsamad välja, kui määratava komponendi ja tiitri kontsentratsioonid on väljendatud nende ekvivalentide moolide arvuna vastavate lahuste liitri kohta, s.o. kasutatakse analüüdi kontsentratsioone ( N x ) ja titrant (NT ), väljendatud ekvivalentmoolide arvuna lahuse liitri kohta. Varem nimetati neid kontsentratsioone normaalseks. Nüüd ei soovita seda terminit kasutada, kuid praktikas kasutatakse seda väga laialdaselt, eriti redoksmeetrias. Kuid kompleksomeetrias ja mõnes muus meetodis, kus 1 mol analüüti X reageerib alati 1 mooli tiitriga, langevad normaalsed kontsentratsioonid kokku tavaliste molaarsete kontsentratsioonidega ( C x ja C T ) ning seetõttu ei ole tulemuste arvutamisel vaja kasutada tavalisi kontsentratsioone ja ekvivalente.

Erinevalt tavapärastest molaarsetest kontsentratsioonidest määratakse normaalne kontsentratsioon tiitrimisel toimuva reaktsiooni keemiat arvesse võttes. Kasulik on meeles pidada, et X normaalne kontsentratsioon lahuses on kas võrdne selle molaarkontsentratsiooniga või ületab seda mitu (2,3,4 ....) korda, olenevalt sellest, kui palju prootoneid (või elektrone) osaleb. reaktsioonis, osakese X kohta. Reaktsioonivõrrandi kirjutamisel, ekvivalentide määramisel ja normaalkontsentratsioonide arvutamisel tuleks arvestada tiitrimise tingimustega ja isegi indikaatori valikuga.

Kaaltiitritud Xatotsene tiitrimine võrdub (mg):

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

kus E x on X ekvivalendi molaarmass, mis vastab ühele prootonile (happe-aluse reaktsioonides), ühele elektronile (redoksreaktsioonides), ühele ligandile (kompleksi moodustumise reaktsioonides) jne. V T on tiitri maht (ml). Kompleksomeetrias on analüüdi mass (mg) kõige parem arvutada valemi abil, mis sisaldab väärtust M x - molaarmass X:

m x = C T . V T . M x (2).

Punktist (4.11) järeldub, et X massiosa prooviproovis, väljendatuna protsentides, on võrdne:

%X = NT. V T . E x . 100% / m S , (3),

kus m S - proovi mass mg-des Tavaliselt ei sõltu tiitrimise tulemus vee mahust, milles prooviproov enne tiitrimist lahustati ja seda mahtu arvutustes arvesse ei võeta. Kui tiitritakse mitte kogu proovi, vaid osa sellest (alikvoot), tuleb arvestada täiendava koefitsiendiga TO , võrdne suhtega V0 - lahuse maht, millesse see proov kanti ja millest võeti alikvoodid, kuni Valiq – ühe alikvoodi maht:

m x = K. N T . V T . E x , (4).

Arvutamisel kontsentratsioonotsese (või asendus-) tiitrimise meetodi kohaselt kasutatakse lihtsat valemit, mis tuleneb otseselt ekvivalentide seadusest:

N x . V x \u003d N T. V T (5).

analüüs, kuid tehaste laborites kasutatakse ka muid arvutusmeetodeid.

Töölahuste valmistamine titrimeetrias

Titrimeetrilises analüüsis kasutatavaid täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga töölahuseid valmistatakse mitmel viisil:

· vastavalt keemilise reaktiivi täpsele kaalule võetud analüütiline tasakaal. See proov lahustatakse väikeses koguses lahustis ja seejärel viiakse saadud lahuse maht mõõtekolvis märgini. Saadud lahuseid nimetatakse standardseteks ja vastavaid reaktiive primaarseteks standarditeks. Vähesed ained võivad olla esmased standardid – need peavad olema püsiva ja täpselt teadaoleva koostisega puhtad kemikaalid, toatemperatuuril tahked, õhus stabiilsed, mittehügroskoopsed ja mittelenduvad. Näited on kaaliumdikromaat, kompleksoon III, oksaalhape. Vastupidi, vesinikkloriidhappe ("vesinikkloriidhappe" reaktiiv on ebatäpselt teadaoleva koostisega vedelik), raudkloriidi (see oksüdeerub õhu käes kiiresti), seebikivi (hügroskoopne) ja paljude teiste standardlahust pole võimalik valmistada. ained.

· fikseeritud kanalitest. See termin viitab suletud klaasampullile, mis sisaldab teatud koguses reaktiivi, tavaliselt 0,1000 molekvivalenti. Fixanaalid valmistatakse tehases. Kui laboris viiakse fiksanaali sisu kvantitatiivselt üle 1000 ml mõõtekolbi ja viiakse koos lahustiga märgini, saadakse liiter täpselt 0,1000 N lahust. Fiksanaalilahuste valmistamine mitte ainult ei säästa analüütiku aega, vaid võimaldab valmistada ka täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga lahuseid ainetest, millel puudub esmaste standardite jaoks vajalike omaduste kompleks (näiteks vesinikkloriidhappe, ammoniaagi fiksanaali lahused, või jood).

· ligikaudu teadaoleva keemilise reagendi proovi järgi, mis on võetud tehnilises ulatuses. See proov lahustatakse ligikaudu teadaolevas koguses lahustis. Seejärel viiakse läbi täiendav operatsioon - saadud lahuse standardimine. Näiteks tiitritakse saadud lahusega teise aine (esmastandardi) täpne kaal. Võid teha teisiti: võtta teadaolev maht (alikvoot) valmistatud lahust ja tiitrida sobiva standardlahusega Valmistatud lahuse täpne kontsentratsioon arvutatakse tiitrimisel kasutatud mahu järgi. Selliseid lahendusi nimetatakse standarditud. Näiteks standarditakse KOH lahus kaalutud oksaalhappe portsjoniga või vesinikkloriidhappe fiksanaalse lahusega. Kui laboris olev aine on saadaval ligikaudu teadaoleva kontsentratsiooniga kontsentreeritud lahuse kujul (näiteks vesinikkloriidhape), siis selle kaalumise asemel mõõdetakse teatud eelnevalt arvutatud kontsentreeritud lahuse maht. Selleks on vaja teadmisi esialgse lahenduse tiheduse kohta. Seejärel, nagu ka eelmisel juhul, standardeeritakse saadud lahus.

Lahuste kontsentratsioon ei tohiks ladustamise ajal spontaanselt muutuda. Sel juhul saab tiitrimiseks ilma täiendavate toiminguteta kasutada eelvalmistatud (standard- või standardseid) lahuseid.Tuleb tähele panna, et mida vedelam on lahus, seda vähem stabiilne on see reeglina säilitamise ajal (lahuse hüdrolüüs). lahustunud aine, selle oksüdatsioon õhuga hapnikuga, adsorptsioon klaasnõude sisepinnal jne). Seetõttu ei valmistata madala kontsentratsiooniga töölahuseid reeglina ette. Neid valmistatakse ainult vastavalt vajadusele, kasutuspäeval. Selleks lahjendatakse algseid (standard-, fikseeritud või standardiseeritud) lahuseid puhta lahustiga täpselt teadaolev arv kordi (tavaliselt lahjendatakse lahust ühe toiminguga 5 või 10 korda). Kui on vaja veelgi lahjendatud lahuseid, korratakse seda toimingut. Näiteks 0,1 M lahusest valmistatakse 0,01 M, sellest 0,001 M jne.

Täpselt teadaolevate kontsentratsioonidega lahuste valmistamiseks on vaja kasutada tervet komplekti spetsiaalseid mahumõõtmisriistu, mis võimaldavad mõõta mahtusid vajaliku täpsusega. Need on mõõtekolvid, pipetid ja büretid. Laboritööde juhendid sisaldavad mõõteriistade kirjeldusi ja nendega töötamise reegleid.

Tiitrimismeetodid

Üksiku proovi meetod ja alikvootmeetod. Juhuslike vigade mõju vähendamiseks korratakse tiitrimist tavaliselt mitu korda ja seejärel keskmistatakse tulemused. Korduvaid analüüse saab teha kahel erineval viisil: eraldi portsjonite meetodil alikvootide meetodil. Mõlemat meetodit kasutatakse nii töölahenduste standardimisel kui ka vahetult reaalsete objektide analüüsimisel.

Ühe kaalu meetod, nagu nimigi viitab, eeldab, et analüüsitud materjalist võetakse tiitrimiseks mitu kaalutud portsjonit. Nende mass peaks olema ligikaudu võrdne. Proovi suurus valitakse, võttes arvesse tiitrimise soovitud tiitrimiskulu (mitte rohkem kui büreti maht) ja tiitrimisaine kontsentratsiooni.

Võetakse kolm kaalutud portsjonit oblikhapet, mille massid on näidatud tabelis 2. Iga tiitrimise järgi arvutage (eraldi!) KOH kontsentratsioon. Seejärel keskmistatakse kontsentratsioonid.Erinevate proovide tiitrimisele kulunud mahtusid ei saa keskmistada!

Tabel 2. Näide analüüsitulemuste arvutamisest üksikute proovide meetodil

Hinge number	Massanaveski, mg	Titrandi maht, ml	Leitud KOH kontsentratsioon, mol/l
	95,7	14,9	0,102
	106,9	16,2	0,105
	80,8	12,7	0,101
Analüüsi keskmine tulemusСKOH = 0,103 mol/l

Alikvoodi tiitrimise meetod (või pipeteerimismeetod) põhineb mitme eraldi alikvoodi tiitrimisel – väikestes kogustes uuritavat lahust, mis on võetud pipetidega.

Eraldi kaalude meetodit ja alikvootide tiitrimise meetodit ei kasutata mitte ainult otseseks tiitrimiseks, nagu on näidatud toodud näidetes, vaid ka pöörd- ja asendustiitrimiseks. Tiitrimismeetodi valikul tuleb arvestada, et eraldi kaalude meetod annab täpsemad tulemused, kuid see on töömahukam ja nõuab rohkem arvutusi. Seetõttu on töölahuste standardiseerimiseks parem kasutada eraldi kaalude meetodit ja seeriaviisiliselt tehtavate analüüside puhul kasutada ekspressiivsemat alikvootide meetodit.

Tiitrimiskõverate kuju

Logaritmilised tiitrimiskõverad kujutavad ühe reaktiivi tasakaalukontsentratsiooni logaritmi graafilist sõltuvust lisatud tiitrimise mahust. Kontsentratsiooni logaritmi asemel kantakse tavaliselt vertikaalteljele lahuse pH väärtus (pH). Kasutatakse ka muid sarnaseid indikaatoreid (näiteks pAg \u003d - lg), samuti tiitritud lahuse nende füüsikalis-keemiliste omaduste väärtust, mis sõltuvad lineaarselt tasakaalukontsentratsioonide logaritmidest. Näiteks võib tuua elektroodi potentsiaali (E).

Kui lahus sisaldab ainult ühte ainet, mis reageerib tiitriga ja reaktsiooni kirjeldatakse ühe keemilise võrrandiga (st see ei toimu astmeliselt), siis vaadeldakse logaritmilisel kõveral peaaegu vertikaalset lõiku, nn. hüpata tiitrimist . Vastupidi, kõvera lõigud eemal t.eq. horisontaali lähedal. Näitena võib tuua lahuste pH sõltuvuse lisatud titrandi mahust V, mis on näidatud joonisel 1.

Joonis 1. Tiitrimiskõverate tüüp

Mida kõrgem on hüppekõrgus tõusulaine kõveral, seda täpsemalt saab samaväärsuse punkti fikseerida.

Happe-aluse tiitrimine (neutraliseerimismeetod)

Meetodi põhimõte

Neutraliseerimismeetod põhineb happe-aluse (protolüütiliste) reaktsioonide läbiviimisel. Selle tiitrimise ajal muutub lahuse pH väärtus. Titrimeetriliseks analüüsiks sobivad kõige paremini happe-aluse reaktsioonid: need kulgevad rangelt määratletud võrrandite järgi, ilma kõrvalprotsessideta ja väga suure kiirusega. Tugevate hapete koostoime tugevate alustega viib kõrgete tasakaalukonstantideni. Et tuvastada k.t.t. on mugav ja hästi uuritud viis - happe-aluse indikaatorite kasutamine. Kasutada võib ka instrumentaalseid meetodeid, mis on eriti olulised mittevesilahuste, häguste või värviliste lahuste tiitrimisel.

Neutraliseerimismeetod sisaldab kahte võimalust – happemeetria(titrant on tugev happelahus) ja alkalimeetria(titrant on tugeva aluse lahus). Neid meetodeid kasutatakse vastavalt aluste ja hapete, sealhulgas ioonsete ja multiprotoonsete hapete määramiseks. Tugevate protoliitide tiitrimise võime määrab nende kontsentratsioon; tiitrimine on võimalik, kui C x> 10–4 miljonit .Sellise vesilahuses tiitrimise käigus toimub järgmine reaktsioon:

H3O + +OH - ® 2 H2O

Nõrkade hapete ja nõrkade aluste tiitrimine vesilahustes toimub vastavalt skeemidele:

SEES+OH – ® H 2 O (leelismeetria)

B + H3O+ ® HB + + H 2 O (atsidimeetria)

Näited happe-aluse tiitrimise praktilistest rakendustest:

· toiduainete, muldade ja looduslike veekogude happesuse määramine (vesilahuste leeliseline tiitrimine indikaatoriga fenoolftaleiin);

· naftasaaduste happesuse määramine (mittevesilahuste leeliseline tiitrimine toatemperatuuri instrumentaalse kontrolliga);

· karbonaatide ja vesinikkarbonaatide määramine mineraalides ja ehitusmaterjalides (vesilahuste atsidimeetriline tiitrimine kahe indikaatoriga);

· lämmastiku määramine ammooniumisoolades ja orgaanilistes ainetes (Kjeldahli meetod). Sel juhul lagundatakse orgaanilised lämmastikku sisaldavad ained kontsentreeritud väävelhappega keetmisel elavhõbedasoolade juuresolekul, ammooniumlämmastik eemaldatakse kuumutamisel leelise toimel, ammoniaak absorbeeritakse HCl standardlahusega, mida võetakse liias. . Seejärel tiitritakse HCl reageerimata osa metüüloranži indikaatori juuresolekul leelisega. See meetod kasutab nii asenduspõhimõtet kui ka tagasitiitrimise meetodit.

töötavad lahendused.Vesilahuste happemeetrilisel tiitrimisel kasutatakse tiitrijaid tugevate hapete (HCl, harvem HNO 3 või H 2 SO 4) lahused. IN alkalimeetria tiitrid - NaOH või KOH lahused. Loetletud reagentidel pole aga omadusi, mis võimaldaksid nendest lihtsalt täpselt kaaludes standardlahuseid valmistada. Seega on tahked leelised hügroskoopsed ja sisaldavad alati karbonaatide lisandeid. HCl ja teiste tugevate hapete puhul ei ole lähtereagendiks puhas aine, vaid ebatäpselt teadaoleva kontsentratsiooniga lahus. Seetõttu valmistatakse neutraliseerimismeetodis esmalt ligikaudu teadaoleva kontsentratsiooniga lahus ja seejärel standarditakse. Happelahused on standarditud veevaba naatriumkarbonaadi Na 2 CO 3 (sooda) või naatriumtetraboraadi Na 2 B 4 O 7 jaoks . 10H 2 O (torm). Booraks interakteerub lahustumisel veega:

B 4 O 7 2- + 3H 2 O \u003d 2H 3 VO 3 + 2VO 2 -

Saadud metaboraat on üsna tugev alus. See on tiitritud happega:

IN 2 - + H 3 O + \u003d H 3 IN 3.

Ilmselgelt on booraksi ekvivalendi molaarmass M(½Na2B4O7 . 10H20) = 190,71 g/mol. Suure molaarmassiga ekvivalent on booraksi kui esmase standardi eelis. Leeliselahused on standardiseeritud kaaliumhüdroftalaadi jaoks. Hüdroftalaadi molekul sisaldab liikuvat prootonit ja sellel on nõrga happe omadused:

Standardina kasutatakse sageli bensoehapet C 6 H 5 COOH, oksaalhapet H 2 C 2 O 4. . 2H 2 O ja muud nõrgad orgaanilised happed (tahked, puhtad stabiilsed ained). Hapete ja aluste standardlahused 0,1000 M laborites valmistatakse tavaliselt fiksanaalidest. Valmistatud happelahust saab kasutada leeliselahuse standardiseerimiseks ja vastupidi. Standardiseeritud happelahused on stabiilsed ja neid saab säilitada meelevaldselt pikka aega muutmata. Leeliselahused on vähem stabiilsed, neid on soovitatav hoida vahatatud või fluoroplastist anumates, et vältida koostoimet klaasiga. Arvestada tuleb sellega, et leeliselahused imavad õhust CO 2 ning säilitamisel on need kaitstud kustutamata lubja või soodalubjaga täidetud toruga.

Riis. 2. Tugeva happe neutraliseerimiskõverad.

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

Et tuvastada k.t.t. värviindikaatoriga on vajalik, et hüppe kõrgus oleks suurem kui indikaatori üleminekuintervalli laius. Viimane on tavaliselt umbes kaks pH ühikut.

Hüppe kõrgus nõrkade hapete neutraliseerimiskõveral sõltub happe tugevusest (selle happekonstandi väärtusest ehk pK a ). Nimelt, mida nõrgem on hape (seda suurem on pK a väärtus), seda väiksem peaks kõigi muude asjade võrdsel korral olema hüppe kõrgus.

1 - vesinikkloriidhape, 2 - äädikhape (pKa = 4,8), 3 - vesiniktsüaniidhape (pKa = 9,2).

Hüppe kõrgus peaks olema suurem kui indikaatori üleminekutsooni laius, mis on tavaliselt 2 pH-ühikut. Seetõttu, et Nagu tugevate elektrolüütide puhul, tiitrimise kriteerium 1% veaga nõrga protoliidi saab tuletada tingimusest ∆p Н ±1% ≥ 2. Nõrga happe vesilahuse jaoks saame soovitud kriteeriumi järgmisel kujul:

R TOa+ lk KOOS≤ 8

Kui p C \u003d 2, kriitiline väärtus p K a võrdub 6. Teisisõnu, kui hape on väga nõrk ja selle pK A suurem kui 6, siis ei saa seda värviindikaatoritega täpselt tiitrida.

Protoliitide ja mitmeprootoniliste protoliitide segude tiitrimine. Segalahustes pärsivad tugevad happed nõrgemate protolüüsi. Sama on täheldatud lahustes, mis sisaldavad erineva tugevusega aluste segu.Kui sellisele segule lisada tiitrimist, siis tiitritakse esmalt tugevam protoliit ja alles seejärel reageerib nõrgem tiitriga. Segu tiitrimiskõveral täheldatud hüpete arv ei sõltu aga mitte ainult olemasolevate protoliitide arvust, vaid ka vastavate happesuse (aluselisuse) konstantide absoluutväärtustest, aga ka nende suhtest. Segu komponentide happesuse (või aluselisuse) konstandid peaksid erinema rohkem kui 10 4 korda, ainult sel juhul täheldatakse tiitrimiskõveral eraldi selgelt väljendunud tiitrimise hüppeid ja suhteline viga iga komponendi määramisel ei ületa 1%. Protoliitide eraldi tiitrimise võimaluse kriteeriumiks on nn "nelja ühiku reegel":

(6)

Mitmeprootonilised protoliidid reageerivad tiitritega astmeliselt, esmalt esimeses etapis, siis teises jne, kui vastavad happesuse konstandid erinevad vastavalt tingimusele (6) Neutralisatsioonikõverate arvutamisel võib mitmeprootonilisi protoliite käsitleda erinevate segudena. elektrolüüdid.

Näiteks kaaluge võimalust

Joonis 5. Karbonaadi ja vesinikkarbonaadi ioonide segu tiitrimiskõver lahusega HCl.

Näidatud on pH väärtused, mille juures täheldatakse indikaatorite värvide üleminekuid.

Kahe tugeva happe segu, kahe võrdselt nõrga happe segu või kahe aluse segu tiitrimisel lähedase p-ga TOb tiitrimiskõveral pole kahte eraldi hüpet. Siiski on endiselt täiesti võimalik selliste segude komponentide kontsentratsiooni eraldi määrata. Neid probleeme lahendatakse edukalt diferentseerivate mittevesilahuste abil.

Happe-aluse indikaatorid ja nende valik

Et tuvastada k.t.t. neutraliseerimismeetodil kasutatakse traditsiooniliselt happe-aluse indikaatoreid - sünteetilisi orgaanilisi värvaineid, mis on nõrgad happed või alused ja mis muudavad oma nähtavat värvi sõltuvalt lahuse pH-st Mõnede (laborites enim kasutatavate) happe-aluse indikaatorite näited on toodud tabelis 3. Struktuuri ja omaduste näitajad on toodud teatmeteostes. Iga happe-aluse indikaatori olulisemad omadused on ülemineku intervall Ja tiitrimisindeks (pT). Üleminekuintervall on tsooni piiridele vastava kahe pH väärtuse vaheline tsoon, mille piires täheldatakse indikaatori segavärvi. Seega iseloomustab vaatleja metüüloranži vesilahust puhta kollasena – pH juures< 3,1 и как чисто красный при рН >4.4 ja nende piirväärtuste vahel täheldatakse erinevate toonide roosakasoranži segavärvi. Üleminekuintervalli laius on tavaliselt 2 pH ühikut. Näitajate katseliselt määratud üleminekuintervallid on mõnel juhul vähem või rohkem kui kaks pH ühikut. Eelkõige on see seletatav silma erineva tundlikkusega spektri nähtava piirkonna erinevate osade suhtes. Ühevärviliste indikaatorite puhul sõltub intervalli laius ka indikaatori kontsentratsioonist.

Tabel 3

Olulisemad happe-aluse näitajad

Näitaja	Üleminekuintervall ΔрН Ind	R TOa(HInd)	Värvi muutus
metüüloranž			Punane - kollane
Bromokresoolroheline			Kollane - sinine
metüülpunane			Punane - kollane
Bromokresool lilla			Kollane - lilla
Bromotümoolsinine			Kollane - sinine
Fenoolpunane			Kollane - punane
tümoolsinine
Fenoolftaleiin			Värvitu - punane

Teades erinevate näitajate omadusi, on teoreetiliselt võimalik neid õigete analüüsitulemuste saamiseks mõistlikult valida Järgitakse järgmist reeglit: indikaatori üleminekuintervall peab asuma tiitrimiskõvera hüppe piirkonnas.

Nõrkade protoliitide tiitrimise indikaatorite valimisel tuleb arvestada, et t.eq. ja tiitrimise hüpe nihutatakse happe tiitrimisel nõrgalt leeliselisele keskkonnale ja aluse tiitrimisel kergelt happelisele keskkonnale. Seega nõrkade hapete tiitrimiseks sobivad nõrgalt aluselises keskkonnas värvi muutvad indikaatorid (näiteks fenoolftaleiin) ja nõrga aluse tiitrimiseks indikaatorid, mis muudavad värvi kergelt happelises keskkonnas (näiteks metüüloranž).

Igal happe-aluse indikaatoril on veel üks omadus - see on tiitrimisindeks ( RT ). See on pH väärtus, mille juures vaatleja kõige selgemini märkab indikaatori värvuse muutust ja loeb sel hetkel tiitrimise lõpetatuks. Ilmselgelt pT = pH K.T.T. . Sobiva indikaatori valikul tuleks püüda tagada, et pT väärtus oleks võimalikult lähedane teoreetiliselt arvutatud väärtusele. pH T.EKV .. Tavaliselt on pT väärtus üleminekuintervalli keskkoha lähedal. Kuid pT on halvasti reprodutseeritav suurus. Erinevad inimesed, kes teevad sama indikaatoriga sama tiitrimise, saavad oluliselt erinevad pT väärtused.Lisaks sõltub pT väärtus tiitrimise järjekorrast ehk värvimuutuse suunast Kui tiitrida happeid ja aluseid sama indikaatoriga pT väärtused varieeruvad veidi. Monokromaatiliste indikaatorite (fenoolftaleiin jne) puhul sõltub pT väärtus ka indikaatori kontsentratsioonist.

Täidetud titrandiga nullmärgini. Teistest märkidest alustades tiitrimist ei soovitata, kuna büreti skaala võib olla ebaühtlane. Büretid täidetakse töölahusega läbi lehtri või spetsiaalsete seadmete abil, kui bürett on poolautomaatne. Tiitrimise lõpp-punkt (ekvivalentsuspunkt) määratakse indikaatorite või füüsikalis-keemiliste meetoditega (elektrijuhtivuse, valguse läbilaskvuse, indikaatorelektroodi potentsiaali jms järgi). Analüüsi tulemused arvutatakse tiitrimiseks kasutatud töölahuse koguse järgi.

Titrimeetrilise analüüsi tüübid

Titrimeetriline analüüs võib põhineda erinevat tüüpi keemilistel reaktsioonidel:

happe-aluse tiitrimine - neutraliseerimisreaktsioonid;
redoks-tiitrimine (permanganatomeetria, jodomeetria, kromatomeetria) - redoksreaktsioonid;
sademete tiitrimine (argentomeetria) - reaktsioonid, mis toimuvad halvasti lahustuva ühendi moodustumisel, muutes samal ajal sadestunud ioonide kontsentratsiooni lahuses;
kompleksomeetriline tiitrimine - reaktsioonid, mis põhinevad metalliioonide tugevate kompleksühendite moodustumisel kompleksooniga (tavaliselt EDTA-ga), muutes samal ajal metalliioonide kontsentratsiooni tiitritud lahuses.

Tiitrimise tüübid

Eristatakse otsest, tagasi- ja asendustiitrimist.

Kell otsene tiitrimine analüüdi lahusele (alikvoot või proov, tiitritav aine) lisage väikeste portsjonitena tiitrimislahus (töölahus).

Kell tagasi tiitrimine esmalt lisatakse analüüdi lahusele teadaolev liig spetsiaalset reagenti ja seejärel tiitritakse selle jääk, mis ei ole reaktsioonise läinud.

Kell asendustiitrimine esmalt lisatakse analüüdi lahusele teatud liig spetsiaalset reaktiivi ning seejärel tiitritakse üks analüüdi ja lisatud reagendi vaheline reaktsiooniprodukt.