Титриметричний (об’ємний) аналіз
Сутність титриметричного аналізу полягає в точному вимірі обсягу реагенту, витраченого на взаємодію з компонентом, що визначається.
Розчин реагенту, що має точно відому концентрацію, називається робочим титрованим розчином (титрантом).
Основною операцією титриметричного аналізу є титрування, яке полягає в поступовому приливанні з бюретки точно виміряного об'єму титранту (стандартизованого робочого розчину) до точно виміряного піпеткою об'єму розчину, що титрується (досліджуваного) з метою визначити його концентрацію.
Концентрацію стандартних розчинів виражають через титр, нормальність (молярна концентрація еквівалентів речовини), коефіцієнт поправки. Ці величини називають характеристиками розчину. Концентрацію розчину можна виразити титром по речовині, що визначається.
Приклад. Розрахувати нормальність (молярна концентрація еквівалентів речовини), поправочний коефіцієнт і титр H2SO4 0,1 н розчину NaOH, якщо Т(NaOH) = 0,004040 г/см 3 .
Рішення. Нормальність та титр розчину пов'язує співвідношення:
N = Т · 1000/г-екв. (1)
Поправочний коефіцієнт: К = Nпракт / Nтеор. (2)
Титр по визначеній речовині означає, якій кількості грамів речовини, що визначається, відповідає 1 см 3 (1 мл) стандартизованого робочого розчину (титранта).
1). N(NaOH) = Т(NaOH) · 1000/г-екв(NaOH)
N(NaOH) = 0,004040 · 1000 / 40 = 0,1010 н
2). До (NaOH) = N(NaOH)практ / N(NaOH)теор
До (NaOH) = 0,1010/0,1 = 1,010
Т(NaOH/H2SO4) = 0,004040 · 49/40 = 0,004953 г/см 3
4).Т(NaOH) / H2SO4) також можна обчислити за формулою (1);
Т(NaOH/H2SO4) = 0,1010 · 49/1000 = 0,004953 г/см 3 .
Титриметричні методи аналізупідрозділяють групи залежно від типу реакцій, які у основі методу.
У всіх методах титриметричного аналізу можуть бути використані три способи об'ємно-аналітичних визначень:
1) пряме титрування – розчин речовини А безпосередньо
титрують стандартизованим робочим розчином (титрантом) речовини;
2) зворотне титрування (титрування по залишку) – до розчину речовини, що визначається, А доливають надмірну кількість (1:2) робочого розчину речовини В, залишок речовини В титрують стандартним розчином речовини С;
3) титрування замісника (метод заміщення) – до розчину речовини А додають якийсь допоміжний реагент, що реагує з речовиною А з виділенням еквівалентної кількості нової речовини С, яку титрують титрованим робочим розчином речовини В
Під час вивчення кожного титриметричного методу рекомендується керуватися таким планом:
1. Реакція, покладена основою методу.
2. Робочі розчини, їх приготування та зберігання, настановні речовини.
3. Способи визначення точки еквівалентності (індикаторні та безіндикаторні).
4. Криві титрування.
5. Речовини, що визначаються за цим методом.
Для виконання обчислень та розрахунків у титриметричних методах аналізу необхідно знати, як обчислюють молярні маси еквівалентів речовин, що беруть участь у різних реакціях. У реакціях нейтралізації молярна маса еквівалентів (еквівалентна маса) визначається за кількістю заміщених або приєднаних катіонів водню, в реакціях окислення-відновлення за кількістю відданих відновником або приєднаних окислювачем електронів. Розмір молярної маси еквівалентів може виражатися в грамах (грам-еквівалент) абоміліграмах (міліграм-еквівалент).
Кількість грам-еквівалентів речовини (nе) може бути обчислена з умов завдання, виходячи з наступних співвідношень:
де, g - Маса речовини, г;
МЕ –молярна маса еквівалентів речовини, г/моль;
N - нормальність розчину, г-екв/дм 3 мг-екв/см 3 ;
V - об'єм розчину, дм 3 см 3 ;
Т - титр розчину, г/см 3;
ρ - щільність розчину, г/см 3;
Слід мати на увазі:
1) у процесі розчинення речовини чи розведення розчину кількість речовини, отже, і його еквівалентів не змінюється;
2) у будь-якій реакції речовини реагують в еквівалентних кількостях, тобто. число еквівалентів однієї з реагуючих речовин дорівнює кількості еквівалентів іншої речовини, і дорівнює кількості еквівалентів кожної з речовин, що вийшли в результаті реакції.
Основна розрахункова формула титрування виходить із закону еквівалентів, твір NV постійно, тобто. чим більша нормальність (молярна концентрація еквівалентів) розчину, тим менший його об'єм, що містить певну кількість еквівалентів речовини.
Реакції, що застосовуються в титриметричному аналізі, повинні відповідати таким вимогам: стехіометричність, швидкість протікання, можливість фіксації еквівалентності.
Лабораторна робота №2
Калібрування. Перевірка ємності мірного посуду.
Калібрування мірного посуду проводять на заводі-виробнику. При цьому допускаються деякі помилки, максимальна величина яких передбачена технічними умовами. Щоб уникнути помилок при використанні мірного посуду для точного вимірювання об'ємів рідин, необхідно перевіряти місткість мірного посуду. Місткість мірного посуду: колби, піпетки, бюретки перевіряють перед роботою.Якщо похибка вбирається у стандартну, то розрахунках її враховують. У разі великої похибки в розрахунках слід використовувати справжній об'єм посуду.
Перевірка ємності мірної колби.
Мірна колба призначена для приготування розчинів точної концентрації (робочих розчинів або розчинів настановних речовин), а також для розведення досліджуваних розчинів до потрібної концентрації.
Перевірка місткості мірної колби полягає в тому, що її ретельно миють, сушать і зважують на технохімічних вагах з точністю до 0,01 г. Потім мірну колбу заповнюють дистильованою водою, точно встановлюючи нижній край меніска на мітку. Колбу з водою знову зважують на тих же терезах і по різниці знаходять масу води в колбі. Потім вимірюють температуру води та, користуючись таблицею залежності щільності води від її температури, обчислюють справжній обсяг (місткість) колби.
Приклад. Маса води в мірній колбі місткістю 500 мл дорівнює 499,85 г, температура води була 18 про З, при якій щільність води дорівнює 0,99758 г/см 3 . Виходячи з цього, справжня місткість(обсяг) колби становить:
499,75 / 0,99758 = 500,96 мл.
1.Перевірка ємності мірної колби