Analüütiline keemia. Tiitrimise tüübid Titrimeetrilise analüüsi näidete meetodid

Laboritöö nr 8

TITRIMETRILINE ANALÜÜS

Töö eesmärk: tutvuda titrimeetrilise analüüsi põhitõdedega, tutvuda tiitrimise põhimeetodite ja võtetega.

TEOREETILINE OSA

1. Titrimeetrilise analüüsi olemus. Põhimõisted.

Titrimeetriline (mahuline) analüüs on üks olulisemaid kvantitatiivse analüüsi liike. Selle peamised eelised on täpsus, täitmise kiirus ja võimalus kasutada seda väga erinevate ainete määramiseks. Aine sisalduse määramine titrimeetrilises analüüsis toimub ühe aine täpselt teadaoleva koguse reageerimisel teise ainega, millele järgneb analüüdi koguse arvutamine vastavalt reaktsioonivõrrandile. Sel juhul toimuv reaktsioon peab olema stöhhiomeetriline, see tähendab, et ained peavad reageerima rangelt kvantitatiivselt, vastavalt võrrandis olevatele koefitsientidele. Ainult siis, kui see tingimus on täidetud, saab reaktsiooni kasutada kvantitatiivseks analüüsiks.

Titrimeetrilise analüüsi põhioperatsioon on tiitrimine- ainete järkjärguline segamine kuni reaktsiooni lõppemiseni. Tavaliselt kasutatakse titrimeetrilises analüüsis ainete lahuseid. Tiitrimise käigus valatakse ühe aine lahus järk-järgult teise aine lahusesse, kuni ained on täielikult reageerinud. Lahust, mis valatakse, nimetatakse titrant, nimetatakse lahust, kuhu titrant valatakse tiitritud lahus. Nimetatakse tiitritava lahuse ruumala, mis läbib tiitrimise alikvoot või alikvoodi maht.

Samaväärsuspunkt nimetatakse hetkeks, mis tekib tiitrimisel, kui reagendid on täielikult reageerinud. Praegu on neid samaväärsetes kogustes , see tähendab, et see on piisav täielikuks, jäägita reaktsiooniks.

Tiitrimiseks kasutatakse täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga lahuseid, mida nimetatakse standard või tiitritud... Standardlahendusi on mitut tüüpi.

Esmane standard nimetatakse täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga lahuseks, mis on valmistatud aine täpsest proovist. Põhistandardi valmistamiseks kasutatav aine peab olema teatud koostisega ja teatud puhtusastmega. Lisandite sisaldus selles ei tohiks ületada kehtestatud standardeid. Sageli läbib aine standardlahuste valmistamiseks täiendava puhastamise. Enne kaalumist kuivatatakse ainet eksikaatoris kuivatusaine kohal või hoitakse kõrgendatud temperatuuril. Kaalutud osa kaalutakse analüütilistel kaaludel ja lahustatakse teatud koguses lahustis. Saadud standardlahus ei tohiks ladustamise ajal oma omadusi muuta. Hoida standardlahuseid tihedalt suletud mahutites. Vajadusel kaitstakse neid otsese päikesevalguse ja kõrge temperatuuri eest. Paljude ainete standardlahused (HCl, H2SO4, Na2B4O7 jne) säilivad aastaid ilma kontsentratsiooni muutmata.

Seoses sellega, et aine valmistamine standardlahuse valmistamiseks on pikk ja töömahukas protsess, toodab keemiatööstus nn. fikseeritud kanalid... Fixanal on klaasampull, millesse on suletud teatud kogus ainet. Ampull purustatakse ja aine kantakse kvantitatiivselt mõõtekolbi, viies seejärel vedeliku mahu märgini. Fikseeritud kanalite kasutamine hõlbustab oluliselt protsessi ja lühendab standardlahuse ettevalmistamise aega.

Mõnda ainet on raske saada keemiliselt puhtal kujul (näiteks KMnO4). Lisandite sisalduse tõttu on sageli võimatu ainest täpset proovi võtta. Lisaks muudavad paljude ainete lahused säilitamise ajal oma omadusi. Näiteks leeliselahused on võimelised absorbeerima õhust süsinikdioksiidi, mille tulemusena nende kontsentratsioon aja jooksul muutub. Nendel juhtudel kasutatakse teiseseid standardeid.

Sekundaarne standard nimetatakse täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga aine lahuseks, mis määratakse esmase standardi järgi. Sekundaarseid standardeid (näiteks KMnO4, NaOH jt lahuseid) säilitatakse samades tingimustes kui esmaseid standardeid, kuid nende kontsentratsiooni kontrollitakse perioodiliselt nn tarduvate ainete standardlahuste suhtes.

2. Tiitrimise meetodid ja liigid.

Tiitrimisel võetakse tavaliselt lahuse alikvoot kolbi, seejärel valatakse sinna büretist väikeste portsjonite kaupa tiitrimislahust, kuni saavutatakse ekvivalentpunkt. Ekvivalentsuspunktis mõõdetakse lahuse tiitrimiseks kulunud tiitri ruumala. Tiitrimist saab teha mitmel viisil.

Otsene tiitrimine seisneb selles, et analüüdi lahus A tiitritakse standardse tiitrimislahusega V... Otsest tiitrimist kasutatakse hapete, aluste, karbonaatide jne lahuste tiitrimiseks.

Kell pööratav tiitrimine standardlahuse alikvoodiga V tiitrida analüüdi lahusega A... Pöördtiitrimist kasutatakse juhul, kui analüüt on tiitrimise tingimustes ebastabiilne. Näiteks nitritite oksüdeerumine kaaliumpermanganaadiga toimub happelises keskkonnas.

NO2- + MnO2- + 6H + ® NO3- + Mn2 + + 3H2O

Kuid nitritid ise on happelises keskkonnas ebastabiilsed.

2NaNO2 + H2SO4 ® Na2SO4 + 2HNO2

Seetõttu tiitritakse väävelhappega hapendatud permanganaadi standardlahus nitriti lahusega, mille kontsentratsioon tuleb määrata.

Tagasi tiitrimine kasutatakse juhtudel, kui otsene tiitrimine ei ole rakendatav: näiteks analüüdi väga väikese sisalduse tõttu, võimetus määrata ekvivalentpunkti, kui reaktsioon kulgeb aeglaselt jne. Tagasitiitrimisel analüüdi alikvoodini A valada täpselt mõõdetud mahus aine standardlahust Vüle võetud. Reageerimata aine ülejääk V määratakse tiitrimise teel abiaine standardlahusega KOOS... Aine algkoguse erinevuse järgi V ja selle kogus, mis jääb pärast reaktsiooni kulgu, määrab aine koguse V reageeris ainega A, mille alusel arvutatakse aine sisaldus A.

Kaudne tiitrimine või asendaja tiitrimine. Põhineb asjaolul, et tiitritakse mitte analüüti ennast, vaid selle reaktsiooni tulemust abiainega. KOOS.

Aine D peab moodustama aine suhtes rangelt kvantitatiivselt A... Olles määranud reaktsioonisaaduse sisalduse D tiitrimine aine standardlahusega V, reaktsioonivõrrandi järgi arvutatakse analüüdi sisaldus A.

Titrimeetrilises analüüsis kasutatavad reaktsioonid peavad olema rangelt stöhhiomeetrilised, kulgema piisavalt kiiresti ja võimalusel toatemperatuuril. Sõltuvalt käimasoleva reaktsiooni tüübist eristatakse neid:

happe-aluse tiitrimine, mis põhineb neutraliseerimisreaktsioonil.

redoks-tiitrimine, põhineb redoksreaktsioonidel.

Kompleksomeetriline tiitrimine, põhineb kompleksi moodustumise reaktsioonidel.

3. Happe-aluse tiitrimine.

Happe-aluse tiitrimine põhineb happe ja aluse vahelisel neutraliseerimisreaktsioonil. Neutraliseerimisreaktsiooni käigus tekib sool ja vesi.

HAn + KtOH ® KtAn + H2O

Neutraliseerimisreaktsioon toimub toatemperatuuril peaaegu silmapilkselt. Happe-aluse tiitrimist kasutatakse hapete, aluste, aga ka paljude nõrkade hapete soolade määramiseks: karbonaadid, boraadid, sulfitid jne. Selle meetodi abil saate tiitrida erinevate hapete või aluste segusid, määrates iga komponendi sisalduse eraldi .

Kui hapet tiitritakse alusega või vastupidi, toimub söötme happesuse järkjärguline muutus, mida väljendab pH väärtus. Vesi on nõrk elektrolüüt, mis dissotsieerub vastavalt võrrandile.

H2O ® H + + OH-

Vesinikuioonide kontsentratsiooni korrutis hüdroksüülioonide kontsentratsiooniga on konstantne väärtus ja seda nimetatakse vee ioonne saadus.

https://pandia.ru/text/78/441/images/image002_110.gif "width =" 165 "height =" 25 src = "> (1)

Neutraalses keskkonnas on vesinikuioonide ja hüdroksiidioonide kontsentratsioonid võrdsed ja ulatuvad 10-7 m / l. Vee ioonsaadus jääb konstantseks, kui veele lisatakse hapet või alust. Happe lisamisega suureneb vesinikuioonide kontsentratsioon, mis viib vee dissotsiatsiooni tasakaalu nihkumiseni vasakule, mille tulemusena hüdroksiidioonide kontsentratsioon väheneb. Näiteks kui = 10-3 m / L, siis = 10-11 m / L. Vee ioonprodukt jääb konstantseks.

Kui leelise kontsentratsiooni suurendada, siis hüdroksiidioonide kontsentratsioon suureneb ja vesinikuioonide kontsentratsioon väheneb ning vee ioonsaadus jääb samuti muutumatuks. Näiteks = 10-2, = 10-12

PH väärtus nimetatakse vesinikioonide kontsentratsiooni negatiivseks kümnendlogaritmiks.

pH = - lg. (2)

Võrrandi (1) põhjal võime järeldada, et pH = 7 neutraalses keskkonnas.

pН = - lg 10-7 = 7.

Happelises keskkonnas pH< 7, в щелочной рН >7. Valem рОН võrrandist (1) on samamoodi tuletatud.

pOH = - lg = 14 - pH. (3)

Happe-aluse tiitrimisel muutub lahuse pH iga lisatud tiitri osaga. Ekvivalentsuspunktis saavutab pH teatud väärtuse. Sel ajahetkel tuleb tiitrimine peatada ja mõõta tiitrimiseks kasutatud tiitrimise maht. PH määramiseks ekvivalentpunktis ehitage tiitrimiskõver- lahuse pH sõltuvuse graafik lisatud tiitrimahust. Tiitrimiskõvera saab koostada eksperimentaalselt, mõõtes pH-d tiitrimise erinevatel aegadel, või arvutada teoreetiliselt valemite (2) või (3) abil. Näiteks kaaluge tugeva happe HCl tiitrimist tugeva aluse NaOH-ga.

Tabel 1. 100 ml 0,1 M HCl lahuse tiitrimine 0,1 M NaOH lahusega.

Kui happelahusele lisatakse leelist, siis happe hulk väheneb ja lahuse pH tõuseb. Ekvivalentsuspunktis neutraliseeritakse hape täielikult leelisega ja pH = 7. Lahuse reaktsioon on neutraalne. Leelise edasisel lisamisel määrab lahuse pH NaOH liigkoguse järgi. 101 ja 110 ml lisamisel. NaOH lahuses on leelise liig vastavalt 1 ja 10 ml. NaOH kogus nendes kahes punktis on lahuse molaarse kontsentratsiooni valemi alusel vastavalt mol ja 1 10-3 mol

Tuginedes valemile (3) leelise liiaga tiitritud lahuse jaoks 1 ja 10 ml. meil on pH väärtused vastavalt 10 ja 11. Arvutatud pH väärtusi kasutades konstrueerime tiitrimiskõvera.

Tiitrimiskõver näitab, et tiitrimise alguses määratakse lahuse pH vesinikkloriidhappe olemasolu järgi lahuses ja see muutub veidi leeliselahuse lisamisel. Ekvivalentsuspunkti lähedal toimub pH järsk hüpe, kui lisatakse väga väike kogus leelist. Ekvivalentsuspunktis on lahuses ainult sool ja vesi. Tugeva aluse ja tugeva happe sool ei hüdrolüüsi ja seetõttu on lahuse reaktsioon neutraalne, pH = 7. Edasine leelise lisamine toob kaasa lahuse pH tõusu, mis samuti muutub veidi koos mahuga lisatud tiitrimisest, nagu tiitrimise alguses. Tugevate hapete tiitrimisel tugevate alustega ja vastupidi kattub ekvivalentsuspunkt lahuse neutraalsuspunktiga.

Nõrka happe tiitrimisel tugeva alusega täheldatakse veidi teistsugust pilti. Nõrgad happed lahustes ei dissotsieeru täielikult ja lahuses tekib tasakaal.

HAn ® H + + An-.

Selle tasakaalu konstanti nimetatakse happe dissotsiatsioonikonstandiks.

(4)

Kuna nõrk hape ei dissotsieeru täielikult, ei saa vesinikioonide kontsentratsiooni vähendada happe kogukontsentratsioonini lahuses, nagu see oli tugeva happe tiitrimisel. (6)

Kui nõrga happe lahusele lisatakse leeliselahus, tekib lahuses nõrga happe sool. Nõrka elektrolüüti ja selle soola sisaldavaid lahuseid nimetatakse puhverlahused... Nende happesus ei sõltu ainult nõrga elektrolüüdi kontsentratsioonist, vaid ka soola kontsentratsioonist. Puhverlahuste pH arvutamiseks saab kasutada valemit (5).

СKtAn - soola kontsentratsioon puhverlahuses.

KD - nõrga elektrolüüdi dissotsiatsioonikonstant

СHАn - nõrga elektrolüüdi kontsentratsioon lahuses.

Puhverlahustel on omadus säilitada teatud pH väärtus happe või aluse lisamisel (sellest ka nende nimi). Tugeva happe lisamine puhverlahusele viib nõrga happe väljatõrjumiseni selle soolast ja sellest tulenevalt vesinikioonide sidumiseni:

KtAn + H + ® Kt + + HAn

Tugeva aluse lisamisel neutraliseeritakse viimane kohe lahuses oleva nõrga happega, moodustades soola,

HAn + OH-® HOH + An-

mis viib ka puhverlahuse pH stabiliseerumiseni. Puhverlahuseid kasutatakse laialdaselt laboripraktikas, kui on vaja luua konstantse pH väärtusega sööde.

Näiteks kaaluge 100 ml tiitrimist. 0,1 miljonit. äädikhappe lahus CH3COOH, 0,1M. NaOH lahus.

Kui äädikhappe lahusele lisatakse leelist, tekib reaktsioon.

CH3COOH + NaOH ® CH3COONa + H2O

Reaktsioonivõrrandist on näha, et CH3COOH ja NaOH reageerivad vahekorras 1:1, seega on reageerinud happe kogus võrdne lisatud titrandis sisalduva leelise kogusega. Moodustunud naatriumatsetaadi CH3COONa kogus on samuti võrdne tiitrimisel lahusesse sisenenud leelise kogusega.

Ekvivalentsuspunktis neutraliseeritakse äädikhape täielikult ja lahuses on naatriumatsetaati. Kuid lahuse reaktsioon ekvivalentpunktis ei ole neutraalne, kuna naatriumatsetaat nõrga happe soolana läbib anioonil hüdrolüüsi.

CH3COO - + H + OH- ® CH3COOH + OH-.

Võib näidata, et vesinikioonide kontsentratsiooni nõrga happe ja tugeva aluse soola lahuses saab arvutada valemiga.

0 "style =" border-collapse: collapse; border: none">

CH3COOH reageeris.

CH3COOH jääb lahusesse

1,00 10-2

1,00 10-2

0 ,100

Saadud andmete põhjal koostame nõrga happe tiitrimiskõvera tugeva alusega.

Tiitrimiskõverad võimaldavad täpselt määrata lahuse pH-d ekvivalentpunktis, mis on oluline tiitrimise lõpp-punkti määramisel. Ekvivalentsuspunkti saab määrata instrumentaalmeetodil, mõõtes lahuse pH-d vahetult pH-meetri abil, kuid sagedamini kasutatakse selleks happe-aluse indikaatoreid. Indikaatorid on oma olemuselt orgaanilised ained, mis muudavad oma värvi sõltuvalt keskkonna pH-st. Indikaatorid ise on nõrgad happed või alused, mis dissotsieeruvad pöörduvalt vastavalt võrrandile:

НInd ® H + + Ind-

Indikaatori molekulaarsed ja ioonsed vormid on erineva värviga ja muutuvad teatud pH väärtusel üksteiseks. PH vahemikku, mille piires indikaator muudab oma värvi, nimetatakse indikaatori üleminekuintervalliks. Iga indikaatori üleminekuintervall on rangelt individuaalne. Näiteks metüülpunase indikaator muudab värvi vahemikus pH = 4,4–6,2. pH juures< 4,4 индикатор окрашен в красный цвет, при рН >6,2 kollasena. Fenoolftaleiin happelises keskkonnas on värvitu, vahemikus pH = 8–10 omandab vaarikavärvi. Õige indikaatori valimiseks on vaja võrrelda selle üleminekuintervalli pH hüppega tiitrimiskõveral. Indikaatori üleminekuintervall peaks võimaluse korral langema kokku pH hüppega. Näiteks tugeva happe tiitrimisel tugeva alusega täheldatakse pH hüpet vahemikus 4-10. See intervall hõlmab selliste näitajate üleminekuintervalle nagu metüülpunane (4,4 - 6,2), fenoolftaleiin (8 - 10), lakmus (5 - 8). Kõik need näitajad sobivad vastava tiitrimise ekvivalentpunkti määramiseks. Näitajad nagu alisariinkollane (10–12), tümoolsinine (1,2–2,8) on sel juhul täiesti sobimatud. Nende kasutamine annab täiesti valed analüüsitulemused.

Indikaatori valimisel on soovitav, et värvimuutus oleks kõige kontrastsem ja teravam. Sel eesmärgil kasutatakse mõnikord erinevate indikaatorite segusid või indikaatorite segusid värvainetega.

3. Oksüdatiivne – redutseeriv tiitrimine.

(redoksimeetria, oksüdomeetria.)

Redoks hõlmab laia rühma titrimeetrilisi analüüsimeetodeid, mis põhinevad redoksreaktsioonide esinemisel. Redoks-tiitrimisel kasutatakse mitmesuguseid oksüdeerivaid ja redutseerivaid aineid. Sel juhul on võimalik redutseerivaid aineid määrata tiitrimise teel oksüdeerivate ainete standardlahustega ja vastupidi, oksüdeerivate ainete määramine redutseerivate ainete standardlahustega. Redoksreaktsioonide suure mitmekesisuse tõttu võimaldab see meetod määrata paljusid väga erinevaid aineid, sealhulgas neid, millel ei ole otseselt redoks-omadusi. Viimasel juhul kasutatakse tagasitiitrimist. Näiteks kaltsiumi määramisel sadestavad selle ioonid oksalaadi – iooni

Ca2 + + C2O42- ® CaC2O4¯

Seejärel tiitritakse oksalaadi liig kaaliumpermanganaadiga.

Redoks-tiitrimisel on mitmeid muid eeliseid. Redoksreaktsioonid on piisavalt kiired, et võimaldada tiitrimist vaid mõne minutiga. Paljud neist toimivad happelises, neutraalses ja aluselises keskkonnas, mis laiendab oluliselt selle meetodi kasutamise võimalusi. Paljudel juhtudel on ekvivalentpunkti fikseerimine võimalik ilma indikaatoreid kasutamata, kuna kasutatavad tiitrimislahused on värvilised (KMnO4, K2Cr2O7) ja ekvivalentpunktis muutub tiitritava lahuse värvus ühest tiitritilgast. Peamised redoks-tiitrimise tüübid eristuvad reaktsioonis kasutatava oksüdeeriva aine järgi.

Permanganatomeetria.

Selles redoks-tiitrimismeetodis toimib oksüdeeriva ainena kaaliumpermanganaat KMnO4. Kaaliumpermanganaat on tugev oksüdeerija. See on võimeline reageerima happelises, neutraalses ja aluselises keskkonnas. Kaaliumpermanganaadi oksüdeerimisvõime ei ole erinevates keskkondades ühesugune. See on kõige tugevam happelises keskkonnas.

MnO4- + 8H + + 5e® Mn + + 4H2O

MnO4- + 2H2O + 3e ® MnO2¯ + 4OH-

MnO4- + e® MnO42-

Permanganatomeetrilise meetodi abil saab määrata väga erinevaid aineid: Fe2 +, Cr2 +, Mn2 +, Cl-, Br-, SO32-, S2O32-, NO2, - Fe3 +, Ce4 +, Cr2O72 +, MnO2, NO3 -, ClO3- jne Paljud orgaanilised ained: fenoolid, aminosuhkrud, aldehüüdid, oblikhape jne.

Permanganatomeetrial on palju eeliseid.

1. Kaaliumpermanganaat on odav ja kergesti kättesaadav aine.

2. Permanganaadi lahused on karmiinpunast värvi, nii et samaväärsuse punkti saab määrata ilma indikaatoreid kasutamata.

3. Kaaliumpermanganaat on tugev oksüdeerija ja seetõttu sobib paljude ainete määramiseks, mida teised oksüdeerivad ained ei oksüdeeri.

4. Permanganaadiga tiitrimist saab läbi viia erinevate söötme reaktsioonidega.

Permanganatomeetrial on ka mõned puudused.

1. Kaaliumpermanganaati on raske keemiliselt puhtal kujul saada. Seetõttu on aine täpse proovi põhjal standardlahust raske valmistada. Tiitrimiseks kasutatakse sekundaarseid permanganaadi standardeid, mille kontsentratsioon määratakse teiste ainete standardlahuste järgi: (NH4) 2C2O4, K4, H2C2O4 jne, mida nimetatakse tarduvateks aineteks.

2. Permanganaadi lahused on ebastabiilsed ja pikaajalisel säilitamisel muudavad nende kontsentratsiooni, mida tuleb perioodiliselt kontrollida tarduvate ainete lahustega.

3. Paljude ainete oksüdeerimine permanganaadiga toatemperatuuril on aeglane ja reaktsioon nõuab lahuse kuumutamist.

Jodomeetria.

Jodomeetrilisel tiitrimisel on oksüdeerijaks jood. Jood oksüdeerib paljusid redutseerivaid aineid: SO32-, S2O32-, S2-, N2O4, Cr2 + jne. Kuid joodi oksüdeerimisvõime on palju väiksem kui permanganaadil. Jood lahustub vees halvasti, seetõttu lahustub see tavaliselt KI lahuses. Joodi standardlahuse kontsentratsiooni reguleeritakse naatriumtiosulfaadi standardlahusega Na2S2O3.

2S2O32- + I2 ® S4O62- + 2I-

Jodomeetriliseks määramiseks kasutatakse erinevaid tiitrimismeetodeid. Joodi abil kergesti oksüdeeritavad ained tiitritakse otse joodi standardlahusega. Nii nad määratlevad: CN-, SO32-, S2O32- jne.

Ained, mida on raskem joodiga oksüdeeruda, tiitritakse tagasitiitrimisega: analüüdi lahusele lisatakse liig joodilahust. Pärast reaktsiooni lõppu tiitritakse joodi liig tiosulfaadi standardlahusega. Jodomeetrilise tiitrimise indikaatoriks on tavaliselt tärklis, mis annab joodiga iseloomuliku sinise värvuse, mille välimuse järgi saab hinnata vaba joodi olemasolu lahuses.

Paljud oksüdeerivad ained määratakse kaudse jodomeetrilise tiitrimise meetodil: oksüdeeriva aine lahusesse valatakse teatud kogus kaaliumjodiidi standardlahust, samal ajal vabaneb vaba jood, mis seejärel tiitritakse standardse tiosulfaadi lahusega. Cl2, Br2, O3, KMnO4, BrO32- jne määratakse kaudse tiitrimisega.

Jodomeetrilise meetodi eelised.

1. Jodomeetriline meetod on väga täpne ja ületab teisi redoks-tiitrimise meetodeid.

2. Joodilahused on värvilised, mis võimaldab mõnel juhul määrata samaväärsuse punkti ilma indikaatoreid kasutamata.

3. Jood lahustub hästi orgaanilistes lahustites, mistõttu on võimalik seda kasutada mittevesilahuste tiitrimiseks.

Jodomeetrial on ka mõned puudused.

1. Jood on lenduv aine ja tiitrimisel võib see aurustumise tõttu kaduma minna. Seetõttu tuleks jodomeetriline tiitrimine läbi viia kiiresti ja võimalusel külmas.

2. Jodiidioonid oksüdeeritakse õhuhapniku toimel, seetõttu tuleb jodomeetriline tiitrimine läbi viia kiiresti.

3. Esitage mõistete definitsioonid: esmane standard, sekundaarne standard, tiitrimine, alikvoodi maht, tiitrimine.

4. Milliseid titrimeetrilisi analüüse on olemas, mille alusel neid klassifitseeritakse?

5. Loetlege redoks-tiitrimise peamised tüübid. Kirjeldage lühidalt permanganatomeetriat ja jodomeetriat.

6. Mida nimetatakse ekvivalentsuspunktiks? Millised on selle tuvastamise viisid ja milliseid neist selles laboritöös kasutati?

7. Mille jaoks on tiitrimiskõverad? Millised on nende ehitamise põhimõtted happe-aluse ja redoks-tiitrimisel?

Titrimeetriline analüüs (volumetric analysis) on kvantitatiivne analüüsimeetod, mis põhineb uuritava ainega reageerimiseks vajaliku reaktiivi mahu või massi mõõtmisel. Titrimeetrilist analüüsi kasutatakse laialdaselt biokeemilistes, kliinilistes, sanitaar-hügieeni- ja muudes laborites eksperimentaalsetes uuringutes ja kliinilistes analüüsides. Näiteks happe-aluse tasakaalu määramisel, maomahla happesuse, uriini happesuse ja aluselisuse määramisel jne. Titrimeetriline analüüs on ka üks peamisi keemilise analüüsi meetodeid kontroll- ja analüütilistes apteegilaborites.

Uuritava aine kogus titrimeetrilises analüüsis määratakse tiitrimise teel: uuritava aine lahuse täpselt mõõdetud mahule lisatakse järk-järgult muu teadaoleva kontsentratsiooniga aine lahust, kuni selle kogus muutub keemiliselt ekvivalentseks uuritava aine kogusega. . Ekvivalentsusolekut nimetatakse tiitrimise ekvivalentpunktiks. Tiitrimiseks kasutatavat teadaoleva kontsentratsiooniga reaktiivilahust nimetatakse tiitrimislahuseks (standardlahuseks või tiitrimiseks): tiitritud lahuse täpset kontsentratsiooni saab väljendada tiitri (g / ml), normaalsuse (ekv / l) jne abil.

Titrimeetrilises analüüsis kasutatavatele reaktsioonidele esitatakse järgmised nõuded: ained peavad reageerima rangelt kvantitatiivsetes (stöhhiomeetrilistes) vahekordades ilma kõrvalreaktsioonideta, reaktsioonid peavad kulgema kiiresti ja praktiliselt lõpuni; samaväärsuse punkti kindlaksmääramiseks on vaja kasutada piisavalt usaldusväärseid meetodeid, välistada võõrainete mõju reaktsiooni kulgemisele. Lisaks on soovitav, et titrimeetriline analüüs toimuks toatemperatuuril.

Titrimeetrilise analüüsi ekvivalentpunkti määravad tiitrimise alguses või selle käigus sisestatud tiitritud lahuse või indikaatori värvuse muutus, lahuse elektrijuhtivuse muutus, lahuse elektrijuhtivuse muutus, vedelikku sukeldatud elektroodi potentsiaali muutus. tiitritud lahus, vooluväärtuse muutus, optiline tihedus jne.

Üks laialdaselt kasutatavaid ekvivalentpunkti fikseerimise meetodeid on indikaatormeetod. Indikaatorid on ained, mis võimaldavad määrata tiitrimise lõpp-punkti (tiitritava lahuse värvi järsu muutumise hetk). Kõige sagedamini lisatakse indikaator kogu tiitritavale lahusele (sisemine indikaator). Töötades välisindikaatoritega, võtke perioodiliselt tilk tiitritud lahust ja segage see tilga indikaatorlahusega või asetage indikaatorpaberile (mis põhjustab analüüdi kadu).

Tiitrimisprotsess on graafiliselt kujutatud tiitrimiskõveratena, mis võimaldavad visualiseerida kogu tiitrimisprotsessi ja valida täpsete tulemuste saamiseks sobivaima indikaatori, kuna tiitrimiskõverat saab võrrelda indikaatori värvimuutuste intervalliga.

Titrimeetrilise analüüsi vead võivad selle reaktsiooni iseärasuste tõttu olla metoodilised ja spetsiifilised. Metoodilised vead on seotud tiitrimismeetodi iseärasustega ja sõltuvad mõõteriistade vigadest, mahuliste klaasnõude, pipettide, bürettide kalibreerimisest, vedelike mittetäielikust voolamisest mööda mahulise klaasnõude seinu.

Spetsiifilised vead tulenevad selle reaktsiooni iseärasustest ja sõltuvad reaktsiooni tasakaalukonstandist ja ekvivalentpunkti tuvastamise täpsusest. farmaatsia ravimi molekul analgin

Titrimeetrilise analüüsi meetodid jagunevad sõltuvalt nende aluseks olevatest reaktsioonidest järgmistesse põhirühmadesse:

• 1. Neutraliseerimismeetodid ehk happe-aluse tiitrimine põhinevad neutraliseerimisreaktsioonidel, st hapete ja aluste vastasmõjul. Nende meetodite hulka kuuluvad happemeetria (aluste kvantitatiivne määramine tiitritud hapete lahuste abil), alkalimeetria (hapete määramine tiitritud aluste lahuste abil), halomeetria (soolade kvantitatiivne määramine aluste või hapete abil, kui need reageerivad sooladega stöhhiomeetrilistes vahekordades).
• 2. Sadestamismeetodid põhinevad ainete tiitrimisel, mis moodustavad teatud keskkonnas lahustumatuid ühendeid, näiteks baariumi, hõbeda, plii, tsingi, kaadmiumi, elavhõbeda (II), vase (III) jne soolad. Need meetodid hõlmavad argentomeetriat (tiitrimine hõbenitraadi lahusega), elavhõbeda mõõtmine (tiitrimine elavhõbeda nitraadilahusega) jne.
• 3. Kompleksi moodustamise meetodid ehk kompleksomeetria (merkurimeetria, fluoromeetria jne) põhinevad selliste reaktsioonide kasutamisel, mille käigus tekivad kompleksühendid, näiteks Ag + + 2CN- N Ag (CN) 2]. Komplekseerimismeetodid on tihedalt seotud sadestamismeetoditega, sest paljude sadestumisreaktsioonidega kaasneb komplekside moodustumine ja komplekside tekkega halvasti lahustuvate ühendite sadestumine.
• 4. Oksüdatsiooni – redutseerimise ehk oksüdomeetria meetodite hulka kuuluvad permanganatomeetria, kromatomeetria (bikromatomeetria), jodomeetria, bromatomeetria, tserimeetria, vanadomeetria jne.

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

Teoreetiline osa

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

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

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

Teine lahus sisaldab teadaoleva kontsentratsiooniga reaktiivi ja seda nimetatakse töölahuseks, standardlahuseks või tiitriks.

Nõuded titrimeetrilises analüüsis kasutatavatele reaktsioonidele:

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

Üks reagentidest on värviline ja värviline reagent muudab reaktsiooni käigus oma 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, sest aeglaselt voolavates reaktsioonides on ekvivalentsuspunkti fikseerimine äärmiselt keeruline.

4. Kõrvalreaktsioonide puudumine, mille puhul täpsed arvutused on võimatud.

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

Lahendustega töötamine.

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

Joonis 1 Mõõtekolvid

Fikseeritud kanalitest 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 viiakse märgini. Pärast vedeliku taseme viimist märgini segatakse kolvis olev lahus hästi.

Büretid on õhukesed klaastorud, gradueeritud milliliitrites (joonis 2). Büreti alumisse, veidi kitsenevasse otsa joodetakse klaasist segisti või kinnitatakse kuulluku ja klaasist tilaga kummivoolik. Tööks vali bürett sõltuvalt analüüsis kasutatud lahuse mahust.

Joonis 2. Büretid

Kuidas büretiga töötada

1. Bürett pestakse destilleeritud veega.

2. Tööks ettevalmistatud bürett kinnitatakse vertikaalselt toesse, lehtri abil valatakse lahus büretti nii, et selle tase on nullmärgist kõrgemal.

3. Eemaldage büreti alumisest tõmmatud otsast õhumullid. Selleks keerake see kokku ja vabastage vedelik, kuni kogu õhk on eemaldatud. Seejärel langetatakse kapillaar alla.

4. Seadke vedeliku tase büretis nulli.

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 titrandi tilkade langemise kohas hakkab muutuma, valatakse lahus ettevaatlikult, tilkhaaval. Tiitrimine peatatakse, kui indikaatori värvus muutub järsult ühe tilga tiitri lisamisest ja registreeritakse tarbitud 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¯ = H2O

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

2NaOH + H2SO4 = 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 reageerinud naatriumhüdroksiidi kogusega, s.o. leelise neutraliseerimiseks. Neutraliseerimise hetk määratakse tiitritavale lahusele lisatud indikaatori värvuse muutumisega. Ekvivalentseaduse järgi vastavalt võrrandile:

C n (teile) V (teile) = C n (leelis) V (leelis)

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

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

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

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

Näited probleemide lahendamisest.

1. 0,05 l happelahuse neutraliseerimisel kulus 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, erinevat tüüpi kontsentratsioonide määramise ülesannete lahendus on toodud metoodikas.

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 omandab kollase värvuse (aluselises keskkonnas metüüloranžikollane ja happelises keskkonnas oranžikaspunane).

Valmistage tiitrimisseade tööks ette (joonis 3) Loputage bürett destilleeritud veega ja täitke seejärel täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga väävelhappe lahusega (pudelil on näidatud H 2 SO 4 ekvivalendi molaarne kontsentratsioon). nulljaotus. Painutage kummist toru klaasiotsaga ülespoole ja tõmmates kummi büreti väljalaskeava katva klaasoliivi küljest lahti, vabastage aeglaselt vedelik, et pärast täitmist ei jääks otsa õhumulle. Tühjendage büreti liigne happelahus asetatud keeduklaasi, samal ajal kui vedeliku alumine menisk büretis peaks olema nulljaotuses.

Asetage üks leeliselahuse kolbidest büreti otsa alla valgele paberilehele ja jätkake otse tiitrimisega: söödake ühe käega aeglaselt hapet büretist ja teise käega segage lahust pidevalt kolvi ringliikumine horisontaaltasandil. Tiitrimise lõpus tuleb happelahust büretist tilkhaaval toita, kuni üks tilk lahust omandab pleekimatu oranži värvi.

Tiitrimiseks kasutatud happe maht määratakse 0,01 ml täpsusega. Loendage büreti jaotused piki alumist meniskit nii, et silm on meniski tasemel.

Korrake tiitrimist veel 2 korda, alustades iga kord büreti nulljaotusest. Kandke tiitrimistulemused 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 võta kokku tabelis 2.

tabel 2

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

n			S x

Analüüsitud lahuses oleva NaOH ekvivalendi molaarse kontsentratsiooni määramise tulemus registreeritakse usaldusvahemikuna.

KÜSIMUSED ENESEKOHTA

1. Kaaliumhüdroksiidi lahuse pH on 12. Aluse kontsentratsioon lahuses 100% dissotsiatsiooni korral on võrdne … mol / l.

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

2. 0,05 l happelahuse neutraliseerimisel kulus 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) ebulioskoopiline; 4) radiomeetriline; 5) konduktomeetriline.

5. Määrake 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.

Titrimeetrilise analüüsi meetodite klassifikatsioon

Analüütiline keemia

Titrimeetrilise analüüsi meetodeid saab klassifitseerida ainete määramise aluseks oleva keemilise reaktsiooni laadi ja tiitrimismeetodi järgi.

Oma olemuselt kuuluvad titrimeetrilises analüüsis kasutatavad reaktsioonid erinevat tüüpi - ioonide ühendamise reaktsioonid ja oksüdatsiooni-redutseerimise reaktsioonid. Selle kohaselt võib titrimeetrilised määramised jagada järgmisteks põhimeetoditeks: happe-aluse tiitrimise (neutraliseerimise) meetod, sadestamise ja kompleksi moodustamise meetodid, oksüdatsiooni-redutseerimise meetod.

Happe-aluse tiitrimise (neutraliseerimise) meetod. Siia kuuluvad definitsioonid, mis põhinevad hapete ja aluste vastastikmõjul, s.t. neutraliseerimisreaktsiooni kohta:

Happe-aluse tiitrimise (neutraliseerimise) meetod määrab hapete (leeliseline) või aluste (atsidimeetria) koguse antud lahuses, nõrkade hapete ja nõrkade aluste soolade ning nende sooladega reageerivate ainete koguse. Mittevesilahustite (alkoholid, atsetoon jne) kasutamine võimaldas laiendada selle meetodiga määratavate ainete hulka.

Sadestamise ja kompleksi moodustamise meetodid. See hõlmab titrimeetrilisi määramisi, mis põhinevad ühe või teise iooni sadestamisel halvasti lahustuva ühendi kujul või selle seondumisel halvasti dissotsieerunud kompleksiks.

Oksüdatsiooni-redutseerimise meetodid (redoksimeetria). Need meetodid põhinevad oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioonidel. Tavaliselt nimetatakse neid vastavalt kasutatud reaktiivi tiitritud lahusele, näiteks:

permanganatomeetria, mis kasutab oksüdatsioonireaktsioone kaaliumpermanganaadi KMnO4-ga;

jodomeetria, mis kasutab joodi oksüdatsiooni või I-redutseerimise reaktsioone;

dikromatomeetria, mis kasutab oksüdatsioonireaktsioone kaaliumdikromaadiga К2Сr2О7;

bromatomeetria, mis kasutab oksüdatsioonireaktsioone kaaliumbromaadi KBrO3-ga.

Oksüdatsiooni - redutseerimise meetodite hulka kuuluvad ka tserimeetria (oksüdatsioon Ce4 + ioonidega), vanadatomeetria (oksüdatsioon VO3 ioonidega), titanomeetria (redutseerimine T13 + ioonidega). Tiitrimismeetodi järgi eristatakse järgmisi meetodeid.

Otsene tiitrimise meetod. Sel juhul tiitritakse määratav ioon reaktiivilahusega (või vastupidi).

Asendusmeetod. Seda meetodit kasutatakse siis, kui ühel või teisel põhjusel on samaväärsuse punkti raske kindlaks määrata, näiteks ebastabiilsete ainetega töötamisel jne.

Tagasitiitrimise meetod (jääkide tiitrimine). Seda meetodit kasutatakse juhul, kui sobivat indikaatorit pole või kui põhireaktsioon ei edene väga kiiresti. Näiteks CaCO3 määramiseks töödeldakse aine proovi vesinikkloriidhappe tiitritud lahusega:

Ükskõik millist meetodit määratluseks kasutatakse, eeldatakse alati, et:

1) ühe või mõlema reageeriva lahuse mahtude täpne mõõtmine;

2) tiitritava lahuse olemasolu, millega tiitritakse;

3) analüüsitulemuste arvutamine.

Sellest lähtuvalt keskendume enne titrimeetrilise analüüsi üksikute meetodite käsitlemist ruumalade mõõtmisele, kontsentratsioonide arvutamisele ja tiitrimislahuste valmistamisele, samuti titrimeetriliste määramiste arvutustele.

Samaväärsuspunkt

Ekvivalentsuspunkt (titrimeetrilises analüüsis) - tiitrimise hetk, mil lisatud tiitrimise ekvivalentide arv on võrdne või võrdne analüüdi ekvivalentide arvuga proovis. Mõnel juhul täheldatakse mitut samaväärsuse punkti üksteise järel, näiteks mitmealuseliste hapete tiitrimisel või lahuse tiitrimisel, milles on mitu määratavat iooni.

Tiitrimiskõveral on üks või mitu käändepunkti, mis vastavad ekvivalentpunktidele.

Tiitrimise lõpp-punkt (sarnane ekvivalentpunktiga, kuid mitte sama) on hetk, mil indikaator muudab kolorimeetrilise tiitrimise käigus oma värvi.

Ekvivalentsuspunkti määramise meetodid

Näitajate kasutamine

Need on ained, mis muudavad oma värvi keemiliste protsesside käigus. Happe-aluse indikaatorid, nagu fenoolftaleiin, muudavad värvi sõltuvalt lahuse pH-st, milles nad asuvad. Redoks-indikaatorid muudavad oma värvi pärast süsteemi potentsiaali muutumist ja seetõttu kasutatakse neid redoks-tiitrimisel. Enne tiitrimise alustamist lisatakse uuritavale lahusele paar tilka indikaatorit ja tilkhaaval lisatakse titrant. Niipea kui lahus pärast indikaatorit muudab oma värvi, tiitrimine peatatakse; see hetk on ligikaudu samaväärne.

Indikaatori valimise reegel - tiitrimisel kasutatakse indikaatorit, mis muudab oma värvi ekvivalentpunkti ümber, s.t. indikaatori värvide ülemineku intervall peaks võimaluse korral ühtima tiitrimise hüppega.

Potentsiomeetria

Sel juhul kasutatakse lahuse elektroodipotentsiaali mõõtmiseks seadet. Kui ekvivalentpunkt on saavutatud, muutub tööelektroodi potentsiaal järsult.

pH-meetritega

PH-meeter on sisuliselt ka potentsiomeeter, mis kasutab elektroodi, mille potentsiaal sõltub H + ioonide sisaldusest lahuses, see on näide ioonselektiivse elektroodi kasutamisest. Nii saab pH muutust jälgida kogu tiitrimisprotsessi vältel. Kui ekvivalentpunkt on saavutatud, muutub pH dramaatiliselt. See meetod on täpsem kui happe-aluse indikaatorite abil tiitrimine ja seda saab hõlpsasti automatiseerida.

Juhtivus

Elektrolüüdi lahuse juhtivus sõltub selles sisalduvatest ioonidest. Tiitrimisel muutub juhtivus sageli oluliselt (Näiteks happe-aluse tiitrimisel H + ja OH– ioonid interakteeruvad, moodustades neutraalse H2O molekuli, mis põhjustab muutuse lahuse juhtivuses). Lahuse kogujuhtivus sõltub ka teistest olemasolevatest ioonidest (näiteks vastasioonidest), mis annavad sellesse erineva panuse. See omakorda sõltub iga iooni liikuvusest ja ioonide kogukontsentratsioonist (ioontugevusest). Sellega seoses on juhtivuse muutuse ennustamine palju keerulisem kui selle mõõtmine.

Värvi muutus

Mõne reaktsiooni käigus toimub värvimuutus ka ilma indikaatori lisamiseta. Kõige sagedamini täheldatakse seda redoks-tiitrimisel, kui lähteainetel ja reaktsiooniproduktidel on erinevates oksüdatsiooniastmetes erinev värvus.

Sedimentatsioon

Kui reaktsiooni käigus tekib lahustumatu tahke aine, tekib tiitrimise lõpus sade. Sellise reaktsiooni klassikaline näide on väga lahustumatu hõbekloriidi AgCl moodustumine Ag + ja Cl– ioonidest. Üllataval kombel ei võimalda see tiitrimise lõppu täpselt määrata, seetõttu kasutatakse sademete tiitrimist kõige sagedamini tagasitiitrimisena.

Isotermiline kalorimeetriline tiitrimine

Kasutatakse isotermilist tiitrimiskalorimeetrit, mis määrab ekvivalentpunkti reageerivas süsteemis eralduva või neelduva soojushulga järgi. See meetod on oluline biokeemilises tiitrimises, näiteks selleks, et teha kindlaks, kuidas ensüümi substraat ensüümiga seondub.

Termomeetriline titrimeetria

Termomeetriline titrimeetria on äärmiselt paindlik tehnika. See erineb kalorimeetrilisest titrimeetriast selle poolest, et reaktsioonisoojust, mida näitab temperatuuri langus või tõus, ei kasutata proovilahuses sisalduva aine koguse määramiseks. Vastupidi, samaväärsuse punkt määratakse selle piirkonna põhjal, kus temperatuurimuutus toimub. Sõltuvalt sellest, kas tiitri ja uuritava aine vaheline reaktsioon on eksotermiline või endotermiline, tõuseb või langeb temperatuur tiitrimise käigus. Kui kogu uuritav aine on tiitriga reageerinud, võimaldab temperatuuri tõusu või languse piirkonna muutmine määrata ekvivalentpunkti ja painutada temperatuurikõverat. Täpse samaväärsuse punkti saab määrata temperatuurikõvera teise tuletise abil: selge tipp näitab samaväärsuse punkti.

Spektroskoopia

Samaväärsuse punkti saab määrata lahuse valguse neeldumise mõõtmisega tiitrimise ajal, kui on teada saaduse, tiitri või analüüdi spekter. Reaktsiooniprodukti ja uuritava aine suhteline sisaldus võimaldab määrata ekvivalentpunkti. Sel juhul võib vaba tiitri olemasolu (mis näitab reaktsiooni lõppemist) tuvastada väga madalatel väärtustel.

Amperomeetria

Meetod, mis võimaldab määrata ekvivalentpunkti antud potentsiaali voolu väärtuse järgi. Uuritava aine või produkti oksüdatsiooni-/redutseerimisreaktsioonist tingitud voolu suurus tööelektroodil sõltub nende kontsentratsioonist lahuses. Ekvivalentsuspunkt vastab voolu väärtuse muutusele. See meetod on kõige kasulikum siis, kui on vaja vähendada tiitrimise kulu, näiteks halogeniidide tiitrimisel Ag + iooniga.

Otsene ja tagasi tiitrimine.

Tiitrimise kõige lihtsamas versioonis suhtleb analüüt otse tiitrimisega. Analüüdi kogus arvutatakse tiitri molaarse kontsentratsiooni, ekvivalentpunkti saavutamiseks vajaliku mahu ning analüüdi ja tiitri vahelise reaktsiooni stöhhiomeetria põhjal.

Tagatiitrimisel ei interakteeru analüüt tiitrijaga, vaid teise liias oleva reagendiga. Seejärel määratakse ülejääk tiitrimisega. Kui on teada reaktiivi esialgne kogus ja selle liig on kindlaks määratud, siis nende vahe on analüüdiga reaktsiooni läinud reaktiivi kogus.

Tagasitiitrimist kasutatakse näiteks siis, kui otsese tiitrimisreaktsiooni tasakaalukonstant on liiga madal. Teised tagasitiitrimise kasutamise põhjused on sobiva näidustuse meetodi puudumine või ebapiisav reaktsioonikiirus otsesel tiitrimisel.

Asendustiitrimine.

Analüüsitavale lahusele, mis sisaldab määratavaid metalliioone, lisatakse magneesiumikompleks MgY2-. Sest see on vähem stabiilne kui määratud metalliiooni kompleks kelaadiga, siis toimub asendusreaktsioon ja Mg2 + ioon vabaneb.

Seejärel tiitritakse Mg2+ ioon kompleksooniga III eriokroommusta T juuresolekul.

Määratud metalliiooni mass arvutatakse tiitrimiseks tarbitud EDTA mahu põhjal. See tiitrimismeetod on võimalik ainult siis, kui määratavate metallide kompleksühendid on stabiilsemad kui magneesiumikompleks.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Titrimeetrilise analüüsi meetodid on jaotatud vastavalt tiitrimisvariandile ja nendele keemilistele reaktsioonidele, mis on valitud aine (komponendi) määramiseks. Kaasaegses keemias kvantitatiivsed ja

Klassifikatsiooni tüübid

Titrimeetrilise analüüsi meetodid valitakse konkreetse keemilise reaktsiooni jaoks. Sõltuvalt interaktsiooni tüübist jagatakse titrimeetriline määramine eraldi tüüpideks.

Analüüsi meetodid:

• Redoks-tiitrimine; meetod põhineb aine elementide oksüdatsiooniastme muutumisel.
• Kompleks on keeruline keemiline reaktsioon.
• Happe-aluse tiitrimine eeldab interakteeruvate ainete täielikku neutraliseerimist.

Neutraliseerimine

Happe-aluse tiitrimine võimaldab teil määrata anorgaaniliste hapete kogust (leelisemeetria), samuti arvutada soovitud lahuses olevaid aluseid (happemeetria). Selle tehnika järgi määratakse sooladega reageerivad ained. Orgaaniliste lahustite (atsetoon, alkohol) kasutamisega sai võimalikuks aineid rohkem määrata.

Kompleks

Mis on titrimeetrilise analüüsi meetodi olemus? Eeldatakse, et ained määratakse soovitud iooni sadestamisel halvasti lahustuva ühendina või selle seondumisel halvasti dissotsieerunud kompleksiks.

Redoksimeetria

Redoks-tiitrimine põhineb redutseerimis- ja oksüdatsioonireaktsioonidel. Sõltuvalt analüütilises keemias kasutatavast tiitritud reaktiivi lahusest on:

• permanganatomeetria, mis põhineb kaaliumpermanganaadi kasutamisel;
• jodomeetria, mis põhineb joodiga oksüdeerimisel, samuti redutseerimisel jodiidiioonidega;
• dikromatomeetria, mis kasutab kaaliumdikromaadi oksüdatsiooni;
• bromatomeetria, mis põhineb oksüdatsioonil kaaliumbromaadiga.

Titrimeetrilise analüüsi redoksmeetodid hõlmavad selliseid protsesse nagu tserimeetria, titanomeetria, vanadomeetria. Need hõlmavad vastavate metalliioonide oksüdeerimist või redutseerimist.

Tiitrimismeetodiga

Sõltuvalt tiitrimismeetodist on olemas titrimeetrilise analüüsi meetodite klassifikatsioon. Otsese variandi korral tiitritakse määratav ioon valitud reaktiivilahusega. Tiitrimisprotsess asendusmeetodis põhineb ekvivalentpunkti määramisel ebastabiilsete keemiliste ühendite juuresolekul. Jääkide tiitrimist (pöördmeetod) kasutatakse siis, kui indikaatorit on raske valida, samuti kui keemiline reaktsioon kulgeb aeglaselt. Näiteks kaltsiumkarbonaadi määramisel töödeldakse aine proovi liigse koguse tiitritud ainega

Analüüsi väärtus

Kõik titrimeetrilise analüüsi meetodid eeldavad:

• ühe või iga reageeriva kemikaali mahu täpne määramine;
• tiitritud lahuse olemasolu, mille tõttu tiitrimisprotseduur läbi viiakse;
• analüüsitulemuste tuvastamine.

Lahuste tiitrimine on analüütilise keemia aluseks, seetõttu on oluline arvestada katse käigus tehtavate põhitoimingutega. See osa on tihedalt seotud igapäevase praktikaga. Omamata aimu põhikomponentide ja lisandite olemasolust tooraines või tootes, on farmaatsia-, keemia- ja metallurgiatööstuse tehnoloogilist ahelat keeruline planeerida. Analüütilise keemia põhialuseid kasutatakse keeruliste majandusprobleemide lahendamiseks.

Uurimismeetodid analüütilises keemias

See keemiaharu on komponendi või aine määramise teadus. Titrimeetrilise analüüsi alused – katse läbiviimiseks kasutatud meetodid. Nende abiga teeb teadlane järelduse aine koostise, üksikute osade kvantitatiivse sisalduse kohta selles. Samuti on analüütilise analüüsi käigus võimalik tuvastada oksüdatsiooniaste, milles uuritava aine koostisosa asub. Keemia klassifitseerimisel võetakse arvesse, millist tegevust tuleks teha. Saadud sette massi mõõtmiseks kasutatakse gravimeetrilist uurimismeetodit. Lahuse intensiivsuse analüüsimisel on vajalik fotomeetriline analüüs. EMF-i suuruse järgi potentsiomeetria abil määratakse uuritava ravimi koostisosad. Tiitrimiskõverad näitavad selgelt läbiviidavat katset.

Analüütiliste meetodite osakond

Vajadusel kasutatakse analüütilises keemias füüsikalis-keemilisi, klassikalisi (keemilisi) ja füüsikalisi meetodeid. Keemiliste meetodite all mõistetakse tavaliselt titrimeetrilist ja gravimeetrilist analüüsi. Mõlemad tehnikad on klassikalised, end hästi tõestanud ja neid kasutatakse laialdaselt analüütilises keemias. hõlmab soovitud aine või selle koostisosade massi määramist, mis eraldatakse nii puhtal kujul kui ka lahustumatute ühendite kujul. Mahuline (titrimeetriline) analüüsimeetod põhineb keemilise reaktsiooni jaoks kulunud reaktiivi mahu määramisel, mis on võetud teadaolevas kontsentratsioonis. Keemilised ja füüsikalised meetodid on jagatud eraldi rühmadesse:

• optiline (spektraalne);
• elektrokeemiline;
• radiomeetriline;
• kromatograafiline;
• massispektromeetriline.

Titrimeetrilise uurimistöö spetsiifilisus

See analüütilise keemia osa hõlmab reaktiivi koguse mõõtmist, mis on vajalik täieliku keemilise reaktsiooni läbiviimiseks teadaoleva koguse sihtainega. Tehnika põhiolemus seisneb selles, et uuritava aine lahusele lisatakse tilkhaaval teadaoleva kontsentratsiooniga reaktiiv. Selle lisamist jätkatakse seni, kuni selle kogus on võrdne sellega reageeriva analüüdi kogusega. See meetod võimaldab kiireid kvantitatiivseid arvutusi analüütilises keemias.

Meetodi rajajaks peetakse prantsuse teadlast Gay-Lusakit. Antud proovis määratud ainet või elementi nimetatakse määratavaks aineks. Need võivad hõlmata ioone, aatomeid, funktsionaalrühmi ja seotud vabu radikaale. Reaktiivid on gaasilised, vedelad, mis reageerivad konkreetse kemikaaliga. Tiitrimisprotsess seisneb pidevas segamises ühe lahuse teise valamises. Tiitrimisprotsessi eduka läbiviimise eelduseks on kindla kontsentratsiooniga lahuse (tiitrimise) kasutamine. Arvutamiseks kasutage aine grammi ekvivalentide arvu, mis sisaldub 1 liitris lahuses. Tiitrimiskõverad joonistatakse pärast arvutusi.

Keemilised ühendid või elemendid interakteeruvad üksteisega täpselt määratletud massikogustes, mis vastavad nende grammi ekvivalentidele.

Lähteaine kaalutud osa põhjal tiitritud lahuse valmistamise variandid

Esimese meetodina etteantud kontsentratsiooniga (teatud tiitriga) lahuse valmistamiseks võib kaaluda täpse massiga proovi lahustamist vees või mõnes muus lahustis, samuti valmistatud lahuse lahjendamist vajaliku mahuni. Saadud reaktiivi tiitri saab määrata puhta ühendi teadaoleva massi ja valmislahuse ruumala järgi. Seda tehnikat kasutatakse nende kemikaalide tiitritud lahuste valmistamiseks, mida on võimalik saada puhtal kujul ja mille koostis pikaajalisel säilitamisel ei muutu. Kasutatavate ainete kaalumiseks kasutatakse suletud kaanega kaalupudeleid. See lahuste valmistamise meetod ei sobi kõrgendatud hügroskoopsusega ainetele, samuti ühenditele, mis astuvad keemiliselt koostoimesse süsinikmonooksiidiga (4).

Teist tiitrimislahuste valmistamise tehnoloogiat kasutatakse spetsialiseeritud keemiatehastes, spetsiaalsetes laborites. See põhineb kindlates kogustes kaalutud tahkete puhaste ühendite kasutamisel, samuti teatud normaalsusega lahuste kasutamisel. Ained asetatakse klaasampullidesse, seejärel suletakse. Klaasampullides olevaid aineid nimetatakse fikseeritud kanaliteks. Otsese katse käigus puruneb ampull reaktiiviga üle lehtri, millel on stantsimisseade. Seejärel viiakse kogu komponent mõõtekolbi, seejärel saadakse vee lisamisega vajalik kogus töölahust.

Tiitrimiseks kasutatakse ka teatud toimingute algoritmi. Bürett täidetakse nullmärgini valmis töölahusega nii, et selle alumises osas ei tekiks õhumulle. Järgmisena mõõdetakse pipetiga analüüsitavat lahust, seejärel asetatakse see koonilisse kolbi. Sellele lisatakse ka paar tilka indikaatorit. Valmis lahusele lisatakse järk-järgult tilkhaaval töölahus büretist, jälgitakse värvimuutust. Kui ilmub stabiilne värvus, mis ei kao 5-10 sekundi pärast, leitakse, et tiitrimisprotsess on lõppenud. Järgmisena jätkavad nad arvutusi, arvutades teatud kontsentratsiooniga tarbitud lahuse mahu, teevad tehtud katsest järeldused.

Järeldus

Titrimeetriline analüüs võimaldab teil määrata analüüdi kvantitatiivse ja kvalitatiivse koostise. See analüütilise keemia meetod on vajalik erinevatele tööstusharudele, seda kasutatakse meditsiinis ja farmaatsiatööstuses. Töölahuse valikul tuleb arvestada selle keemilisi omadusi, samuti võimet moodustada uuritava ainega lahustumatuid ühendeid.