Analyyttinen kemia. Titraustyypit Titrimetristen analyysiesimerkkien menetelmät

Laboratoriotyö nro 8

TITRIMETRINEN ANALYYSI

Työn tarkoitus: perehtyä titrimetrisen analyysin perusteisiin, perehtyä titrauksen perusmenetelmiin ja tekniikoihin.

TEOREETTINEN OSA

1. Titrimetrisen analyysin ydin. Peruskonseptit.

Titrimetrinen (volumetrinen) analyysi on yksi tärkeimmistä kvantitatiivisen analyysin tyypeistä. Sen tärkeimmät edut ovat tarkkuus, suoritusnopeus ja mahdollisuus käyttää sitä monenlaisten aineiden määrittämiseen. Aineen pitoisuuden määritys titrimetrisessä analyysissä tapahtuu sen tuloksena, että yhtä ainetta täsmälleen tiedetty määrä reagoi tuntemattoman määrän kanssa toista ainetta, minkä jälkeen lasketaan analyytin määrä reaktioyhtälön mukaisesti. Tässä tapauksessa etenevän reaktion tulee olla stoikiometrinen, eli aineiden tulee reagoida tiukasti kvantitatiivisesti yhtälön kertoimien mukaan. Vain jos tämä ehto täyttyy, reaktiota voidaan käyttää kvantitatiiviseen analyysiin.

Titrimetrisen analyysin päätoiminto on titraus- aineiden asteittainen sekoittaminen, kunnes reaktio on täydellinen. Titrimetrisessä analyysissä käytetään yleensä aineiden liuoksia. Titrauksen aikana yhden aineen liuosta kaadetaan vähitellen toisen aineen liuokseen, kunnes aineet ovat täysin reagoineet. Kaadettu liuos on ns titrantti, kutsutaan liuosta, johon titrausaine kaadetaan titrattu liuos. Titratun liuoksen tilavuutta, joka titrataan, kutsutaan alikvootti tai alikvootin tilavuus.

Ekvivalenssipiste kutsutaan hetkeksi, joka tapahtuu titrauksen aikana, kun reagoivat aineet ovat täysin reagoineet. Tällä hetkellä niitä on vastaava määrä , eli riittää täydelliseen, ilman jäännöstä tapahtuvaan reaktioon.

Titraamiseen käytetään tarkasti tunnetun pitoisuuden omaavia liuoksia, joita kutsutaan ns standardi tai titrattu... Vakioratkaisuja on useita.

Ensisijainen standardi Sitä kutsutaan liuokseksi, jonka pitoisuus tunnetaan tarkasti ja joka on valmistettu tarkasta ainenäytteestä. Ensisijaisen standardin valmistukseen tarkoitetulla aineella on oltava tietty koostumus ja tietty puhtausaste. Sen sisältämien epäpuhtauksien pitoisuus ei saa ylittää vahvistettuja standardeja. Usein aine käy läpi lisäpuhdistuksen standardiliuosten valmistamiseksi. Ennen punnitsemista aine kuivataan eksikkaattorissa kuivausaineen päällä tai pidetään korotetussa lämpötilassa. Punnittu osa punnitaan analyysivaa'alla ja liuotetaan tiettyyn tilavuuteen liuotinta. Tuloksena olevan standardiliuoksen ei pitäisi muuttaa ominaisuuksiaan varastoinnin aikana. Säilytä standardiliuokset tiiviisti suljetuissa astioissa. Tarvittaessa ne suojataan suoralta auringonvalolta ja korkeilta lämpötiloilta. Monien aineiden standardiliuoksia (HCl, H2SO4, Na2B4O7 jne.) voidaan säilyttää vuosia pitoisuutta muuttamatta.

Koska aineen valmistaminen standardiliuoksen valmistamiseksi on pitkä ja työläs prosessi, kemianteollisuus tuottaa ns. kiinteät kanavat... Fixanal on lasiampulli, johon on suljettu tietty määrä ainetta. Ampulli rikotaan ja aine siirretään kvantitatiivisesti mittapulloon, minkä jälkeen nesteen tilavuus tuodaan merkkiin. Kiinteiden kanavien käyttö helpottaa huomattavasti prosessia ja lyhentää standardiliuoksen valmistusaikaa.

Joitakin aineita on vaikea saada kemiallisesti puhtaassa muodossa (esimerkiksi KMnO4). Epäpuhtauksien määrän vuoksi on usein mahdotonta ottaa tarkkaa näytettä aineesta. Lisäksi monien aineiden liuokset muuttavat ominaisuuksiaan varastoinnin aikana. Esimerkiksi alkaliliuokset pystyvät absorboimaan hiilidioksidia ilmasta, minkä seurauksena niiden pitoisuus muuttuu ajan myötä. Näissä tapauksissa käytetään toissijaisia ​​standardeja.

Toissijainen standardi kutsutaan aineen liuokseksi, jonka pitoisuus on tarkasti tiedossa ja joka määritetään ensisijaisen standardin mukaisesti. Sekundaariset standardit (esim. KMnO4-, NaOH-liuokset jne.) varastoidaan samoissa olosuhteissa kuin primaaristandardit, mutta niiden pitoisuus tarkistetaan ajoittain ns. kovettumisaineiden standardiliuoksia vastaan.

2. Titrausmenetelmät ja -tyypit.

Titrausvaiheessa liuoksesta otetaan yleensä erä pulloon, jonka jälkeen siihen lisätään byretistä titrausliuosta pienissä erissä, kunnes saavutetaan ekvivalenssipiste. Ekvivalenssipisteessä mitataan liuoksen titraamiseen kulutetun titrausaineen tilavuus. Titraus voidaan tehdä useilla tavoilla.

Suora titraus piilee siinä, että analyytin liuos A titrattiin tavallisella titrausliuoksella V... Suoraa titrausta käytetään happojen, emästen, karbonaattien jne. liuosten titraamiseen.

klo palautuva titrataan erällä standardiliuosta V titraa analyytin liuoksella A... Käänteistä titrausta käytetään, jos analyytti on epästabiili olosuhteissa, joissa titraus suoritetaan. Esimerkiksi nitriittien hapettuminen kaliumpermanganaatilla tapahtuu happamassa ympäristössä.

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

Mutta itse nitriitit ovat epävakaita happamassa ympäristössä.

2NaNO2 + H2SO4® Na2SO4 + 2HNO2

Sen vuoksi rikkihapolla happamaksi tehty standardipermanganaattiliuos titrataan nitriittiliuoksella, jonka pitoisuus on määritettävä.

Takaisin titraus käytetään tapauksissa, joissa suoraa titrausta ei voida soveltaa: esimerkiksi johtuen erittäin alhaisesta analyytin pitoisuudesta, kyvyttömyydestä määrittää ekvivalenssipistettä, kun reaktio on hidas jne. Takaisin titrauksen aikana analyytin alikvootiksi A kaada tarkasti mitattu tilavuus aineen standardiliuosta V otettu liikaa. Reagoimaton aineylimäärä V määritetään titraamalla apuaineen standardiliuoksella KANSSA... Alkuperäisen aineen määrän eron perusteella V ja sen reaktion jälkeen jäljellä oleva määrä määräävät aineen määrän V reagoinut aineen kanssa A, jonka perusteella aineen pitoisuus lasketaan A.

Epäsuora titraus tai substituenttititraus. Perustuu siihen tosiasiaan, että itse analyyttiä ei titrata, vaan sen reaktion tuotetta apuaineen kanssa KANSSA.

Aine D on muodostettava tiukasti kvantitatiivisesti suhteessa aineeseen A... Reaktiotuotteen sisällön määrittämisen jälkeen D titraus aineen standardiliuoksella V, reaktioyhtälön mukaisesti lasketaan analyytin pitoisuus A.

Titrimetrisessä analyysissä käytettävien reaktioiden tulee olla tiukasti stoikiometrisiä, edetä riittävän nopeasti ja mikäli mahdollista huoneenlämpötilassa. Meneillään olevan reaktion tyypistä riippuen ne erotetaan:

happo-emäs-titraus, joka perustuu neutralointireaktioon.

Redox-titraus, perustuu redox-reaktioihin.

Kompleksometrinen titraus, perustuu kompleksointireaktioihin.

3. Happo-emäs-titraus.

Happo-emäs-titraus perustuu hapon ja emäksen väliseen neutralointireaktioon. Neutralointireaktio tuottaa suolaa ja vettä.

HAn + KtOH ® KtAn + H2O

Neutralointireaktio tapahtuu lähes välittömästi huoneenlämpötilassa. Happo-emäs-titrausta käytetään määrittämään happoja, emäksiä sekä monia heikkojen happojen suoloja: karbonaatteja, boraatteja, sulfiitteja jne. Tällä menetelmällä voit titrata eri happojen tai emästen seoksia määrittämällä kunkin komponentin pitoisuuden erikseen. .

Kun happoa titrataan emäksellä tai päinvastoin, väliaineen happamuus muuttuu asteittain, mikä ilmaistaan ​​pH-arvona. Vesi on heikko elektrolyytti, joka dissosioituu yhtälön mukaan.

H2O ® H + + OH-

Vetyionien pitoisuuden tulo hydroksyyli-ionien pitoisuudella on vakioarvo, ja sitä kutsutaan veden ioninen tuote.

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

Neutraalissa väliaineessa vetyionien ja hydroksidi-ionien pitoisuudet ovat yhtä suuret ja ne ovat 10-7 m / l. Veden ioninen tuote pysyy vakiona, kun veteen lisätään happoa tai emästä. Lisäämällä happoa vetyionien pitoisuus kasvaa, mikä johtaa veden dissosiaatiotasapainon siirtymiseen vasemmalle, minkä seurauksena hydroksidi-ionien pitoisuus pienenee. Esimerkiksi, jos = 10-3 m. / L., sitten = 10-11 m. / L. Veden ioninen tuote pysyy vakiona.

Jos alkalin pitoisuutta lisätään, hydroksidi-ionien pitoisuus kasvaa ja vetyionien pitoisuus pienenee, ja myös veden ioninen tuote pysyy vakiona. Esimerkiksi = 10-2, = 10-12

PH arvo kutsutaan vetyionien pitoisuuden negatiiviseksi desimaalilogaritmiksi.

pH = - lg. (2)

Yhtälön (1) perusteella voimme päätellä, että pH = 7 neutraalissa väliaineessa.

pН = - lg 10-7 = 7.

Happamassa väliaineessa pH< 7, в щелочной рН >7. Vastaavasti рОН:n kaava johdetaan yhtälöstä (1).

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

Happo-emäs-titrauksen aikana liuoksen pH muuttuu jokaisella lisätyn titrausaineen annoksella. Vastaavuuspisteessä pH saavuttaa tietyn arvon. Tässä vaiheessa titraus on lopetettava ja titraukseen käytetyn titrausaineen tilavuus on mitattava. Määritä pH ekvivalenssipisteessä rakentamalla titrauskäyrä- kaavio liuoksen pH:n riippuvuudesta lisätyn titrausaineen tilavuudesta. Titrauskäyrä voidaan muodostaa kokeellisesti mittaamalla pH eri titrausaikoina tai laskea teoreettisesti kaavojen (2) tai (3) avulla. Harkitse esimerkiksi vahvan hapon HCl:n titrausta vahvalla emäksisellä NaOH:lla.

Taulukko 1. 100 ml:n 0,1 M HCl-liuosta titraus 0,1 M NaOH-liuoksella.

Kun emästä lisätään happoliuokseen, hapon määrä vähenee ja liuoksen pH nousee. Vastaavuuspisteessä happo neutraloituu kokonaan alkalilla ja pH = 7. Liuoksen reaktio on neutraali. Lisättäessä emästä liuoksen pH määräytyy NaOH:n ylimäärän perusteella. Lisättäessä 101 ja 110 ml. NaOH-liuosta, alkaliylimäärä on 1 ja 10 ml, vastaavasti. NaOH:n määrä näissä kahdessa pisteessä, perustuen liuoksen moolipitoisuuden kaavaan, on vastaavasti mol ja 1 10-3 mol

Perustuu kaavaan (3) titratulle liuokselle, jossa on ylimäärä alkalia 1 ja 10 ml. meillä on pH-arvot 10 ja 11. Laskettujen pH-arvojen avulla rakennamme titrauskäyrän.

Titrauskäyrä osoittaa, että titrauksen alussa liuoksen pH määräytyy kloorivetyhapon läsnäolon perusteella ja muuttuu hieman, kun alkaliliuosta lisätään. Ekvivalenssipisteen lähellä tapahtuu jyrkkä pH-hyppy, kun lisätään hyvin pieni määrä alkalia. Ekvivalenssipisteessä liuoksessa on vain suolaa ja vettä. Vahvan emäksen ja vahvan hapon suolat eivät hydrolysoi ja siksi liuoksen reaktio on neutraali, pH = 7. Alkalin lisäys johtaa liuoksen pH:n nousuun, joka myös muuttuu hieman tilavuuden mukana. lisätystä titrausaineesta, kuten titrauksen alussa. Kun vahvoja happoja titrataan vahvoilla emäksillä ja päinvastoin, ekvivalenssipiste on sama kuin liuoksen neutraalipiste.

Titrattaessa heikkoa happoa vahvalla emäksellä saadaan hieman erilainen kuva. Liuoksen heikot hapot eivät dissosioidu täysin ja liuokseen muodostuu tasapaino.

HAn® H + + An-.

Tämän tasapainon vakiota kutsutaan happodissosiaatiovakioksi.

(4)

Koska heikko happo ei dissosioidu täysin, vetyionien pitoisuutta ei voida alentaa hapon kokonaispitoisuuteen liuoksessa, kuten se tapahtui vahvan hapon titrauksessa. (6)

Kun alkaliliuosta lisätään heikkoon happoliuokseen, liuokseen muodostuu heikko happosuola. Liuoksia, jotka sisältävät heikkoa elektrolyyttiä ja sen suolaa kutsutaan puskuriliuoksia... Niiden happamuus ei riipu vain heikon elektrolyytin pitoisuudesta, vaan myös suolan pitoisuudesta. Kaavaa (5) voidaan käyttää puskuriliuosten pH:n laskemiseen.

СKtAn - suolapitoisuus puskuriliuoksessa.

KD - heikon elektrolyytin dissosiaatiovakio

СHАn - heikon elektrolyytin pitoisuus liuoksessa.

Puskuriliuoksilla on ominaisuus ylläpitää tietty pH-arvo, kun happoa tai emästä lisätään (tästä niiden nimestä). Vahvan hapon lisääminen puskuriliuokseen johtaa heikon hapon syrjäyttämiseen suolastaan ​​ja siten vetyionien sitoutumiseen:

KtAn + H + ® Kt + + HAn

Kun lisätään vahvaa emästä, jälkimmäinen neutraloituu välittömästi liuoksessa olevalla heikolla hapolla suolan muodostamiseksi,

HAn + OH-® HOH + An-

mikä johtaa myös puskuriliuoksen pH:n stabiloitumiseen. Puskuriliuoksia käytetään laajalti laboratoriokäytännössä, kun on tarpeen luoda väliaine, jonka pH-arvo on vakio.

Esimerkkinä voidaan harkita 100 ml:n titrausta. 0,1 milj. etikkahappoliuos CH3COOH, 0,1 M. NaOH-liuos.

Kun etikkahappoliuokseen lisätään alkalia, tapahtuu reaktio.

CH3COOH + NaOH ® CH3COONa + H2O

Reaktioyhtälöstä voidaan nähdä, että CH3COOH ja NaOH reagoivat suhteessa 1:1, joten reagoineen hapon määrä on yhtä suuri kuin lisätyn titrausaineen sisältämä alkalimäärä. Muodostuneen natriumasetaatin CH3COONa määrä on myös yhtä suuri kuin titrauksen aikana liuokseen päässyt alkalin määrä.

Ekvivalenssipisteessä etikkahappo on täysin neutraloitunut ja liuoksessa on natriumasetaattia. Liuoksen reaktio ekvivalenssipisteessä ei kuitenkaan ole neutraali, koska natriumasetaatti heikon hapon suolana hydrolysoituu anionissa.

CH3COO - + H + OH- ® CH3COOH + OH-.

Voidaan osoittaa, että vetyionien pitoisuus heikon hapon ja vahvan emäksen suolan liuoksessa voidaan laskea kaavalla.

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

CH3COOH reagoi.

CH3COOH jää liuokseen

1,00 10-2

1,00 10-2

0 ,100

Saatujen tietojen perusteella muodostamme heikon hapon titrauskäyrän vahvalla emäksellä.

Titrauskäyrien avulla voit määrittää tarkasti liuoksen pH:n ekvivalenssipisteessä, mikä on tärkeää titrauksen loppupisteen määrittämisessä. Ekvivalenssipisteen määritys voidaan tehdä instrumentaalisella menetelmällä, mittaamalla suoraan liuoksen pH pH-mittarilla, mutta useammin käytetään happo-emäs-indikaattoreita tähän tarkoitukseen. Indikaattorit ovat luonteeltaan orgaanisia aineita, jotka muuttavat väriään väliaineen pH:n mukaan. Itse indikaattorit ovat heikkoja happoja tai emäksiä, jotka dissosioituvat palautuvasti yhtälön mukaisesti:

НInd ® H + + Ind-

Indikaattorin molekyyli- ja ionimuodot ovat erivärisiä ja muuttuvat keskenään tietyssä pH-arvossa. pH-aluetta, jolla indikaattori muuttaa väriään, kutsutaan indikaattorin siirtymäväliksi. Jokaisen indikaattorin siirtymäväli on ehdottomasti yksilöllinen. Esimerkiksi metyylipunaindikaattori muuttaa väriä välillä pH = 4,4 - 6,2. pH:ssa< 4,4 индикатор окрашен в красный цвет, при рН >6.2 keltaisessa. Fenolftaleiini happamassa väliaineessa on väritöntä, pH-alueella = 8-10 se saa vadelman värin. Oikean indikaattorin valitsemiseksi on tarpeen verrata sen siirtymäväliä titrauskäyrän pH-hypyyn. Indikaattorin siirtymävälin tulee mahdollisuuksien mukaan olla sama kuin pH-hypyn. Esimerkiksi kun titrataan vahvaa happoa vahvalla emäksellä, havaitaan pH:n hyppy välillä 4-10. Tämä intervalli sisältää siirtymävälit sellaisille indikaattoreille kuin metyylipuna (4,4 - 6,2), fenolftaleiini (8 - 10), lakmus (5 - 8). Kaikki nämä indikaattorit sopivat ekvivalenssipisteen määrittämiseen tietyssä titrauksessa. Indikaattorit, kuten alizariininkeltainen (10 - 12), tymolinsininen (1,2 - 2,8), ovat täysin sopimattomia tässä tapauksessa. Niiden käyttö antaa täysin vääriä analyysituloksia.

Indikaattoria valittaessa on toivottavaa, että värinmuutos on kontrastisin ja terävin. Tätä tarkoitusta varten käytetään joskus erilaisten indikaattoreiden seoksia tai indikaattorien sekoituksia väriaineiden kanssa.

3. Oksidatiivinen - pelkistävä titraus.

(redoksimetria, oksidimetria.)

Redox sisältää laajan joukon titrimetrisiä analyysimenetelmiä, jotka perustuvat redox-reaktioiden esiintymiseen. Redox-titrauksessa käytetään erilaisia ​​hapettavia ja pelkistäviä aineita. Tässä tapauksessa on mahdollista määrittää pelkistimet titraamalla hapettimien standardiliuoksilla ja päinvastoin, määrittää hapettavat aineet pelkistysaineiden standardiliuoksilla. Monenlaisista redox-reaktioista johtuen tämä menetelmä mahdollistaa useiden erilaisten aineiden määrittämisen, mukaan lukien ne, joilla ei suoraan ole redox-ominaisuuksia. Jälkimmäisessä tapauksessa käytetään takaisintitrausta. Esimerkiksi määritettäessä kalsiumia sen ionit saostavat oksalaattia - ionia

Ca2 + + C2O42- ® CaC2O4¯

Ylimääräinen oksalaatti titrataan sitten kaliumpermanganaatilla.

Redox-titrauksella on useita muita etuja. Redox-reaktiot ovat riittävän nopeita, jotta titraus voidaan suorittaa muutamassa minuutissa. Monet niistä etenevät happamissa, neutraaleissa ja emäksissä, mikä laajentaa huomattavasti tämän menetelmän käyttömahdollisuuksia. Usein ekvivalenssipisteen kiinnittäminen on mahdollista ilman indikaattoreita, koska käytetyt titrausliuokset ovat värillisiä (KMnO4, K2Cr2O7) ja ekvivalenssipisteessä titratun liuoksen väri muuttuu yhdestä titrauspisarasta. Redox-titrauksen päätyypit erottuvat reaktiossa käytetystä hapettimesta.

Permanganatometria.

Tässä redox-titrausmenetelmässä kaliumpermanganaatti KMnO4 toimii hapettavana aineena. Kaliumpermanganaatti on voimakas hapetin. Se pystyy reagoimaan happamissa, neutraaleissa ja emäksisissä ympäristöissä. Kaliumpermanganaatin hapetuskyky ei ole sama eri väliaineissa. Se on voimakkain happamassa ympäristössä.

Mn04- + 8H + + 5e® Mn + + 4H20

MnO4- + 2H2O + 3e ® MnO2¯ + 4OH-

MnO4- + e® MnO42-

Permanganatometrisellä menetelmällä voidaan määrittää monenlaisia ​​aineita: Fe2 +, Cr2 +, Mn2 +, Cl-, Br-, SO32-, S2O32-, NO2, - Fe3 +, Ce4 +, Cr2O72 +, MnO2, NO3 -, ClO3- jne. Monet orgaaniset aineet: fenolit, aminosokerit, aldehydit, oksaalihappo jne.

Permanganatometrialla on monia etuja.

1. Kaliumpermanganaatti on halpa ja helposti saatavilla oleva aine.

2. Permanganaattiliuokset ovat karmiininpunaisia, joten ekvivalenssipiste voidaan asettaa ilman indikaattoreita.

3. Kaliumpermanganaatti on voimakas hapetin ja siksi soveltuu monien sellaisten aineiden määritykseen, joita muut hapettavat aineet eivät hapeta.

4. Titraus permanganaatilla voidaan suorittaa eri väliaineen reaktioilla.

Permanganatometrialla on myös joitain haittoja.

1. Kaliumpermanganaattia on vaikea saada kemiallisesti puhtaassa muodossa. Siksi on vaikeaa valmistaa standardiliuosta aineen tarkan painon perusteella. Titraamiseen käytetään sekundäärisiä permanganaattistandardeja, joiden pitoisuus asetetaan muiden aineiden standardiliuosten mukaan: (NH4) 2C2O4, K4, H2C2O4 jne., joita kutsutaan kovettumisaineiksi.

2. Permanganaattiliuokset ovat epästabiileja ja muuttavat pitkäaikaisen varastoinnin aikana pitoisuuttaan, joka on tarkistettava säännöllisesti kovettumisaineliuoksilla.

3. Monien aineiden hapettuminen permanganaatilla huoneenlämpötilassa on hidasta ja reaktio vaatii liuoksen kuumentamisen.

Jodometria.

Jodometrisessa titrauksessa hapetin on jodi. Jodi hapettaa monia pelkistäviä aineita: SO32-, S2O32-, S2-, N2O4, Cr2+ jne. Mutta jodin hapetuskyky on paljon pienempi kuin permanganaatin. Jodi liukenee huonosti veteen, joten se liukenee yleensä KI-liuokseen. Jodistandardiliuoksen pitoisuus säädetään natriumtiosulfaatin standardiliuoksella Na2S2O3.

2S2O32- + I2 ® S4O62- + 2I-

Jodometriseen määritykseen käytetään erilaisia ​​titrausmenetelmiä. Jodilla helposti hapettavat aineet titrataan suoraan standardijodiliuoksella. Näin ne määrittelevät: CN-, SO32-, S2O32- jne.

Aineet, joita on vaikeampi hapettaa jodilla, titrataan takaisintitrauksella: analyytin liuokseen lisätään ylimäärä jodiliuosta. Reaktion päätyttyä ylimääräinen jodi titrataan standarditiosulfaattiliuoksella. Jodometrisen titrauksen indikaattori on yleensä tärkkelys, joka antaa jodilla tyypillisen sinisen värin, jonka ulkonäöstä voidaan päätellä vapaan jodin esiintyminen liuoksessa.

Monet hapettimet määritetään epäsuoran jodometrisen titrauksen menetelmällä: tietty tilavuus kaliumjodidin standardiliuosta kaadetaan hapetusaineliuokseen, samalla kun vapautuu vapaata jodia, joka titrataan sitten tiosulfaatin standardiliuoksella. Cl2, Br2, 03, KMn04, Br032- jne. määritetään epäsuoralla titrauksella.

Jodometrisen menetelmän edut.

1. Jodometrinen menetelmä on erittäin tarkka ja parempi kuin muut redox-titrausmenetelmät.

2. Jodiliuokset ovat värillisiä, mikä mahdollistaa joissain tapauksissa ekvivalenssipisteen määrittämisen ilman indikaattoreita.

3. Jodi liukenee helposti orgaanisiin liuottimiin, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää ei-vesipitoisten liuosten titraamiseen.

Jodometrialla on myös joitain haittoja.

1. Jodi on haihtuva aine ja se voi kadota titrauksen aikana haihtumisen vuoksi. Siksi jodometrinen titraus tulisi suorittaa nopeasti ja, jos mahdollista, kylmässä.

2. Ilmakehän happi hapettaa jodidi-ioneja, minkä vuoksi jodometrinen titraus on suoritettava nopeasti.

3. Anna käsitteiden määritelmät: ensisijainen standardi, toissijainen standardi, titraus, alikvoottitilavuus, titraus.

4. Mitkä ovat titrimetrisen analyysin tyypit, mihin niiden luokittelu perustuu?

5. Luettelo redox-titrauksen päätyypit. Anna lyhyt kuvaus permanganatometriasta ja jodometriasta.

6. Mitä kutsutaan ekvivalenssipisteeksi? Millä tavoilla se on vahvistettu ja mitä niistä käytettiin tässä laboratoriotyössä?

7. Mitä varten titrauskäyrät ovat? Mitkä ovat niiden rakentamisen periaatteet happo-emäs- ja redox-titrauksessa?

Titrimetrinen analyysi (volumetrinen analyysi) on kvantitatiivinen analyysimenetelmä, joka perustuu reagenssin tilavuuden tai massan mittaamiseen, joka tarvitaan reaktioon analyytin kanssa. Titrimetristä analyysiä käytetään laajasti biokemiallisissa, kliinisissä, saniteetti-hygienia- ja muissa laboratorioissa kokeellisessa tutkimuksessa ja kliinisissä analyyseissä. Esimerkiksi määritettäessä happo-emästasapainoa, määritettäessä mahanesteen happamuutta, virtsan happamuutta ja alkalisuutta jne. Titrimetrianalyysi on myös yksi tärkeimmistä kemiallisen analyysin menetelmistä kontrolli- ja analyyttisissa apteekkilaboratorioissa.

Testiaineen määrä titrimetrisessä analyysissä määritetään titraamalla: toisen aineen liuosta, jonka pitoisuus tunnetaan, lisätään vähitellen tarkasti mitattuun testiaineen liuoksen tilavuuteen, kunnes sen määrästä tulee kemiallisesti yhtä suuri kuin testiaineen määrä. . Ekvivalenssitilaa kutsutaan titrausekvivalenssipisteeksi. Titraamiseen käytettävää tunnetun pitoisuuden omaavan reagenssin liuosta kutsutaan titratuksi liuokseksi (standardiliuos tai titrausaine): titratun liuoksen tarkka pitoisuus voidaan ilmaista titterillä (g / ml), normaalisuudella (ekv / l) jne. .

Titrimetrisessä analyysissä käytettäville reaktioille asetetaan seuraavat vaatimukset: aineiden tulee reagoida tiukasti kvantitatiivisissa (stoikiometrisissa) suhteissa ilman sivureaktioita, reaktioiden tulee edetä nopeasti ja käytännöllisesti loppuun asti; vastaavuuspisteen määrittämiseksi on käytettävä riittävän luotettavia menetelmiä, vieraiden aineiden vaikutus reaktion kulkuun on suljettava pois. Lisäksi on toivottavaa, että titrimetrinen analyysi suoritetaan huoneenlämpötilassa.

Titrimetrisen analyysin ekvivalenssipiste määräytyy titrauksen alussa tai sen aikana tapahtuvan titratun liuoksen tai indikaattorin värin muutoksen perusteella, liuoksen sähkönjohtavuuden muutoksella, liuoksen sähkönjohtavuuden muutoksella tai liuoksen potentiaalin muutoksella. titrattu liuos, virta-arvon muutos, optinen tiheys jne.

Yksi laajalti käytetyistä menetelmistä ekvivalenssipisteen kiinnittämiseksi on indikaattorimenetelmä. Indikaattorit ovat aineita, joiden avulla voidaan asettaa titrauksen loppupiste (titratun liuoksen värin jyrkän muutoksen hetki). Useimmiten indikaattori lisätään koko titrattavaan liuokseen (sisäinen indikaattori). Kun työskentelet ulkoisten indikaattoreiden kanssa, ota määräajoin tippa titrattua liuosta ja sekoita se pisaran kanssa indikaattoriliuosta tai aseta se indikaattoripaperille (mikä johtaa analyytin häviämiseen).

Titrausprosessi on kuvattu graafisesti titrauskäyrien muodossa, joiden avulla voit visualisoida koko titrausprosessin ja valita indikaattorin, joka sopii parhaiten tarkkojen tulosten saamiseksi, koska titrauskäyrää voidaan verrata indikaattorin värinvaihtoväliin.

Titrimetrisen analyysin virheet voivat olla metodisia ja spesifisiä tämän reaktion erityispiirteiden vuoksi. Metodologiset virheet liittyvät titrausmenetelmän erityispiirteisiin ja riippuvat mittauslaitteiden virheistä, volumetristen lasiesineiden, pipettien, byrettien kalibroinnista, epätäydellisestä nesteiden virtauksesta tilavuuslasiesineiden seiniä pitkin.

Erityiset virheet johtuvat tämän reaktion erityispiirteistä ja riippuvat reaktion tasapainovakiosta ja ekvivalenssipisteen havaitsemisen tarkkuudesta. lääkeainemolekyyli analgin

Titrimetrisen analyysin menetelmät, riippuen niiden taustalla olevista reaktioista, jaetaan seuraaviin pääryhmiin:

• 1. Neutralointimenetelmät eli happo-emäs-titraus perustuvat neutralointireaktioihin eli happojen ja emästen vuorovaikutukseen. Näitä menetelmiä ovat happamuusmitta (emästen kvantitatiivinen määritys käyttämällä titrattuja happoliuoksia), alkalimetria (happojen määritys emästitratuilla liuoksilla), halometria (suolojen kvantitatiivinen määritys käyttämällä emäksiä tai happoja, jos ne reagoivat suolojen kanssa stökiömetrisissä suhteissa).
• 2. Saostusmenetelmät perustuvat sellaisten aineiden titraamiseen, jotka muodostavat tietyssä väliaineessa liukenemattomia yhdisteitä, esimerkiksi bariumin, hopean, lyijyn, sinkin, kadmiumin, elohopean (II), kuparin (III) jne. suoloja. Näitä menetelmiä ovat mm. argentometria (titraus hopean nitraattiliuoksella), merkurometria (titraus typpipitoisen elohopean nitraattiliuoksella) jne.
• 3. Kompleksointimenetelmät tai kompleksometria (elokurimetria, fluorometria jne.) perustuvat sellaisten reaktioiden käyttöön, joissa muodostuu kompleksisia yhdisteitä, esimerkiksi Ag + + 2CN- N Ag (CN) 2]. Kompleksointimenetelmät liittyvät läheisesti saostusmenetelmiin, koska moniin saostumisreaktioihin liittyy kompleksoituminen, ja kompleksien muodostumiseen liittyy huonosti liukenevien yhdisteiden saostumista.
• 4. Hapetus-pelkistysmenetelmiä tai oksidimetriaa ovat permanganatometria, kromatometria (bikromatometria), jodometria, bromatometria, kerimetria, vanadometria jne.

työn tarkoitus : yhden kvantitatiivisen analyysin menetelmän - titrimetrisen - soveltamisen taitojen hankkiminen ja mittaustulosten tilastollisen käsittelyn perustekniikoiden koulutus.

Teoreettinen osa

Titrimetrinen analyysi on kvantitatiivisen kemiallisen analyysin menetelmä, joka perustuu tarkasti tunnetun pitoisuuden omaavan reagenssin liuoksen tilavuuden mittaamiseen, joka on kulutettu reaktioon analyytin kanssa.

Aineen titrimetrinen määritys suoritetaan titraamalla - yhden liuoksen lisääminen toiseen pieninä annoksina ja erillisinä tippoina tuloksen jatkuvalla kiinnityksellä (kontrollilla).

Toinen kahdesta liuoksesta sisältää ainetta, jonka pitoisuus on tuntematon, ja se on analysoitu liuos.

Toinen liuos sisältää reagenssin, jonka pitoisuus tunnetaan, ja sitä kutsutaan työliuokseksi, standardiliuokseksi tai titrausaineeksi.

Vaatimukset titrimetrisessä analyysissä käytettäville reaktioille:

1. Kyky määrittää vastaavuuspiste, yleisimmin käytetty on sen värin havainnointi, joka voi muuttua seuraavissa olosuhteissa:

Yksi reagensseista on värillinen, ja värillinen reagenssi muuttaa väriään reaktion aikana;

Käytetyt aineet - indikaattorit - muuttavat väriä liuoksen ominaisuuksien mukaan (esimerkiksi väliaineen reaktiosta riippuen).

2. Reaktion kvantitatiivinen kulku tasapainoon asti, jolle on tunnusomaista vastaava tasapainovakion arvo

3. Riittävä kemiallisen reaktion nopeus, koska on äärimmäisen vaikeaa vahvistaa ekvivalenssipistettä hitaasti virtaavissa reaktioissa.

4. Sivureaktioiden puuttuminen, joissa tarkkoja laskelmia ei voida tehdä.

Titrimetrisen analyysin menetelmät voidaan luokitella aineiden määrityksen taustalla olevan kemiallisen reaktion luonteen mukaan: happo-emäs-titraus (neutralointi), saostus, kompleksointi, hapetus-pelkistys.

Työskentely ratkaisujen kanssa.

Mittapullot on suunniteltu mittaamaan tarkka nestetilavuus. Ne ovat pyöreitä, tasapohjaisia ​​astioita, joissa on kapea, pitkä kaula, jossa on merkki, johon pullo tulee täyttää (kuva 1).

Kuva 1 Mittapullot

Tekniikka liuosten valmistamiseksi mittapulloissa kiinteistä kanavista.

Liuoksen valmistamiseksi fiksanaalista ampulli rikotaan mittapulloon työnnetyn suppilon yli, ampullin sisältö pestään pois tislatulla vedellä; liuotetaan sitten mittapulloon. Liuos mittapullossa saatetaan merkkiin asti. Kun nesteen pinta on saatettu merkkiin, pullossa oleva liuos sekoitetaan hyvin.

Byretit ovat ohuita lasiputkia, joiden asteikko on millilitroja (kuva 2). Byretin alempaan, hieman kartiomaiseen päähän juotetaan lasihana tai kiinnitetään pallolukolla varustettu kumiletku ja lasinokka. Valitse työhön byretti analyysissä käytetyn liuoksen tilavuuden mukaan.

Kuva 2. Byretit

Kuinka työskennellä byretin kanssa

1. Byretti pestään tislatulla vedellä.

2. Työhön valmisteltu byretti kiinnitetään pystysuoraan tukeen, liuos kaadetaan suppilon avulla byrettiin niin, että sen taso on nollamerkin yläpuolella.

3. Poista ilmakuplat byretin alemmasta vedetystä päästä. Tätä varten taita se ylös ja vapauta nestettä, kunnes kaikki ilma on poistettu. Sitten kapillaari lasketaan alas.

4. Aseta byretin nestetaso nolla-asteikolla.

5. Paina titrauksen aikana pallon sivulla olevaa kumiputkea ja valuta neste byretista pulloon pyörittämällä tätä. Ensin byretin titrantti kaadetaan ohuena virtana. Kun indikaattorin väri titrausainepisaroiden putoamispaikassa alkaa muuttua, liuos kaadetaan varovasti, tipoittain. Titraus lopetetaan, kun indikaattorin väri muuttuu jyrkästi yhden pisaran lisäämisestä titrausainetta, ja kulutetun liuoksen tilavuus kirjataan.

6. Työn lopussa titrausaine tyhjennetään byretistä, byretti pestään tislatulla vedellä.

Happo-emäs-titraus (neutralointi) -menetelmä

Happo-emäs-titrausmenetelmä perustuu happojen ja emästen vuorovaikutuksen reaktioon, ts. neutralointireaktiosta:

H + + OH¯ = H2O

Tätä tehtävää suoritettaessa käytetään happo-emäs-titrausmenetelmää, joka perustuu neutralointireaktion käyttöön:

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H20

Menetelmä koostuu siitä, että rikkihappoliuosta, jonka pitoisuus tunnetaan, lisätään vähitellen analyytin - natriumhydroksidin liuokseen. Happoliuoksen lisäämistä jatketaan, kunnes sen määrä vastaa sen kanssa reagoineen natriumhydroksidin määrää, ts. alkalin neutraloimiseksi. Neutralointihetki määräytyy titrattavaan liuokseen lisätyn indikaattorin värin muutoksella. Vastaavien lain mukaan yhtälön mukaisesti:

C n (sinulle) V (sinulle) = C n (alkali) V (alkali)

C n (sinulle) ja C n (alkali) - reagoivien liuosten ekvivalenttien moolipitoisuudet, mol / l;

V (sinulle) ja V (alkali) - reagoivien liuosten tilavuudet, l (ml).

C (NaOH) ja - NaOH:n ja H 2 SO 4 -ekvivalentin moolipitoisuudet reagoivissa liuoksissa, mol / l;

V (NaOH) ja ) - reagoivien alkali- ja happoliuosten tilavuudet, ml.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta.

1. 0,05 l:n happoliuosta neutralointi kulutti 20 cm 3 0,5 N alkaliliuosta. Mikä on happonormaali?

2. Kuinka paljon ja mitä ainetta jää ylimääräksi, jos 120 cm 3 0,3 N kaliumhydroksidiliuosta lisätään 60 cm 3:een 0,4 N rikkihappoliuosta?

Liuoksen pH:n, erityyppisten pitoisuuksien määritystehtävien ratkaisu on esitetty menetelmäkäsikirjassa.

KOKEELLINEN OSA

Hanki laboratorioavustajalta pullo, jossa on emäsliuosta, jonka pitoisuus on tuntematon. Analysoitavan liuoksen näytteet mitataan 10 ml:n mittasylinterillä kolmeen kartiomaiseen titrauspulloon. Lisää 2-3 tippaa metyylioranssia indikaattoria jokaiseen niistä. Liuos saa keltaisen värin (metyylioranssinkeltainen emäksisessä väliaineessa ja oranssinpunainen happamassa väliaineessa).

Valmistele titrauslaite toimintaa varten (kuva 3) Huuhtele byretti tislatulla vedellä ja täytä sitten rikkihappoliuoksella, jonka pitoisuus on tarkasti tunnettu (pullossa on H 2 SO 4 -ekvivalentin moolipitoisuus) nollarajan yläpuolella. . Taivuta kumiputkea lasikärjellä ylöspäin ja vedä kumia irti byretin ulostuloa peittävästä lasioliivista ja vapauta neste hitaasti, jotta kärkeen ei jää ilmakuplia täytön jälkeen. Tyhjennä ylimääräinen happoliuos byretistä asetettuun dekantterilasiin, kun taas byretin nesteen alemman meniskin tulee olla nollajaossa.

Aseta yksi alkaliliuoksen pulloista byretin kärjen alle valkoiselle paperiarkille ja jatka suoraan titraukseen: syötä happoa byretistä hitaasti toisella kädellä ja sekoita liuosta jatkuvasti toisella kädellä. pullon pyörivä liike vaakatasossa. Titrauksen lopussa byretin happoliuosta tulee syöttää tipoittain, kunnes yksi pisara liuosta saa haalistumattoman oranssin värin.

Titraamiseen käytetyn hapon tilavuus määritetään 0,01 ml:n tarkkuudella. Laske byretin jaot alemman meniskin varrella silmän meniskin tasolla.

Toista titraus vielä 2 kertaa, joka kerta alkaen byretin nollajaosta. Kirjaa titraustulokset taulukkoon 1.

Laske alkaliliuoksen pitoisuus kaavalla:

pöytä 1

Titraustulokset natriumhydroksidiliuokselle

Suorita titraustulosten tilastollinen käsittely liitteessä kuvatun menetelmän mukaisesti. Tee yhteenveto kokeellisten tietojen tilastollisen käsittelyn tuloksista taulukkoon 2.

taulukko 2

Natriumhydroksidiliuoksen titrausta koskevien kokeellisten tietojen tilastollisen käsittelyn tulokset. Luotettavuustodennäköisyys α = 0,95.

n			S x

Kirjataan tulos analysoidun liuoksen NaOH-ekvivalentin moolipitoisuuden määrittämisestä luottamusvälin muodossa.

KYSYMYKSIÄ ITSEVALTOON

1. Kaliumhydroksidiliuoksen pH on 12. Emäksen pitoisuus liuoksessa 100 % dissosiaatiossa on yhtä suuri kuin ... mol / l.

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

2. 0,05 l:n happoliuosta neutralointi kulutti 20 cm 3 0,5 n alkaliliuosta. Mikä on happonormaali?

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

3. Kuinka paljon ja mitä ainetta jää ylimääräksi, jos 125 cm 3 0,2 N kaliumhydroksidiliuosta lisätään 75 cm 3 0,3 N rikkihappoliuokseen?

1) 0,0025 g alkalia; 2) 0,0025 g happoa; 3) 0,28 g alkalia; 4) 0,14 g alkalia; 5) 0,28 g happoa.

4. Kiehumispisteen nousun määritykseen perustuvaa analyysimenetelmää kutsutaan ...

1) spektrofotometrinen; 2) potentiometrinen; 3) ebulioskooppinen; 4) radiometrinen; 5) konduktometrinen.

5. Määritä rikkihappoliuoksen prosentuaalinen pitoisuus, molaarisuus ja normaalisuus, joka saadaan liuottamalla 36 g happoa 114 g:aan vettä, jos liuoksen tiheys 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.

Titrimetrisen analyysin menetelmien luokittelu

Analyyttinen kemia

Titrimetriset analyysimenetelmät voidaan luokitella aineiden määrityksen taustalla olevan kemiallisen reaktion luonteen ja titrausmenetelmän mukaan.

Titrimetrisessä analyysissä käytettävät reaktiot kuuluvat luonteeltaan eri tyyppeihin - ionien yhdistämisreaktioihin ja hapetus-pelkistysreaktioihin. Tämän mukaisesti titrimetriset määritykset voidaan jakaa seuraaviin päämenetelmiin: happo-emäs-titraus (neutralointi) -menetelmä, saostus- ja kompleksointimenetelmät, hapetus-pelkistysmenetelmä.

Happo-emäs-titraus (neutralointi) -menetelmä. Tämä sisältää määritelmät, jotka perustuvat happojen ja emästen vuorovaikutukseen, ts. neutralointireaktiosta:

Happo-emäs-titrausmenetelmä (neutralointi) määrittää happojen (alkalimetria) tai emästen (acidimetria) määrän tietyssä liuoksessa, heikkojen happojen ja heikkojen emästen suolojen sekä näiden suolojen kanssa reagoivien aineiden määrän. Ei-vesipitoisten liuottimien (alkoholit, asetoni jne.) käyttö mahdollisti tällä menetelmällä määritettävien aineiden valikoiman laajentamisen.

Saostus- ja kompleksointimenetelmät. Tämä sisältää titrimetriset määritykset, jotka perustuvat yhden tai toisen ionin saostumiseen huonosti liukenevan yhdisteen muodossa tai sen sitoutumiseen huonosti dissosioituneeksi kompleksiksi.

Hapetus-pelkistysmenetelmät (redoksimetria). Nämä menetelmät perustuvat hapetus- ja pelkistysreaktioihin. Niitä kutsutaan yleensä käytetyn reagenssin titratun liuoksen mukaan, esimerkiksi:

permanganatometria, jossa käytetään hapetusreaktioita kaliumpermanganaatin KMnO4 kanssa;

jodimetria, joka käyttää jodin hapetus- tai I-pelkistysreaktioita;

dikromatometria, jossa käytetään hapetusreaktioita kaliumdikromaatin К2Сr2О7 kanssa;

bromatometria, jossa käytetään hapetusreaktioita kaliumbromaatin KBrO3:n kanssa.

Hapetus-pelkistysmenetelmiä ovat myös serimetria (hapetus Ce4+-ioneilla), vanadatometria (hapetus VO3-ioneilla), titanometria (pelkistys T13+-ioneilla). Titrausmenetelmän mukaan erotetaan seuraavat menetelmät.

Suora titrausmenetelmä. Tässä tapauksessa määritettävä ioni titrataan reagenssiliuoksella (tai päinvastoin).

Korvausmenetelmä. Tätä menetelmää käytetään, kun syystä tai toisesta on vaikea määrittää vastaavuuspistettä, esimerkiksi työskenneltäessä epästabiilien aineiden kanssa jne.

Takaisin titrausmenetelmä (jäämän titraus). Tätä menetelmää käytetään, kun sopivaa indikaattoria ei ole tai kun pääreaktio ei etene kovin nopeasti. Esimerkiksi CaCO3:n määrittämiseksi näytettä aineesta käsitellään ylimäärällä titrattua suolahappoliuosta:

Mitä tahansa menetelmää määritelmään käytetään, oletetaan aina:

1) toisen tai molempien reagoivan liuoksen tilavuuksien tarkka mittaus;

2) titratun liuoksen läsnäolo, jolla titraus suoritetaan;

3) analyysitulosten laskeminen.

Tämän mukaisesti ennen yksittäisten titrimetrisen analyysin menetelmien tarkastelua keskitytään tilavuuksien mittaamiseen, pitoisuuksien laskemiseen ja titrattujen liuosten valmistukseen sekä titrimetristen määritysten laskelmiin.

Ekvivalenssipiste

Ekvivalenssipiste (titrimetrisessä analyysissä) - titraushetki, jolloin lisätyn titrausaineen ekvivalenttien lukumäärä on yhtä suuri tai yhtä suuri kuin näytteessä olevan analyytin ekvivalenttien lukumäärä. Joissakin tapauksissa havaitaan useita ekvivalenssipisteitä peräkkäin, esimerkiksi titrattaessa moniemäksisiä happoja tai titrattaessa liuosta, jossa on useita määritettäviä ioneja.

Titrauskäyrässä on yksi tai useampi käännepiste, joka vastaa ekvivalenssipisteitä.

Titrauksen loppupiste (samanlainen kuin ekvivalenssipiste, mutta ei sama) on hetki, jolloin indikaattori muuttaa väriään kolorimetrisen titrauksen aikana.

Ekvivalenssipisteiden määritysmenetelmät

Indikaattorien käyttö

Nämä ovat aineita, jotka muuttavat väriään kemiallisten prosessien seurauksena. Happo-emäs-indikaattorit, kuten fenolftaleiini, muuttavat väriä riippuen liuoksen pH:sta, jossa ne sijaitsevat. Redox-indikaattorit muuttavat väriään järjestelmän potentiaalin muutoksen seurauksena ja niitä käytetään siten redox-titrauksessa. Ennen titrauksen aloittamista testiliuokseen lisätään muutama tippa indikaattoria ja titrausaine lisätään tipoittain. Heti kun liuos indikaattoria seuraten muuttaa väriään, titraus lopetetaan; tämä hetki on suunnilleen ekvivalenssipiste.

Indikaattorin valintasääntö - titrauksen aikana käytetään indikaattoria, joka muuttaa väriään ekvivalenssipisteen ympärillä, ts. indikaattorin värin siirtymävälin tulee mahdollisuuksien mukaan olla sama kuin titraushypy.

Potentiometria

Tässä tapauksessa käytetään laitetta liuoksen elektrodipotentiaalin mittaamiseen. Kun ekvivalenssipiste saavutetaan, työelektrodin potentiaali muuttuu jyrkästi.

pH-mittarilla

pH-mittari on olennaisesti myös potentiometri, joka käyttää elektrodia, jonka potentiaali riippuu liuoksen H + -ionipitoisuudesta, tämä on esimerkki ioniselektiivisen elektrodin käytöstä. Tällä tavalla pH:n muutosta voidaan seurata koko titrausprosessin ajan. Kun ekvivalenssipiste saavutetaan, pH muuttuu dramaattisesti. Tämä menetelmä on tarkempi kuin happo-emäs-indikaattoreita käyttävä titraus, ja se voidaan helposti automatisoida.

Johtavuus

Elektrolyyttiliuoksen johtavuus riippuu siinä olevista ioneista. Titrauksen aikana johtavuus muuttuu usein merkittävästi (esim. happo-emäs-titrauksessa H+- ja OH--ionit muodostavat keskenään neutraalin H2O-molekyylin, mikä aiheuttaa muutoksen liuoksen johtavuudessa). Liuoksen kokonaisjohtavuus riippuu myös muista läsnä olevista ioneista (esimerkiksi vastaioneista), jotka vaikuttavat siihen eri tavalla. Se puolestaan ​​riippuu kunkin ionin liikkuvuudesta ja ionien kokonaispitoisuudesta (ionivahvuudesta). Tässä suhteessa johtavuuden muutoksen ennustaminen on paljon vaikeampaa kuin sen mittaaminen.

Värin muutos

Joidenkin reaktioiden aikana tapahtuu värinmuutos jopa ilman indikaattorin lisäämistä. Tämä havaitaan useimmiten redox-titrauksessa, kun lähtöaineilla ja reaktiotuotteilla on eri värit eri hapetustiloissa.

Sedimentaatio

Jos reaktion aikana muodostuu liukenematonta kiinteää ainetta, muodostuu sakka titrauksen lopussa. Klassinen esimerkki tällaisesta reaktiosta on erittäin liukenemattoman hopeakloridin AgCl muodostuminen Ag+- ja Cl–-ioneista. Yllättäen tämä ei mahdollista titrauksen loppua tarkasti, joten saostustitrausta käytetään useimmiten takaisintitrauksena.

Isoterminen kalorimetrinen titraus

Käytetään isotermistä titrauskalorimetriä, joka määrittää ekvivalenssipisteen reagoivan järjestelmän vapauttaman tai absorboiman lämmön määrällä. Tämä menetelmä on tärkeä biokemiallisessa titrauksessa, esimerkiksi sen määrittämiseksi, kuinka entsyymisubstraatti sitoutuu entsyymiin.

Termometrinen titrimetria

Termometrinen titrimetria on erittäin joustava tekniikka. Se eroaa kalorimetrisestä titrimetriasta siinä, että reaktiolämpöä, joka ilmaistaan ​​lämpötilan laskuna tai nousuna, ei käytetä näyteliuoksen sisältämän aineen määrän määrittämiseen. Päinvastoin, ekvivalenssipiste määräytyy alueen perusteella, jolla lämpötilan muutos tapahtuu. Riippuen siitä, onko titrausaineen ja testiaineen välinen reaktio eksoterminen vai endoterminen, lämpötila nousee tai laskee titrausprosessin aikana. Kun kaikki testiaine on reagoinut titrausaineen kanssa, lämpötilan nousun tai laskun alueen muutos mahdollistaa ekvivalenssipisteen määrittämisen ja lämpötilakäyrän taipumisen. Tarkka ekvivalenssipiste voidaan määrittää ottamalla lämpötilakäyrän toinen derivaatta: selkeä piikki osoittaa ekvivalenssipisteen.

Spektroskopia

Ekvivalenssipiste voidaan määrittää mittaamalla liuoksen valon absorptio titrauksen aikana, jos tuotteen, titrausaineen tai analyytin spektri tunnetaan. Reaktiotuotteen ja testiaineen suhteellinen pitoisuus mahdollistaa ekvivalenssipisteen määrittämisen. Tässä tapauksessa vapaan titrausaineen läsnäolo (osoittaa reaktion päättymistä) voidaan havaita hyvin alhaisilla arvoilla.

Amperometria

Menetelmä, jonka avulla voit määrittää ekvivalenssipisteen virran suuruuden perusteella tietyssä potentiaalissa. Testiaineen tai tuotteen hapetus/pelkistysreaktiosta työelektrodilla johtuvan virran suuruus riippuu niiden pitoisuudesta liuoksessa. Ekvivalenssipiste vastaa virran arvon muutosta. Tämä menetelmä on hyödyllisin silloin, kun on tarpeen vähentää titrausaineen kulutusta, esimerkiksi titrattaessa halogenideja Ag + -ionilla.

Suora ja takaisin titraus.

Titrauksen yksinkertaisimmassa versiossa analyytti on suoraan vuorovaikutuksessa titrausaineen kanssa. Analyytin määrä lasketaan titrausaineen molaarisen pitoisuuden, ekvivalenttipisteen saavuttamiseen tarvittavan tilavuuden sekä analyytin ja titrausaineen välisen reaktion stoikiometrian perusteella.

Takaisin titrauksessa analyytti ei ole vuorovaikutuksessa titrausaineen kanssa, vaan toisen ylimääräisen reagenssin kanssa. Ylimäärä määritetään sitten titraamalla. Jos reagenssin alkumäärä tiedetään ja sen ylimäärä on määritetty, niin niiden välinen ero on reagenssin määrä, joka meni reaktioon analyytin kanssa.

Takaisintitrausta käytetään esimerkiksi silloin, kun suoran titrausreaktion tasapainovakio on liian alhainen. Muita syitä takaisintitrauksen käytölle ovat sopivan indikaatiomenetelmän puute tai riittämätön reaktionopeus suorassa titrauksessa.

Korvaustitraus.

Magnesiumkompleksi MgY2- lisätään analysoitavaan liuokseen, joka sisältää määritettävät metalli-ionit. Koska se on vähemmän stabiili kuin määritetyn metalli-ionin kompleksi kelaatin kanssa, jolloin tapahtuu substituutioreaktio ja Mg2+-ioni vapautuu.

Sitten Mg2+-ioni titrataan kompleksonilla III eriokromimustan T:n läsnä ollessa.

Määritetyn metalli-ionin massa lasketaan titraamiseen kulutetun EDTA:n tilavuudesta. Tämä titrausmenetelmä on mahdollista vain, jos määritettävien metallien kompleksiyhdisteet ovat stabiilimpia kuin magnesiumkompleksi.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Titrimetrisen analyysin menetelmät on jaettu titrausmuunnelman ja niiden kemiallisten reaktioiden mukaan, jotka on valittu aineen (komponentin) määritykseen. Nykyaikaisessa kemiassa kvantitatiiviset ja

Luokittelutyypit

Titrimetrisen analyysin menetelmät valitaan tiettyä kemiallista reaktiota varten. Vuorovaikutuksen tyypistä riippuen titrimetrinen määritys on jaettu eri tyyppeihin.

Analyysimenetelmät:

• Redox-titraus; menetelmä perustuu aineen alkuaineiden hapetusasteen muutokseen.
• Kompleksoituminen on monimutkainen kemiallinen reaktio.
• Happo-emäs-titraus olettaa vuorovaikutuksessa olevien aineiden täydellisen neutraloitumisen.

Neutralointi

Happo-emästitrauksella voit määrittää epäorgaanisten happojen määrän (alkalimetria) sekä laskea emäkset (acidimetria) halutussa liuoksessa. Tämän tekniikan mukaan määritetään aineet, jotka reagoivat suolojen kanssa. Orgaanisten liuottimien (asetoni, alkoholi) käytöllä tuli mahdolliseksi määrittää enemmän aineita.

Monimutkaisuus

Mikä on titrimetrisen analyysimenetelmän ydin? Oletetaan, että aineet määritetään saostamalla haluttu ioni huonosti liukenevana yhdisteenä tai sitoutumalla heikosti dissosioituneeksi kompleksiksi.

Redoksimetria

Redox-titraus perustuu pelkistys- ja hapetusreaktioihin. Analyyttisessä kemiassa käytetystä titratusta reagenssiliuoksesta riippuen on olemassa:

• permanganatometria, joka perustuu kaliumpermanganaatin käyttöön;
• jodimetria, joka perustuu hapetukseen jodilla sekä pelkistykseen jodidi-ioneilla;
• dikromatometria, joka käyttää kaliumdikromaattihapetusta;
• bromatometria, joka perustuu hapetukseen kaliumbromaatilla.

Titrimetrisen analyysin redox-menetelmiä ovat sellaiset prosessit kuin serimetria, titanometria ja vanadometria. Ne sisältävät vastaavien metalli-ionien hapettumisen tai pelkistyksen.

Titrausmenetelmällä

Titrimetrisen analyysin menetelmät luokitellaan titrausmenetelmän mukaan. Suorassa variantissa määritettävä ioni titrataan valitulla reagenssiliuoksella. Titrausprosessi substituutiomenetelmässä perustuu ekvivalenssipisteen määrittämiseen epästabiilien kemiallisten yhdisteiden läsnä ollessa. Jäännöstitrausta (käänteinen menetelmä) käytetään, kun indikaattorin valinta on vaikeaa, sekä kun kemiallinen reaktio etenee hitaasti. Esimerkiksi määritettäessä kalsiumkarbonaattia ainenäytettä käsitellään ylimäärällä titrattua

Analyysiarvo

Kaikissa titrimetrisen analyysin menetelmissä oletetaan:

• yhden tai kunkin reagoivan kemikaalin tilavuuden tarkka määritys;
• titratun liuoksen läsnäolo, jonka vuoksi titrausmenettely suoritetaan;
• analyysitulosten tunnistaminen.

Liuostitraus on analyyttisen kemian perusta, joten on tärkeää ottaa huomioon kokeen aikana tehtävät perustoiminnot. Tämä osio liittyy läheisesti jokapäiväiseen käytäntöön. Koska raaka-aineen tai tuotteen pääkomponenttien ja epäpuhtauksien läsnäolosta ei ole aavistustakaan, on lääke-, kemian- ja metallurgisen teollisuuden teknologista ketjua vaikea suunnitella. Analyyttisen kemian perusteita sovelletaan monimutkaisten taloudellisten kysymysten ratkaisemiseen.

Analyyttisen kemian tutkimusmenetelmät

Tämä kemian ala on tiedettä komponentin tai aineen määrittämisestä. Titrimetrisen analyysin perusteet - kokeen suorittamiseen käytetyt menetelmät. Niiden avulla tutkija tekee johtopäätöksen aineen koostumuksesta, sen yksittäisten osien määrällisestä sisällöstä. Analyyttisen analyysin aikana on myös mahdollista tunnistaa hapetusaste, jossa tutkittavan aineen ainesosa sijaitsee. Kemiaa luokiteltaessa otetaan huomioon, millainen toimenpide on tarkoitus suorittaa. Tuloksena olevan sedimentin massan mittaamiseen käytetään gravimetristä tutkimusmenetelmää. Liuoksen intensiteettiä analysoitaessa tarvitaan fotometristä analyysiä. Tutkitun lääkkeen ainesosat määritetään potentiometrisen EMF:n suuruuden perusteella. Titrauskäyrät osoittavat selvästi suoritettavan kokeen.

Analyyttisten menetelmien osasto

Tarvittaessa analyyttisessä kemiassa käytetään fysikaalis-kemiallisia, klassisia (kemiallisia) ja fysikaalisia menetelmiä. Kemialliset menetelmät ymmärretään yleensä titrimetriseksi ja gravimetriseksi analyysiksi. Molemmat tekniikat ovat klassisia, hyvin todistettuja ja niitä käytetään laajalti analyyttisessä kemiassa. sisältää halutun aineen tai sen komponenttien massan määrittämisen, jotka eristetään puhtaana sekä liukenemattomina yhdisteinä. Volumetrinen (titrimetrinen) analyysimenetelmä perustuu kemialliseen reaktioon kulutetun reagenssin tilavuuden määrittämiseen tunnetussa pitoisuudessa. Kemialliset ja fysikaaliset menetelmät on jaettu erillisiin ryhmiin:

• optinen (spektri);
• sähkökemialliset;
• radiometrinen;
• kromatografinen;
• massaspektrometrinen.

Titrimetrisen tutkimuksen spesifisyys

Tämä analyyttisen kemian osa sisältää sen reagenssin määrän mittaamisen, joka tarvitaan täydellisen kemiallisen reaktion suorittamiseen tunnetun määrän kohdeainetta kanssa. Tekniikan ydin on, että koeaineen liuokseen lisätään tipoittain reagenssia, jonka pitoisuus tunnetaan. Sen lisäämistä jatketaan, kunnes sen määrä vastaa sen kanssa reagoivan analyytin määrää. Tämä menetelmä mahdollistaa nopeat kvantitatiiviset laskelmat analyyttisessä kemiassa.

Ranskalaista tiedemiestä Gay-Lusakia pidetään menetelmän perustajana. Tietystä näytteestä määritettyä ainetta tai alkuainetta kutsutaan määritettäväksi aineeksi. Näitä voivat olla ionit, atomit, funktionaaliset ryhmät ja sitoutuneet vapaat radikaalit. Reagenssit ovat kaasumaisia, nestemäisiä, jotka reagoivat tietyn kemikaalin kanssa. Titrausprosessi koostuu liuoksen kaatamisesta toiseen jatkuvasti sekoittaen. Titrausprosessin onnistuneen toteuttamisen edellytyksenä on tietyn pitoisuuden (titraus) liuoksen käyttö. Käytä laskelmiin eli aineen grammaekvivalenttimäärää, joka sisältyy 1 litraan liuosta. Titrauskäyrät piirretään laskelmien jälkeen.

Kemialliset yhdisteet tai alkuaineet ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa selkeästi määritellyissä painomäärissä, jotka vastaavat niiden grammaekvivalenttia.

Vaihtoehdot titratun liuoksen valmistamiseksi lähtöaineen punnitun osan perusteella

Ensimmäisenä menetelmänä tietyn pitoisuuden (tietyn tiitterin) liuoksen valmistamiseksi voidaan harkita tarkan massan näytteen liuottamista veteen tai muuhun liuottimeen sekä valmistetun liuoksen laimentamista vaadittuun tilavuuteen. Saadun reagenssin tiitteri voidaan määrittää puhtaan yhdisteen tunnetun massan ja valmiin liuoksen tilavuuden perusteella. Tällä tekniikalla valmistetaan titrattuja liuoksia niistä kemikaaleista, joita voidaan saada puhtaassa muodossa ja joiden koostumus ei muutu pitkäaikaisen varastoinnin aikana. Käytettyjen aineiden punnitsemiseen käytetään punnituspulloja, joissa on suljetut kannet. Tämä liuosten valmistusmenetelmä ei sovellu aineille, joiden hygroskooppisuus on lisääntynyt, eikä yhdisteille, jotka joutuvat kemialliseen vuorovaikutukseen hiilimonoksidin kanssa (4).

Toista tekniikkaa titrattujen liuosten valmistukseen käytetään erikoistuneissa kemian yrityksissä erityisissä laboratorioissa. Se perustuu kiinteiden puhtaiden yhdisteiden käyttöön, jotka on punnittu tarkasti määrinä, sekä liuosten käyttöön, joilla on tietty normaaliarvo. Aineet laitetaan lasiampulleihin, jonka jälkeen ne suljetaan. Lasiampullien sisällä olevia aineita kutsutaan kiinteiksi kanaviksi. Suoran kokeen aikana ampulli reagenssilla rikotaan suppilon yli, jossa on lävistyslaite. Sitten koko komponentti siirretään mittapulloon, sitten vettä lisäämällä saadaan tarvittava tilavuus työliuosta.

Titraamiseen käytetään myös tiettyä toimintoalgoritmia. Byretti täytetään valmiilla työliuoksella nollamerkkiin asti, jotta sen alaosaan ei jää ilmakuplia. Seuraavaksi analysoitava liuos mitataan pipetillä ja laitetaan sitten erlenmeyerkolviin. Siihen lisätään myös muutama tippa indikaattoria. Työliuosta lisätään vähitellen pisaroittain valmiiseen liuokseen byretistä, värin muutosta seurataan. Kun vakaa väri ilmaantuu, joka ei katoa 5-10 sekunnin kuluttua, titrausprosessi katsotaan päättyneen. Seuraavaksi he jatkavat laskelmia, jotka laskevat kulutetun liuoksen tilavuuden tietyllä pitoisuudella, tekevät johtopäätökset tehdystä kokeesta.

Johtopäätös

Titrimetrisen analyysin avulla voit määrittää analyytin kvantitatiivisen ja laadullisen koostumuksen. Tämä analyyttisen kemian menetelmä on tarpeellinen useille teollisuudenaloille, sitä käytetään lääketieteessä ja lääketeollisuudessa. Työliuosta valittaessa on otettava huomioon sen kemialliset ominaisuudet sekä kyky muodostaa liukenemattomia yhdisteitä tutkittavan aineen kanssa.