Titrimetrinen analyysi. Titrimetriset analyysimenetelmät Titraustyypit

KIRGISIAN KANSALLINEN YLIOPISTO. J. BALASAGYNA

KEMIAN JA KEMIAN TEKNOLOGIAN TIEDOKSI

Unescon ympäristökasvatuksen ja luonnontieteiden johtaja

ESSEE

kurinalaisuuden mukaan: Analyyttinen kemia

aiheesta:

TITRIMETRISSÄ ANALYYSIMENETELMÄN NEUTRALOINTIMENETELMÄ

2. vuoden opiskelijat gr. xt-1-08

Nimi: Baytanaeva A.

Luennoitsija: apulaisprofessori Li S.P.

Biškek 2010

Johdanto

Analyyttinen kemia. Määritysmenetelmät

Titrimetrinen analyysimenetelmä

Titratun liuoksen valmistus

Titraus. Indikaattorit

Menetelmät vastaavuuspisteiden määrittämiseksi. Titrimetrisen analyysin menetelmien luokittelu

Titrausastiat

Volumetrisen analyysin laskelmat

Happo-emäs-titrausmenetelmät tai neutralointimenetelmät

Johtopäätös

Viitteet

Johdanto

Analyyttinen kemia on kemian perustiede, joka on näkyvästi muiden kemian tieteenalojen joukossa. Samanaikaisesti analyyttinen kemia liittyy läheisesti jokapäiväiseen käytäntöön, koska ilman analyyttistä tietoa raaka-aineen tai lopputuotteen pääkomponenttien ja epäpuhtauksien pitoisuudesta on mahdotonta suorittaa pätevästi teknologista prosessia metallurgisessa, kemianteollisuudessa. , lääketeollisuus ja monet muut teollisuudenalat.

Kemiallisia analyysitietoja tarvitaan taloudellisten ja muiden tärkeiden kysymysten ratkaisemisessa.

Analyyttisen kemian nykyaikainen kehitys johtuu suurelta osin eri teollisuudenalojen kehityksestä.

Analyyttinen kemia. Määritysmenetelmät

analyyttinen kemia titrimetrinen neutralointi

Analyyttinen kemia- Se on tiedettä aineiden kemiallisen koostumuksen ja osittain niiden kemiallisen rakenteen määrittämisestä. Analyyttisen kemian luomat menetelmät antavat mahdollisuuden vastata kysymyksiin, mistä aine koostuu, mitä komponentteja sen koostumukseen sisältyy. Analyyttisten menetelmien avulla voidaan usein selvittää, missä muodossa tietty komponentti on aineessa, esimerkiksi mikä on alkuaineen hapetusaste.

Määritysmenetelmät voidaan luokitella määrityksen perustana olevan aineen ominaisuuden perusteella. Jos sedimentin massaa mitataan, menetelmää kutsutaan gravimetriseksi, jos määritetään liuoksen värin intensiteetti, se on fotometrinen ja jos EMF:n arvo on potentiometrinen.

Määritysmenetelmät jaetaan usein kemiallinen(klassikko), fysikaalis-kemiallinen(instrumentaali) ja fyysistä.

Kemiallinen analyyttisessä kemiassa on tapana soittaa pääasiassa gravimetrinen ja titrimetrinen menetelmiä. Nämä menetelmät ovat vanhimpia, mutta edelleen laajalle levinneitä, ja niillä on tärkeä rooli kemiallisen analyysin käytännössä.

Gravimetrinen (paino)analyysi - kemiallisesti puhtaana tai vastaavina yhdisteinä eristetyn analyytin tai sen aineosien massan mittaus.

Titrimetrinen (volumetrinen) analyysi - tarkasti tunnetun pitoisuuden reaktioon kulutetun reagenssin tilavuuden mittaus.

Fysikaalis-kemiallinen ja fyysistä Analyysimenetelmät jaetaan yleensä seuraaviin ryhmiin:

1) sähkökemiallinen

2) spektrinen (optinen)

) kromatografinen

) radiometrinen

) massaspektrometrinen

Titrimetrinen analyysimenetelmä

Titrimetrinen analyysimenetelmä on kvantitatiivisen analyysin menetelmä, joka perustuu reagenssin määrän mittaamiseen, joka tarvitaan reaktion loppuun saattamiseksi tietyllä määrällä analyyttiä.

Menetelmässä lisätään vähitellen analyytin liuokseen liuosta, jossa on tunnetun pitoisuuden omaavaa reagenssiliuosta. Reagenssin lisäämistä jatketaan, kunnes sen määrä vastaa sen kanssa reagoivan analyytin määrää.

Kvantitatiiviset määritykset tilavuusmenetelmällä ovat erittäin nopeita. Titrimetrisen määrityksen suorittamiseen tarvittava aika mitataan minuutteina. Tämä mahdollistaa useiden peräkkäisten ja rinnakkaisten määritelmien suorittamisen ilman paljon vaivaa.

Titrimetrisen analyysin perustaja on ranskalainen tiedemies J.L. Gay-Lussac.

Kemiallinen alkuaine, yksinkertainen tai monimutkainen aine, jonka pitoisuus määritetään annetusta analysoitavan tuotteen näytteestä, on ns. määrätty aine.

Määritetyt aineet sisältävät myös atomeja, ioneja, sitoutuneita vapaita radikaaleja ja funktionaalisia ryhmiä.

Kiinteää, nestemäistä tai kaasumaista ainetta, joka reagoi tietyn aineen kanssa, kutsutaan reagenssi.

Titraus on liuoksen kaataminen toiseen jatkuvasti sekoittaen. Yhden liuoksen pitoisuus tiedetään tarkasti.

Titrant(standardi- tai titrausliuos) on liuos, jonka pitoisuus tunnetaan tarkasti.

Normaalius liuos N - 1 litrassa liuosta olevan aineen grammaekvivalenttimäärä.

N 1 V 1 = N 2 V 2

Titteri(T) on standardiliuoksen (titrausaineen) tarkka pitoisuus.

Ilmaistaan ​​1 ml:ssa liuosta olevan aineen grammoina, g/ml.

Analyyttisessä kemiassa tiitteri on yksi tapa ilmaista liuoksen pitoisuus.

N- liuosnormaliteetti, g-eq / l

Liuenneen aineen E-ekvivalentti

T-tiitteri, g/cm3 (ml).

Kemialliset alkuaineet tai niiden yhdisteet tulevat kemiallisiin reaktioihin keskenään tiukasti määritellyissä painomäärissä, jotka vastaavat niiden kemiallisia ekvivalentteja (grammiekvivalenttia).

Toisin sanoen, grammaekvivalentti yhtä ainetta reagoi yhden grammaekvivalentin kanssa toista ainetta.

Titratun liuoksen valmistus lähtöaineen tarkan punnitun osan perusteella

Ensimmäinen menetelmä liuoksen valmistamiseksi, jonka konsentraatio on tarkasti tunnettu, so. Jolle on tunnusomaista tietty tiitteri, se on alkuperäisen kemiallisesti puhtaan aineen tarkan punnitun osan liuottaminen veteen tai muuhun liuottimeen ja tuloksena olevan liuoksen laimentaminen vaadittuun tilavuuteen. Kun tiedetään veteen liuenneen kemiallisesti puhtaan yhdisteen massa ja tuloksena olevan liuoksen tilavuus, on helppo laskea valmistetun reagenssin tiitteri (T), g / ml :

Tätä menetelmää käytetään sellaisten aineiden titrattujen liuosten valmistukseen, jotka voidaan helposti saada puhtaassa muodossa ja joiden koostumus vastaa tarkasti määriteltyä kaavaa eivätkä muutu varastoinnin aikana. Aine punnitaan punnituspullossa. Tällä tavalla on mahdotonta valmistaa titrattuja liuoksia aineista, jotka ovat erittäin hygroskooppisia, menettävät helposti kiteytysvettä, altistuvat ilman hiilidioksidille jne.

Titrattujen liuosten valmistus "kiinteän kanavan" mukaan

Käytännössä titrattujen liuosten valmistuksessa käytetään hyvin usein tarkasti punnittuja määriä kemiantehtaissa tai erikoislaboratorioissa valmistettuja kiinteitä kemiallisesti puhtaita yhdisteitä tai tarkasti mitattuja tilavuuksia niiden tietyn normaalitason liuosista.

Tarvittavan titratun liuoksen valmistamiseksi ampulli rikotaan erityisellä lävistyslaitteella varustetun suppilon yli, sen sisältö siirretään kvantitatiivisesti mittapulloon ja tilavuus täytetään merkkiin vedellä.

Yleensä ampullit sisältävät 0,1 g-ekvivalenttia ainetta, ts. niin paljon kuin tarvitaan 1L 0,1N valmistukseen. ratkaisu.

Titraus

Titraus suoritetaan seuraavasti. Byretti täytetään työliuoksella nollajakoon asti, jotta sen alapäässä ei ole ilmakuplia. Testiliuos mitataan pipetillä ja siirretään erlenmeyerkolviin. Tähän kaadetaan useita tippoja indikaattoriliuosta, paitsi niitä tapauksia, joissa yksi otetuista liuoksista on indikaattori. Byretistä saatu liuos lisätään vähitellen pullossa olevaan liuokseen, kunnes pullossa olevan liuoksen väri muuttuu. Ensin liuos kaadetaan byretistä ohuena virtana sekoittaen jatkuvasti titrattavaa liuosta pyörittämällä pulloa. Titrauksen edetessä työliuosta kaadetaan yhä hitaammin ja titrauksen lopussa se lisätään tipoittain.

Titrauksen aikana on tarpeen käyttää byrettipuristinta vasemmalla kädellä ja samanaikaisesti pyörittää pulloa titratun nesteen kanssa oikealla kädellä, jolloin titrattu liuos sekoitetaan.

Titraustulokset ovat oikein, jos titrauksen lopussa titratun liuoksen väri muuttuu jyrkästi yhdestä käyttöliuoksen tippasta. Jotta liuoksen värinmuutos olisi havaittavampi, aseta titrausliuosta sisältävä pullo valkoiselle alustalle titrauksen ajaksi.

Jokaisen titrauksen jälkeen kulutetun työliuoksen tilavuus lasketaan byrettiasteikolla ja laskentatulos kirjataan laboratoriopäiväkirjaan. Jokainen liuos titrataan vähintään kolme kertaa, titraustulokset eivät saa poiketa toisistaan ​​enempää kuin 0,1 ml. Liuoksen pitoisuus lasketaan keskiarvosta.

Indikaattorit

Indikaattorit ovat aineita, joita käytetään määrittämään titrattujen liuosten välinen vastaavuusmomentti. Indikaattorina käytetään useimmiten aineita, jotka voivat antaa helposti havaittavan värireaktion jonkin reagoivan aineen kanssa. Esimerkiksi tärkkelys, joka on vuorovaikutuksessa jodiliuoksen kanssa, muuttuu voimakkaan siniseksi väriksi. Siksi tärkkelys on vapaan jodin indikaattori. Yksi ja sama indikaattori saa usein eri värin eri olosuhteissa. Esimerkiksi fenolftaleiini happamassa ja neutraalissa väliaineessa on väritöntä, ja emäksisessä väliaineessa se saa punaisen violetin värin.

Joskus indikaattori on suoraan yksi reagoivista aineista. Esimerkiksi hapettavan aineen KMn04 liuos happamassa väliaineessa värjäytyy, kun siihen lisätään asteittain pelkistysainetta. Heti kun ylimääräinen KMnO 4 -pisara ilmestyy liuokseen, liuos muuttuu vaaleanpunaiseksi.

Menetelmät vastaavuuspisteiden määrittämiseksi

Titrauspäätepisteen tai ekvivalenssipisteen määrittäminen on titrimetrisen analyysimenetelmän tärkein toimenpide, koska analyysitulosten tarkkuus riippuu ekvivalenssipisteen määrityksen tarkkuudesta. Yleensä titrauksen lopun määrää titratun liuoksen tai indikaattorin värinmuutos, joka on lisätty titrauksen alussa tai sen aikana. Erikoisinstrumenttien käyttöön perustuvia indikaattorivapaita menetelmiä käytetään myös arvioimaan titratussa liuoksessa titrausprosessin aikana tapahtuvia muutoksia. Tällaisia ​​menetelmiä kutsutaan fysikaalis-kemiallisiksi tai instrumentaalisiksi menetelmiksi ekvivalenssipisteiden määrittämiseksi. Ne perustuvat titrattujen liuosten sähkönjohtavuuden, potentiaaliarvojen, optisen tiheyden ja muiden fysikaaliskemiallisten parametrien mittaamiseen, jotka muuttuvat jyrkästi ekvivalenttipisteessä.

Vastaavuuspiste voidaan määrittää seuraavilla menetelmillä:

) visuaalisesti - liuoksen värin muutoksella, jos analyytti tai reagenssi on värillinen; koska ekvivalenssipisteessä analyytin pitoisuus laskee minimiin ja reagenssin pitoisuus alkaa kasvaa.

) visuaalisesti - sameuden esiintymisellä tai liuoksen värin muutoksella, joka johtuu reaktiotuotteiden muodostumisesta, tai indikaattorista, jos ne ovat värittömiä.

) fysikaalis-kemiallisilla menetelmillä, minkä jälkeen analysoidaan titrauskäyrät, jotka kuvastavat titrattujen liuosten fysikaalis-kemiallisten parametrien muutoksia titrauksen aikana väristä riippumatta. Ekvivalenssipiste määritetään käyrien leikkauspisteen tai titrauskäyrän hypyn avulla.

Titrausluokitus

)Neutralointimenetelmä perustuu happojen, emästen, heikkojen happojen tai heikkojen emästen suolojen neutralointireaktioihin, jotka ovat voimakkaasti hydrolysoituneet vesiliuoksissa, useiden epäorgaanisten ja orgaanisten yhdisteiden, joilla on happamia tai emäksisiä ominaisuuksia ei-vesipitoisissa liuoksissa jne.

)Redox-menetelmä Se perustuu sellaisten alkuaineiden hapetus-pelkistysreaktioiden käyttöön, jotka pystyvät siirtymään alemmista hapetusasteista korkeampiin ja päinvastoin, sekä ioneihin ja molekyyleihin, jotka reagoivat hapettimien tai pelkistysaineiden kanssa ilman, että ne hapettuvat tai pelkistyvät suoraan.

)Saostusmenetelmä perustuu saostusreaktioiden käyttöön.

)Kompleksointimenetelmä perustuu kompleksointireaktioiden käyttöön, joista metalli-ionien reaktioita ns. kompleksonien kanssa käytetään laajimmin.

Titrausastiat

Mittapullot käytetään liuosten tilavuuksien mittaamiseen, tietyn pitoisuuden liuosten valmistamiseen. Pullossa olevan nesteen tilavuus ilmaistaan ​​millilitroina. Pullossa näkyy sen tilavuus ja lämpötila (20 0 С), jossa tämä kapasiteetti mitataan.

Mittapulloja on saatavana eri tilavuuksina: 25 ml - 2000 ml.

Pipetit käytetään mittaamaan pieniä määriä liuosta ja siirtämään tietty määrä liuosta astiasta toiseen. Pipetille mahtuvan nesteen tilavuus ilmaistaan ​​millilitroina. Pipetin laajennettu osa osoittaa sen kapasiteetin ja lämpötilan (yleensä 20 °C), jossa tämä kapasiteetti mitataan.

Pipettejä on eri tilavuuksilla: 1 - 100 ml.

Pienen kapasiteetin mittapipeteissa ei ole laajenemista, ja ne on jaoteltu 0,1-1 ml:aan.

Byretit ovat kapeita, pituudeltaan asteittaisia, sylinterimäisiä lasiputkia. Byretin toinen pää on kartiomainen ja varustettu lasisella sulkuhanalla tai kumiputkella, joka on yhdistetty kapillaariin, jonka läpi liuos kaadetaan byretistä. Kumiputki kiristetään ulkopuolelta metallipuristimella. Kun puristinta painetaan indeksillä ja peukalolla, byretistä kaadetaan nestettä.

Hyvin pesty byretti huuhdellaan 2-3 kertaa tislatulla vedellä ja sitten liuoksella, jolla se täytetään. Hanan kapillaarissa ei saa olla ilmakuplia. Jakoja laskettaessa tarkkailijan silmien tulee olla meniskin tasolla. Vaaleiden nesteiden tilavuus lasketaan alameniskiä pitkin, tummien, esimerkiksi KMnO 4, I 2, - ylempää.

Erlenmeyerpullo

Mittaussylinterit

Laskenta tilavuusanalyysissä

gramman ekvivalentti

Grammeekvivalentti on aineen grammomäärä, joka vastaa (kemiallisesti ekvivalentti) grammaatomia tai grammaa vety-ionia tietyssä reaktiossa. Tästä määritelmästä seuraa, että saman aineen grammaekvivalentti eri reaktioissa voi olla erilainen. Esimerkiksi Na 2 CO 3 hapon kanssa voi reagoida kahdella tavalla:

Na 2 CO 3 + HCI = NaHCO 3 + NaCI (1) 2 CO 3 + 2 HCI = NaCI + H 2 CO 3 (2)

Reaktiossa (1) yksi gramma-molekyyli Na 2CO 3:a reagoi yhden gramman HCl-molekyylin kanssa, joka vastaa yhtä grammaa vetyatomia. Tässä reaktiossa Na 2 CO 3:n grammaekvivalentti on yhtä suuri kuin mooli M (Na 2 CO 3 ), joka ilmaistaan ​​yhtälöllä E (Na 2 CO 3) = M (Na 2 CO 3). Reaktiossa (2) yksi gramma-molekyyli Na2C03:a reagoi kahden moolin kanssa HCl:a. Siten,

E (Na2C03) = = 53 g.

Normaalit ja molaariset ratkaisut

Normaalius liuos N - 1 litrassa liuosta olevan aineen grammaekvivalenttimäärä.

Molaarisuus liuos osoittaa, kuinka monta moolia liuennutta ainetta on 1 litrassa liuosta.

Kun tiedät liuoksen pitoisuuden, joka ilmaistaan ​​grammoina tilavuutta kohti, voit laskea sen normaaliuden ja molaarisuuden:

Esimerkki: 250 ml kalsiumhydroksidiliuosta sisältää 3,705 g Ca (OH) 2:ta. Laske liuoksen normaalisuus ja molaarisuus.

Ratkaisu: Lasketaan ensin, kuinka monta grammaa Ca (OH) 2:ta on 1 litrassa liuosta:

3,705 g Ca (OH) 2 - 250 ml X = 14,82 g / l

X g Ca (OH) 2 - 1000 ml

Etsitään gram-molekyyli ja gram-ekvivalentti:

M ( Ca(OH)2) = 74,10 g. E ( Ca(OH)2) = 37,05 g.

Ratkaisun normaalius:

05g / l - 1n. X = 0,4n.

14,82 g/l - X n.

Ratkaisun molaarisuus:

10 g/l - 1 mol X = 0,2 M

82g/l - X mol

Kun tiedät liuoksen normaaliuden tai molaarisuuden, voit laskea sen tiitterin.

Esimerkki: Laske tiitteri 0,1N. H 2 SO 4:n liuos NaOH:ssa.

Ratkaisu:

TH 2SO 4 / NaOH = g/ml

Volumetrisessa analyysissä käytetään useita laskentamenetelmiä.

) Analysoidun liuoksen normaaliuden laskeminen työliuoksen normaalista... Kun kaksi NaOH-ainetta ovat vuorovaikutuksessa, yhden aineen grammaekvivalentti reagoi toisen aineen gramekvivalentin kanssa. Saman normaalin eri aineiden liuokset sisältävät yhtä suuria tilavuuksia saman määrän grammiekvivalentteja liuennutta ainetta. Näin ollen samat tilavuudet tällaisia ​​liuoksia sisältävät vastaavat määrät ainetta. Siksi esimerkiksi neutraloimaan 10 ml 1 N. HCI vaatii täsmälleen 10 ml 1n. NaOH-liuos.

Saman normaaliuden liuokset reagoivat yhtä suurissa tilavuuksissa.

Kun tietää toisen kahdesta reagoivasta liuoksesta normaalius ja niiden toistensa titraamiseen käytetyt tilavuudet, on helppo määrittää toisen liuoksen tuntematon normaalisuus. Merkitään ensimmäisen liuoksen normaaliutta N 2:lla ja tilavuutta V 2:lla. Sitten sanotun perusteella voimme muodostaa tasa-arvon:

V 1 N 1 = V 2 N 2

Esimerkki. Määritä suolahappoliuoksen normaalisuus, jos tiedetään, että 30,00 ml:n neutraloimiseen tarvittiin 28,00 ml 0,1100 N. NaOH-liuos.

Ratkaisu .

HCI V HCI = N NaOH V NaOH

N HCl = = .

) Analyytin määrän laskeminen työliuoksen tiitterin perusteella, ilmaistuna grammoina analyytiä. Työliuoksen tiitteri grammoina analyytiä on yhtä suuri kuin analyytin grammomäärä, joka vastaa aineen määrää, joka sisältyy 1 ml:aan työliuosta. Kun tiedetään analyytin työliuoksen tiitteri T = ja titraamiseen kulutetun työliuoksen tilavuus, on mahdollista laskea analyytin grammomäärä (massa).

Esimerkki. Lasketaan Na 2 CO 3:n prosenttiosuus näytteestä, jos kyseessä on 0,100 g:n näytteen titraus. kulutettu 15,00 ml 0,1 n. HCI.

Ratkaisu.

M (Na2C03) = 106,00 gr. E (Na 2CO 3) = 53,00 gr.

T (HCl/Na2C03) = =g/ml (Na2C03) = T (HCl/Na2C03) V HCI = 0,0053 * 15,00 = 0,0795 g.

Na 2 CO 3:n prosenttiosuus on

3) Testiaineen milligrammaekvivalenttien lukumäärän laskeminen. Kerrotaan työliuoksen normaaliarvo sen testiaineen titraamiseen kulutetulla tilavuudella, saadaan liuenneen aineen milligrammaekvivalenttimäärä testiaineen titratussa osassa. Analyytin massa on yhtä suuri kuin:

(gr.)

Analyysitulosten tilastollinen käsittely

Aineita (näytteitä) analysoitaessa tehdään yleensä useita rinnakkaisia ​​määrityksiä. Tässä tapauksessa yksittäisten määritystulosten tulee olla lähellä arvoa ja vastattava tutkittavan aineen (näytteen) todellista komponenttien (alkuaineiden) pitoisuutta.

Analyytikko arvioi analyysin tuloksia kahdella tekijällä.

1) Saatujen tulosten toistettavuus.

2) Aineen (näytteen) koostumuksen noudattaminen

Analyysitulosten toistettavuus riippuu satunnaisista analyysivirheistä. Mitä suurempi satunnaisvirhe, sitä suurempi arvojen hajonta analyysiä toistettaessa. Satunnaisvirheellä voi olla mitattujen arvojen ulottuvuus (mg, mg / l) tai se voidaan ilmaista prosentteina. Näin ollen uusittavuus määrittää todennäköisyyden, että myöhempien mittausten tulokset ovat tietyllä määrätyllä aikavälillä, jonka keskellä on kaikkien tällä menetelmällä tehtyjen määritysten keskiarvo.

Toisin kuin satunnaiset virheet, systemaattiset virheet vaikuttavat aina kaikkiin mittauksiin samalla tavalla.

Kaikkien analyyttisten määritysten ja tutkimusten tavoitteena on löytää tulokset, jotka ovat lähimpänä todellista koostumusta tai näytekomponenttien todellista sisältöä.

Analyyttisten määritysten tulosten tarkkuuden tai luotettavuuden arvioimiseksi käytetään tulosten tilastollista käsittelyä ja lasketaan seuraavat arvot:

1) Aritmeettinen keskiarvo

) Dispersio

Juuren keskimääräinen neliövirhe

S =

3) Aritmeettisen keskiarvon keskineliövirhe

a = 0,95; R = 2

4)
Luottamusväli

Happo-emäs-titrausmenetelmät tai neutralointimenetelmät

Neutralointimenetelmät perustuvat neutralointireaktioiden käyttöön. Neutralointiprosessin pääyhtälö vesiliuoksissa on hydronium- (tai vety-)-ionien vuorovaikutus hydroksyyli-ionien kanssa, johon liittyy heikosti dissosioituneiden vesimolekyylien muodostuminen:

H30 + + OH - → 2H20 tai

H + + OH - → H2O

Neutralisointimenetelmillä voidaan määrittää kvantitatiivisesti happoja (käyttäen emästen titrattuja liuoksia), emäksiä (titrattuja happoliuoksia) ja muita aineita, jotka reagoivat stökiömetrisissä suhteissa happojen ja emästen kanssa vesiliuoksissa.

Määritystekniikka koostuu siitä, että titrattu happo- (tai emäs)liuos kaadetaan vähitellen byretistä tiettyyn määrään emäs- (tai happo-) liuosta, kunnes saavutetaan ekvivalenssipiste. Testiliuoksen sisältämän emäksen (tai hapon) määrä lasketaan hapon (tai emäksen) titratun liuoksen tilavuudesta, joka on kulutettu neutraloimaan tietty määrä analysoitavan näytteen tai punnitun testituotteen osan liuosta.

Liuoksen happamuus tai emäksisyys määritetään indikaattoreilla. Värin kehittämiseksi riittää, että testiliuokseen lisätään vain 1-2 tippaa 0,1-prosenttista indikaattoriliuosta. Eri indikaattorien värit happo- ja emäsliuoksissa on esitetty taulukossa.

Taulukko 1 Indikaattorien värjäys alkalien ja happojen liuoksissa.

Katsotaanpa konkreettista esimerkkiä. Olkoon NaOH-liuos, jonka pitoisuus on tuntematon. 10,0 ml tätä liuosta laitettiin pulloon ja lisättiin 1 tippa heikkoa fenoliftaleiiniliuosta. Liuos muuttui punaiseksi (kuvio la).

Vahvan hapon titraus vahvalla emäksellä

A) Kypsennys 0,1 N. HCI-liuos

0,1N:n valmistukseen. HCl-liuokseen otetaan pienempi pitoisuus, noin 20 %. Sen tiheys määritetään hydrometrillä (se on 1,140); tätä varten happo kaadetaan korkeaan lasisylinteriin, jonka halkaisija ylittää hydrometripallon halkaisijan. Laske hydrometri varovasti nesteeseen ja varmista, että se kelluu vapaasti koskematta sylinterin seinämiin. Laskenta suoritetaan hydrometrin asteikolla. Asteikon jako, joka osuu yhteen nesteen pinnan kanssa, osoittaa liuoksen tiheyden. Sitten he selvittävät prosentuaalisen pitoisuuden (viitekirjan mukaan) ja laskevat kuinka paljon tätä happoa tulisi ottaa, jotta saadaan 500 ml 0,1 N. HCI-liuos.

C (HCl) = 28, 18 %

Näytteen laskeminen mittapullon (250 ml) tilavuudesta

m= = 36,5 * 0,1 * 0,25 = 0,92 g HCl:a.

gr. alkuperäinen happo sisältää --- 28,18 gr. kemiallisesti puhdasta HCI.

X gr. --- 0,92 gr. HCI.

NS= 3,2 g kemiallisesti puhdasta HCI.

Jotta suolahappoa ei punnita, vaan se mitataan dekantterilasilla, laskemme liuoksen valmistamiseen tarvittavan 28,18-prosenttisen hapon tilavuuden. Tätä varten jaa 28,18-prosenttisen hapon massa tiheydellä:

V= = =2,8 ml. HCI

Sitten mitataan 2,8 ml happoa, siirretään 500 ml:n mittapulloon ja liuoksen tilavuus lisätään merkkiin ja pullo suljetaan tulpalla, sekoitetaan. Saatuaan noin 0,1 N. HCl-liuos, aseta tiitteri ja sen normaali konsentraatio natriumtetraboraattiliuoksella.

B) Keitto 0,1N. natriumtetraboraattiliuos (booraksi)

HCl-liuoksen tiitterin määrittämiseksi otetaan kiteistä natriumtetraboraattihydraattia. Tämä suola täyttää lähes kaikki lähtöaineiden vaatimukset, mutta se liukenee suhteellisen vähän kylmään veteen. Käytä uudelleenkiteytettyä tuotetta HCl- tai rikkihapon tiitterin asettamiseen.

Kun natriumtetraboraatti liuotetaan veteen, tapahtuu hydrolyysireaktio:

В 4 О 7 2- + 5H 2 O D 2H 2 BO 3 - + 2 H 3 BO 3

H 2 BO 3 -ionit puolestaan ​​hydrolysoituvat:

H 2BO 3 - + H 2 OD OH - + H 3 BO 3

Ionit titrataan hapolla ja hydrolyysi menee loppuun. Kaiken kaikkiaan titrausreaktio voidaan ilmaista yhtälöllä:

B4O72- + 2H + +5 H2OD 4H3BO3

E (Na2B40710H20) = 190,6

1000 ml (H 2 O) --- 190,6 gr. (Na 2B 4O 7 10H 2O) X = 95, 3 gr. (Na 2B 4 O 7 10 H 2 O)

500 ml (H 2 O) --- X gr. (Na 2B 4 O 7 10 H 2 O)

95, 3 gr. --- 1n. X = 9,5 gr. (Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O)

X gr. --- 0,1n.

Natriumtetraboraatin liuottamiseksi noin ½ pullon tilavuudesta tislattua vettä kaadetaan pulloon, kuumennetaan vesihauteessa sekoittaen pullon sisältöä pyörivällä liikkeellä, kunnes suola on täysin liuennut. Liukenemisen jälkeen pullo, jossa on natriumtetraboraattia, jäähdytetään huoneenlämpötilaan ja täytetään merkkiin asti tislatulla vedellä, ensin pienellä ja sitten tipoittain kapillaaripipetillä. Kun pullo on suljettu tulpalla, sekoita huolellisesti.

Kun lasketaan natriumtetraboraattiliuoksen tiitteri ja normaalipitoisuus, käytetään seuraavia kaavoja:

T (Na2B40710H20) = (g/ml)

N (Na2B40710H20) = (g-eq / l)

C) HCl-liuoksen tiitterin määritys natriumtetraboraatilla pipetoimalla.

Ota puhdas 10 ml:n pipetti, huuhtele natriumtetraboraattiliuoksella (mittapullosta). Täytä pipetti liuoksella merkkiin asti ja siirrä toiseen pulloon titrausta varten, lisää 2-3 tippaa metyylioranssia indikaattoria. Ennen titrausta byretti pestään kahdesti pienellä määrällä HCl:a ja täytetään sitten meniskin saattamiseksi nollaan. Kun olet tarkistanut ilmakuplien esiintymisen kapillaariputkessa ("nenä"), titraa, kunnes väri muuttuu vaaleanpunaiseksi. Titraus toistetaan 3 kertaa ja keskiarvo lasketaan.

titraus 15,0 ml HCl:a

2 titraus 14,8 ml HCl V CP = 14,76 ml

3 titraus 14,5 ml:lla HCl:a

Titrauksen jälkeen lasketaan HCl-liuoksen normaalipitoisuus. Happonormaliteetti lasketaan kolmen määrityksen keskiarvosta. Laskenta suoritetaan seuraavan kaavan mukaan:

N SUOLAT V SUOLAT = N Acid V Acid

N HCI =

N HCI == 0,06775 (g-ekv/l)

D) Titratun natriumhydroksidiliuoksen valmistus

Natriumhydroksidireagenssit sisältävät usein natriumkarbonaatin epäpuhtauksia, ja siksi alkaliliuoksen tulee olla tarkkaa työtä varten kemiallisesti puhdasta.

Suolahapon natriumhydroksidiliuoksen tiitteriä määritettäessä otetaan 100 ml:n mittapullo. Lisätään merkkiin tislattua vettä, jossa on tuntematon määrä NaOH:ta, suljetaan tulpalla ja sekoitetaan. Ota sitten 10 ml:n pipetillä alkaliliuos mittapullosta ja siirrä se titrauspulloon, lisää 2-3 tippaa fenoliftaleiinia ja titraa kloorivetyhapolla, kunnes väri muuttuu. Titraus toistetaan 3 kertaa ja keskiarvo lasketaan.

E-titraus - 1,8 ml

2. titraus - 1,7 ml V CP = 1,7 ml

3. titraus - 1,6 ml

T HCl/NaOH = = = 0,00271 g/ml

m NaOH =

1) m NaOH = = 0,04878 gr.

) m NaOH = 0,00271 * 1,7 * 10 = 0,04606 gr.

) m NaOH = 0,00271 * 1,6 * 10 = 0,04336 gr.

Analyysitulosten tilastollinen käsittely

) S2 = = = 4 * 10-6

3) S = ==2*10 -3

) = ==1, 1*10 -3

6) åa = ta, R S = 4,303 * 1, 1 * 10 -3 = 4 * 10 -3

7) a = ± åa = (0,04606 ± 4 * 10 - 3)

Natriumhydroksidin ja natriumkarbonaatin määritys niiden yhteisessä läsnäolossa

Natrium- ja kaliumhydroksidit imevät hiilidioksidia ilmasta ja muuttuvat karbonaateiksi:

NaOH + CO 2 ŽNa 2 CO 3 + H 2 O

Siksi sekä kiinteät aineet että näiden reagenssien liuokset sisältävät usein karbonaattien seoksen. Laboratoriokäytännössä on usein tarpeen määrittää natriumkarbonaatti natriumhydroksidin läsnä ollessa. Tätä varten voidaan käyttää kahta menetelmää: ensimmäinen on kiinnittämällä (Na 2 CO 3 -titrauskäyrään) kaksi ekvivalenssipistettä (Wardin menetelmä); toinen, titraamalla NaOH-liuosta, saostamalla ensin karbonaatti-ioni CO 3 2- barium-ionilla Ba 2+ (Winklerin menetelmä).

Ensimmäisen menetelmän mukaan natriumkarbonaatin ja natriumhydroksidin seoksen titraus suolahapolla ilmaistaan ​​seuraavilla yhtälöillä:

NaOH + Na 2CO 3 + 2HCI g 2NaCI + NaHCO 3 + H 2 O 3 + HCIg NaCI + H 2 O + CO 2 h

Ensimmäinen vaihe päättyy pH-arvoon 8,3 fenolftaleiini-indikaattorin värinmuutosalueella ja toinen pH-arvossa 3,85 metyylioranssin värinmuutosalueella. Siksi ensimmäisessä ekvivalenssipisteessä kaikki NaOH ja puolet Na2C03:sta titrataan fenolftaleiinilla, ja toisessa puolet natriumkarbonaatista titrataan metyylioranssilla.

Otetaan näyte NaOH:sta

Punnitun annoksen laskeminen mittapullon (250 ml) tilavuudesta:

Mr (NaOH) = 40 m = ==1 gr.NaOH

E (NaOH) = 40 g.

Ota sarana Na2CO3

Mr (Na2C03) = 106 m = =53*0, 1*0, 25= 1,3 gr . Na 2 CO 3

E (Na2C03) = 53 g

Edistyminen

Punnittu osa NaOH:a ja Na 2CO 3:a asetetaan 250 ml:n mittapulloon, liuotetaan tislattuun veteen ja tilavuuteen lisätään merkki.

Ota sitten 10 ml tätä liuosta pipetillä, siirrä toiseen pulloon ja lisää 4-5 tippaa 0,1 % fenoliftaleiiniliuosta ja titraa HCl-liuoksella, kunnes väri muuttuu.

Byretillä mitataan kulutetun HCl:n määrä ja kirjataan muistiin. Lisätään sitten 2-3 tippaa metyylioranssia samaan pulloon liuoksen kanssa, analysoidaan liuoksen keltainen väri ja titrataan samasta byretistä HCI, kunnes oranssi väri tulee näkyviin. Byretti lasketaan uudelleen. Titraus toistetaan 3 kertaa ja, kuten aina, otetaan keskiarvo.

a) titraus fenolftaleiinilla:

1) 12,2 ml HCl:a

) 12,1 ml HCl V av = 12,06 ml HCl

2. N NaOH = NaOH = = 0,048 (g-ekv / l)

Laskemme natriumhydroksidin gramman lukumäärän 250 ml:ssa liuosta:

m = = 0,6775 (g)

T Liuoksen pitoisuus ja natriumkarbonaatin määrä lasketaan myös:

N (Na2C03) = = 0,06715 (g-ekv/l) ​​= = 0,8976 (g)

D Analyysin tarkkuuden parantamiseksi on suositeltavaa: a) titraus fenolftaleiinilla tulee suorittaa varovasti, erityisesti loppua kohden, jotta hiilihapon muodostumisen mahdollisuus vähenee; b) vähentää analysoitavan liuoksen СО 2:n imeytymistä ilmasta, jolloin liuoksen ei saa antaa seistä avoimessa pullossa ennen titrausta, ja sitä on sekoitettava varovasti titrauksen aikana.

Testata

Titraus fenoliftaleiinilla:

1) 4,4 ml HCI

2) 4,4 ml HCI

3) 4,6 ml HCI

Titraus metyylioranssilla:

1) 6,3 ml HCI

2) 6,4 ml HCI

3) 6,3 ml HCI

1) Siksi NaOH:n ja puolet Na 2 CO 3:sta titraamiseen kului 4,6 ml HCl:a ja koko NaOH:lle ja Na 2 CO 3:lle - 6,6 ml HCl:a;

puolikas Na2C03- (6,3-4,4) = 1,9 ml

koko Na2C03-määrälle (1,9 * 2) = 3,8 ml

2) NaOH:n ja puolen Na2C03:n titraukseen kului 4,8 ml HCl:a ja koko NaOH:ta ja Na2C03:a varten 6,7 ml HCl:a.

puolikas Na2C03- (6,4-4,4) = 2 ml

koko Na2C03-määrälle (2 * 2) = 4 ml

NaOH-titrausta varten - (6,4-4) = 2,4 ml

).

puolikas Na2C03- (6,3-4,6) = 1,7 ml

koko Na2C03-määrälle (2 x 1,7) = 3,4 ml

titrausta varten NaOH:lla - (6,3-3,4) = 2,9 ml

T HCl/NaOH = = g/ml

m NaOH =

) m NaOH = 0,0027 * 2,5 * 10 = 0,0675 gr.

) m NaOH = 0,0027 * 2,4 * 10 = 0,0648 gr.

) m NaOH = 0,0027 * 2,9 * 10 = 0,0783 gr.
=3

Viitteet

1) Vasiliev V.P. Analyyttinen kemia, osa I Moskova 1989

2) Zolotov Yu.A. Analyyttinen kemia: ongelmat ja saavutukset Moskova 1992

) Kreshkov A.P. Analyyttisen kemian perusteet, osa II

) Loginov, Shapiro S.A. Analyyttinen kemia Moskova 1971

Titrimetrisen menetelmän yleiset määräykset. Tuotannossa, ympäristönsuojelussa, tieteellisessä toiminnassa on jatkuvasti tarpeen selvittää tuotteen, raaka-aineen, luonnon tai keinotekoisen materiaalin koostumus. Nämä tehtävät ratkaistaan ​​menetelmin analyyttinen kemia... Tässä tapauksessa, laadullinen analyysi kun on riittävää todeta tiettyjen aineiden esiintyminen tai puuttuminen analysoidussa näytteessä, tai kvantitatiivinen analyysi kun he saavat selville, mitä aineita ja missä määrin analysoitavan näytteen koostumukseen (pääkomponenttina tai epäpuhtautena) sisältyy.

Yksi yleisimmistä ja tarkimmista kvantitatiivisen kemiallisen analyysin menetelmistä on titrimetrinen analyysimenetelmä... Tämä nimi osoittaa, että menetelmää toteutettaessa suoritetaan prosessi titraus, joka koostuu yhden liuoksen asteittaisesta lisäämisestä tiettyyn tilavuuteen toista liuosta. Tässä tapauksessa käytetään ilmeistä tosiasiaa, että kahden aineen välinen reaktio etenee, kunnes toinen niistä kuluu. Reaktioyhtälön avulla voit laskea yhden reagenssien määrän, jos tiedät, kuinka paljon toinen reagenssi on reagoinut.

Kvantitatiivisen analyysin titrimetrinen menetelmä perustuu reaktanttien liuostilavuuksien tarkkaan mittaukseen, joista yhden pitoisuus tiedetään tarkasti (Liuoksia, joiden pitoisuus tunnetaan, kutsutaan vakio*). Yhden liuoksen määrätty tilavuus titrata toisella ratkaisulla. Titraus lopetetaan, kun titrattavassa liuoksessa oleva aine on kulunut kokonaan käynnissä olevan reaktion seurauksena. Tätä hetkeä kutsutaan vastaavuuspiste ja vastaa sitä tosiasiaa, että aineen määrä (moolimäärä) lisätyssä liuoksessa ( titrantti) tulee yhtä suureksi kuin titrausliuoksen sisältämä ainemäärä (hetki, jolloin ekvivalenttipiste saavutetaan, määräytyy värinmuutoksen perusteella indikaattori- indikaattoreista, katso alla).

Titraustekniikka. Indikaattorit. Lisää titrausaine titrattavaan liuokseen käyttämällä byretti- kapea ja pitkä lasiputki, johon laitetaan millilitran kymmenesosien asteikko (katso kuva kannen ensimmäisellä sivulla). Byretin pohjassa oleva ulostulo mahdollistaa titrausaineen lisäysnopeuden tarkan säätämisen (suihkeesta yksittäisiin pisaroihin) ja lisätyn titrausaineen tarkan mittauksen. Laboratoriokäytännössä käytetään yleensä 25 ml:n byrettejä.

Tietty määrä titrattavaa liuosta (useimmissa tapauksissa tämä on testiliuos) mitataan ja siirretään erlenmeyerpullo... Sinne kaadetaan muutama tippa indikaattoriliuosta. Titrausaine lisätään asteittain byretistä pullossa olevaan liuokseen (useimmissa tapauksissa ja tässä työssä suoritetuissa kokeissa (mutta ei aina!) Titrattu liuos on testiliuos ja titrausaine on standardi). Kun ekvivalenssipiste saavutetaan, indikaattorin väri muuttuu, titraus lopetetaan ja lisätyn titrausaineen tilavuus mitataan byrettiasteikolla, jonka arvoa käytetään sitten laskelmiin.

Indikaattorin väri riippuu liuoksessa olevien aineiden pitoisuudesta. Esimerkiksi käytettyjen ilmaisimien väri happo-emäs-titraus (neutralointimenetelmä), riippuu vetyionien pitoisuudesta liuoksessa:

Jos titraat emäksistä liuosta hapolla metyylioranssin läsnä ollessa, titratun liuoksen väri pysyy keltaisena, kunnes emäksinen komponentti on täysin neutraloitunut, mikä tarkoittaa, että ekvivalenssipiste on saavutettu; ilmaisin vaihtaa väriä keltaisesta oranssiksi. Jos lisäät edes yhden pisaran ylimääräistä happoa, väri muuttuu punertavan vaaleanpunaiseksi. Tässä tapauksessa he sanovat, että "liuos on ylititrattu". Tässä tapauksessa byretin mittaama titraustilavuus on suurempi kuin neutralointiin todellisuudessa tarvittava tilavuus; tämä aiheuttaa virheen myöhemmissä laskelmissa.

Titrimetriassa on neutralointimenetelmän lisäksi muita menetelmiä, jotka käyttävät omia indikaattoreitaan, jotka muuttavat väriä liuoksessa olevien aineiden mukaan.

Kemiallinen ekvivalentti ja molaarinen konsentraatioekvivalentti. Reaktioyhtälö määrittää, mitkä määrät aineita ovat keskenään ekvivalentteja. Esimerkiksi neutralointireaktiossa:

NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

1 mooli alkalia ja 1 mooli happoa reagoivat ilman jäännöstä. Mutta kun natriumhydroksidi on vuorovaikutuksessa rikkihapon kanssa:

NaOH + ½ H 2 SO 4 = ½ Na 2 SO 4 + H 2 O

½ moolia rikkihappoa riittää neutraloimaan 1 moolin alkalia. On yleisesti hyväksyttyä, että yksi mooli HCl:a (samoin kuin yksi mooli NaOH:a) edustaa yhtä kemiallinen ekvivalentti... Samaan aikaan ½ moolia rikkihappoa edustaa myös yhtä kemiallista ekvivalenttia. Tästä seuraa, että suhde, jolla aineet reagoivat keskenään ilman jäännöstä, ei tule laskea näiden aineiden moolien lukumäärän, vaan niiden lukumäärän perusteella. mooliekvivalentit... Siten titrimetriassa käytettävien liuosten ainepitoisuuksien ilmaisemiseen on kätevää käyttää konsentraatiota (katso yleisen kemian osio "Menetelmät liuospitoisuuden ilmaisemiseksi"), joka osoittaa kuinka monta moolia aineen ekvivalenttia on yksikkötilavuudessa (yksi litra) liuosta. Tämä on ns moolikonsentraatioekvivalentti (KANSSA n, moleq/l). Aikaisemmin tätä keskittymää kutsuttiin " normaali keskittyminen" (yksikkö meq / l), joka on tällä hetkellä suljettu sääntelyasiakirjoista: GOST, menetelmät jne. Tämä vanha nimi on kuitenkin edelleen laajalti käytössä käytännön työssä. Vastaavasti luonnehtien arvoa KANSSA n, he silti sanovat, että ratkaisulla on tietty normaalia; esimerkiksi liuosta, jonka pitoisuus on 2 mol ekv / l, kutsutaan kaksinormaaliksi, 1 mol ekv / l on normaali, 0,1 mol ekv / l on desinormaali ja sitä merkitään vastaavasti 2 n., 1 n., 0,1 n. jne. Tässä opetusohjelmassa käytetään myös tällaisia ​​termejä ja käytäntöjä.

Kemiallisen ekvivalentin käsite antaa mahdollisuuden ottaa huomioon, että yksi aineen molekyyli voi olla ekvivalentti reaktiossa kahden, kolmen tai jopa useamman toisen aineen molekyylin kanssa. Aineen kemiallinen ekvivalentti on tämän aineen sellainen määrä (moolimäärä) tai massa, joka kemiallisissa reaktioissa vastaa (eli lisää, korvaa, vapauttaa) 1 moolia (tai 1 g) vetyioneja H + tai atomivety H. Hapoille ja emäksille arvo kemiallisen ekvivalentin moolimassa M eq, laskettuna moolimassa M ottaen huomioon happomolekyylin irrottamien vetyionien lukumäärä tai emäsmolekyylin hajoamien hydroksidi-ionien lukumäärä dissosioitumisen aikana:

; .

Siten ne osoittavat, mikä massa aineen moolin kokonaismassasta vastaa reaktiossa yhtä moolia kertavarautuneita ioneja. Vastaavasti, kun löydetään yksittäisen ionin kemiallisen ekvivalentin moolimassa, ionin moolimassa (tai atomimassa) jaetaan sen varauksella z, laskemalla mikä massa on varausyksikköä kohti:

.

Magnesiumi- ja kalsiumionien ekvivalenttimoolimassan laskeminen on esitetty kohdassa 1.1. kun otetaan huomioon jäykkyyden mittayksikkö.

Analysoidun liuoksen pitoisuuden laskeminen. Ilmeisesti mitä suurempi on standardititrausliuoksen tilavuus V std käytetään ekvivalenssipisteen saavuttamiseen ja mitä korkeampi on tämän titrausaineen pitoisuus C std (tästä lähtien puhumme vain normaalista pitoisuudesta, joten "n"-indeksi nimikkeessä C n voidaan jättää pois), sitä suurempi pitoisuus C x analysoitu titrausliuos, so. kun lasketaan, niin käy ilmi
C x ~ C std V std. Samanaikaisesti mitä enemmän titrausainetta tulisi käyttää, sitä enemmän alkuperäistä titrattua liuosta otetaan; ottaa tämä huomioon laskennassa C x kulutetun titrausaineen tilavuuden ja konsentraation tulo tulee liittää titratun liuoksen tilavuuteen V x:

.

1.4.2. Veden karbonaattikovuuden määritys

Karbonaattikovuuden määrittämiseksi tietty tilavuus testivettä titrataan suolahapon standardiliuoksella metyylioranssin indikaattorin läsnä ollessa. Tässä tapauksessa reaktiot tapahtuvat bikarbonaattien kanssa:

Ca(HC03)2 + 2HCl = CaCl2 + 2CO2 + 2H20;

Mg (HC03)2 + 2HCl = MgCl2 + 2CO2 + 2H20;

ja karbonaatit:

CaC03 + 2HCl = CaCl2 + C02 + H20;

MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + CO 2 + H 2 O.

Kun ekvivalenssipiste saavutetaan, kun kaikki karbonaatit ja bikarbonaatit ovat reagoineet, indikaattori vaihtaa väriä keltaisesta oranssiksi.

1.4.3. Veden kokonaiskovuuden määritys

Kokonaiskovuutta määritettäessä käytetään titrausmenetelmää, jota kutsutaan ns kompleksometrinen menetelmä, koska se käyttää aineita, joilla on yleinen nimi kelaatit... Yksi yleisimmin käytetyistä kelaattoreista on
Trilon B(tämä on tavaramerkki, jolla tämä kemikaali julkaistiin ensimmäisen kerran). Se on orgaanisen hapon johdannainen, jonka molekyyli sisältää kaksi vetyatomia, jotka voidaan korvata metalliatomeilla. Ottamatta huomioon Trilon B -molekyylin rakennetta, käytämme sen yleisesti hyväksyttyä käytäntöä: H 2 Y.

Määritelmä perustuu siihen, että kalsium- ja magnesiumionit muodostavat liukoisia kompleksisia yhdisteitä Trilon B:n kanssa:

Ca2+ + H2Y → + 2H+;

Mg2+ + H2Y → + 2H+.

Indikaattorina käytetään reagensseja, jotka antavat tyypillisiä värillisiä yhdisteitä määritettäessä ioneja. Kun ekvivalenssipiste saavutetaan, kun lähes kaikki Ca 2+- ja Mg 2+ -ionit sitoutuvat Trilon B:hen komplekseiksi ja niiden pitoisuus liuoksessa pienenee jyrkästi, liuoksen väri muuttuu. Titraus on suoritettava lievästi emäksisessä väliaineessa (muodostuneiden vetyionien sitomiseksi), siksi indikaattorin lisäksi ns. puskuriliuos, joka varmistaa tasaisen pH-arvon (kun suoritat tämän titrauksen, lisää ammoniakkipuskuri, joka ylläpitää tasaisen pH:n välillä 8...10 yksikköä).

KOKEELLINEN OSA

1. Määritä vesijohtoveden karbonaattikovuus happo-emäs-titrausmenetelmällä.

2. Määritä vesijohtoveden kokonaiskovuus kompleksometrisellä titrauksella.

3. Tee kokeellisten tietojen perusteella johtopäätös tutkittavan veden kovuustasosta ja laske vakiokovuuden arvo.

Kokemus 1. Karbonaattikovuuden määritys

Kaada 100 ml koevettä (hana) kahteen erlenmeyerpulloon (mittaamalla se mittasylinterillä), lisää
5-6 tippaa metyylioranssia indikaattoriliuosta. Yksi pulloista on kontrolli, ts. käytetään havaitsemaan liuoksen värin muutos toisessa pullossa titrauksen aikana. Merkitse aloitustitrausaste byrettiin.

Varmista ennen titrausta, että byretissä on riittävästi liuosta ja että lasisuutin on täysin täytetty nesteellä. Nestevirta puristaa nokasta ilmakuplat ulos kääntämällä nokkaputkea ylöspäin noin 45° kulmassa. Byretin ulostulo on kumiputki, jonka sisällä on lasipallo. Tyhjennä neste vetämällä putken seinämää hieman irti pallosta peukalolla ja etusormella niin, että niiden väliin muodostuu rako. Täytä byretti suppilon läpi, minkä jälkeen suppilo poistetaan yläaukosta; Jos näin ei tehdä, suppiloon jäänyt liuos voi valua suppilosta titrauksen aikana ja tilavuuden mittaus on epätarkka.

Lisää tarvittaessa titrausliuosta byrettiin, jolloin taso nollaasteikolla. Lisää 0,1 N toiseen byretin pulloon. kloorivetyhappoliuosta, kunnes indikaattorin väri muuttuu keltaisesta oranssiksi (tuloksena olevaa väriä voidaan pikemminkin kutsua persikkaksi).

Byretin nesteen pintaa edustaa leveä kovera nauha ( meniski). Asteikon arvojen lukeminen suoritetaan meniskin alareunaa pitkin, tarkkailijan silmän tulee olla meniskin tasolla. Titrausaine lisätään ensin byretistä melko nopeasti sekoittaen jatkuvasti pullon sisältöä pyörivin liikkein. Palloa painetaan vasemmalla kädellä ja pulloa pidetään ja sekoitetaan oikealla kädellä. Titraus suoritetaan seistessä! Liuoksen väriä tarkkaillaan asettamalla valkoinen paperiarkki pullon alle parempien tarkkailuolosuhteiden saavuttamiseksi. Kun titrauksen loppua lähestytään, mikä voidaan päätellä pullon keskelle ilmestyvän vaaleanpunaisen pilven perusteella, joka katoaa välittömästi edelleen sekoittaen, titrausaine kaadetaan tipoittain. Liuoksen tulee muuttaa väriä yhden tietyn tippan lisäämisestä; tällä hetkellä vaaleanpunainen "pilvi" ei katoa, vaan leviää koko liuokseen.

Sen varmistamiseksi, että titrausta suoritettaessa ja titrattavan liuoksen tilavuutta mitattaessa ei esiinny merkittäviä satunnaisia ​​virheitä, titraus toistetaan kaksi tai kolme kertaa ja lasketaan keskiarvo. V std, jota käytetään edelleen laskelmiin.

Kirjataan liuoksen taso byrettiin ja lasketaan titraamiseen käytetty titraustilavuus lopullisen ja alkulukeman erona. Toista titraus (voit käyttää "kontrollipulloa"). Laske standardiliuoksen tilavuus kahden titrauksen keskiarvona. Laske testiveden karbonaattikovuus W carb (mm ekv / l) kaavalla:

,

missä KANSSA HCl - kloorivetyhappoliuoksen molaarinen konsentraatioekvivalentti (normaali); V HCl on titraamiseen käytetyn suolahapon tilavuus; V moleq/l Vastaanottaja mmol ekv/l.

Kokemus 2. Kokonaisjäykkyyden määrittäminen

Titraus suoritetaan indikaattorin läsnä ollessa " kromi tummansininen". Kaada 25 ml testivettä erlenmeyerkolviin ja lisää tislattua vettä 100 ml:n kokonaistilavuuteen (mittaa sylinterillä). Lisää 5 ml ammoniakkipuskuriliuosta ja
5-7 tippaa tummansinistä kromi-indikaattoriliuosta; tässä tapauksessa liuos saa viininpunaisen värin.

Merkitse aloitustitrausaste byrettiin. Lisää tarvittaessa titrausliuosta byrettiin, jolloin taso nollaasteikolla. Byretistä pisara pisaralta lisää 0,1 N. Trilon B -liuosta, kunnes liuoksen väri muuttuu viininpunaisesta sinerreeniksi.

Toisin kuin ensimmäisen kokeen titrauksessa, jossa reaktio etenee lähes välittömästi, Trilon B:n vuorovaikutus kalsiumin ja magnesiumin kanssa vaatii tietyn huomattavan ajan. Jotta ekvivalenssipisteen saavuttamishetkeä ei hukattu, titrausaine lisätään heti titrauksen alusta alkaen erillisinä tippoina kahdesta kolmeen sekuntia tarkkailemalla tarkasti, muuttuuko titratun liuoksen väri. Jos lisäät titrausainetta nopeammin, osa siitä joutuu jo titrattuun liuokseen, joka ei ole vielä ehtinyt muuttaa väriään; tämän seurauksena liuos ylititrataan ja titraamiseen käytetty tilavuus yliarvioituu.

Kirjataan liuoksen taso byrettiin ja lasketaan titraamiseen käytetty titraustilavuus lopullisen ja alkulukeman erona. Toista titraus. Laske standardiliuoksen tilavuus kahden titrauksen keskiarvona. Laske testiveden kokonaiskovuus W (mm ekv / l) kaavalla:

,

missä KANSSA TrB - Trilon B -liuoksen ekvivalentti molaarinen pitoisuus (normaali); V TrB on titraamiseen käytetyn Trilon B:n tilavuus; V issled - tutkitun veden tilavuus; 1000 - muuntokerroin alkaen moleq/l Vastaanottaja mmol ekv/l.

Tee saatujen tietojen perusteella johtopäätös tutkitun veden kovuustasosta.

Jätetään huomioimatta karbonaattien osuus vakiokovuuden arvossa ja oletetaan, että tässä tapauksessa veden väliaikainen kovuus osuu yhteen karbonaattikovuuden kanssa, ts. Zh carb = Zh vr, laske vakioveden kovuus kokonais- ja väliaikaisen kovuuden erotuksen perusteella.

F post = F yhteensä - F aika.

OHJAUSTEHTÄVÄ

1. 1 litra vettä sisältää 36,47 mg magnesium-ionia ja 50,1 mg kalsiumionia. Mikä on veden kovuus?

3. Mikä on veden karbonaattikovuus, jos 1 litrassa on 0,292 g magnesiumbikarbonaattia ja 0,2025 g kalsiumbikarbonaattia?

OHJAUSKYSYMYKSIÄ

1. Mitkä komponentit määräävät luonnonveden kovuuden?

2. Jäykkyyden mittayksiköt. Luonnonvesien asteikko kovuustason mukaan.

3. Mitä kovuutta kutsutaan karbonaattiseksi, ei-karbonaattiseksi, tilapäiseksi, pysyväksi ja miksi? Mitkä komponentit määrittävät kunkin nimetyn jäykkyystyypin?

4. Veden kovuuden haitallinen vaikutus.

5. Reagenssimenetelmät erityyppisten veden kovuuden eliminoimiseksi (kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt).

6. Mitä ioninvaihtimet ovat? Ioninvaihtimien luokitus eri kriteerien mukaan. Ioninvaihtoprosessit. Erilaisia ​​muotoja
ioninvaihtimia.

7. Veden suolanpoisto ja pehmentäminen ioninvaihtomenetelmällä.

8. Kaksi lähestymistapaa kemialliseen analyysiin. Titrimetrisen analyysimenetelmän ydin.

9. Työtekniikka ja titrimetrisen analyysimenetelmän toteutuksessa käytetyt laitteet.

10. Kaava analysoidun liuoksen pitoisuuden laskemiseksi titrimetrisessä analyysissä.

11. Käytetyt reagenssit ja indikaattorit ja kemiallisten reaktioiden yhtälöt määritettäessä veden karbonaattia ja kokonaiskovuutta.

Pää

1. N. V. Korovin Yleinen kemia: oppikirja. teknisiä varten suunta ja erityistä yliopistot. - M.: Korkeampi. shk., 2007 .-- 556 s. (myös aiemmat versiot)

2. Glinka N.L. Yleinen kemia: oppikirja. käsikirja yliopistoille. - M.: Integral-PRESS, 2008 .-- 728 s. (myös aiemmat versiot)

3. Drobasheva T.I. Yleinen kemia: oppikirja. teknisille korkeakouluille. - Rostov n/a: Phoenix, 2007 .-- 448 s.

4. Glinka N.L. Yleisen kemian tehtävät ja harjoitukset: oppikirja.
manuaali nehille. yliopistojen erikoisaloja. - M.: Integral-PRESS, 2006 .-- 240 s. (myös aiemmat versiot)

5. Lidin R.A. Epäorgaanisen kemian tehtävät: oppikirja. kemian tekniikan käsikirja. yliopistot / R.A. Lidin, V.A. Molochko, L. L. Andreeva; toim. R. A. Lidina. - M.: Korkeampi. shk., 1990 .-- 319 s.

Lisätiedot

6. Akhmetov N.S. Yleinen ja epäorgaaninen kemia: oppikirja. yliopistoille - M.: Vyssh. shk., toim. Keskus "Akatemia", 2001. - 743 s. (myös aiemmat versiot)

7. Khomchenko I. G. Yleinen kemia: oppikirja. nehin puolesta. yliopistot -
M.: Uusi aalto; ONIX, 2001 .-- 463 s.

Koulutuspainos

Laboratoriotyöpaja

Kahdessa osassa

Kokoanut Valeri Tarasovich Fomitšev,
Oleg Aleksandrovich Kuznechikov, Vera Anatolyevna Andronova ja muut.

Layout O.A. Heinäsirkat

Allekirjoitettu tulostettavaksi 25.01.10. Muoto 60x84/16.

Offset-paperi. Silkkipainatus. Times kuulokkeet.

Uch.-toim. l. 4.80. KONV. Tulosta l. 5.58. Levikki 200 kappaletta. Tilaus nro 104

Valtion oppilaitos
korkeampi ammatillinen koulutus

"Volgogradin osavaltion arkkitehtuurin ja rakennustekniikan yliopisto"

Painettu täysin tekijöiden esittämän alkuperäisen mukaisesti
operatiivisen painamisen CIT alalla

400074, Volgograd, st. Akateeminen, 1

kemia

LABORATORIOKÄYTÄNNÖT

Kahdessa osassa

Osa 2

Volgograd 2010

* maksu yhden mooliekvivalentin massa aine tai yksittäinen ioni (joskus sanotaan vain "kemiallinen ekvivalentti" ja käytetään nimitystä E) katso tarkemmin laboratoriotyön materiaalista "Veden kovuus" (s. 90-91)

* kupliva (kuplittava) - nestemäisen kaasun (tai höyryn) kerroksen läpi kulkeminen, yleensä syötetään jakelijan kautta, jossa on suuri määrä pieniä reikiä (kuplitin) laitteen alaosassa

* Casimir Fajans (1887-1975) - yhdysvaltalainen fysikokemisti; N.P. Peskov (1880-1940) Neuvostoliiton fysikokemisti, monografian "Kolloiditieteen fysikaaliset ja kemialliset perusteet" kirjoittaja (1934)

* Hans Schulze (1853-1892) - saksalainen kemisti, William Hardy (1864-1934) - englantilainen biologi; tutkii kolloidisten liuosten stabiilisuutta

* Esityksen yksinkertaistamiseksi jäljempänä ei katsota, että MgCO 3 reagoi kuuman veden kanssa muodostaen magnesiumhydroksidia ja kun vettä kiehuu, tapahtuu magnesiumbikarbonaatin hajoamista reaktion mukaisesti:
Mg (HCO 3) 2 = Mg (OH) 2 ↓ + 2CO 2

* aiemmin hyväksytyn terminologian mukaan meq / l

* katso huomautus sivulla. 80

* ligniini on polymeeriyhdiste, joka muodostaa 20-30 % puumassasta; teollisuudessa saatu jätteenä selluloosan tuotannossa

* käytä myös termiä titratut liuokset, koska kaikkien titrimetriassa käytettävien liuosten pitoisuusarvo voidaan aina määrittää titraamalla toisella sopivalla standardiliuoksella

Samanlaisia ​​tietoja.

Täytetty titraatilla nollamerkkiin asti. Ei ole suositeltavaa titrata muista merkinnöistä, koska byretin asteikko voi olla epätasainen. Byretit täytetään työliuoksella suppilon kautta tai erikoislaitteiden avulla, jos byretti on puoliautomaattinen. Titrauksen loppupiste (ekvivalenssipiste) määritetään indikaattoreilla tai fysikaalis-kemiallisilla menetelmillä (sähkönjohtavuudella, valonläpäisyllä, indikaattorielektrodin potentiaalilla jne.). Analyysin tulokset lasketaan titraamiseen käytetyn työliuoksen määrästä.

Titrimetrisen analyysin tyypit

Titrimetrinen analyysi voi perustua erityyppisiin kemiallisiin reaktioihin:

• happo-emäs-titraus - neutralointireaktiot;
• redox-titraus (permanganatometria, jodometria, kromatometria) - redox-reaktiot;
• saostustitraus (argentometria) - reaktiot, jotka etenevät heikosti liukenevan yhdisteen muodostuessa, kun saostuneiden ionien pitoisuus liuoksessa muuttuu;
• kompleksometrinen titraus - reaktiot, jotka perustuvat metalli-ionien vahvojen kompleksisten yhdisteiden muodostumiseen kompleksonin (yleensä EDTA) kanssa, kun taas metalli-ionien pitoisuus titratussa liuoksessa muuttuu.

Titraustyypit

Erota suora, takaisintitraus ja substituenttititraus.

• klo suora titraus titrausliuos (työliuos) lisätään pieninä annoksina analyytin liuokseen (alikvootti tai punnittu osa, titrattava aine).

• klo takaisin titraus Määritettävän aineen liuokseen lisätään ensin tarkoituksellinen ylimäärä erityistä reagenssia ja sitten sen reagoimaton jäännös titrataan.

• klo korvaava titraus Ensin analyyttiliuokseen lisätään tarkoituksellinen ylimäärä erityistä reagenssia ja sitten yksi analyytin ja lisätyn reagenssin välisistä reaktiotuotteista titrataan.

Katso myös

Linkit

Wikimedia Foundation. 2010.

Johdanto

Laboratoriotyöpaja suoritetaan teoreettisen kurssin "Analyyttinen kemia ja FHMA" opiskelun jälkeen ja sen tarkoituksena on lujittaa ja syventää hankittua tietoa.

Kvantitatiivisen analyysin tehtävänä on määrittää elementtien (ionien), radikaalien, funktionaalisten ryhmien, yhdisteiden tai faasien määrä (pitoisuus) analysoitavassa kohteessa. Kurssi kattaa titraus- (volumetrisen) analyysin perusmenetelmät, titrausmenetelmät ja niiden käytännön soveltamisen.

Ennen laboratorioharjoittelun aloittamista opiskelijat opastetaan turvallisuudesta. Ennen kunkin työn suorittamista opiskelijan on läpäistävä kollokvio opettajan osoittamien osioiden sekä analyysimenetelmän mukaisesti. Tämä edellyttää:

1) toista kurssin vastaava osio;

2) perehtyä yksityiskohtaisesti työn suoritustapaan;

3) laatia kemiallisen analyysin taustalla olevat kemiallisten reaktioiden yhtälöt;

4) tutkia analyysin piirteitä turvallisuuden näkökulmasta.

Työn tulosten perusteella opiskelijat laativat raportin, jossa on ilmoitettava:

· työnimike;

· työn tavoite;

· Menetelmän teoreettiset perusteet: menetelmän ydin, perusyhtälö, laskelmat ja titrauskäyrien rakentaminen, indikaattorin valinta;

· Työn aikana käytetyt reagenssit ja laitteet;

Analyysimenetelmä:

Ensisijaisten standardien valmistelu;

Työratkaisun valmistelu ja standardointi;

Tutkittavan aineen pitoisuuden määrittäminen liuoksessa;

· Kokeelliset tiedot;

· Analyysitulosten tilastollinen käsittely;

· johtopäätökset.

TITRIMETRISET ANALYYSIMENETELMÄT

Titrimetrinen analyysimenetelmä perustuu määritettävän aineen kanssa tapahtuvaan kemialliseen reaktioon käytetyn reagenssin tilavuuden mittaamiseen, jonka pitoisuus on tarkasti tunnettu (titrantti).

Määritysmenettely (titraus) koostuu siitä, että titrausaine lisätään tipoittain byretistä tarkasti tunnettuun tilavuuteen analyytin liuosta, jonka pitoisuus on tuntematon, kunnes ekvivalenssipiste saavutetaan.

missä X- määritettävä aine; R- titrantti, P- reaktion tuote.

Ekvivalenssipiste (ts.- tämä on liuoksen teoreettinen tila, joka tapahtuu, kun lisätään vastaava määrä titrausainetta R analyyttiin X... Käytännössä titrausainetta lisätään määritettävään aineeseen, kunnes titrauksen loppupiste (c.t.t.) saavutetaan, mikä ymmärretään ekvivalenssipisteen visuaalisella osoittamisella, kun liuokseen lisätyn indikaattorin väri muuttuu. Visuaalisen osoituksen lisäksi ekvivalenssipiste voidaan rekisteröidä instrumentaalisilla menetelmillä. Tässä tapauksessa titrauksen päätepisteellä (CTT) ymmärretään titrauksen aikana mitatun fysikaalisen suuren (virranvoimakkuus, potentiaali, sähkönjohtavuus jne.) jyrkän muutoksen hetki.

Titrimetrisessä analyysimenetelmässä käytetään seuraavan tyyppisiä kemiallisia reaktioita: neutralointireaktiot, hapetus-pelkistysreaktiot, saostumisreaktiot ja kompleksinmuodostusreaktiot.

Käytetyn kemiallisen reaktion tyypistä riippuen erotetaan seuraavat titrimetrisen analyysin menetelmät:

- happo-emäs-titraus;

- saostumisen titraus;

- kompleksometrinen titraus tai kompleksometria;

- redox-titraus tai redoksimetria.

Titrimetrisessä analyysimenetelmässä käytetyt reaktiot esitetään seuraavasti vaatimukset:

· Reaktion tulee tapahtua stoikiometrisissä suhteissa ilman sivureaktioita;

Reaktion tulisi edetä käytännössä irreversiibelisti (≥ 99,9 %), reaktion tasapainovakio K p> 10 6, syntyvien saostumien tulee olla liukoisia S < 10 -5 моль/дм 3 , а образующиеся комплексы – К уст > 10 -6 ;

· Reaktion tulee edetä riittävän suurella nopeudella;

· Reaktion on tapahduttava huoneenlämpötilassa;

· Vastaavuuspiste on kirjattava jollakin tavalla selvästi ja luotettavasti.

Titrausmenetelmät

Kaikissa titrimetrisissä analyysimenetelmissä on useita titrausmenetelmiä. Erottaa suora titraus, takaisintitraus ja korvaustitraus .

Suora titraus- Titrausaine lisätään tipoittain analyytin liuokseen, kunnes saavutetaan ekvivalenssipiste.

Titrausjärjestelmä: X + R = P.

Suoran titrauksen ekvivalenttilaki:

C (1 / z) X V X = C (1 / z) R VR. (2)

Testiliuoksen sisältämän analyytin määrä (massa) lasketaan käyttämällä ekvivalenttien lakia (suoraan titraukseen)

m X = C (1 / z) R VR M (1 / z) X٠10 -3 , (3)

missä C (1/z) R- titrausekvivalentin moolipitoisuus, mol / dm 3;

V R- titrausaineen tilavuus, cm 3;

M ( 1/ z) NS- analyyttiekvivalentin moolimassa;

C (1/z) X- analyyttiekvivalentin molaarinen pitoisuus, mol/dm3;

V X- analyytin tilavuus, cm 3.

Takaisin titraus- käytä kahta titranttia. Ensiksi
ensimmäisen titrantin tarkka tilavuus ( R 1) otettu liikaa. Loput reagoimattomasta R1-titrausaineesta titrataan toisella titrausaineella ( R 2). Titrantin määrä R 1 käytetty
vuorovaikutuksesta analyytin kanssa ( NS) määräytyy titrausaineen lisätyn tilavuuden välisen eron perusteella R 1 (V 1) ja titraustilavuus R 2 (V 2) käytetty titrausaineen loppuosan titraamiseen R 1.

Titrausjärjestelmä: X + R 1 kiinteä ylimäärä = P 1 (R 1 loput).

R 1 loput + R 2 = P 2.

Takaisintitrausta käytettäessä ekvivalenttien laki kirjoitetaan seuraavasti:

Analyytin massa takaisintitrauksen tapauksessa lasketaan kaavalla

Takaisin titrausmenetelmää käytetään tapauksissa, joissa suoralle reaktiolle ei ole mahdollista valita sopivaa indikaattoria tai se etenee kineettisillä vaikeuksilla (matala kemiallinen reaktionopeus).

Korvaustitraus (epäsuora titraus)- käytetään tapauksissa, joissa analyytin suora tai takaisintitraus on mahdotonta tai vaikeaa tai sopivaa indikaattoria ei ole.

Määritettävään aineeseen NS lisää mitä tahansa reagenssia A ylimäärä, vuorovaikutuksessa, jonka kanssa vapautuu vastaava määrä ainetta R... Sitten reaktiotuote R titraa sopivalla titrausaineella R.

Titrausjärjestelmä: X + A ylimäärä = P 1.

P 1 + R = P 2.

Korvaustitrauksen ekvivalenttilaki on kirjoitettu seuraavasti:

Analyytin ekvivalenttien lukumäärästä lähtien NS ja reaktiotuote R ovat samat, analyytin massan laskenta epäsuoran titrauksen tapauksessa lasketaan kaavalla

m X = C (1 / z) R VR M (1 / z) X٠10 -3 . (7)

Reagenssit

1. Meripihkahappo Н 2 С 4 Н 4 О 4 (reagenssilaatu) - ensisijainen standardi.

2. Natriumhydroksidin NaOH-liuos, jonka molaarinen pitoisuus
~ 2,5 mol/dm3

3. H 2O tislattu.

Laitteet opiskelijat kuvailevat itseään.

Työ käynnissä:

1. Meripihkahapon primaarisen standardin HOOCCH 2 CH 2 COOH valmistus.

Meripihkahappoa valmistetaan tilavuudella 200,00 cm 3 molaarisella konsentraatioekvivalentilla mol / dm 3.

g/mol.

Reaktioyhtälö:

Näytteen ottaminen (punnitus):

Saranan paino

Sarana määrällisesti siirretään mittapulloon ( cm 3), lisää 50 - 70 cm 3 tislattua vettä, sekoita kunnes meripihkahappo on täysin liuennut, lisää merkkiin tislatulla vedellä
ja sekoita huolellisesti.

luottaa
kaavan mukaan

Reagenssit

1. Natriumkarbonaatti Na 2 CO 3 (reagenssilaatu) - ensisijainen standardi.

2. Н 2 О tislattu.

3. Kloorivetyhappo HCl, jonka pitoisuus on 1:1 (r = 1,095 g/cm3).

4. Happo-emäs-indikaattori (valitaan titrauskäyrällä).

5. Sekailmaisin - metyylioranssi ja metyleenisininen.

Työ käynnissä:

1. Ensisijaisen standardin valmistus natriumkarbonaatille (Na 2 CO 3).

Valmistetaan natriumkarbonaattiliuos, jonka tilavuus on 200,00 cm 3 ja jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti mol / dm 3.

Näytteen massan laskeminen, g: (massa otetaan neljännen desimaalin tarkkuudella).

Reaktioyhtälöt:

1) Na 2CO 3 + HCl = NaHC03 + NaCl

2) NaHC03 + HCl = NaCl + H20 + CO 2

_____________________________________

Na 2CO 3 + 2HCl = 2 NaCl + H 2 O + CO 2

H2CO3 - heikko happo (K a1= 10 -6,35, K a2 = 10 -10,32).

Näytteen ottaminen (punnitus):

Kellon lasin paino (lasi)

Kellon lasin (lasi) paino saranalla

Saranan paino

Sarana määrällisesti siirretään mittapulloon ( cm 3), lisää 50 - 70 cm 3 tislattua vettä, sekoita, kunnes natriumkarbonaatti on täysin liuennut, lisää merkkiin tislatulla vedellä
ja sekoita huolellisesti.

Ensisijaisen standardin todellinen pitoisuus luottaa
kaavan mukaan

2. Titrausaineen (HCl-liuos) valmistus ja standardointi

Valmistetaan suolahappoliuos, jonka tilavuus on noin 500 cm 3
jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti on noin 0,05 ÷ 0,06 mol / dm 3)

Titrantti - suolahapon liuos, jonka likimääräinen pitoisuus on 0,05 mol / dm 3, valmistetaan suolahaposta, joka on laimennettu suhteessa 1:1 (r = 1,095 g / cm 3).

Ratkaisujen standardointi HCl suoritetaan ensisijaisen standardin Na2C03 mukaisesti suoralla titrauksella, pipetoimalla.

Indikaattori valitaan natriumkarbonaatin ja suolahapon titrauskäyrän mukaan (kuva 4).

Riisi. 4. Titrauskäyrä 100,00 cm 3 Na 2 CO 3 -liuoksesta KANSSA= 0,1000 mol / dm 3 HCl-liuoksen kanssa C1/z= 0,1000 mol / dm3

Titrattaessa toiseen ekvivalenssipisteeseen käytetään metyylioranssia indikaattoria, 0,1 % vesiliuosta (pT = 4,0). Värin muutos keltaisesta oranssiin (teeruusun väri). Siirtymäväli
(pH = 3,1 - 4,4).

Kaavio 3. HCl-liuoksen standardointi

Titrauspulloon, jonka tilavuus on 250 cm 3, laitetaan 25,00 cm 3:n erä Na 2 CO 3 -standardiliuosta (pipetillä), lisätään 2 - 3 tippaa metyylioranssia, laimennetaan vedellä 50:een. - 75 cm 3 ja titraa kloorivetyhappoliuoksella, kunnes yhdestä titrauspisarasta väri muuttuu keltaisesta "teeruusun" väriin. Titraus suoritetaan "todistajan" läsnä ollessa (alkuperäinen Na2C03-liuos indikaattorilla). Titraustulokset syötetään taulukkoon. 4. Suolahapon pitoisuus määritetään ekvivalenttien lailla:.

Taulukko 4

Kloorivetyhappoliuoksen standardoinnin tulokset

Tehtävät

1. Muotoile ekvivalentin käsite happo-emäs-reaktioissa. Laske soodan ja fosforihapon ekvivalenttien arvo seuraavissa reaktioissa:

Na2C03 + HCl = NaHC03 + NaCl

Na 2CO 3 + 2HCl = 2NaCl + CO 2 + H 2 O

H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O

H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + H2O

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H20

2. Kirjoita kloorivetyhapon, rikkihapon, natriumhydroksidin, alumiinihydroksidin, natriumkarbonaatin, kaliumvetykarbonaatin reaktioiden yhtälöt ja laske näiden aineiden ekvivalenttimassat.

3. Piirrä titrauskäyrä 100,00 cm 3 kloorivetyhapolle, jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti on 0,1 mol / dm 3 natriumhydroksidia, jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti on 0,1 mol / dm 3. Valitse mahdolliset indikaattorit

4. Piirrä titrauskäyrä 100,00 cm 3 akryylihapolle (CH 2 = CHCOOH, pK a= 4,26) molaarisen konsentraatioekvivalentin kanssa
0,1 mol/dm 3 natriumhydroksidia
0,1 mol/dm3. Miten liuoksen koostumus muuttuu titrauksen aikana? Valitse mahdolliset indikaattorit ja laske titrausindikaattorin epävarmuus.

5. Piirrä hydratsiinin titrauskäyrä (N 2 H 4 + H 2 O, pK b= 6,03)
jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti on 0,1 mol/dm 3 kloorivetyhappoa
jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti on 0,1 mol/dm3. Mitkä ovat yhtäläisyydet
ja pH-laskelmien ja titrauskäyrän ero verrattuna heikon hapon titrauskäyrään alkalilla? Valitse mahdolliset indikaattorit
ja laskea titrausindikaattorin virhe.

6. Laske ionien aktiivisuuskertoimet ja aktiiviset pitoisuudet
0,001 M liuoksessa, jossa on alumiinisulfaattia, 0,05 M natriumkarbonaattia, 0,1 M kaliumkloridia.

7. Laske 0,20 M metyyliamiiniliuoksen pH, jos sen ionisaatio vesiliuoksessa on kuvattu yhtälöllä

B + H 2O = BH + + OH-, K b= 4,6 × 10 - 3, missä B on kanta.

8. Laske hypokloorihapon HOCl dissosiaatiovakio, jos 1,99 × 10 - 2 M liuoksen pH on 4,5.

9. Laske pH liuokselle, joka sisältää 6,1 g/mol glykolihappoa (CH 2 (OH) COOH, K a= 1,5 × 10 - 4).

10. Laske liuoksen pH, joka on saatu sekoittamalla 40 ml 0,015 M suolahappoliuosta:

a) 40 ml vettä;

b) 20 ml 0,02 M natriumhydroksidiliuosta;

c) 20 ml 0,02 M bariumhydroksidiliuosta;

d) 40 ml 0,01 M hypokloorihappoliuosta, K a= 5,0 × 10 - 8.

11. Laske asetaatti-ionin pitoisuus etikkahappoliuoksessa
jonka massaosuus on 0,1 %.

12. Laske ammoniumionin pitoisuus ammoniakkiliuoksessa, jonka massaosuus on 0,1 %.

13. Laske natriumkarbonaattinäytteen massa, joka tarvitaan valmistamaan 250,00 ml 0,5000 M liuosta.

14. Laske suolahappoliuoksen tilavuus, jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti on 11 mol/l, ja vesitilavuus, joka sinun on otettava 500 ml:n 0,5 M suolahappoliuoksen valmistamiseksi.

15. 300 ml:aan 0,3-prosenttista suolahappoliuosta liuotettiin 0,15 g metallista magnesiumia. Laske saadun liuoksen vety-, magnesium- ja kloori-ionien moolipitoisuus.

16. Sekoittamalla 25,00 ml rikkihappoliuosta bariumkloridiliuoksen kanssa saatiin 0,2917 g bariumsulfaattia. Määritä rikkihappoliuoksen tiitteri.

17. Laske reagoineen kalsiumkarbonaatin massa
80,5 mmol:lla kloorivetyhappoa.

18. Kuinka monta grammaa mononatriumfosfaattia tulisi lisätä
25,0 ml:aan 0,15 M natriumhydroksidiliuosta, jotta saadaan liuos, jonka pH = 7? Fosforihapon pK:lle a1= 2,15; pK a2= 7,21; pK a3 = 12,36.

19. 1,0000 g savuavaa rikkihappoa, joka on laimennettu huolellisesti vedellä, titraus vaatii 43,70 ml 0,4982 M natriumhydroksidiliuosta. Savuvan rikkihapon tiedetään sisältävän rikkihappoanhydridiä liuotettuna vedettömään rikkihappoon. Laske rikkihappoanhydridin massaosuus savuavassa rikkihapossa.

20. Byrettiä käyttävän tilavuuden mittauksen absoluuttinen virhe on 0,05 ml. Laske suhteellinen virhe tilavuuksien mittauksessa 1; 10 ja 20 ml.

21. Liuos valmistetaan mittapullossa, jonka tilavuus on 500,00 ml
punnitusta annoksesta, jossa on 2,5000 g natriumkarbonaattia. Laskea:

a) liuoksen moolipitoisuus;

b) molaarinen konsentraatioekvivalentti (½ Na2C03);

c) liuoksen tiitteri;

d) suolahappotiitteri.

22. Mikä on 10 % natriumkarbonaattiliuoksen tilavuus, jonka tiheys on
1,105 g / cm 3 sinun on otettava ruoanlaittoon:

a) 1 litra liuosta, jonka tiitteri TNa2CO3 = 0,005000 g/cm3;

b) 1 litra liuosta, jossa on ТNa 2CO 3 / HCl = 0,003000 g / cm 3?

23. Mikä tilavuus suolahappoa, jonka massaosuus on 38,32 % ja tiheys 1,19 g/cm 3, tulisi ottaa valmistamaan 1500 ml 0,2 M liuosta?

24. Mikä tilavuus vettä pitäisi lisätä 1,2 l:aan 0,25 M HCl:a 0,2 M liuoksen valmistamiseksi?

25. 100 g:sta teknistä natriumhydroksidia, joka sisälsi 3 % natriumkarbonaattia ja 7 % välinpitämättömiä epäpuhtauksia, valmistettiin 1 litra liuosta. Laske saadun emäksisen liuoksen moolipitoisuus ja suolahappotiitteri olettaen, että natriumkarbonaatti titrataan hiilihapoksi.

26. On näyte, joka voi sisältää NaOH:ta, Na 2 CO 3:a, NaHCO 3:a tai mainittujen yhdisteiden seosta, paino 0,2800 g. Näyte liuotettiin veteen.
Tuloksena olevan liuoksen titraus fenolftaleiinin läsnä ollessa vie 5,15 ml ja metyylioranssin läsnä ollessa 21,45 ml suolahappoa, jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti on 0,1520 mol/l. Määritä näytteen koostumus ja näytteen komponenttien massaosuus.

27. Piirrä titrauskäyrä 100,00 cm 3 0,1000 M ammoniakkiliuokselle 0,1000 M suolahappoliuokselle, perustele indikaattorin valinta.

28. Laske ekvivalenssipisteen pH, titrauksen alku ja loppu 100,00 cm 3 0,1000 M malonihappoliuos (HOOCCH 2 COOH) 0,1000 M natriumhydroksidiliuos (pK) a 1= 1,38; pK a 2=5,68).

29. Titraus 25,00 cm3 natriumkarbonaattiliuosta, jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti oli 0,05123 mol/dm3, meni 32,10 cm3:ksi suolahappoa. Laske kloorivetyhappoekvivalentin moolipitoisuus.

30. Kuinka monta ml 0,1 M ammoniumkloridiliuosta tulee lisätä
50,00 ml:aan 0,1 M ammoniakkiliuosta puskuriliuoksen saamiseksi
pH = 9,3.

31. Rikki- ja fosforihapon seos siirrettiin mittapulloon, jonka tilavuus oli 250,00 cm 3. Titrausta varten otettiin kaksi 20,00 cm 3:n näytettä, joista toinen titrattiin natriumhydroksidiliuoksella, jonka moolipitoisuus oli ekvivalentti.
0,09940 mol / dm 3 indikaattorilla metyylioranssi ja toinen fenolftaleiinilla. Natriumhydroksidin kulutus oli ensimmäisessä tapauksessa 20,50 cm 3 ja toisessa 36,85 cm 3. Määritetään rikki- ja fosforihapon massat seoksessa.

Kompleksometriassa

Ekvivalenssipisteeseen asti = ( C M V M - C EDTA V EDTA) / ( V M + V EDTA). (21)

Vastaavuuspisteessä = . (22)

Ekvivalenssipisteen jälkeen = . (23)

Kuvassa Kuvio 9 esittää kalsiumionin titrauskäyrät puskuriliuoksissa, joilla on erilaiset pH-arvot. Voidaan nähdä, että Ca 2+:n titraus on mahdollista vain pH:ssa ³ 8.

Reagenssit

2. Н 2 О tislattu.

3. Mg(II):n standardiliuos moolikonsentraatiolla
0,0250 mol/dm3.

4. Ammoniakkipuskuri pH = 9,5.

5. Liuos kaliumhydroksidia KOH, jonka massaosuus on 5 %.

6. Eriokromimusta T, indikaattoriseos.

7. Calcon, indikaattoriseos.

Menetelmän teoreettiset perusteet:

Menetelmä perustuu Ca 2+- ja Mg 2+ -ionien vuorovaikutukseen dinatriumsuolan (Na 2 H 2 Y 2 tai Na-EDTA) kanssa, jolloin muodostuu vahvoja komplekseja moolisuhteessa M: L = 1 : 1 tietyllä pH-alueella.

Calconia ja eriochrome black T:tä käytetään ekvivalenssipisteen kiinnittämiseen Ca 2+:n ja Mg 2+:n määrittämisessä.

Ca 2+:n määritys suoritetaan pH:ssa ≈ 12, kun taas Mg 2+ on
liuoksessa magnesiumhydroksidisakkana eikä sitä titrata EDTA:lla.

Mg 2+ + 2OH - = Mg (OH) 2 ↓

Ca 2+ + Y 4- "CaY 2-

pH:ssa ≈ 10 (ammoniakkipuskuriliuos) Mg 2+ ja Ca 2+ ovat
liuoksessa ionien muodossa ja EDTA:ta lisäämällä titrataan yhdessä.

Ca 2+ + HY 3- "CaY 2- + H+

Mg2+ + HY 3- "MgY2- + H+

Mg 2+:n titraamiseen kulutetun EDTA:n määrän määrittämiseksi,
kokonaistilavuudesta, joka meni seoksen titraukseen pH:ssa ≈ 10, vähennä tilavuus, joka meni Ca 2+ -titraukseen pH:ssa ≈ 12.

pH:n ≈ 12 luomiseksi käytetään 5-prosenttista KOH-liuosta
pH ≈ 10 käytä ammoniakkipuskuriliuosta (NH 3 × H 2 O + NH 4 Cl).

Työ käynnissä:

1. Titrausaineen standardointi - EDTA-liuos (Na 2 H 2 Y)

Valmistetaan EDTA-liuos, jonka pitoisuus on noin 0,025 M
≈ 0,05 M liuoksesta laimentamalla se tislatulla vedellä 2 kertaa. EDTA:n standardointiin käytetään MgS04:n standardiliuosta.
jonka pitoisuus on 0,02500 mol / dm3.

Kaavio 5. Titrausaineen standardointi - EDTA-liuos

Titrauspulloon, jonka tilavuus on 250 cm 3, laitetaan 20,00 cm 3 MgSO 4 -standardiliuosta, jonka pitoisuus on 0,02500 mol / dm 3, lisätään ~ 70 cm 3 tislattua vettä, ~ 10 cm 3 tislattua vettä. ammoniakkipuskuriliuosta, jonka pH on ~ 9,5 - 10, ja lisää indikaattoria eriokromusta T noin 0,05 g
(lastan kärjessä). Tässä tapauksessa liuos muuttuu viininpunaiseksi. Pullossa olevaa liuosta titrataan hitaasti EDTA-liuoksella, kunnes väri muuttuu viininpunaisesta vihreäksi. Titraustulokset syötetään taulukkoon. 6. EDTA:n pitoisuus määritetään ekvivalenttien lain mukaan: .

Taulukko 6

EDTA-liuoksen standardoinnin tulokset

2. Ca 2+ -pitoisuuden määritys

Ca 2+:n titrauskäyrät EDTA-liuoksella pH = 10 ja pH = 12 rakennetaan itsenäisesti.

Ongelman ratkaisu mittapullossa saatetaan merkkiin asti tislatulla vedellä ja sekoitetaan huolellisesti.

Kaavio 6. Ca 2+ -pitoisuuden määritys liuoksesta

25,00 cm3:n alikvootti testiliuosta, joka sisältää kalsiumia ja magnesiumia, laitetaan erlenmeiseen titrauspulloon, jonka tilavuus on 250 cm3, lisätään -60 cm3 vettä, -10 cm3 5-prosenttista KOH-liuosta. Mg (OH) 2↓ amorfisen sakan saostumisen jälkeen liuokseen lisätään noin 0,05 g kalkonindikaattoria (lastan kärjessä) ja titrataan hitaasti EDTA-liuoksella, kunnes väri muuttuu vaaleanpunaisesta vaaleaksi. sininen. Titraustulokset ( V 1) on merkitty taulukkoon 7.

Taulukko 7

Kokemus numero		EDTA tilavuus, cm 3	Ca 2+ -pitoisuus liuoksessa, g
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00
	25,00

3. Mg 2+ -pitoisuuden määritys

Mg 2+:n titrauskäyrä EDTA-liuoksella pH = 10:ssä muodostetaan itsenäisesti.

Kaavio 7. Mg 2+ -pitoisuuden määritys liuoksesta

25,00 cm 3:n alikvootti kalsiumia ja magnesiumia sisältävää testiliuosta laitetaan titrauspulloon, jonka tilavuus on 250 cm 3, ~ 60 cm 3 tislattua vettä, ~ 10 cm 3 ammoniakkipuskuriliuosta, jonka pH on ~ 9,5-10 lisätään ja indikaattori lisätään eriokromimustaa T noin 0,05 g
(lastan kärjessä). Tässä tapauksessa liuos muuttuu viininpunaiseksi. Pullossa olevaa liuosta titrataan hitaasti EDTA-liuoksella, kunnes väri muuttuu viininpunaisesta vihreäksi. Titraustulokset ( V 2) on merkitty taulukkoon. kahdeksan.

Taulukko 8

Kalsiumia ja magnesiumia sisältävän liuoksen titraustulokset

Reagenssit

1. EDTA:n liuos, jonka molaarinen pitoisuus on ~ 0,05 mol/dm 3.

2. Cu(II):n standardiliuos, jonka tiitteri on 2,00 × 10 -3 g / dm 3.

3. H 2O tislattu.

4. Ammoniakkipuskuri, jonka pH on ~ 8 - 8,5.

5. Murexid, indikaattoriseos.

Tehtävät

1. Laske α 4 EDTA:lle pH:ssa 5, jos EDTA:n ionisaatiovakiot ovat seuraavat: K 1 = 1,0 · 10 -2, K 2 = 2,1 · 10 -3, K 3 = 6,9 · 10 -7, K 4 = 5,5 · 10 -11.

2. Piirrä titrauskäyrä 25,00 ml:lle 0,020 M nikkeliliuosta ja 0,010 M EDTA-liuosta pH = 10, jos stabiilisuusvakio on
K NiY = 10 18,62. Laske p lisättyäsi 0,00; 10.00; 25.00; 40,00; 50,00 ja 55,00 ml titrausainetta.

3. 50,00 ml:n kalsiumioneja sisältävän liuoksen titraamiseen
ja magnesiumia, tarvittiin 13,70 ml 0,12 M EDTA-liuosta pH = 12:ssa ja 29,60 ml pH = 10:ssä. Ilmoitetaan kalsiumin ja magnesiumin pitoisuus liuoksessa mg/ml.

4. Kun analysoitiin 1 litrassa vettä, löydettiin 0,2173 g kalsiumoksidia ja 0,0927 g magnesiumoksidia. Laske 0,0500 mol/l EDTA-pitoisuuden tilavuus, joka käytettiin titraamiseen.

5. Titrattaessa 25,00 ml standardiliuosta, joka sisälsi 0,3840 g magnesiumsulfaattia, kului 21,40 ml Trilon B -liuosta. Laske tämän liuoksen tiitteri kalsiumkarbonaatille ja sen moolipitoisuus.

6. Arvioi metalli-ionien kompleksometrisen titrauksen mahdollisuus pH = 2:ssa alla annettujen metallikompleksonaattien muodostumisvakioiden (stabiilisuuden) perusteella; 5; kymmenen; 12.

7. Titrattaessa 0,01 M Ca 2+ -liuosta 0,01 M EDTA-liuoksella pH = 10, stabiilisuusvakio K CaY = 10 10.6. Laske mikä pitäisi olla metallikompleksin stabiilisuuden ehdollinen vakiovakio indikaattorilla pH:ssa = 10, jos titrauksen loppupisteessä =.

8. Kompleksometrisessä titrauksessa käytetyn indikaattorin happoionisaatiovakio on 4,8 · 10 -6. Laske indikaattorin happo- ja emäksisten muotojen pitoisuus pH:ssa 4,9, jos sen kokonaispitoisuus liuoksessa on 8,0 · 10 -5 mol / l. Määritä mahdollisuus käyttää tätä indikaattoria liuosta titrattaessa
pH = 4,9, jos sen happomuodon väri vastaa kompleksin väriä.

9. Näytteen alumiinipitoisuuden määrittämiseksi 550 mg:n punnittu osa näytettä liuotettiin ja 50,00 ml kompleksoni III:n 0,05100 M liuosta lisättiin. Jälkimmäisen ylimäärä titrattiin 14,40 ml:lla 0,04800 M sinkki(II)-liuosta. Laske alumiinin massaosuus näytteessä.

10. Kun vismutti- ja jodidi-ioneja sisältävä kompleksi tuhoutuu, viimeksi mainitut titrataan Ag (I) -liuoksella ja vismutti - kompleksonilla III.
550 mg näytettä sisältävän liuoksen titraamiseen tarvitaan 14,50 ml kompleksoni III:n 0,05 000 M liuosta ja 23,25 ml 0,1000 M Ag (I) -liuosta käytetään 440 mg:n jodidi-ionin titraamiseen. näyte. Laske kompleksissa olevan vismutin koordinaatioluku, jos jodidi-ionit ovat ligandi.

11. Pb, Zn, Cu sisältävä näyte, joka painoi 0,3280 g, liuotettiin
ja siirrettiin 500,00 cm3:n mittapulloon. Päätös tehtiin kolmessa vaiheessa:
a) 10,00 cm3:n Pb, Zn, Cu sisältävän liuoksen ensimmäisen annoksen titraus kulutti 37,50 cm 3 0,0025 M EDTA-liuosta; b) toiseen osaan, jonka tilavuus oli 25,00 cm3, peitettiin Cu, ja 27,60 cm3 EDTA:ta käytettiin Pb:n ja Zn:n titraamiseen; c) kolmannessa osassa, jonka tilavuus on 100,00 cm3, peitetty Zn
ja Cu, Pb:n titraus kulutti 10,80 cm3 EDTA:ta. Määritä Pb, Zn, Cu massaosuus näytteestä.

Titrauskäyrät

Redox-mittauksessa titrauskäyrät piirretään koordinaatteina E = f(C R),
ne kuvaavat graafisesti järjestelmän potentiaalin muutosta titrauksen aikana. Ekvivalenssipisteeseen asti systeemipotentiaali lasketaan analyytin hapettuneiden ja pelkistettyjen muotojen pitoisuuksien suhteesta (koska ekvivalenssipisteeseen asti yksi titrausmuoto on käytännössä poissa), ekvivalenssipisteen jälkeen - suhteessa titrausaineen hapettuneiden ja pelkistettyjen muotojen pitoisuuteen (koska ekvivalenssipisteen jälkeen analyytti titrataan lähes kokonaan).

Potentiaali vastaavuuspisteessä määritetään kaavalla

, (26)

missä on puolireaktioihin osallistuvien elektronien lukumäärä;

- puolireaktioiden standardielektrodipotentiaalit.

Kuvassa Kuvio 10 esittää titrauskäyrää oksaalihapon H 2 C 2 O 4 liuoksesta kaliumpermanganaatti KMnO 4 liuoksella happamassa väliaineessa.
(= 1 mol/dm3).

Riisi. 10. Titrauskäyrä 100,00 cm 3 oksaaliliuosta

happo H2C204s C1/z= 0,1000 mol / dm 3 permanganaattiliuosta

kalium KMnO 4 s C1/z= 0,1000 mol / dm 3 at = 1 mol / dm 3

MnO 4:n puolireaktiopotentiaali - + 5 e+ 8H + → Mn 2+ + 4H 2 O riippuu väliaineen pH:sta, koska vetyionit osallistuvat puolireaktioon.

Permanganatometria

Titrausaine on kaliumpermanganaattiliuos KMnO 4, joka on voimakas hapetin. Perusyhtälö:

MnO 4 - + 8H + + 5e = Mn 2+ + 4H 2O, = + 1,51 V.

M1/z (KMn04) = g/mol.

Heikosti happamassa, neutraalissa ja lievästi emäksisessä väliaineessa permanganaatti-ioni pelkistyy pienemmästä redox-potentiaalista johtuen arvoon Mn +4.

MnO 4- + 2H 2O + 3e = MnO 2¯ + 4OH-, = +0,60 V.

M1/z (KMn04) = 158,03/3 = 52,68 g/mol.

Alkalisessa väliaineessa kaliumpermanganaattiliuos pelkistetään
Mn +6 asti.

MnO 4 - + 1 e = MnO 4 2-, = +0,558 V.

M1/z (KMn04) = 158,03 g/mol.

Sivureaktioiden poistamiseksi titraus kaliumpermanganaatilla suoritetaan happamassa väliaineessa, joka luodaan rikkihapolla. Ei ole suositeltavaa käyttää suolahappoa väliaineen luomiseen, koska kaliumpermanganaatti pystyy hapettamaan kloridi-ioneja.

2Cl - - 2e = Cl 2 = +1,359 V.

Useimmiten liuoksena käytetään kaliumpermanganaattia
jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti on ~ 0,05 - 0,1 mol / dm 3. Se ei ole ensisijainen standardi, koska kaliumpermanganaatin vesiliuokset pystyvät hapettamaan vettä ja siinä olevia orgaanisia epäpuhtauksia:

4MnO 4- + 2H 2O = 4MnO 2 ¯ + 3O 2 + 4OH -

Kaliumpermanganaattiliuosten hajoaminen kiihtyy mangaanidioksidin läsnä ollessa. Koska mangaanidioksidi on permanganaatin hajoamistuote, tämä sakka on autokatalyyttinen vaikutus hajoamisprosessista.

Liuosten valmistukseen käytetty kiinteä kaliumpermanganaatti on kontaminoitunut mangaanidioksidilla, joten liuoksen valmistaminen tarkasta näytteestä on mahdotonta. Riittävän stabiilin kaliumpermanganaattiliuoksen saamiseksi, kun punnittu osa KMnO 4:a on liuotettu veteen, se jätetään pimeään pulloon useiksi päiviksi (tai keitetään), minkä jälkeen MnO 2 erotetaan suodattamalla läpi. lasi- suodatin (paperisuodatinta ei voida käyttää, koska se reagoi kaliumpermanganaatin kanssa muodostaen mangaanidioksidia).

Kaliumpermanganaattiliuoksen väri on niin voimakas
että indikaattoria ei vaadita tässä menetelmässä. Jotta 100 cm 3 vettä saadaan selvästi vaaleanpunaiseksi, riittää 0,02 - 0,05 cm 3 KMnO 4 -liuosta
jonka molaarinen konsentraatioekvivalentti on 0,1 mol/dm 3 (0,02 M). Kaliumpermanganaatin väri titrauspäätepisteessä on epävakaa ja värjäytynyt vähitellen ylimääräisen permanganaatin vuorovaikutuksen seurauksena
mangaani(II)-ioneja on läsnä päätepisteessä suhteellisen suuri määrä:

2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O «5MnО 2¯ + 4H+

Toimivien ratkaisujen standardointi KMnO 4 suoritetaan natriumoksalaatilla tai oksaalihapolla (juuri uudelleenkiteytetty ja kuivattu 105 °C:ssa).

Käytä primääristen standardien liuoksia, joiden moolipitoisuus on ekvivalentti KANSSA(½ Na2C2O4) = 0,1000 tai 0,05000 mol/l.

C 2 O 4 2- - 2e ® 2CO 2, = -0,49 V

Titrimetrinen analyysi perustuu reaktioon analyytin kanssa kulutetun reagenssin määrän tarkkaan mittaukseen. Viime aikoihin asti tämän tyyppistä analyysiä kutsuttiin tavallisesti volumetriseksi, koska käytännössä yleisin menetelmä reagenssin määrän mittaamiseksi oli mitata reaktioon kulutetun liuoksen tilavuus. Nykyisin tilavuusanalyysi ymmärretään neste-, kaasu- tai kiinteän faasin tilavuuden mittaamiseen perustuvien menetelmien kokonaisuutena.

Nimi titrimetrinen liittyy sanaan titteri, joka tarkoittaa liuoksen pitoisuutta. Tiitteri ilmaisee liuenneen aineen gramman määrän 1 ml:ssa liuosta.

Titrattu eli standardiliuos on liuos, jonka pitoisuus tunnetaan suurella tarkkuudella. Titraus - titratun liuoksen lisääminen analysoituun liuokseen tarkan ekvivalenttimäärän määrittämiseksi. Titrausliuosta kutsutaan usein työliuokseksi tai titrausaineeksi. Esimerkiksi, jos happo titrataan alkalilla, alkaliliuosta kutsutaan titrausaineeksi. Titraushetkeä, jolloin lisätyn titrausaineen määrä on kemiallisesti yhtä suuri kuin titrattavan aineen määrä, kutsutaan ekvivalenssipisteeksi.

Titrimetriassa käytettävien reaktioiden on täytettävä seuraavat perusvaatimukset:

1) reaktion tulee edetä kvantitatiivisesti, ts. reaktion tasapainovakion on oltava riittävän suuri;

2) reaktion tulee edetä suurella nopeudella;

3) sivureaktioiden esiintyminen ei saa monimutkaista reaktiota;

4) täytyy olla tapa määrittää reaktion loppu.

Jos reaktio ei täytä vähintään yhtä näistä vaatimuksista, sitä ei voida käyttää titrimetrisessä analyysissä.

Titrimetriassa erotetaan suora, käänteinen ja epäsuora titraus.

Suorissa titrausmenetelmissä analyytti reagoi suoraan titrausaineen kanssa. Yksi toimiva ratkaisu riittää analysoimaan tällä menetelmällä.

Takaisin titrausmenetelmissä (tai kuten niitä kutsutaan myös jäännöstitrausmenetelmiksi) käytetään kahta titrattua työliuosta: pää- ja apuliuosta. On laajalti tunnettua esimerkiksi kloridi-ionin takaisintitraus happamissa liuoksissa. Analysoituun kloridiliuokseen lisätään ensin tunnettu ylimäärä titrattua hopeanitraattiliuosta (pääasiallinen työliuos). Tässä tapauksessa tapahtuu huonosti liukenevan hopeakloridin muodostumisreaktio.

Reagoimaton ylimäärä AgN03:a titrataan ammoniumtiosyanaattiliuoksella (aputyöliuos).

Titrimetrisen määrityksen kolmas päätyyppi on substituenttititraus tai substituutiotitraus (epäsuora titraus). Tässä menetelmässä määritettävään aineeseen lisätään erityistä reagenssia, joka reagoi sen kanssa. Yksi reaktiotuotteista titrataan sitten työliuoksella. Esimerkiksi kuparin jodometrisessa määrityksessä analysoitavaan liuokseen lisätään tunnettu ylimäärä KI:tä. Reaktio on 2Cu 2+ + 4I - = 2CuI + I 2. Vapautunut jodi titrataan natriumtiosulfaatilla.

On myös niin sanottu käänteinen titraus, jossa standardireagenssiliuos titrataan analysoidulla liuoksella.

Titrimetrisen analyysin tulosten laskenta perustuu ekvivalenssiperiaatteeseen, jonka mukaan aineet reagoivat keskenään ekvivalenttimäärinä.

Ristiriitojen välttämiseksi on suositeltavaa, että kaikki happo-emäsvuorovaikutukset saatetaan yhteen yhteiseen emäkseen, joka voi olla vetyioni. Redox-reaktioissa on tarkoituksenmukaista yhdistää reagoivan aineen määrä aineen vastaanottamien tai luovuttamien elektronien määrään tietyssä puolireaktiossa. Tämä antaa meille mahdollisuuden antaa seuraavan määritelmän.

Ekvivalentti on tietty todellinen tai ehdollinen hiukkanen, joka voi kiinnittyä, vapauttaa tai olla jokin muu näyte, joka vastaa yhtä vety-ionia happo-emäsreaktioissa tai yhtä elektronia redox-reaktioissa.

Käytettäessä termiä "ekvivalentti" on aina tarpeen osoittaa, mihin erityiseen reaktioon se viittaa. Tietyn aineen ekvivalentit eivät ole vakioarvoja, vaan ne riippuvat sen reaktion stoikiometriasta, johon ne osallistuvat.

Titrimetrisessä analyysissä käytetään erityyppisiä reaktioita: - happo-emäs-vuorovaikutus, kompleksoituminen jne., jotka täyttävät titrimetristen reaktioiden vaatimukset. Titrauksen aikana tapahtuvan reaktion tyyppi muodostaa perustan titrimetristen analyysimenetelmien luokittelulle. Seuraavat titrimetrisen analyysin menetelmät erotetaan yleensä toisistaan.

1. Happo-emäsvuorovaikutusmenetelmät liittyvät protonien siirtoprosessiin:

2. Kompleksointimenetelmät käyttävät koordinaatioyhdisteiden muodostumisreaktioita:

3. Saostusmenetelmät perustuvat huonosti liukenevien yhdisteiden muodostumisreaktioihin:

4. Hapetus-pelkistysmenetelmät yhdistävät suuren joukon redox-reaktioita:

Tietyt titrimetriset menetelmät nimettiin titrauksen aikana tapahtuvan pääreaktion tyypin tai titrausaineen nimen mukaan (esim. argentometrisissa menetelmissä titrausaine on AgNO 3 -liuos, permanganatometrisissa menetelmissä - KMnO 4 -liuos jne.).

Titrausmenetelmille on ominaista korkea tarkkuus: määritysvirhe on 0,1 - 0,3 %. Toimivat ratkaisut ovat vakaita. Saatavilla on useita indikaattoreita, jotka osoittavat vastaavuuspisteen. Kompleksointireaktioihin perustuvista titrimetrisistä menetelmistä tärkeimmät ovat reaktiot, joissa käytetään kompleksoneja. Stabiilit koordinaatioyhdisteet kompleksonien kanssa muodostavat lähes kaikki kationit, joten kompleksometriset menetelmät ovat universaaleja ja sovellettavissa monenlaisten erilaisten kohteiden analysointiin.

Happo-emäs-titrausmenetelmä perustuu happojen ja emästen välisiin vuorovaikutuksiin eli neutralointireaktioon:

H + + OH - ↔ H 2 O

Menetelmän työliuokset ovat vahvojen happojen (HCl, H 2 S, HNO3 jne.) tai vahvojen emästen (NaOH, KOH, Ba (OH) 2 jne.) liuoksia. Titrausaineesta riippuen happo-emäs-titrausmenetelmä on jaettu alaosaan happamuusmittari jos titrausaine on happoliuos, ja alkalimetria jos titrausaine on emäsliuos.

Työliuokset valmistetaan yleensä toissijaisina standardiliuoksina, koska niiden valmistuksen lähtöaineet eivät ole standardeja, ja sitten ne standardoidaan standardiaineita tai standardiliuoksia vastaan. Esimerkiksi: happoliuokset voidaan standardoida mukaan standardiaineet- natriumtetraboraatti Na 2 B 4 O 7 ∙ 10H 2 O, natriumkarbonaatti Na 2 CO 3 ∙ 10H 2 O tai NaOH, KOH standardiliuosten mukaisesti; ja emäsliuokset - oksaalihapon Н 2 С 2 О 4 ∙ Н 2 О, meripihkahapon Н 2 С 4 Н 4 О 4 tai HCl, H 2 SO 4, НNО 3 standardiliuosten mukaan.

Ekvivalenssipiste ja titrauksen loppupiste... Vastaavuussäännön mukaan titrausta on jatkettava, kunnes lisätyn reagenssin määrä vastaa analyytin sisältöä. Hetki, joka tulee titrausprosessissa, jolloin reagenssin (titrausaineen) standardiliuoksen määrästä tulee teoreettisesti tiukasti sama kuin analyytin määrä tietyn kemiallisen reaktion yhtälön mukaisesti, kutsutaan ns. vastaavuuspiste .

Ekvivalenssipiste asetetaan eri tavoin, esimerkiksi muuttamalla titrattavaan liuokseen lisätyn indikaattorin väriä. Kutsutaan hetkeä, jolloin havaittu indikaattorin värin muutos tapahtuu titrauksen päätepiste. Hyvin usein titrauksen päätepiste ei täsmälleen vastaa ekvivalenssipistettä. Yleensä ne eroavat toisistaan ​​enintään 0,02-0,04 ml (1-2 tippaa) titranttia. Tämä on titrantin määrä, joka tarvitaan vuorovaikutukseen indikaattorin kanssa.