Chimie analytique. Types de titrage Exemples de méthodes d'analyse titrimétrique

Travaux de laboratoire n° 8

ANALYSE TITRIMÉTRIQUE

Objectif du travail : se familiariser avec les bases de l'analyse titrimétrique, étudier les méthodes et techniques de base du titrage.

PARTIE THÉORIQUE

1. L'essence de l'analyse titrimétrique. Concepts de base.

L'analyse titrimétrique (volumétrique) est l'un des types les plus importants d'analyse quantitative. Ses principaux avantages sont la précision, la rapidité d'exécution et la possibilité de l'utiliser pour la détermination d'une grande variété de substances. La détermination de la teneur d'une substance dans l'analyse titrimétrique est effectuée à la suite de la réaction d'une quantité connue avec précision d'une substance avec une quantité inconnue d'une autre, suivie du calcul de la quantité de l'analyte selon l'équation de réaction. La réaction qui se déroule dans ce cas doit être stoechiométrique, c'est-à-dire que les substances doivent réagir strictement quantitativement, selon les coefficients de l'équation. Ce n'est que si cette condition est remplie que la réaction peut être utilisée pour une analyse quantitative.

L'opération principale de l'analyse titrimétrique est titrage- mélange progressif des substances jusqu'à la fin de la réaction. Habituellement, des solutions de substances sont utilisées dans l'analyse titrimétrique. Pendant le titrage, une solution d'une substance est progressivement versée dans une solution d'une autre substance jusqu'à ce que les substances aient complètement réagi. La solution qui est versée s'appelle titrant, la solution dans laquelle le titrant est versé est appelée solution titrée. Le volume de la solution titrée qui subit le titrage est appelé aliquote ou volume aliquote.

Point d'équivalence est appelé le moment qui se produit pendant le titrage lorsque les réactifs ont pleinement réagi. A ce moment ils sont en quantités équivalentes , c'est-à-dire suffisant pour la réaction complète, sans résidu.

Pour le titrage, des solutions avec une concentration connue avec précision sont utilisées, appelées la norme ou titré... Il existe plusieurs types de solutions standards.

Norme primaire est appelée une solution avec une concentration connue avec précision, préparée à partir d'un échantillon exact d'une substance. La substance pour la préparation de l'étalon primaire doit avoir une certaine composition et être d'un certain degré de pureté. La teneur en impuretés ne doit pas dépasser les normes établies. Souvent, la substance subit une purification supplémentaire pour préparer des solutions standard. Avant la pesée, la substance est séchée dans un dessiccateur sur un dessiccateur ou maintenue à une température élevée. La portion pesée est pesée sur une balance analytique et dissoute dans un certain volume de solvant. La solution étalon résultante ne doit pas changer ses propriétés pendant le stockage. Stocker les solutions étalons dans des récipients hermétiquement fermés. Si nécessaire, ils sont protégés des rayons directs du soleil et des températures élevées. Les solutions étalons de nombreuses substances (HCl, H2SO4, Na2B4O7, etc.) peuvent être stockées pendant des années sans modifier la concentration.

En raison du fait que la préparation d'une substance pour la préparation d'une solution standard est un processus long et laborieux, l'industrie chimique produit ce qu'on appelle. canaux fixes... Le Fixanal est une ampoule en verre dans laquelle une certaine quantité d'une substance est scellée. L'ampoule est brisée et la substance est transférée quantitativement dans une fiole jaugée, amenant ensuite le volume de liquide au trait. L'utilisation de canaux fixes facilite grandement le processus et raccourcit le temps de préparation de la solution étalon.

Certaines substances sont difficiles à obtenir sous une forme chimiquement pure (par exemple, le KMnO4). En raison de la teneur en impuretés, il est souvent impossible de prélever un échantillon précis d'une substance. De plus, les solutions de nombreuses substances modifient leurs propriétés pendant le stockage. Par exemple, les solutions alcalines sont capables d'absorber le dioxyde de carbone de l'air, de sorte que leur concentration change avec le temps. Dans ces cas, des étalons secondaires sont utilisés.

Norme secondaire est appelée une solution d'une substance avec une concentration connue avec précision, qui est établie selon l'étalon primaire. Les étalons secondaires (par exemple, les solutions de KMnO4, NaOH, etc.) sont conservés dans les mêmes conditions que les étalons primaires, mais leur concentration est périodiquement vérifiée par rapport aux solutions étalons de substances dites fixatrices.

2. Méthodes et types de titrage.

Pendant le titrage, une aliquote de la solution est généralement prélevée dans un flacon, puis une solution titrée y est ajoutée à partir de la burette par petites portions jusqu'à ce que le point d'équivalence soit atteint. Au point d'équivalence, le volume de titrant consommé pour le titrage de la solution est mesuré. Le titrage peut se faire de plusieurs manières.

Titrage direct réside dans le fait que la solution de l'analyte UNE titré avec une solution titrée standard V... Le titrage direct est utilisé pour titrer des solutions d'acides, de bases, de carbonates, etc.

À réversible titrage avec une aliquote de la solution étalon V titrer avec une solution de l'analyte UNE... Le titrage inverse est utilisé si l'analyte est instable dans les conditions dans lesquelles le titrage est effectué. Par exemple, l'oxydation des nitrites avec le permanganate de potassium se produit dans un environnement acide.

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

Mais les nitrites eux-mêmes sont instables dans un environnement acide.

2NaNO2 + H2SO4 ® Na2SO4 + 2HNO2

Ainsi, une solution étalon de permanganate acidifiée à l'acide sulfurique est titrée avec une solution de nitrite dont la concentration est à déterminer.

Titrage en retour utilisé dans les cas où le titrage direct n'est pas applicable : par exemple, en raison d'une très faible teneur en analyte, de l'impossibilité de déterminer le point d'équivalence, avec une réaction lente, etc. Pendant le titrage en retour à une aliquote de l'analyte UNE verser un volume mesuré avec précision d'une solution étalon d'une substance V pris en excès. Excès de matière n'ayant pas réagi V déterminé par titrage avec une solution étalon d'une substance auxiliaire AVEC... Par la différence de la quantité initiale de substance V et sa quantité restante après le déroulement de la réaction déterminent la quantité de substance V réagi avec la substance UNE, sur la base duquel la teneur de la substance est calculée UNE.

Titrage indirect ou titrage des substituants. Basé sur le fait que ce n'est pas l'analyte lui-même qui est titré, mais le produit de sa réaction avec l'excipient AVEC.

Substance ré doit être formé strictement quantitativement par rapport à la substance UNE... Après avoir déterminé la teneur du produit de réaction ré titrage avec une solution étalon d'une substance V, selon l'équation de réaction, la teneur en analyte est calculée UNE.

Les réactions utilisées en analyse titrimétrique doivent être strictement stoechiométriques, se dérouler assez rapidement et, si possible, à température ambiante. Selon le type de réaction en cours, on les distingue :

Titrage acido-basique, qui est basé sur la réaction de neutralisation.

titrage redox, basé sur des réactions redox.

Titrage complexométrique, basée sur des réactions de complexation.

3. Titrage acide-base.

Le titrage acide-base est basé sur la réaction de neutralisation entre l'acide et la base. La réaction de neutralisation produit du sel et de l'eau.

HAn + KtOH ® KtAn + H2O

La réaction de neutralisation a lieu presque instantanément à température ambiante. Le titrage acido-basique est utilisé pour déterminer les acides, les bases, ainsi que de nombreux sels d'acides faibles : carbonates, borates, sulfites, etc. En utilisant cette méthode, vous pouvez titrer des mélanges de divers acides ou bases, en déterminant la teneur de chaque composant séparément .

Lorsqu'un acide est titré avec une base ou inversement, il y a une variation progressive de l'acidité du milieu, qui s'exprime par la valeur du pH. L'eau est un électrolyte faible qui se dissocie selon une équation.

H2O ® H + + OH-

Le produit de la concentration des ions hydrogène par la concentration des ions hydroxyle est une valeur constante, et est appelé produit ionique de l'eau.

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En milieu neutre, les concentrations en ions hydrogène et en ions hydroxyde sont égales et s'élèvent à 10-7m/l. Le produit ionique de l'eau reste constant lorsqu'un acide ou une base est ajouté à l'eau. Avec l'ajout d'acide, la concentration en ions hydrogène augmente, ce qui entraîne un décalage de l'équilibre de dissociation de l'eau vers la gauche, ce qui entraîne une diminution de la concentration en ions hydroxyde. Par exemple, si = 10-3 m. / L., Alors = 10-11 m. / L. Le produit ionique de l'eau restera constant.

Si la concentration d'alcali est augmentée, la concentration d'ions hydroxyde augmentera et la concentration d'ions hydrogène diminuera, et le produit ionique de l'eau restera également constant. Par exemple, = 10-2, = 10-12

PH est appelé logarithme décimal négatif de la concentration en ions hydrogène.

pH = - lg. (2)

Sur la base de l'équation (1), nous pouvons conclure que pH = 7 en milieu neutre.

pН = - lg 10-7 = 7.

En milieu acide pH< 7, в щелочной рН >7. De même, la formule de рОН est dérivée de l'équation (1).

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

Pendant le titrage acide-base, le pH de la solution change avec chaque portion du titrant ajouté. Au point d'équivalence, le pH atteint une certaine valeur. À ce stade, le titrage doit être arrêté et le volume de titrant utilisé pour le titrage doit être mesuré. Pour déterminer le pH au point d'équivalence, construisez courbe de titrage- un graphique de la dépendance du pH de la solution sur le volume du titrant ajouté. La courbe de titrage peut être construite expérimentalement en mesurant le pH à différents moments du titrage, ou calculée théoriquement à l'aide des formules (2) ou (3). Par exemple, considérons le titrage d'un acide fort HCl avec une base forte NaOH.

Tableau 1. Titrage de 100 ml de solution de HCl 0,1 M avec une solution de NaOH 0,1 M.

Au fur et à mesure que l'alcali est ajouté à la solution acide, la quantité d'acide diminue et le pH de la solution augmente. Au point d'équivalence, l'acide est complètement neutralisé avec un alcali et pH = 7. La réaction de la solution est neutre. Avec un ajout supplémentaire d'alcali, le pH de la solution est déterminé par l'excès de NaOH. Lors de l'ajout de 101 et 110 ml. de solution de NaOH, l'excès d'alcali est de 1 et 10 ml, respectivement. La quantité de NaOH à ces deux points, basée sur la formule de la concentration molaire de la solution, est, respectivement, mol et 1 10-3 mol

Basé sur la formule (3) pour une solution titrée avec un excès d'alcali 1 et 10 ml. nous avons respectivement des valeurs de pH de 10 et 11. En utilisant les valeurs de pH calculées, nous construisons une courbe de titrage.

La courbe de titrage montre qu'au début du titrage, le pH de la solution est déterminé par la présence d'acide chlorhydrique dans la solution et change légèrement lorsqu'une solution alcaline est ajoutée. Près du point d'équivalence, une forte augmentation du pH se produit lorsqu'une très petite quantité d'alcali est ajoutée. Au point d'équivalence, seuls le sel et l'eau sont présents dans la solution. Le sel d'une base forte et d'un acide fort ne subit pas d'hydrolyse et donc la réaction de la solution est neutre, pH = 7. Un ajout supplémentaire d'alcali entraîne une augmentation du pH de la solution, qui change également légèrement avec le volume du titrant ajouté, comme au début du titrage. Dans le cas du titrage d'acides forts avec des bases fortes et vice versa, le point d'équivalence coïncide avec le point de neutralité de la solution.

Lors du titrage d'un acide faible avec une base forte, une image légèrement différente est observée. Les acides faibles en solution ne se dissocient pas complètement et l'équilibre s'établit dans la solution.

HAn ® H + + An-.

La constante de cet équilibre est appelée constante de dissociation acide.

(4)

Comme l'acide faible ne se dissocie pas complètement, la concentration en ions hydrogène ne peut pas être réduite à la concentration totale de l'acide dans la solution comme c'était le cas dans le cas du titrage d'un acide fort. (6)

Lorsqu'une solution alcaline est ajoutée à une solution d'acide faible, un sel d'acide faible se forme dans la solution. Les solutions contenant un électrolyte faible et son sel sont appelées solutions tampons... Leur acidité dépend non seulement de la concentration d'un électrolyte faible, mais aussi de la concentration de sel. La formule (5) peut être utilisée pour calculer le pH des solutions tampons.

СKtAn - concentration en sel dans la solution tampon.

KD - constante de dissociation d'un électrolyte faible

СHАn - concentration d'électrolyte faible en solution.

Les solutions tampons ont la propriété de maintenir une certaine valeur de pH lorsqu'un acide ou une base est ajouté (d'où leur nom). L'ajout d'un acide fort à la solution tampon entraîne le déplacement de l'acide faible de son sel et, par conséquent, la fixation d'ions hydrogène :

KtAn + H + ® Kt + + HAn

Lorsqu'une base forte est ajoutée, celle-ci est immédiatement neutralisée par l'acide faible présent dans la solution pour former un sel,

HAn + OH-® HOH + An-

ce qui conduit également à la stabilisation du pH de la solution tampon. Les solutions tampons sont largement utilisées dans la pratique de laboratoire lorsqu'il est nécessaire de créer un milieu avec une valeur de pH constante.

A titre d'exemple, considérons un titrage de 100 ml. 0,1M. solution d'acide acétique CH3COOH, 0,1M. solution de NaOH.

Lorsque l'alcali est ajouté à la solution d'acide acétique, une réaction se produit.

CH3COOH + NaOH ® CH3COONa + H2O

On peut voir à partir de l'équation de réaction que CH3COOH et NaOH réagissent dans un rapport de 1: 1, par conséquent, la quantité d'acide ayant réagi est égale à la quantité d'alcali contenue dans le titrant ajouté. La quantité d'acétate de sodium CH3COONa formée est également égale à la quantité d'alcali qui a pénétré dans la solution pendant le titrage.

Au point d'équivalence, l'acide acétique est complètement neutralisé et l'acétate de sodium est présent dans la solution. Cependant, la réaction de la solution au point d'équivalence n'est pas neutre, car l'acétate de sodium en tant que sel d'un acide faible subit une hydrolyse anionique.

CH3COO - + H + OH- ® CH3COOH + OH-.

On peut montrer que la concentration d'ions hydrogène dans une solution d'un sel d'un acide faible et d'une base forte peut être calculée par la formule.

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CH3COOH a réagi.

CH3COOH restant en solution

1,00 10-2

1,00 10-2

0 ,100

Sur la base des données obtenues, nous construisons la courbe de titrage d'un acide faible avec une base forte.

Les courbes de titrage vous permettent de déterminer avec précision le pH d'une solution au point d'équivalence, ce qui est important pour déterminer le point final du titrage. La détermination du point d'équivalence peut être effectuée par la méthode instrumentale, en mesurant directement le pH de la solution à l'aide d'un pH-mètre, mais le plus souvent, des indicateurs acido-basiques sont utilisés à ces fins. Les indicateurs de par leur nature sont des substances organiques qui changent de couleur en fonction du pH du milieu. Les indicateurs eux-mêmes sont des acides ou des bases faibles qui se dissocient de manière réversible selon l'équation :

НInd ® H + + Ind-

Les formes moléculaires et ioniques de l'indicateur ont des couleurs différentes et se transforment l'une dans l'autre à une certaine valeur de pH. La plage de pH dans laquelle l'indicateur change de couleur est appelée intervalle de transition de l'indicateur. L'intervalle de transition pour chaque indicateur est strictement individuel. Par exemple, l'indicateur rouge de méthyle change de couleur dans la plage de pH = 4,4 - 6,2. Au pH< 4,4 индикатор окрашен в красный цвет, при рН >6,2 en jaune. La phénolphtaléine en milieu acide est incolore, dans la plage de pH = 8 - 10, elle acquiert une couleur framboise. Afin de choisir le bon indicateur, il est nécessaire de comparer son intervalle de transition avec le saut de pH sur la courbe de titrage. L'intervalle de transition de l'indicateur doit, si possible, coïncider avec le saut de pH. Par exemple, lors du titrage d'un acide fort avec une base forte, un saut de pH est observé dans la plage 4-10. Cet intervalle comprend les intervalles de transition d'indicateurs tels que le rouge de méthyle (4,4 - 6,2), la phénolphtaléine (8 - 10), le tournesol (5 - 8). Tous ces indicateurs conviennent pour établir le point d'équivalence dans un titrage donné. Des indicateurs tels que le jaune d'alizarine (10 - 12), le bleu de thymol (1,2 - 2,8) sont totalement inadaptés dans ce cas. Leur utilisation donnera des résultats d'analyse complètement incorrects.

Lors du choix d'un indicateur, il est souhaitable que le changement de couleur soit le plus contrasté et le plus net. A cet effet, des mélanges de divers indicateurs ou des mélanges d'indicateurs avec des colorants sont parfois utilisés.

3. Titrage oxydatif - réducteur.

(rédoxymétrie, oxymétrie.)

Redox comprend un vaste groupe de méthodes d'analyse titrimétrique basées sur l'occurrence de réactions redox. Le titrage redox utilise une variété d'agents oxydants et réducteurs. Dans ce cas, il est possible de doser les agents réducteurs par titrage avec des solutions étalons d'agents oxydants, et inversement, la détermination d'agents oxydants par des solutions étalons d'agents réducteurs. En raison d'une grande variété de réactions redox, cette méthode permet la détermination d'un grand nombre d'une grande variété de substances, y compris celles qui ne présentent pas directement de propriétés redox. Dans ce dernier cas, un titrage en retour est utilisé. Par exemple, lors de la détermination du calcium, ses ions précipitent l'oxalate - un ion

Ca2 + + C2O42- ® CaC2O4¯

L'oxalate en excès est ensuite titré avec du permanganate de potassium.

Le titrage redox présente un certain nombre d'autres avantages. Les réactions redox sont suffisamment rapides pour que le titrage puisse être effectué en quelques minutes seulement. Beaucoup d'entre eux procèdent en milieux acides, neutres et alcalins, ce qui élargit considérablement les possibilités d'utilisation de cette méthode. Dans de nombreux cas, la fixation du point d'équivalence est possible sans l'utilisation d'indicateurs, car les solutions titrées utilisées sont colorées (KMnO4, K2Cr2O7) et au point d'équivalence la couleur de la solution titrée change d'une goutte de titrant. Les principaux types de titrage redox se distinguent par l'agent oxydant utilisé dans la réaction.

Permanganatométrie.

Dans cette méthode de titrage redox, le permanganate de potassium KMnO4 sert d'agent oxydant. Le permanganate de potassium est un puissant agent oxydant. Il est capable de réagir dans des environnements acides, neutres et alcalins. Le pouvoir oxydant du permanganate de potassium n'est pas le même dans différents milieux. Il est plus prononcé dans un environnement acide.

MnO4- + 8H + + 5e ® Mn + + 4H2O

MnO4- + 2H2O + 3e ® MnO2¯ + 4OH-

MnO4- + e ® MnO42-

La méthode permanganatométrique permet de déterminer une grande variété de substances : Fe2+, Cr2+, Mn2+, Cl-, Br-, SO32-, S2O32-, NO2, - Fe3+, Ce4+, Cr2O72+, MnO2, NO3 -, ClO3-, etc. De nombreuses substances organiques : phénols, sucres aminés, aldéhydes, acide oxalique, etc.

La permanganatométrie présente de nombreux avantages.

1. Le permanganate de potassium est une substance bon marché et facilement disponible.

2. Les solutions de permanganate sont de couleur pourpre, de sorte que le point d'équivalence peut être défini sans utiliser d'indicateurs.

3. Le permanganate de potassium est un agent oxydant puissant et convient donc pour la détermination de nombreuses substances qui ne sont pas oxydées par d'autres agents oxydants.

4. Le titrage au permanganate peut être réalisé avec différentes réactions du milieu.

La permanganatométrie présente également certains inconvénients.

1. Le permanganate de potassium est difficile à obtenir sous une forme chimiquement pure. Par conséquent, il est difficile de préparer une solution étalon basée sur un échantillon exact de la substance. Pour le titrage, des étalons secondaires de permanganate sont utilisés, dont la concentration est définie en fonction des solutions étalons d'autres substances: (NH4) 2C2O4, K4, H2C2O4, etc., appelées substances de réglage.

2. Les solutions de permanganate sont instables et, lors d'un stockage à long terme, changent leur concentration, qui doit être vérifiée périodiquement à l'aide de solutions de substances durcissantes.

3. L'oxydation de nombreuses substances avec le permanganate à température ambiante est lente et la réaction nécessite le chauffage de la solution.

Iodométrie.

Dans le titrage iodométrique, l'agent oxydant est l'iode. L'iode oxyde de nombreux agents réducteurs : SO32-, S2O32-, S2-, N2O4, Cr2+, etc. Mais le pouvoir oxydant de l'iode est bien inférieur à celui du permanganate. L'iode est peu soluble dans l'eau, il est donc généralement dissous dans une solution de KI. La concentration de la solution étalon d'iode est ajustée avec la solution étalon de thiosulfate de sodium Na2S2O3.

2S2O32- + I2 ® S4O62- + 2I-

Pour la détermination iodométrique, diverses méthodes de titrage sont utilisées. Les substances facilement oxydées par l'iode sont titrées directement avec une solution étalon d'iode. C'est ainsi qu'ils définissent : CN-, SO32-, S2O32-, etc.

Les substances plus difficiles à oxyder avec l'iode sont titrées par titrage en retour : un excès de solution d'iode est ajouté à la solution de l'analyte. Après la fin de la réaction, l'excès d'iode est titré avec une solution standard de thiosulfate. L'indicateur en titrage iodométrique est généralement l'amidon, qui donne une coloration bleue caractéristique à l'iode, à l'apparence de laquelle on peut juger de la présence d'iode libre dans la solution.

De nombreux agents oxydants sont dosés par la méthode de titrage iodométrique indirect : un certain volume d'une solution étalon d'iodure de potassium est versé dans la solution d'agent oxydant, tandis que de l'iode libre est libéré, qui est ensuite titré avec une solution étalon de thiosulfate. Cl2, Br2, O3, KMnO4, BrO32-, etc. sont déterminés par titrage indirect.

Avantages de la méthode iodométrique.

1. La méthode iodométrique est très précise et surpasse les autres méthodes de titrage redox.

2. Les solutions d'iode sont colorées, ce qui permet dans certains cas de déterminer le point d'équivalence sans utiliser d'indicateurs.

3. L'iode est facilement soluble dans les solvants organiques, ce qui lui permet d'être utilisé pour le titrage de solutions non aqueuses.

L'iodométrie présente également certains inconvénients.

1. L'iode est une substance volatile et pendant le titrage, il peut être perdu en raison de l'évaporation. Par conséquent, le titrage iodométrique doit être effectué rapidement et, si possible, à froid.

2. Les ions iodure sont oxydés par l'oxygène de l'air, c'est pourquoi le titrage iodométrique doit être effectué rapidement.

3. Donner les définitions des concepts : étalon primaire, étalon secondaire, titrant, volume aliquote, titrage.

4. Quels types d'analyses titrimétriques existent, sur quoi repose leur classification ?

5. Énumérez les principaux types de titrage redox. Donnez une brève description de la permanganatométrie et de l'iodométrie.

6. Qu'appelle-t-on un point d'équivalence ? Quels sont les moyens de l'établir, et lesquels d'entre eux ont été utilisés dans ce travail de laboratoire ?

7. A quoi servent les courbes de titrage ? Quels sont les principes de leur construction en titrage acido-basique et redox ?

L'analyse titrimétrique (analyse volumétrique) est une méthode d'analyse quantitative basée sur la mesure du volume ou de la masse d'un réactif nécessaire à une réaction avec un analyte. L'analyse titrimétrique est largement utilisée dans les laboratoires biochimiques, cliniques, sanitaires et hygiéniques et autres pour la recherche expérimentale et pour les analyses cliniques. Par exemple, lors de l'établissement de l'équilibre acido-basique, de la détermination de l'acidité du suc gastrique, de l'acidité et de l'alcalinité de l'urine, etc. L'analyse titrimétrique est également l'une des principales méthodes d'analyse chimique dans les laboratoires de contrôle et de pharmacie analytique.

La quantité de substance d'essai dans l'analyse titrimétrique est déterminée par titrage : une solution d'une autre substance de concentration connue est progressivement ajoutée à un volume mesuré avec précision d'une solution de la substance d'essai jusqu'à ce que sa quantité devienne chimiquement équivalente à la quantité de substance d'essai . L'état d'équivalence est appelé point d'équivalence de titrage. Une solution d'un réactif de concentration connue utilisée pour le titrage est appelée solution titrée (solution étalon ou titrant) : la concentration exacte d'une solution titrée peut être exprimée par le titre (g/ml), la normalité (eq/l), etc. .

Les exigences suivantes sont imposées aux réactions utilisées dans l'analyse titrimétrique : les substances doivent réagir dans des rapports strictement quantitatifs (stoechiométriques) sans réactions secondaires ; les réactions doivent se dérouler rapidement et pratiquement jusqu'à la fin ; pour établir le point d'équivalence, il est nécessaire d'utiliser des méthodes suffisamment fiables, l'influence de substances étrangères sur le déroulement de la réaction doit être exclue. De plus, il est souhaitable que dans l'analyse titrimétrique les réactions se déroulent à température ambiante.

Le point d'équivalence en analyse titrimétrique est déterminé par une modification de la couleur de la solution titrée ou de l'indicateur introduit au début ou pendant le titrage, une modification de la conductivité électrique de la solution, une modification du potentiel d'une électrode plongée dans un solution titrée, une modification de la valeur actuelle, de la densité optique, etc.

L'une des méthodes largement utilisées pour fixer le point d'équivalence est la méthode de l'indicateur. Les indicateurs sont des substances qui permettent de fixer le point final du titrage (le moment d'un changement brutal de la couleur de la solution titrée). Le plus souvent, un indicateur est ajouté à l'ensemble de la solution à titrer (indicateur interne). Lorsque vous travaillez avec des indicateurs externes, prélevez périodiquement une goutte de la solution titrée et mélangez-la avec une goutte de la solution indicatrice ou placez-la sur du papier indicateur (ce qui entraîne la perte de l'analyte).

Le processus de titrage est représenté graphiquement sous la forme de courbes de titrage, qui vous permettent de visualiser tout le déroulement du titrage et de sélectionner l'indicateur le plus approprié pour obtenir des résultats précis, car la courbe de titrage peut être comparée à l'intervalle de changement de couleur de l'indicateur.

Les erreurs d'analyse titrimétrique peuvent être méthodiques et spécifiques, en raison des particularités de cette réaction. Les erreurs méthodologiques sont associées aux particularités de la méthode de titrage et dépendent des erreurs des instruments de mesure, de l'étalonnage de la verrerie volumétrique, des pipettes, des burettes, de l'écoulement incomplet des liquides le long des parois de la verrerie volumétrique.

Des erreurs spécifiques sont dues aux particularités de cette réaction et dépendent de la constante d'équilibre de la réaction et de la précision de détection du point d'équivalence. molécule pharmaceutique analgine

Les méthodes d'analyse titrimétrique, en fonction des réactions qui les sous-tendent, sont réparties dans les groupes principaux suivants :

• 1. Les méthodes de neutralisation, ou titrage acide-base, sont basées sur des réactions de neutralisation, c'est-à-dire sur l'interaction d'acides et de bases. Ces méthodes comprennent l'acidimétrie (détermination quantitative des bases à l'aide de solutions titrées d'acides), l'alcalimétrie (détermination des acides à l'aide de solutions titrées de bases), l'halométrie (détermination quantitative des sels à l'aide de bases ou d'acides s'ils réagissent avec des sels dans des rapports stoechiométriques).
• 2. Les méthodes de précipitation sont basées sur le titrage de substances qui forment des composés insolubles dans un certain milieu, par exemple, des sels de baryum, d'argent, de plomb, de zinc, de cadmium, de mercure (II), de cuivre (III), etc. Ces méthodes incluent l'argentométrie (titration avec une solution de nitrate d'argent), mercurométrie (titration avec une solution de nitrate de mercure nitreux), etc.
• 3. Les méthodes de complexation, ou complexométrie (mercurimétrie, fluorométrie, etc.), reposent sur l'utilisation de réactions dans lesquelles se forment des composés complexes, par exemple Ag + + 2CN-N Ag (CN) 2]. Les méthodes de complexation sont étroitement liées aux méthodes de précipitation car de nombreuses réactions de précipitation s'accompagnent de complexation, et la formation de complexes s'accompagne de la précipitation de composés peu solubles.
• 4. Les méthodes d'oxydation - réduction, ou oxydimétrie, comprennent la permanganatométrie, la chromatométrie (bichromatométrie), l'iodométrie, la bromatométrie, la cérimétrie, la vanadométrie, etc.

but du travail : acquisition de compétences dans l'application d'une des méthodes d'analyse quantitative - titrimétrique, et formation aux techniques élémentaires de traitement statistique des résultats de mesure.

Partie théorique

L'analyse titrimétrique est une méthode d'analyse chimique quantitative basée sur la mesure du volume d'une solution d'un réactif de concentration connue avec précision, consommée pour la réaction avec un analyte.

La détermination titrimétrique d'une substance est effectuée par titrage - l'ajout d'une des solutions à l'autre par petites portions et des gouttes séparées avec une fixation constante (contrôle) du résultat.

L'une des deux solutions contient une substance à une concentration inconnue et constitue la solution analysée.

La deuxième solution contient un réactif de concentration connue et est appelée solution de travail, solution standard ou titrant.

Exigences pour les réactions utilisées dans l'analyse titrimétrique :

1. La capacité à fixer le point d'équivalence, la plus utilisée est l'observation de sa couleur, qui peut évoluer dans les conditions suivantes :

L'un des réactifs est coloré, et le réactif coloré change de couleur au cours de la réaction ;

Les substances utilisées - indicateurs - changent de couleur en fonction des propriétés de la solution (par exemple, en fonction de la réaction du milieu).

2. Le déroulement quantitatif de la réaction, jusqu'à l'équilibre, caractérisé par la valeur correspondante de la constante d'équilibre

3. Vitesse suffisante de réaction chimique, car il est extrêmement difficile de fixer le point d'équivalence dans les réactions à écoulement lent.

4. Absence de réactions secondaires dans lesquelles des calculs précis sont impossibles.

Les méthodes d'analyse titrimétrique peuvent être classées selon la nature de la réaction chimique qui sous-tend le dosage des substances : titrage acido-basique (neutralisation), précipitation, complexation, oxydo-réduction.

Travailler avec des solutions.

Fioles jaugées sont conçus pour mesurer le volume exact de liquide. Ce sont des récipients ronds à fond plat avec un long col étroit, sur lesquels il y a une marque à laquelle le flacon doit être rempli (Fig. 1).

Fig. 1 Fioles jaugées

Technique de préparation de solutions en fioles jaugées à partir de canaux fixes.

Pour préparer une solution à partir du fixanal, l'ampoule est cassée sur un entonnoir inséré dans une fiole jaugée, le contenu de l'ampoule est lavé à l'eau distillée ; puis le dissoudre dans une fiole jaugée. La solution dans la fiole jaugée est portée au trait. Après avoir amené le niveau de liquide au repère, la solution dans le ballon est bien mélangée.

Burettes sont de minces tubes de verre, gradués en millilitres (Fig. 2). Un robinet en verre est soudé à l'extrémité inférieure légèrement conique de la burette ou un tuyau en caoutchouc avec un verrou à bille et un bec en verre est fixé. Pour le travail, choisir une burette en fonction du volume de solution utilisé dans l'analyse.

Figure 2. Burettes

Comment travailler avec une burette

1. La burette est lavée à l'eau distillée.

2. La burette préparée pour le travail est fixée verticalement dans un support, à l'aide d'un entonnoir la solution est versée dans la burette de manière à ce que son niveau soit au-dessus du repère zéro.

3. Retirez les bulles d'air de l'extrémité inférieure tirée de la burette. Pour ce faire, repliez-le et libérez le liquide jusqu'à ce que tout l'air soit éliminé. Ensuite, le capillaire est abaissé.

4. Réglez le niveau de liquide dans la burette sur la graduation zéro.

5. Pendant le titrage, appuyer sur le tube en caoutchouc sur le côté de la bille et drainer le liquide de la burette dans le ballon en faisant tourner ce dernier. Tout d'abord, le titrant dans la burette est versé en un mince filet. Lorsque la couleur de l'indicateur à l'endroit où tombent les gouttes de titrant commence à changer, la solution est versée avec précaution, goutte à goutte. Le titrage est arrêté lorsqu'il y a un changement brusque de la couleur de l'indicateur suite à l'ajout d'une goutte de titrant, et le volume de la solution consommée est enregistré.

6. À la fin du travail, le titrant est drainé de la burette, la burette est lavée à l'eau distillée.

Méthode de titrage acide-base (neutralisation)

La méthode de titrage acide-base est basée sur la réaction de l'interaction des acides et des bases, c'est-à-dire sur la réaction de neutralisation :

H + + OH¯ = H 2 O

Lors de l'exécution de cette tâche, la méthode de titrage acide-base est utilisée, basée sur l'utilisation d'une réaction de neutralisation :

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

La méthode consiste dans le fait qu'une solution d'acide sulfurique d'une concentration connue est progressivement ajoutée à une solution de l'analyte - hydroxyde de sodium. L'ajout de la solution acide est poursuivi jusqu'à ce que sa quantité devienne équivalente à la quantité d'hydroxyde de sodium ayant réagi avec elle, c'est-à-dire pour neutraliser les alcalis. Le moment de neutralisation est établi par le changement de couleur de l'indicateur ajouté à la solution à titrer. Par la loi des équivalents d'après l'équation :

C n (à toi) V (à toi) = C n (alcali) V (alcali)

C n (to-you) et C n (alcali) - concentrations molaires d'équivalents de solutions réactives, mol / l;

V (à vous) et V (alcali) - volumes de solutions réactives, l (ml).

C (NaOH) et - concentrations molaires en équivalent NaOH et H 2 SO 4 dans les solutions réactives, mol/l ;

V (NaOH) et ) - les volumes des solutions réactives d'alcali et d'acide, ml.

Exemples de résolution de problèmes.

1. Neutralisation de 0,05 l de solution acide consommée 20 cm 3 de solution alcaline 0,5 N. Quelle est la normalité acide?

2. Quelle quantité et quelle substance restera en excès si 120 cm 3 de solution d'hydroxyde de potassium 0,3N sont ajoutés à 60 cm 3 d'une solution 0,4 N d'acide sulfurique ?

La solution des tâches pour déterminer le pH d'une solution, des concentrations de différents types est présentée dans le manuel méthodologique.

PARTIE EXPÉRIMENTALE

Obtenez un flacon avec une solution alcaline d'une concentration inconnue de l'assistant de laboratoire. Mesurer les échantillons de la solution analysée avec une éprouvette de 10 ml dans trois ballons de titrage coniques. Ajouter 2-3 gouttes d'indicateur de méthyle orange à chacun d'eux. La solution va prendre une couleur jaune (jaune orangé de méthyle en milieu alcalin et rouge orangé en milieu acide).

Préparer le dispositif de titrage au fonctionnement (Fig. 3) Rincer la burette avec de l'eau distillée, puis la remplir d'une solution d'acide sulfurique de concentration exactement connue (la concentration molaire de l'équivalent de H 2 SO 4 est indiquée sur le flacon) ci-dessus la division zéro. Pliez le tube en caoutchouc avec la pointe en verre vers le haut et, en tirant le caoutchouc loin de l'olive en verre recouvrant la sortie de la burette, libérez lentement le liquide afin qu'aucune bulle d'air ne reste dans la pointe après le remplissage. Vider l'excès de solution acide de la burette dans le bécher placé, tandis que le ménisque inférieur du liquide dans la burette doit être à division zéro.

Placer l'un des flacons de la solution alcaline sous la pointe de la burette sur une feuille de papier blanc et procéder directement au titrage : alimenter lentement l'acide de la burette d'une main, et de l'autre, agiter la solution en continu dans un mouvement circulaire du ballon dans un plan horizontal. À la fin du titrage, la solution acide de la burette doit être alimentée goutte à goutte jusqu'à ce qu'une goutte de la solution prenne une couleur orange qui ne s'estompe pas.

Déterminer le volume d'acide consommé pour le titrage avec une précision de 0,01 ml. Compter les divisions de la burette le long du ménisque inférieur, avec l'œil au niveau du ménisque.

Répétez le titrage 2 fois de plus, en commençant à chaque fois à zéro division de la burette. Enregistrer les résultats du titrage dans le tableau 1.

Calculer la concentration de la solution alcaline par la formule :

Tableau 1

Résultats du titrage pour la solution d'hydroxyde de sodium

Effectuer un traitement statistique des résultats de titrage selon la méthode décrite en annexe. Résumer les résultats du traitement statistique des données expérimentales dans le tableau 2.

Tableau 2

Résultats du traitement statistique des données expérimentales sur le titrage de la solution d'hydroxyde de sodium. Probabilité de confiance = 0,95.

m			S x

Enregistrer le résultat de la détermination de la concentration molaire de l'équivalent NaOH dans la solution analysée sous la forme d'un intervalle de confiance.

QUESTIONS POUR LA MAITRISE DE SOI

1. Une solution d'hydroxyde de potassium a un pH de 12. La concentration de la base dans la solution à 100 % de dissociation est égale à… mol/l.

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

2. Neutralisation de 0,05 l de solution acide consommée 20 cm 3 de solution alcaline 0,5 n. Quelle est la normalité acide?

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

3. Quelle quantité et quelle substance restera en excès si 125 cm 3 de solution d'hydroxyde de potassium 0,2 N sont ajoutés à 75 cm 3 de solution d'acide sulfurique 0,3 N ?

1) 0,0025 g d'alcali; 2) 0,0025 g d'acide; 3) 0,28 g d'alcali; 4) 0,14 g d'alcali; 5) 0,28 g d'acide.

4. La méthode d'analyse basée sur la détermination de l'élévation du point d'ébullition est appelée ...

1) spectrophotométrique ; 2) potentiométrique ; 3) ébulioscopique ; 4) radiométrique ; 5) conductométrique.

5. Déterminer la concentration en pourcentage, la molarité et la normalité d'une solution d'acide sulfurique obtenue en dissolvant 36 g d'acide dans 114 g d'eau, si la densité de la solution est de 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.

Classification des méthodes d'analyse titrimétrique

Chimie analytique

Les méthodes d'analyse titrimétrique peuvent être classées selon la nature de la réaction chimique sous-jacente à la détermination des substances et selon la méthode de titrage.

De par leur nature, les réactions utilisées en analyse titrimétrique appartiennent à différents types - réactions de combinaison d'ions et réactions d'oxydo-réduction. Conformément à cela, les déterminations titrimétriques peuvent être subdivisées en les méthodes principales suivantes : méthode de titrage acide-base (neutralisation), méthodes de précipitation et de complexation, méthode d'oxydoréduction.

Méthode de titrage acide-base (neutralisation). Cela inclut des définitions basées sur l'interaction des acides et des bases, c'est-à-dire sur la réaction de neutralisation :

La méthode de titrage acido-basique (neutralisation) détermine la quantité d'acides (alcalimétrie) ou de bases (acidimétrie) dans une solution donnée, la quantité de sels d'acides faibles et de bases faibles, ainsi que les substances qui réagissent avec ces sels. L'utilisation de solvants non aqueux (alcools, acétone, etc.) a permis d'élargir la gamme des substances pouvant être dosées par cette méthode.

Méthodes de précipitation et de complexation. Cela inclut les déterminations titrimétriques basées sur la précipitation de l'un ou l'autre ion sous la forme d'un composé peu soluble ou sa liaison dans un complexe peu dissocié.

Méthodes d'oxydo-réduction (rédoxymétrie). Ces méthodes sont basées sur des réactions d'oxydation et de réduction. Ils sont généralement appelés en fonction de la solution titrée du réactif utilisé, par exemple :

la permanganatométrie, qui utilise des réactions d'oxydation avec le permanganate de potassium KMnO4 ;

l'iodométrie, qui utilise les réactions d'oxydation avec l'iode ou de réduction avec les ions I ;

la bichromatométrie, qui utilise des réactions d'oxydation avec le bichromate de potassium К2Сr2О7 ;

la bromatométrie, qui utilise des réactions d'oxydation avec le bromate de potassium KBrO3.

Les méthodes d'oxydation - réduction comprennent également la cérimétrie (oxydation avec des ions Ce4 +), la vanadatométrie (oxydation avec des ions VO3), la titanométrie (réduction avec des ions T13 +). Selon la méthode de titrage, on distingue les méthodes suivantes.

Méthode de titrage direct. Dans ce cas, l'ion à doser est titré avec une solution de réactif (ou inversement).

Méthode de substitution. Cette méthode est utilisée lorsque, pour une raison ou une autre, il est difficile de déterminer le point d'équivalence, par exemple, lorsque l'on travaille avec des substances instables, etc.

Méthode de titrage en retour (titrage des résidus). Cette méthode est utilisée lorsqu'il n'y a pas d'indicateur approprié ou lorsque la réaction principale ne se déroule pas très rapidement. Par exemple, pour déterminer le CaCO3, un échantillon d'une substance est traité avec un excès d'une solution titrée d'acide chlorhydrique :

Quelle que soit la méthode utilisée pour la définition, on suppose toujours :

1) mesure précise des volumes d'une ou des deux solutions réactives ;

2) la présence d'une solution titrée avec laquelle le titrage est effectué ;

3) calcul des résultats d'analyse.

Conformément à cela, avant de passer à l'examen des différentes méthodes d'analyse titrimétrique, concentrons-nous sur la mesure des volumes, le calcul des concentrations et la préparation des solutions titrées, ainsi que les calculs pour les déterminations titrimétriques.

Point d'équivalence

Point d'équivalence (en analyse titrimétrique) - le moment du titrage lorsque le nombre d'équivalents du titrant ajouté est équivalent ou égal au nombre d'équivalents de l'analyte dans l'échantillon. Dans certains cas, plusieurs points d'équivalence sont observés qui se succèdent, par exemple lors du titrage d'acides polybasiques ou lors du titrage d'une solution dans laquelle sont présents plusieurs ions à doser.

La courbe de titrage comporte un ou plusieurs points d'inflexion correspondant aux points d'équivalence.

Le point final du titrage (similaire au point d'équivalence, mais pas le même) est le moment où l'indicateur change de couleur lors du titrage colorimétrique.

Méthodes de détermination du point d'équivalence

Utiliser des indicateurs

Ce sont des substances qui changent de couleur au cours de processus chimiques. Les indicateurs acido-basiques tels que la phénolphtaléine changent de couleur en fonction du pH de la solution dans laquelle ils se trouvent. Les indicateurs redox changent de couleur suite à une modification du potentiel du système et sont donc utilisés dans le titrage redox. Avant de commencer le titrage, quelques gouttes de l'indicateur sont ajoutées à la solution à tester et le titrant est ajouté goutte à goutte. Dès que la solution, suivant l'indicateur, change de couleur, le titrage est arrêté, ce moment est approximativement le point d'équivalence.

La règle pour choisir un indicateur - pendant le titrage, un indicateur est utilisé qui change de couleur près du point d'équivalence, c'est-à-dire l'intervalle de transition de couleur de l'indicateur doit, si possible, coïncider avec le saut de titrage.

Potentiométrie

Dans ce cas, un appareil est utilisé pour mesurer le potentiel d'électrode de la solution. Lorsque le point d'équivalence est atteint, le potentiel de l'électrode de travail change fortement.

Avec pH-mètres

Un pH-mètre est essentiellement aussi un potentiomètre qui utilise une électrode dont le potentiel dépend de la teneur en ions H + dans la solution ; c'est un exemple d'utilisation d'une électrode sélective d'ions. De cette façon, le changement de pH peut être surveillé pendant tout le processus de titrage. Lorsque le point d'équivalence est atteint, le pH change radicalement. Cette méthode est plus précise que le titrage à l'aide d'indicateurs acido-basiques et peut être facilement automatisée.

Conductivité

La conductivité d'une solution d'électrolyte dépend des ions qu'elle contient. Pendant le titrage, la conductivité change souvent de manière significative (par exemple, dans le titrage acide-base, les ions H + et OH– interagissent pour former une molécule H2O neutre, ce qui provoque une modification de la conductivité de la solution). La conductivité totale d'une solution dépend également des autres ions présents (par exemple, des contre-ions), qui y apportent des contributions différentes. Elle dépend à son tour de la mobilité de chaque ion et de la concentration totale en ions (force ionique). À cet égard, prédire le changement de conductivité est beaucoup plus difficile que de le mesurer.

Changement de couleur

Au cours de certaines réactions, un changement de couleur se produit même sans l'ajout d'un indicateur. Ceci est le plus souvent observé dans le titrage redox, lorsque les matériaux de départ et les produits de réaction ont des couleurs différentes dans différents états d'oxydation.

Sédimentation

Si un solide insoluble se forme au cours de la réaction, un précipité se forme à la fin du titrage. Un exemple classique d'une telle réaction est la formation de chlorure d'argent AgCl hautement insoluble à partir des ions Ag + et Cl–. Étonnamment, cela ne nous permet pas de déterminer avec précision la fin du titrage, c'est pourquoi le titrage par précipitation est le plus souvent utilisé comme titrage en retour.

Titrage calorimétrique isotherme

Un calorimètre de titrage isotherme est utilisé, qui détermine le point d'équivalence par la quantité de chaleur libérée ou absorbée par le système réactif. Cette méthode est importante dans le titrage biochimique, par exemple, pour déterminer comment un substrat enzymatique se lie à une enzyme.

Titrimétrie thermométrique

La titrimétrie thermométrique est une technique extrêmement flexible. Elle diffère de la titrimétrie calorimétrique en ce que la chaleur de réaction, qui est indiquée par une baisse ou une augmentation de la température, n'est pas utilisée pour déterminer la quantité d'une substance contenue dans une solution échantillon. Au contraire, le point d'équivalence est déterminé en fonction de la zone dans laquelle se produit le changement de température. Selon que la réaction entre le titrant et la substance d'essai est exothermique ou endothermique, la température augmentera ou diminuera pendant le processus de titrage. Lorsque toute la substance d'essai a réagi avec le titrant, la modification de la région dans laquelle la température augmente ou diminue vous permet de déterminer le point d'équivalence et de courber la courbe de température. Le point d'équivalence exact peut être déterminé en prenant la dérivée seconde de la courbe de température : un pic clair indiquera le point d'équivalence.

Spectroscopie

Le point d'équivalence peut être déterminé en mesurant l'absorption lumineuse d'une solution pendant le titrage si le spectre du produit, du titrant ou de l'analyte est connu. La teneur relative du produit de réaction et de la substance d'essai vous permet de déterminer le point d'équivalence. Dans ce cas, la présence de titrant libre (indiquant la fin de la réaction) peut être détectée à des valeurs très faibles.

Ampérométrie

Méthode qui permet de déterminer le point d'équivalence par la valeur du courant à un potentiel donné. L'amplitude du courant dû à la réaction d'oxydation/réduction de la substance d'essai ou du produit à l'électrode de travail dépend de leur concentration dans la solution. Le point d'équivalence correspond à la variation de la valeur du courant. Cette méthode est particulièrement utile lorsqu'il est nécessaire de réduire la consommation de réactif, par exemple lors du titrage d'halogénures avec un ion Ag +.

Titrage direct et en retour.

Dans la version la plus simple du titrage, l'analyte interagit directement avec le titrant. La quantité d'analyte est calculée en fonction de la concentration molaire du titrant, de son volume requis pour atteindre le point d'équivalence et de la stoechiométrie de la réaction entre l'analyte et le titrant.

Dans le titrage en retour, l'analyte n'interagit pas avec le titrant, mais avec un autre réactif présent en excès. L'excès est ensuite déterminé par titrage. Si la quantité initiale de réactif est connue et que son excès est déterminé, alors la différence entre eux est la quantité de réactif qui est entrée dans la réaction avec l'analyte.

Le titrage en retour est utilisé, par exemple, lorsque la constante d'équilibre de la réaction de titrage direct est trop faible. D'autres raisons d'utiliser le titrage en retour incluent l'absence d'une méthode d'indication appropriée ou une vitesse de réaction insuffisante dans le titrage direct.

Titrage de substitution.

Le complexe de magnésium MgY2- est ajouté à la solution analysée contenant les ions métalliques à doser. Parce que il est moins stable que le complexe de l'ion métallique déterminé avec un chélateur, puis une réaction de substitution a lieu et l'ion Mg2 + est libéré.

Puis l'ion Mg2+ est titré par un complexone III en présence de noir d'ériochrome T.

La masse de l'ion métallique déterminé est calculée à partir du volume d'EDTA consommé pour le titrage. Cette méthode de titrage n'est possible que si les composés complexes des métaux à doser sont plus stables que le complexe de magnésium.

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Les méthodes d'analyse titrimétrique sont subdivisées selon la variante de titrage et selon les réactions chimiques sélectionnées pour la détermination de la substance (composant). En chimie moderne, quantitatif et

Types de classement

Les méthodes d'analyse titrimétrique sont sélectionnées pour une réaction chimique spécifique. Selon le type d'interaction, il existe une division de la détermination titrimétrique en types distincts.

Méthodes d'analyse :

• titrage redox ; la méthode est basée sur une modification de l'état d'oxydation des éléments d'une substance.
• La complexation est une réaction chimique complexe.
• Le titrage acide-base implique la neutralisation complète des substances en interaction.

Neutralisation

Le titrage acido-basique vous permet de déterminer la quantité d'acides inorganiques (alcalimétrie), ainsi que de calculer les bases (acidimétrie) dans la solution souhaitée. Selon cette technique, les substances qui réagissent avec les sels sont déterminées. Avec l'utilisation de solvants organiques (acétone, alcool), il est devenu possible de déterminer plus de substances.

Complexation

Quelle est l'essence de la méthode d'analyse titrimétrique? On suppose que les substances sont déterminées par la précipitation de l'ion souhaité en tant que composé faiblement soluble ou sa liaison dans un complexe faiblement dissocié.

Réoxymétrie

Le titrage redox est basé sur des réactions de réduction et d'oxydation. Selon la solution de réactif titrée utilisée en chimie analytique, il existe :

• la permanganatométrie, qui repose sur l'utilisation de permanganate de potassium ;
• l'iodométrie, qui est basée sur l'oxydation avec l'iode, ainsi que la réduction avec des ions iodures ;
• la dichromatométrie, qui utilise l'oxydation du bichromate de potassium ;
• bromatométrie basée sur l'oxydation au bromate de potassium.

Les méthodes redox d'analyse titrimétrique comprennent des processus tels que la cérimétrie, la titanométrie, la vanadométrie. Ils impliquent l'oxydation ou la réduction des ions métalliques correspondants.

Par méthode de titrage

Il existe une classification des méthodes d'analyse titrimétrique en fonction de la méthode de titrage. Dans la variante directe, l'ion à déterminer est titré avec la solution de réactif choisie. Le processus de titrage dans la méthode de substitution est basé sur la détermination du point d'équivalence en présence de composés chimiques instables. Le titrage des résidus (méthode inverse) est utilisé lorsqu'il est difficile de sélectionner un indicateur, ainsi que lorsque la réaction chimique se déroule lentement. Par exemple, lors de la détermination du carbonate de calcium, un échantillon d'une substance est traité avec une quantité excessive de

Valeur d'analyse

Toutes les méthodes d'analyse titrimétrique supposent :

• détermination précise du volume d'un ou de chacun des produits chimiques réactifs;
• la présence d'une solution titrée, grâce à laquelle la procédure de titrage est effectuée;
• identification des résultats d'analyse.

Le titrage des solutions est la base de la chimie analytique, il est donc important de considérer les opérations de base effectuées au cours d'une expérience. Cette section est étroitement liée à la pratique quotidienne. N'ayant aucune idée de la présence des principaux composants et impuretés dans la matière première ou le produit, il est difficile de planifier la chaîne technologique dans les industries pharmaceutiques, chimiques et métallurgiques. Les fondamentaux de la chimie analytique sont appliqués pour résoudre des problèmes économiques complexes.

Méthodes de recherche en chimie analytique

Cette branche de la chimie est la science de la détermination d'un composant ou d'une substance. Bases de l'analyse titrimétrique - les méthodes utilisées pour mener l'expérience. Avec leur aide, le chercheur tire une conclusion sur la composition de la substance, le contenu quantitatif de ses parties individuelles. Il est également possible au cours d'une analyse analytique de révéler l'état d'oxydation dans lequel se trouve la partie constitutive de la substance à l'étude. Lors de la classification de la chimie, il est pris en compte le type d'action qui est censé être effectué. Pour mesurer la masse du sédiment résultant, une méthode de recherche gravimétrique est utilisée. Lors de l'analyse de l'intensité d'une solution, une analyse photométrique est requise. Par l'amplitude de la CEM par potentiométrie, les composants constitutifs du médicament étudié sont déterminés. Les courbes de titrage montrent clairement l'expérience en cours.

Division des méthodes analytiques

Si nécessaire, en chimie analytique, des méthodes physico-chimiques, classiques (chimiques) et physiques sont utilisées. Les méthodes chimiques sont généralement comprises comme des analyses titrimétriques et gravimétriques. Les deux techniques sont classiques, éprouvées et largement utilisées en chimie analytique. implique la détermination de la masse de la substance recherchée ou de ses composants, qui sont isolés à l'état pur, ainsi que sous forme de composés insolubles. La méthode d'analyse volumétrique (titrimétrique) est basée sur la détermination du volume de réactif consommé pour une réaction chimique, pris à une concentration connue. Il existe une subdivision des méthodes chimiques et physiques en groupes distincts :

• optique (spectral);
• électrochimique;
• radiométrique;
• chromatographique;
• spectrométrie de masse.

Spécificité de la recherche titrimétrique

Cette section de la chimie analytique consiste à mesurer la quantité d'un réactif nécessaire pour effectuer une réaction chimique complète avec une quantité connue de la substance cible. L'essence de la technique est qu'un réactif avec une concentration connue est ajouté goutte à goutte à une solution de la substance d'essai. Son addition se poursuit jusqu'à ce que la quantité de celui-ci soit équivalente à la quantité de l'analyte réagissant avec lui. Cette méthode permet des calculs quantitatifs à grande vitesse en chimie analytique.

Le scientifique français Gay-Lusak est considéré comme le fondateur de la méthode. Une substance ou un élément déterminé dans un échantillon donné est appelé substance à déterminer. Parmi eux peuvent se trouver des ions, des atomes, des groupes fonctionnels, des radicaux libres liés. Les réactifs sont gazeux, liquides, qui réagissent avec un produit chimique spécifique. Le procédé de titrage consiste à verser une solution sur une autre en mélangeant constamment. Une condition préalable à la mise en œuvre réussie du processus de titrage est l'utilisation d'une solution avec une concentration spécifiée (titrant). Pour les calculs, utilisez c'est-à-dire le nombre d'équivalents-grammes de la substance contenue dans 1 litre de solution. Les courbes de titrage sont tracées après calculs.

Les composés ou éléments chimiques interagissent les uns avec les autres dans des quantités pondérales bien définies correspondant à leurs équivalents en grammes.

Variantes de préparation d'une solution titrée sur la base d'une portion pesée du produit de départ

Comme première méthode pour préparer une solution avec une concentration donnée (un certain titre), on peut envisager de dissoudre un échantillon d'une masse exacte dans de l'eau ou un autre solvant, ainsi que de diluer la solution préparée au volume requis. Le titre du réactif obtenu peut être déterminé par la masse connue du composé pur et par le volume de la solution finie. Cette technique est utilisée pour préparer des solutions titrées de ces produits chimiques qui peuvent être obtenus sous forme pure, dont la composition ne change pas lors d'un stockage prolongé. Pour peser les substances utilisées, des flacons de pesée à couvercle fermé sont utilisés. Cette méthode de préparation de solutions ne convient pas aux substances à hygroscopicité accrue, ainsi qu'aux composés qui entrent en interaction chimique avec le monoxyde de carbone (4).

La deuxième technologie pour la préparation de solutions titrées est utilisée dans des usines chimiques spécialisées, dans des laboratoires spéciaux. Elle repose sur l'utilisation de composés purs solides pesés en quantités précises, ainsi que sur l'utilisation de solutions présentant une certaine normalité. Les substances sont placées dans des ampoules en verre, puis elles sont scellées. Les substances qui se trouvent à l'intérieur des ampoules en verre sont appelées canaux fixes. Au cours de l'expérience directe, l'ampoule avec le réactif se brise sur l'entonnoir, qui a un dispositif de poinçonnage. Ensuite, l'ensemble du composant est transféré dans une fiole jaugée, puis en ajoutant de l'eau, le volume requis de la solution de travail est obtenu.

Un certain algorithme d'actions est également utilisé pour le titrage. La burette est remplie de solution de travail prête à l'emploi jusqu'au repère zéro afin qu'il n'y ait pas de bulles d'air dans sa partie inférieure. Ensuite, la solution à analyser est dosée à la pipette, puis elle est placée dans un erlenmeyer. Quelques gouttes de l'indicateur y sont également ajoutées. Progressivement, la solution de travail est ajoutée goutte à goutte à la solution finie de la burette, le changement de couleur est surveillé. Lorsqu'une couleur stable apparaît, qui ne disparaît pas après 5 à 10 secondes, on estime que le processus de titrage est terminé. Ensuite, ils commencent à calculer, à calculer le volume de la solution consommée avec une concentration donnée, à tirer des conclusions de l'expérience.

Conclusion

L'analyse titrimétrique permet de déterminer la composition quantitative et qualitative de l'analyte. Cette méthode de chimie analytique est nécessaire pour diverses industries, elle est utilisée en médecine et en pharmacie. Lors du choix d'une solution de travail, il faut tenir compte de ses propriétés chimiques, ainsi que de sa capacité à former des composés insolubles avec la substance à l'étude.