Hóa học phân tích. Các loại chuẩn độ Phương pháp phân tích chuẩn độ Ví dụ

Phòng thí nghiệm số 8

PHÂN TÍCH TITRIMETRIC

Mục đích của công việc: làm quen với các kiến ​​thức cơ bản của phép phân tích chuẩn độ, nghiên cứu các phương pháp và kỹ thuật chuẩn độ cơ bản.

PHẦN LÝ THUYẾT

1. Thực chất của phép phân tích chuẩn độ. Các khái niệm cơ bản.

Phân tích chuẩn độ (thể tích) là một trong những loại phân tích định lượng quan trọng nhất. Ưu điểm chính của nó là độ chính xác, tốc độ thực hiện và khả năng sử dụng nó để xác định nhiều loại chất. Việc xác định hàm lượng của một chất trong phép phân tích chuẩn độ được thực hiện như là kết quả của phản ứng giữa một lượng đã biết chính xác của một chất này với một lượng chưa biết của một chất khác, sau đó là tính lượng của một chất phân tích theo phương trình phản ứng. Phản ứng xảy ra trong trường hợp này phải là phản ứng ngẫu nhiên, tức là, các chất phải phản ứng đúng về mặt định lượng, theo các hệ số trong phương trình. Chỉ khi điều kiện này được đáp ứng, phản ứng có thể được sử dụng để phân tích định lượng.

Hoạt động chính của phân tích chuẩn độ là chuẩn độ- trộn từ từ các chất cho đến khi phản ứng xong. Thông thường dung dịch của các chất được dùng trong phân tích chuẩn độ. Trong quá trình chuẩn độ, người ta nhỏ dần dung dịch của một chất này vào dung dịch của chất khác cho đến khi các chất phản ứng hoàn toàn. Dung dịch được đổ được gọi là chất chuẩn độ, dung dịch mà chất chuẩn độ được đổ vào được gọi là dung dịch đã chuẩn độ. Thể tích của dung dịch chuẩn độ phải chuẩn độ gọi là aliquot hoặc khối lượng phân số.

Điểm tương đươngđược gọi là thời điểm xuất hiện trong quá trình chuẩn độ khi các chất phản ứng đã phản ứng hoàn toàn. Tại thời điểm này, chúng có số lượng tương đương , nghĩa là vừa đủ cho phản ứng hoàn toàn, không có dư.

Để chuẩn độ, các dung dịch có nồng độ đã biết chính xác được sử dụng, được gọi là Tiêu chuẩn hoặc chuẩn độ... Có một số loại dung dịch tiêu chuẩn.

Tiêu chuẩn sơ cấpđược gọi là dung dịch có nồng độ đã biết chính xác, được chuẩn bị từ mẫu chính xác của một chất. Chất để pha chế chất chuẩn chính phải có thành phần nhất định và độ tinh khiết nhất định. Hàm lượng tạp chất trong đó không được vượt quá tiêu chuẩn đã thiết lập. Thông thường, chất này trải qua quá trình tinh chế bổ sung để chuẩn bị các dung dịch tiêu chuẩn. Trước khi cân, chất được làm khô trong bình hút ẩm trên chất làm khô hoặc giữ ở nhiệt độ cao. Phần đã cân được cân trên cân phân tích và được hòa tan trong một thể tích dung môi nhất định. Dung dịch chuẩn thu được không được thay đổi tính chất của nó trong quá trình bảo quản. Bảo quản dung dịch tiêu chuẩn trong bao bì đậy kín. Nếu cần thiết, chúng được bảo vệ khỏi ánh nắng trực tiếp và nhiệt độ cao. Dung dịch chuẩn của nhiều chất (HCl, H2SO4, Na2B4O7, v.v.) có thể bảo quản trong nhiều năm mà không thay đổi nồng độ.

Do thực tế là việc chuẩn bị một chất để tạo ra một dung dịch tiêu chuẩn là một quá trình lâu dài và tốn nhiều công sức, ngành công nghiệp hóa chất đã sản xuất ra cái gọi là. kênh sửa chữa... Fixanal là một ống thủy tinh, trong đó một lượng chất nhất định được niêm phong. Ống vỡ, người ta chuyển định lượng chất này vào bình định mức, sau đó đưa thể tích chất lỏng đến vạch. Việc sử dụng các kênh cố định tạo thuận lợi đáng kể cho quá trình và rút ngắn thời gian chuẩn bị cho dung dịch chuẩn.

Một số chất rất khó thu được ở dạng tinh khiết về mặt hóa học (ví dụ, KMnO4). Do hàm lượng tạp chất, thường không thể lấy mẫu chính xác của một chất. Ngoài ra, dung dịch của nhiều chất thay đổi tính chất của chúng trong quá trình bảo quản. Ví dụ, các dung dịch kiềm có khả năng hấp thụ carbon dioxide từ không khí, do đó nồng độ của chúng thay đổi theo thời gian. Trong những trường hợp này, các tiêu chuẩn thứ cấp được sử dụng.

Tiêu chuẩn phụđược gọi là dung dịch của một chất có nồng độ đã biết chính xác, được thiết lập theo tiêu chuẩn cơ bản. Chất chuẩn thứ cấp (ví dụ, dung dịch KMnO4, NaOH, v.v.) được bảo quản trong điều kiện tương tự như chất chuẩn sơ cấp, nhưng nồng độ của chúng được kiểm tra định kỳ so với dung dịch chuẩn của những chất được gọi là chất đông kết.

2. Phương pháp và các dạng chuẩn độ.

Trong quá trình chuẩn độ, một phần dung dịch thường được lấy vào bình, sau đó dung dịch chuẩn độ được thêm vào nó từ buret từng phần nhỏ cho đến khi đạt được điểm tương đương. Tại điểm tương đương, thể tích của chất chuẩn độ được tiêu thụ để chuẩn độ dung dịch được đo. Chuẩn độ có thể được thực hiện theo một số cách.

Chuẩn độ trực tiếp nằm trong thực tế là dung dịch của chất phân tích MỘT chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn độ tiêu chuẩn V... Chuẩn độ trực tiếp được sử dụng để chuẩn độ các dung dịch axit, bazơ, muối cacbonat, v.v.

Tại có thể đảo ngược chuẩn độ với một phần dung dịch chuẩn V chuẩn độ bằng dung dịch của chất phân tích MỘT... Chuẩn độ ngược được sử dụng nếu chất phân tích không ổn định trong các điều kiện thực hiện chuẩn độ. Ví dụ, quá trình oxi hóa nitrit bằng thuốc tím xảy ra trong môi trường axit.

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

Nhưng bản thân nitrit không bền trong môi trường axit.

2NaNO2 + H2SO4 ® Na2SO4 + 2HNO2

Do đó, dung dịch pemanganat chuẩn được axit hóa bằng axit sunfuric được chuẩn độ bằng dung dịch nitrit, nồng độ của dung dịch này sẽ được xác định.

Chuẩn độ ngượcđược sử dụng trong các trường hợp không thể áp dụng chuẩn độ trực tiếp: ví dụ, do hàm lượng chất phân tích rất thấp, không thể xác định điểm tương đương, phản ứng chậm, v.v. Trong quá trình chuẩn độ ngược lại một lượng chất phân tích. MỘTđổ vào một thể tích được đo chính xác của một dung dịch tiêu chuẩn của một chất V lấy quá mức. Không phản ứng dư thừa của vật chất Vđược xác định bằng cách chuẩn độ với dung dịch chuẩn của chất phụ VỚI... Bằng sự chênh lệch về lượng chất ban đầu V và lượng của nó còn lại sau khi phản ứng tiến hành xác định lượng chất V phản ứng với chất MỘT, trên cơ sở đó hàm lượng của chất được tính MỘT.

Chuẩn độ gián tiếp hoặc chuẩn độ nhóm thế. Dựa trên thực tế là không phải bản thân chất phân tích được chuẩn độ mà là sản phẩm của phản ứng của nó với chất phụ trợ. VỚI.

Chất NS phải được hình thành một cách nghiêm ngặt về mặt định lượng trong mối quan hệ với chất MỘT... Đã xác định được hàm lượng của sản phẩm phản ứng NS chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn của một chất V, Theo phương trình phản ứng, hàm lượng chất phân tích được tính MỘT.

Các phản ứng được sử dụng trong phân tích chuẩn độ phải là phương pháp đo phân vị nghiêm ngặt, tiến hành đủ nhanh, và nếu có thể, ở nhiệt độ phòng. Tùy thuộc vào loại phản ứng đang diễn ra, chúng được phân biệt:

Chuẩn độ axit-bazơ, mà dựa trên phản ứng trung hòa.

Chuẩn độ oxy hóa khử, dựa trên phản ứng oxi hóa khử.

Chuẩn độ phức hợp, dựa trên phản ứng tạo phức.

3. Chuẩn độ axit - bazơ.

Chuẩn độ axit-bazơ dựa trên phản ứng trung hòa giữa axit và bazơ. Phản ứng trung hòa tạo ra muối và nước.

HAn + KtOH ® KtAn + H2O

Phản ứng trung hòa diễn ra gần như tức thời ở nhiệt độ phòng. Chuẩn độ axit-bazơ được sử dụng để xác định axit, bazơ, cũng như nhiều muối của axit yếu: cacbonat, borat, sunfit, v.v ... Sử dụng phương pháp này, bạn có thể chuẩn độ hỗn hợp của các axit hoặc bazơ khác nhau, xác định hàm lượng của từng thành phần riêng biệt. .

Khi một axit được chuẩn độ với một bazơ hoặc ngược lại, có sự thay đổi dần độ axit của môi trường, được biểu thị bằng giá trị pH. Nước là chất điện li yếu, phân li theo một phương trình.

H2O ® H + + OH-

Tích của nồng độ ion hydro với nồng độ của ion hydroxyl là một giá trị không đổi, và được gọi là sản phẩm ion của nước.

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

Trong môi trường trung tính, nồng độ của các ion hydro và ion hydroxit bằng nhau và lên tới 10-7m / l. Sản phẩm ion của nước không đổi khi thêm axit hoặc bazơ vào nước. Với việc bổ sung axit, nồng độ của các ion hydro tăng lên, dẫn đến sự chuyển dịch cân bằng của sự phân ly nước sang trái, do đó nồng độ của các ion hydroxit giảm. Ví dụ, nếu = 10-3m / l, thì = 10-11m / l. Sản phẩm ion của nước sẽ không đổi.

Nếu tăng nồng độ của kiềm, thì nồng độ của các ion hydroxit sẽ tăng lên, và nồng độ của các ion hydro sẽ giảm xuống, và tích số ion của nước cũng sẽ không đổi. Ví dụ: = 10-2, = 10-12

Giá trị PHđược gọi là lôgarit thập phân âm của nồng độ các ion hydro.

pH = - lg. (2)

Dựa vào phương trình (1), chúng ta có thể kết luận rằng pH = 7 trong môi trường trung tính.

pН = - lg 10-7 = 7.

Trong môi trường axit pH< 7, в щелочной рН >7. Công thức cho рОН từ phương trình (1) cũng được suy ra tương tự.

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

Trong quá trình chuẩn độ axit-bazơ, pH của dung dịch thay đổi theo từng phần của chất chuẩn độ được thêm vào. Tại điểm tương đương, độ pH đạt đến một giá trị nhất định. Tại thời điểm này, phải dừng chuẩn độ và đo thể tích chất chuẩn độ dùng để chuẩn độ. Để xác định độ pH tại điểm tương đương, hãy xây dựng đường cong chuẩn độ- đồ thị sự phụ thuộc của pH của dung dịch vào thể tích chất chuẩn độ đã thêm. Đường cong chuẩn độ có thể được xây dựng bằng thực nghiệm bằng cách đo pH tại các thời điểm chuẩn độ khác nhau, hoặc tính toán về mặt lý thuyết bằng công thức (2) hoặc (3). Ví dụ, hãy xem xét sự chuẩn độ của một axit mạnh HCl bằng một bazơ mạnh NaOH.

Bảng 1. Chuẩn độ 100 ml dung dịch HCl 0,1M bằng dung dịch NaOH 0,1M.

Khi thêm kiềm vào dung dịch axit, lượng axit giảm và pH của dung dịch tăng lên. Tại điểm tương đương, axit được trung hòa hoàn toàn với kiềm và pH = 7. Sau phản ứng thu được dung dịch là trung tính. Khi thêm kiềm, pH của dung dịch được xác định bởi lượng dư NaOH. Khi thêm 101 và 110 ml. dung dịch NaOH dư, lượng kiềm lần lượt là 1 và 10 ml. Lượng NaOH ở hai điểm này, tính theo công thức về nồng độ mol của dung dịch, lần lượt là mol và 1 10-3 mol

Dựa vào công thức (3) cho dung dịch chuẩn độ với lượng dư kiềm 1 và 10 ml. chúng ta có các giá trị pH tương ứng là 10 và 11. Sử dụng các giá trị pH tính được, chúng ta xây dựng một đường cong chuẩn độ.

Đường cong chuẩn độ cho thấy khi bắt đầu chuẩn độ, pH của dung dịch được xác định bởi sự có mặt của axit clohydric trong dung dịch và thay đổi nhẹ khi thêm dung dịch kiềm. Gần điểm tương đương, độ pH tăng mạnh xảy ra khi thêm một lượng rất nhỏ kiềm. Tại điểm tương đương, chỉ có muối và nước trong dung dịch. Muối của một bazơ mạnh và một axit mạnh không bị thủy phân và do đó phản ứng của dung dịch là trung tính, pH = 7. Thêm kiềm dẫn đến tăng pH của dung dịch và cũng thay đổi một chút theo thể tích của chất chuẩn độ được thêm vào, như khi bắt đầu chuẩn độ. Trong trường hợp chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh và ngược lại, điểm tương đương trùng với điểm trung tính của dung dịch.

Khi chuẩn độ một axit yếu với một bazơ mạnh, một hình ảnh hơi khác được quan sát. Các axit yếu trong dung dịch không phân ly hoàn toàn và cân bằng được thiết lập trong dung dịch.

HAn ® H + + An-.

Hằng số của trạng thái cân bằng này được gọi là hằng số phân ly axit.

(4)

Vì axit yếu không phân ly hoàn toàn, nồng độ của ion hydro không thể giảm xuống tổng nồng độ của axit trong dung dịch như trong trường hợp chuẩn độ axit mạnh. (6)

Khi cho dung dịch kiềm vào dung dịch axit yếu thì trong dung dịch đó sẽ tạo thành muối axit yếu. Dung dịch chứa chất điện li yếu và muối của nó được gọi là dung dịch đệm... Tính axit của chúng không chỉ phụ thuộc vào nồng độ của chất điện ly yếu mà còn phụ thuộc vào nồng độ của muối. Công thức (5) có thể được sử dụng để tính pH của dung dịch đệm.

СKtAn - nồng độ muối trong dung dịch đệm.

KD - hằng số phân ly của chất điện ly yếu

СHАn - nồng độ của chất điện li yếu trong dung dịch.

Dung dịch đệm có đặc tính duy trì một giá trị pH nhất định khi thêm axit hoặc bazơ (do đó có tên gọi của chúng). Việc thêm một axit mạnh vào dung dịch đệm dẫn đến sự dịch chuyển của axit yếu khỏi muối của nó và do đó, dẫn đến liên kết của các ion hydro:

KtAn + H + ® Kt + + HAn

Khi một bazơ mạnh được thêm vào, bazơ sau được trung hòa ngay lập tức bởi axit yếu có trong dung dịch để tạo thành một muối,

HAn + OH-® HOH + An-

điều này cũng dẫn đến sự ổn định pH của dung dịch đệm. Dung dịch đệm được sử dụng rộng rãi trong thực hành phòng thí nghiệm khi cần tạo môi trường có giá trị pH không đổi.

Ví dụ, hãy xem xét phép chuẩn độ 100 ml. 0,1M. dung dịch axit axetic CH3COOH 0,1M. Dung dịch NaOH.

Khi cho kiềm vào dung dịch axit axetic thì xảy ra phản ứng.

CH3COOH + NaOH ® CH3COONa + H2O

Từ phương trình phản ứng có thể thấy CH3COOH và NaOH phản ứng theo tỉ lệ 1: 1, do đó lượng axit đã phản ứng bằng lượng kiềm có trong chất chuẩn độ đã thêm vào. Lượng natri axetat CH3COONa tạo thành cũng bằng lượng kiềm đi vào dung dịch trong quá trình chuẩn độ.

Tại điểm tương đương, axit axetic được trung hòa hoàn toàn và có natri axetat trong dung dịch. Tuy nhiên, phản ứng của dung dịch tại điểm tương đương không phải là trung tính, vì natri axetat dưới dạng muối của axit yếu bị thủy phân anion.

CH3COO - + H + OH- ® CH3COOH + OH-.

Có thể chứng minh rằng nồng độ của ion hydro trong dung dịch muối của axit yếu và bazơ mạnh có thể được tính bằng công thức.

0 "style =" border -ump: sập; border: none ">

CH3COOH đã phản ứng.

CH3COOH còn lại trong dung dịch

1,00 10-2

1,00 10-2

0 ,100

Dựa trên dữ liệu thu được, chúng tôi xây dựng đường chuẩn độ của một axit yếu với một bazơ mạnh.

Đường cong chuẩn độ cho phép bạn xác định chính xác độ pH của dung dịch tại điểm tương đương, điều này rất quan trọng để xác định điểm cuối của quá trình chuẩn độ. Việc xác định điểm tương đương có thể được thực hiện bằng phương pháp dụng cụ, đo trực tiếp pH của dung dịch bằng máy đo pH, nhưng các chất chỉ thị axit-bazơ thường được sử dụng cho những mục đích này. Chất chỉ thị về bản chất là các chất hữu cơ thay đổi màu sắc phụ thuộc vào pH của môi trường. Bản thân các chất chỉ thị là axit hoặc bazơ yếu phân ly thuận nghịch theo phương trình:

НInd ® H + + Ind-

Dạng phân tử và dạng ion của chất chỉ thị có màu sắc khác nhau và chuyển hóa lẫn nhau ở một giá trị pH nhất định. Khoảng pH trong đó chất chỉ thị thay đổi màu sắc của nó được gọi là khoảng thời gian chuyển tiếp của chất chỉ thị. Khoảng thời gian chuyển tiếp cho mỗi chỉ số là hoàn toàn riêng lẻ. Ví dụ, chất chỉ thị đỏ metyl đổi màu trong khoảng pH = 4,4 - 6,2. Ở pH< 4,4 индикатор окрашен в красный цвет, при рН >6.2 màu vàng. Phenolphtalein trong môi trường axit không màu, trong khoảng pH = 8 - 10 thu được màu mâm xôi. Để chọn chất chỉ thị phù hợp, cần so sánh khoảng chuyển tiếp của nó với bước nhảy pH trên đường chuẩn độ. Khoảng thời gian chuyển tiếp của chất chỉ thị, nếu có thể, phải trùng với bước nhảy của pH. Ví dụ, khi chuẩn độ một axit mạnh với một bazơ mạnh, pH được quan sát thấy trong khoảng 4-10. Khoảng này bao gồm khoảng chuyển tiếp của các chất chỉ thị như metyl đỏ (4,4 - 6,2), phenolphtalein (8 - 10), quỳ tím (5 - 8). Tất cả các chất chỉ thị này đều thích hợp để thiết lập điểm tương đương trong một phép chuẩn độ nhất định. Các chất chỉ thị như alizarin vàng (10 - 12), xanh thymol (1,2 - 2,8) hoàn toàn không phù hợp trong trường hợp này. Sử dụng chúng sẽ cho kết quả phân tích hoàn toàn không chính xác.

Khi chọn một chỉ báo, điều mong muốn là sự thay đổi màu sắc là tương phản nhất và sắc nét nhất. Với mục đích này, các hỗn hợp của các chất chỉ thị khác nhau hoặc hỗn hợp của các chất chỉ thị với thuốc nhuộm đôi khi được sử dụng.

3. Chuẩn độ oxy hóa - khử.

(phép đo khử oxy, phép đo oxy hóa.)

Quá trình oxy hóa khử bao gồm một nhóm rộng rãi các phương pháp phân tích chuẩn độ dựa trên sự xuất hiện của các phản ứng oxy hóa khử. Chuẩn độ oxy hóa khử sử dụng nhiều chất oxy hóa và chất khử. Trong trường hợp này, có thể xác định chất khử bằng cách chuẩn độ với dung dịch tiêu chuẩn của chất oxi hóa, và ngược lại, xác định chất oxi hóa bằng dung dịch tiêu chuẩn của chất khử. Do có nhiều loại phản ứng oxi hóa khử, nên phương pháp này có thể xác định một số lượng lớn các chất khác nhau, kể cả những chất không trực tiếp thể hiện tính chất oxi hóa khử. Trong trường hợp thứ hai, chuẩn độ ngược được sử dụng. Ví dụ, khi xác định canxi, các ion của nó kết tủa oxalat - một ion

Ca2 + + C2O42- ® CaC2O4¯

Oxalat dư sau đó được chuẩn độ bằng kali pemanganat.

Chuẩn độ oxy hóa khử có một số ưu điểm khác. Phản ứng oxy hóa khử đủ nhanh để cho phép chuẩn độ chỉ trong vài phút. Nhiều người trong số họ tiến hành trong môi trường axit, trung tính và kiềm, điều này mở rộng đáng kể khả năng sử dụng phương pháp này. Trong nhiều trường hợp, có thể cố định điểm tương đương mà không cần sử dụng chất chỉ thị, vì dung dịch chuẩn độ được sử dụng có màu (KMnO4, K2Cr2O7) và tại điểm tương đương, màu của dung dịch chuẩn độ thay đổi từ một giọt chất chuẩn độ. Các loại chuẩn độ oxy hóa khử chính được phân biệt bằng chất oxy hóa được sử dụng trong phản ứng.

Permanganatometry.

Trong phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử này, thuốc tím KMnO4 đóng vai trò là chất oxy hóa. Kali pemanganat là chất oxi hóa mạnh. Nó có khả năng phản ứng trong môi trường axit, trung tính và kiềm. Khả năng oxy hóa của kali pemanganat không giống nhau ở các môi trường khác nhau. Nó rõ rệt nhất trong môi trường axit.

MnO4- + 8H + + 5e ® Mn + + 4H2O

MnO4- + 2H2O + 3e ® MnO2¯ + 4OH-

MnO4- + e ® MnO42-

Phương pháp đo vĩnh cửu có thể được sử dụng để xác định nhiều loại chất: Fe2 +, Cr2 +, Mn2 +, Cl-, Br-, SO32-, S2O32-, NO2, - Fe3 +, Ce4 +, Cr2O72 +, MnO2, NO3 -, ClO3-, v.v ... Nhiều chất hữu cơ: phenol, đường amin, andehit, axit oxalic, v.v.

Permanganatometry có nhiều lợi ích.

1. Kali pemanganat là một chất rẻ và sẵn có.

2. Dung dịch pemanganat có màu đỏ thẫm, do đó có thể đặt điểm tương đương mà không cần sử dụng chất chỉ thị.

3. Kali pemanganat là chất oxi hóa mạnh nên thích hợp để xác định nhiều chất không bị oxi hóa bởi các chất oxi hóa khác.

4. Chuẩn độ bằng pemanganat có thể được thực hiện với các phản ứng khác nhau của môi trường.

Permanganatometry cũng có một số nhược điểm.

1. Khó thu được kali pemanganat ở dạng tinh khiết về mặt hóa học. Do đó, rất khó để chuẩn bị một dung dịch chuẩn dựa trên một mẫu chất chính xác. Để chuẩn độ, người ta sử dụng chất chuẩn pemanganat thứ cấp, nồng độ của chất này được thiết lập theo dung dịch chuẩn của các chất khác: (NH4) 2C2O4, K4, H2C2O4, v.v., được gọi là chất đông kết.

2. Dung dịch pemanganat không bền, trong thời gian bảo quản lâu ngày có thay đổi nồng độ, phải kiểm tra định kỳ bằng dung dịch chất đông kết.

3. Oxi hoá nhiều chất bằng pemanganat ở nhiệt độ thường, phản ứng xảy ra cần đun nóng dung dịch.

Iodometry.

Trong chuẩn độ iot, chất oxi hóa là iot. Iot oxi hóa được nhiều chất khử: SO32-, S2O32-, S2-, N2O4, Cr2 +,… Nhưng khả năng oxi hóa của iot kém hơn rất nhiều so với pemanganat. Iốt hòa tan kém trong nước, vì vậy nó thường được hòa tan trong dung dịch KI. Nồng độ của dung dịch iốt chuẩn được điều chỉnh bằng dung dịch natri thiosunfat chuẩn Na2S2O3.

2S2O32- + I2 ® S4O62- + 2I-

Để xác định iốt, các phương pháp chuẩn độ khác nhau được sử dụng. Các chất dễ bị oxy hóa bởi iot được chuẩn độ trực tiếp bằng dung dịch iot tiêu chuẩn. Đây là cách họ xác định: CN-, SO32-, S2O32-, v.v.

Các chất khó bị oxy hóa hơn với iot được chuẩn độ bằng cách chuẩn độ ngược: một lượng dư dung dịch iot được thêm vào dung dịch của chất phân tích. Sau khi kết thúc phản ứng, lượng iot dư được chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn thiosunfat. Chất chỉ thị trong chuẩn độ iốt thường là tinh bột, chất này tạo ra màu xanh lam đặc trưng với iốt, bằng cách nhìn bề ngoài người ta có thể đánh giá sự có mặt của iốt tự do trong dung dịch.

Nhiều chất oxy hóa được xác định bằng phương pháp chuẩn độ iot gián tiếp: một lượng nhất định của dung dịch tiêu chuẩn kali iotua được đổ vào dung dịch chất oxy hóa, trong khi iot tự do được giải phóng, sau đó được chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn của thiosunfat. Cl2, Br2, O3, KMnO4, BrO32-, v.v ... được xác định bằng phương pháp chuẩn độ gián tiếp.

Ưu điểm của phương pháp đo iốt.

1. Phương pháp đo iốt rất chính xác và hơn hẳn các phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử khác.

2. Dung dịch iốt có màu, cho phép trong một số trường hợp xác định điểm tương đương mà không cần sử dụng chất chỉ thị.

3. Iốt dễ hòa tan trong dung môi hữu cơ, cho phép nó được sử dụng để chuẩn độ các dung dịch không chứa nước.

Iodometry cũng có một số nhược điểm.

1. Iot là một chất dễ bay hơi và trong quá trình chuẩn độ nó có thể bị mất đi do bay hơi. Do đó, việc chuẩn độ iốt phải được thực hiện nhanh chóng và nếu có thể, trong điều kiện lạnh.

2. Các ion iốt bị ôxy hóa bởi ôxy trong khí quyển, vì lý do này, việc chuẩn độ iốt phải được thực hiện nhanh chóng.

3. Nêu định nghĩa của các khái niệm: chất chuẩn chính, chất chuẩn thứ cấp, chất chuẩn độ, thể tích mẫu, phép chuẩn độ.

4. Có những dạng phân tích chuẩn độ nào, việc phân loại chúng dựa trên cơ sở nào?

5. Nêu các dạng chuẩn độ oxi hóa khử chính. Mô tả ngắn gọn về phép đo vĩnh viễn và phép đo iốt.

6. Thế nào được gọi là điểm tương đương? Những cách nào để thiết lập nó, và những cách nào trong số chúng đã được sử dụng trong phòng thí nghiệm này?

7. Các đường cong chuẩn độ dùng để làm gì? Nguyên tắc cấu tạo của chúng trong chuẩn độ axit-bazơ và oxi hóa khử là gì?

Phân tích chuẩn độ (phân tích thể tích) là một phương pháp phân tích định lượng dựa trên việc đo thể tích hoặc khối lượng của thuốc thử cần thiết cho phản ứng với chất thử. Phân tích chuẩn độ được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm sinh hóa, lâm sàng, vệ sinh-vệ sinh và các phòng thí nghiệm khác trong nghiên cứu thực nghiệm và phân tích lâm sàng. Ví dụ, khi thiết lập cân bằng axit-bazơ, xác định độ axit của dịch vị, độ axit và độ kiềm của nước tiểu, ... Phân tích chuẩn độ cũng là một trong những phương pháp phân tích hóa học chính trong các phòng thí nghiệm dược phân tích và đối chứng.

Lượng chất thử trong phép phân tích chuẩn độ được xác định bằng cách chuẩn độ: một dung dịch của chất khác có nồng độ đã biết được thêm dần vào một thể tích đã đo chính xác của dung dịch chất thử cho đến khi lượng của nó trở nên tương đương về mặt hóa học với lượng chất thử. . Trạng thái tương đương được gọi là điểm tương đương chuẩn độ. Dung dịch thuốc thử có nồng độ đã biết dùng để chuẩn độ được gọi là dung dịch chuẩn độ (dung dịch chuẩn hoặc chất chuẩn độ): nồng độ chính xác của dung dịch đã chuẩn độ có thể được biểu thị bằng hiệu giá (g / ml), định mức (eq / l), v.v. .

Các yêu cầu sau đây được đặt ra đối với các phản ứng được sử dụng trong phân tích chuẩn độ: các chất phải phản ứng với tỷ lệ định lượng nghiêm ngặt (đo phân vị) mà không có phản ứng phụ; các phản ứng phải tiến hành nhanh chóng và thực tế đến cùng; Để thiết lập điểm tương đương, cần phải sử dụng các phương pháp đủ tin cậy, phải loại trừ ảnh hưởng của các chất lạ đến quá trình phản ứng. Ngoài ra, điều mong muốn là trong phân tích chuẩn độ, các phản ứng tiến hành ở nhiệt độ phòng.

Điểm tương đương trong phép phân tích chuẩn độ được xác định bằng sự thay đổi màu sắc của dung dịch đã chuẩn độ hoặc chất chỉ thị được đưa vào lúc đầu hoặc trong quá trình chuẩn độ, sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch, sự thay đổi điện thế của điện cực nhúng trong một dung dịch đã chuẩn độ, sự thay đổi giá trị dòng điện, mật độ quang học, v.v.

Một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi để xác định điểm tương đương là phương pháp chỉ thị. Chất chỉ thị là những chất có thể thiết lập điểm cuối của phép chuẩn độ (thời điểm thay đổi mạnh màu sắc của dung dịch chuẩn độ). Thông thường, một chất chỉ thị được thêm vào toàn bộ dung dịch cần chuẩn độ (chất chỉ thị bên trong). Khi làm việc với các chất chỉ thị bên ngoài, định kỳ lấy một giọt dung dịch đã chuẩn độ và trộn với một giọt dung dịch chỉ thị hoặc đặt lên giấy chỉ thị (làm mất chất phân tích).

Quá trình chuẩn độ được mô tả bằng đồ thị dưới dạng các đường cong chuẩn độ, cho phép bạn hình dung toàn bộ quá trình chuẩn độ và chọn chất chỉ thị phù hợp nhất để thu được kết quả chính xác, vì đường cong chuẩn độ có thể được so sánh với khoảng thay đổi màu của chất chỉ thị.

Sai số trong phân tích chuẩn độ có thể là phương pháp luận và cụ thể, do tính chất đặc thù của phản ứng này. Sai số phương pháp có liên quan đến các đặc thù của phương pháp chuẩn độ và phụ thuộc vào sai số của dụng cụ đo, hiệu chuẩn của dụng cụ thủy tinh thể tích, pipet, buret, dòng chảy không hoàn toàn của chất lỏng dọc theo thành của dụng cụ thủy tinh thể tích.

Sai số cụ thể là do đặc thù của phản ứng này và phụ thuộc vào hằng số cân bằng của phản ứng và vào độ chính xác của việc phát hiện điểm tương đương. phân tử dược phẩm analgin

Các phương pháp phân tích chuẩn độ, tùy thuộc vào các phản ứng bên dưới chúng, được chia thành các nhóm chính sau:

• 1. Phương pháp trung hòa, hoặc chuẩn độ axit-bazơ, dựa trên phản ứng trung hòa, tức là, trên sự tương tác của axit và bazơ. Các phương pháp này bao gồm phép đo axit (xác định định lượng bazơ bằng cách sử dụng dung dịch chuẩn độ axit), phép đo kiềm (xác định axit bằng dung dịch chuẩn độ bazơ), phép đo halomet (xác định định lượng muối bằng cách sử dụng bazơ hoặc axit nếu chúng phản ứng với muối theo tỷ lệ so sánh).
• 2. Phương pháp kết tủa dựa trên việc chuẩn độ các chất tạo thành hợp chất không tan trong một môi trường nhất định, ví dụ, muối của bari, bạc, chì, kẽm, cadimi, thủy ngân (II), đồng (III), v.v ... Các phương pháp này bao gồm phép đo argentometry (chuẩn độ bằng dung dịch nitrat bạc), phép đo thủy ngân (chuẩn độ bằng dung dịch nitrat thủy ngân nitrat), v.v.
• 3. Các phương pháp tạo phức, hoặc phép đo phức (phép đo trọng lượng, phép đo lưu huỳnh, v.v.), dựa trên việc sử dụng các phản ứng trong đó các hợp chất phức tạp được tạo thành, ví dụ, Ag + + 2CN-N Ag (CN) 2]. Phương pháp tạo phức có liên quan chặt chẽ với phương pháp kết tủa vì nhiều phản ứng kết tủa đi kèm với sự tạo phức, và sự hình thành phức chất đi kèm với sự kết tủa của các hợp chất kém tan.
• 4. Phương pháp oxy hóa - khử hay còn gọi là phép đo oxy hóa, bao gồm phép đo vĩnh viễn, phép đo sắc ký (trắc sắc sinh học), phép đo iốt, phép đo brom, phép đo xe, phép đo vanadomet, v.v.

mục đích của công việc : có kỹ năng ứng dụng một trong các phương pháp phân tích định lượng - chuẩn độ và rèn luyện các kỹ thuật sơ cấp về xử lý thống kê kết quả đo.

Phần lý thuyết

Phân tích chuẩn độ là một phương pháp phân tích hóa học định lượng dựa trên việc đo thể tích của dung dịch thuốc thử có nồng độ đã biết chính xác, được dùng cho phản ứng với chất phân tích.

Việc xác định chuẩn độ của một chất được thực hiện bằng phương pháp chuẩn độ - thêm một trong các dung dịch này vào các dung dịch khác theo từng phần nhỏ và từng giọt riêng biệt với sự cố định không đổi (kiểm soát) kết quả.

Một trong hai dung dịch chứa một chất chưa biết nồng độ là dung dịch đã phân tích.

Dung dịch thứ hai chứa thuốc thử với nồng độ đã biết và được gọi là dung dịch làm việc, dung dịch chuẩn hoặc chất chuẩn độ.

Yêu cầu đối với phản ứng dùng trong phân tích chuẩn độ:

1. Khả năng cố định điểm tương đương, được sử dụng rộng rãi nhất là quan sát màu sắc của nó, có thể thay đổi trong các điều kiện sau:

Một trong các chất phản ứng có màu, và thuốc thử có màu sẽ thay đổi màu của nó trong quá trình phản ứng;

Các chất được sử dụng - chất chỉ thị - đổi màu tùy thuộc vào tính chất của dung dịch (ví dụ, tùy thuộc vào phản ứng của môi trường).

2. Quá trình định lượng của phản ứng, đạt đến trạng thái cân bằng, được đặc trưng bởi giá trị tương ứng của hằng số cân bằng

3. Tốc độ phản ứng hóa học vừa đủ, vì rất khó để cố định điểm tương đương trong các phản ứng chảy chậm.

4. Sự vắng mặt của các phản ứng phụ mà tính toán chính xác là không thể.

Các phương pháp phân tích chuẩn độ có thể được phân loại theo bản chất của phản ứng hóa học làm cơ sở xác định các chất: chuẩn độ axit - bazơ (trung hòa), kết tủa, tạo phức, oxi hóa - khử.

Làm việc với các giải pháp.

Bình định mứcđược thiết kế để đo thể tích chính xác của chất lỏng. Chúng là những bình tròn, đáy phẳng có cổ dài và hẹp, trên đó có vạch để đổ đầy bình (Hình 1).

Hình 1 Bình định mức

Kỹ thuật chuẩn bị dung dịch trong bình định mức từ các kênh cố định.

Để chuẩn bị dung dịch từ fixanal, người ta bẻ ống thuốc qua phễu lắp vào bình định mức, lượng chứa trong ống được rửa sạch bằng nước cất; sau đó hòa tan trong bình định mức. Dung dịch trong bình định mức được đưa đến vạch. Sau khi đưa chất lỏng đến vạch mức, dung dịch trong bình được trộn đều.

Buret là các ống thủy tinh mỏng, được chia độ bằng mililit (Hình 2). Một vòi thủy tinh được hàn vào đầu dưới, hơi thon của buret hoặc một ống cao su có khóa bi và một vòi thủy tinh được gắn vào. Đối với công việc, chọn một buret tùy thuộc vào thể tích dung dịch được sử dụng trong phân tích.

Hình 2. Buret

Làm thế nào để làm việc với một buret

1. buret được rửa bằng nước cất.

2. buret chuẩn bị cho công việc được cố định thẳng đứng trong một giá đỡ, dùng phễu đổ dung dịch vào buret sao cho mức của dung dịch cao hơn vạch 0.

3. Loại bỏ bọt khí ở đầu dưới của buret. Để làm điều này, gấp nó lại và xả chất lỏng cho đến khi loại bỏ hết không khí. Sau đó, ống mao dẫn được hạ thấp xuống.

4. Đặt mức chất lỏng trong buret đến vạch chia 0.

5. Trong khi chuẩn độ, ấn ống cao su vào mặt bên của hạt và xả chất lỏng từ buret vào bình, xoay ống sau. Đầu tiên, chất chuẩn độ trong buret được đổ ra ngoài theo dòng loãng. Khi màu của chất chỉ thị tại nơi nhỏ giọt chất chuẩn độ bắt đầu thay đổi, dung dịch được rót cẩn thận, từng giọt một. Quá trình chuẩn độ dừng lại khi có sự thay đổi rõ rệt về màu sắc của chất chỉ thị khi thêm một giọt chất chuẩn độ và ghi lại thể tích dung dịch đã tiêu thụ.

6. Khi kết thúc công việc, chất chuẩn độ được rút ra khỏi buret, rửa buret bằng nước cất.

Phương pháp chuẩn độ axit-bazơ (trung hòa)

Phương pháp chuẩn độ axit-bazơ dựa trên phản ứng tương tác giữa axit và bazơ, tức là về phản ứng trung hòa:

H + + OH¯ = H 2 O

Khi thực hiện nhiệm vụ này, phương pháp chuẩn độ axit-bazơ được sử dụng, dựa trên việc sử dụng phản ứng trung hòa:

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

Phương pháp này bao gồm thực tế là dung dịch axit sunfuric có nồng độ đã biết được thêm dần vào dung dịch của chất phân tích - natri hydroxit. Việc thêm dung dịch axit được tiếp tục cho đến khi lượng của nó trở nên tương đương với lượng natri hydroxit đã phản ứng với nó, tức là để trung hòa kiềm. Thời điểm trung hòa được thiết lập bằng sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị được thêm vào dung dịch cần chuẩn độ. Theo luật tương đương theo phương trình:

C n (với bạn) V (với bạn) = C n (kiềm) V (kiềm)

C n (với bạn) và C n (kiềm) - nồng độ mol tương đương của các dung dịch sau phản ứng, mol / l;

V (to) và V (kiềm) - thể tích các dung dịch sau phản ứng, l (ml).

C (NaOH) và - nồng độ mol tương đương của NaOH và H 2 SO 4 trong dung dịch sau phản ứng, mol / l;

V (NaOH) và ) - thể tích của các dung dịch kiềm và axit đã phản ứng, ml.

Ví dụ về giải quyết vấn đề.

1. Trung hòa 0,05 l dung dịch axit tiêu tốn 20 cm 3 dung dịch kiềm 0,5 N. Chỉ tiêu axit là gì?

2. Lượng dư là bao nhiêu và chất nào sẽ dư nếu cho 120 cm 3 dung dịch kali hiđroxit 0,3N vào 60 cm 3 dung dịch axit sunfuric 0,4 N.?

Giải pháp của các công việc để xác định độ pH của dung dịch, nồng độ của các loại khác nhau được trình bày trong sổ tay phương pháp.

PHẦN THÍ NGHIỆM

Nhận một bình chứa dung dịch kiềm có nồng độ không xác định từ trợ lý phòng thí nghiệm. Đong các mẫu của dung dịch đã phân tích bằng ống đong 10 ml vào ba bình chuẩn độ hình nón. Thêm 2-3 giọt chỉ thị metyl da cam vào mỗi chúng. Dung dịch sẽ có màu vàng (màu vàng cam metyl trong môi trường kiềm và màu đỏ cam trong môi trường axit).

Chuẩn bị thiết bị chuẩn độ để vận hành (Hình 3) Tráng buret bằng nước cất, sau đó đổ đầy dung dịch axit sulfuric có nồng độ đã biết chính xác (nồng độ mol tương đương của H 2 SO 4 được ghi trên chai) ở trên phép chia số không. Gập ống cao su có đầu thủy tinh lên trên và kéo cao su ra khỏi ô liu thủy tinh che lỗ thoát buret, từ từ giải phóng chất lỏng sao cho không còn bọt khí trong đầu ống sau khi đổ đầy. Đổ hết dung dịch axit dư từ buret vào cốc đã đặt, trong khi mặt khum dưới của chất lỏng trong buret phải ở độ chia 0.

Đặt một trong các bình của dung dịch kiềm dưới đầu của buret trên một tờ giấy trắng và tiến hành chuẩn độ trực tiếp: cho từ từ axit từ buret bằng một tay, và bằng tay kia, khuấy dung dịch liên tục trong chuyển động tròn đều của bình trong mặt phẳng nằm ngang. Khi kết thúc quá trình chuẩn độ, nên cho từng giọt dung dịch axit từ buret cho đến khi một giọt dung dịch có màu da cam không phai.

Xác định thể tích axit tiêu tốn để chuẩn độ với độ chính xác đến 0,01 ml. Đếm các vạch chia của buret dọc theo mặt khum dưới, với mắt ở mức mặt khum.

Lặp lại phép chuẩn độ thêm 2 lần nữa, mỗi lần bắt đầu từ độ chia không của buret. Ghi kết quả chuẩn độ vào Bảng 1.

Tính nồng độ của dung dịch kiềm theo công thức:

Bảng 1

Kết quả chuẩn độ dung dịch natri hydroxit

Thực hiện xử lý thống kê kết quả chuẩn độ theo phương pháp mô tả trong phụ lục. Tổng hợp kết quả xử lý thống kê số liệu thực nghiệm vào Bảng 2.

ban 2

Kết quả xử lý thống kê số liệu thí nghiệm chuẩn độ dung dịch natri hydroxyd. Xác suất tin cậy α = 0,95.

n			S x

Ghi lại kết quả xác định nồng độ mol đương lượng của NaOH trong dung dịch đã phân tích dưới dạng khoảng tin cậy.

CÂU HỎI ĐỂ TỰ KIỂM SOÁT

1. Dung dịch kali hiđroxit có pH = 12. Nồng độ của bazơ trong dung dịch ở độ phân ly 100% bằng… mol / l.

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

2. Trung hoà 0,05 l dung dịch axit tiêu tốn 20 cm 3 dung dịch kiềm 0,5 n. Chỉ tiêu axit là gì?

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

3. Lượng dư là bao nhiêu và chất nào sẽ dư nếu thêm dung dịch kali hiđroxit 125 cm 3 0,2 N vào dung dịch axit sunfuric 75 cm 3 0,3 N?

1) 0,0025 g kiềm; 2) 0,0025 g axit; 3) 0,28 g kiềm; 4) 0,14 g kiềm; 5) 0,28 g axit.

4. Phương pháp phân tích dựa trên việc xác định độ tăng nhiệt độ sôi được gọi là ...

1) máy đo quang phổ; 2) đo điện thế; 3) kính phun sương; 4) đo phóng xạ; 5) đo độ dẫn.

5. Xác định nồng độ phần trăm, nồng độ mol và nồng độ của dung dịch axit sunfuric thu được khi hòa tan 36 g axit trong 114 g nước, nếu khối lượng riêng của dung dịch là 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.

Phân loại các phương pháp phân tích chuẩn độ

Hóa học phân tích

Các phương pháp phân tích chuẩn độ có thể được phân loại theo bản chất của phản ứng hóa học cơ bản xác định các chất và theo phương pháp chuẩn độ.

Theo bản chất của chúng, các phản ứng được sử dụng trong phân tích chuẩn độ thuộc các loại khác nhau - phản ứng kết hợp các ion và phản ứng oxy hóa-khử. Theo đó, các phép xác định chuẩn độ có thể được chia nhỏ thành các phương pháp chính sau: phương pháp chuẩn độ axit-bazơ (trung hòa), phương pháp kết tủa và tạo phức, phương pháp oxy hóa-khử.

Phương pháp chuẩn độ axit - bazơ (trung hòa). Điều này bao gồm các định nghĩa dựa trên sự tương tác của axit và bazơ, tức là về phản ứng trung hòa:

Phương pháp chuẩn độ axit - bazơ (trung hòa) xác định lượng axit (đo kiềm) hoặc bazơ (đo axit) trong một dung dịch nhất định, lượng muối của axit yếu và bazơ yếu, cũng như các chất phản ứng với các muối này. Việc sử dụng các dung môi không chứa nước (rượu, axeton, v.v.) có thể mở rộng phạm vi các chất có thể được xác định bằng phương pháp này.

Phương pháp tạo phức và kết tủa. Điều này bao gồm các phép xác định chuẩn độ dựa trên sự kết tủa của một hoặc một ion khác ở dạng hợp chất hòa tan kém hoặc liên kết của nó thành một phức kém phân ly.

Các phương pháp oxi hóa - khử (phép đo khử). Các phương pháp này dựa trên phản ứng oxy hóa và phản ứng khử. Chúng thường được gọi theo dung dịch đã chuẩn độ của thuốc thử được sử dụng, ví dụ:

phép đo pemanganat, sử dụng phản ứng oxy hóa với kali pemanganat KMnO4;

phép đo iot, sử dụng các phản ứng oxy hóa với iot hoặc khử với ion I;

phép đo lưỡng sắc, sử dụng phản ứng oxy hóa với kali dicromat К2Сr2О7;

bromatometry, sử dụng phản ứng oxi hóa với kali bromat KBrO3.

Phương pháp oxy hóa - khử còn có phương pháp đo xe (oxy hóa bằng ion Ce4 +), phép đo vanadatometry (oxy hóa bằng ion VO3), phép đo tốc độ (khử bằng ion T13 +). Theo phương pháp chuẩn độ, người ta phân biệt các phương pháp sau.

Phương pháp chuẩn độ trực tiếp. Trong trường hợp này, ion cần xác định được chuẩn độ bằng dung dịch thuốc thử (hoặc ngược lại).

Phương pháp thay thế. Phương pháp này được sử dụng khi, vì lý do này hay lý do khác, rất khó xác định điểm tương đương, ví dụ, khi làm việc với các chất không ổn định, v.v.

Phương pháp chuẩn độ ngược (chuẩn độ dư). Phương pháp này được sử dụng khi không có chất chỉ thị thích hợp hoặc khi phản ứng chính diễn ra không nhanh chóng. Ví dụ, để xác định CaCO3, một mẫu chất được xử lý bằng lượng dư dung dịch axit clohydric đã chuẩn độ:

Bất kể phương pháp nào được sử dụng cho định nghĩa, nó luôn được giả định:

1) phép đo chính xác thể tích của một hoặc cả hai dung dịch phản ứng;

2) sự có mặt của dung dịch đã chuẩn độ để tiến hành chuẩn độ;

3) tính toán các kết quả phân tích.

Theo điều này, trước khi tiến hành xem xét các phương pháp phân tích chuẩn độ riêng lẻ, chúng ta hãy tập trung vào việc đo thể tích, tính toán nồng độ và chuẩn bị các dung dịch đã chuẩn độ, cũng như các tính toán để xác định chuẩn độ.

Điểm tương đương

Điểm tương đương (trong phân tích chuẩn độ) - thời điểm chuẩn độ khi số đương lượng của chất chuẩn độ thêm vào tương đương hoặc bằng số đương lượng của chất phân tích trong mẫu. Trong một số trường hợp, một số điểm tương đương được quan sát thấy, sau cái này đến điểm khác, ví dụ, khi chuẩn độ axit polybasic hoặc khi chuẩn độ một dung dịch trong đó có một số ion cần xác định.

Đường cong chuẩn độ có một hoặc nhiều điểm uốn tương ứng với các điểm tương đương.

Điểm cuối của quá trình chuẩn độ (tương tự như điểm tương đương, nhưng không giống nhau) là thời điểm chất chỉ thị thay đổi màu trong quá trình chuẩn độ so màu.

Phương pháp xác định điểm tương đương

Sử dụng các chỉ báo

Đây là những chất bị thay đổi màu sắc do quá trình hóa học. Các chất chỉ thị axit-bazơ như phenolphtalein thay đổi màu sắc tùy thuộc vào độ pH của dung dịch chứa chúng. Các chất chỉ thị oxy hóa khử thay đổi màu sắc của chúng sau sự thay đổi điện thế của hệ thống, và do đó được sử dụng trong chuẩn độ oxy hóa khử. Trước khi bắt đầu chuẩn độ, một vài giọt chất chỉ thị được thêm vào dung dịch thử và thêm từng giọt chất chuẩn độ. Ngay sau khi dung dịch sau chất chỉ thị thay đổi màu sắc, thì quá trình chuẩn độ sẽ dừng lại; thời điểm này xấp xỉ điểm tương đương.

Quy tắc để chọn một chất chỉ thị - trong quá trình chuẩn độ, một chất chỉ thị được sử dụng để thay đổi màu sắc của nó xung quanh điểm tương đương, tức là khoảng thời gian chuyển màu của chất chỉ thị, nếu có thể, phải trùng với bước chuẩn độ.

Điện thế

Trong trường hợp này, một thiết bị được sử dụng để đo thế điện cực của dung dịch. Khi đạt đến điểm tương đương, điện thế của điện cực làm việc thay đổi mạnh.

Với máy đo pH

Máy đo pH về cơ bản cũng là một máy đo điện thế sử dụng điện cực có điện thế phụ thuộc vào hàm lượng của ion H + trong dung dịch; đây là một ví dụ về việc sử dụng điện cực chọn lọc ion. Bằng cách này, sự thay đổi của pH có thể được theo dõi trong toàn bộ quá trình chuẩn độ. Khi đạt đến điểm tương đương, độ pH thay đổi đột ngột. Phương pháp này chính xác hơn so với phương pháp chuẩn độ sử dụng chất chỉ thị axit-bazơ và có thể dễ dàng tự động hóa.

Độ dẫn nhiệt

Độ dẫn điện của dung dịch điện phân phụ thuộc vào các ion trong đó. Trong quá trình chuẩn độ, độ dẫn điện thường thay đổi đáng kể (Ví dụ, trong chuẩn độ axit-bazơ, các ion H + và OH– tương tác để tạo thành phân tử H2O trung tính, làm thay đổi độ dẫn điện của dung dịch). Tổng độ dẫn điện của một dung dịch cũng phụ thuộc vào các ion khác có mặt (ví dụ, các ion trái dấu), các ion này tạo ra những đóng góp khác nhau cho nó. Đến lượt nó, nó phụ thuộc vào độ linh động của từng ion và vào tổng nồng độ ion (cường độ ion). Về vấn đề này, việc dự đoán sự thay đổi độ dẫn điện khó hơn nhiều so với việc đo lường nó.

Thay đổi màu sắc

Trong quá trình của một số phản ứng, sự thay đổi màu sắc xảy ra ngay cả khi không thêm chất chỉ thị. Điều này thường được quan sát thấy nhất trong chuẩn độ oxy hóa khử, khi các nguyên liệu ban đầu và sản phẩm phản ứng có màu sắc khác nhau ở các trạng thái oxy hóa khác nhau.

Lắng cặn

Nếu chất rắn không tan được tạo thành trong quá trình phản ứng, thì kết tủa được tạo thành khi kết thúc chuẩn độ. Một ví dụ cổ điển của phản ứng như vậy là sự hình thành bạc clorua AgCl rất khó tan từ các ion Ag + và Cl–. Đáng ngạc nhiên, điều này không cho phép chúng ta xác định chính xác thời điểm kết thúc chuẩn độ, do đó chuẩn độ kết tủa thường được sử dụng nhất là chuẩn độ ngược.

Chuẩn độ nhiệt lượng đẳng nhiệt

Nhiệt lượng kế chuẩn độ đẳng nhiệt được sử dụng, xác định điểm tương đương bằng lượng nhiệt được giải phóng hoặc hấp thụ bởi hệ phản ứng. Phương pháp này rất quan trọng trong chuẩn độ sinh hóa, ví dụ, để xác định cách một cơ chất enzyme liên kết với một enzyme.

Phép đo chuẩn độ nhiệt

Chuẩn độ nhiệt kế là một kỹ thuật cực kỳ linh hoạt. Nó khác với chuẩn độ nhiệt lượng ở chỗ nhiệt của phản ứng, được biểu thị bằng sự giảm hoặc tăng nhiệt độ, không được sử dụng để xác định lượng chất có trong dung dịch mẫu. Ngược lại, điểm tương đương được xác định dựa trên khu vực xảy ra sự thay đổi nhiệt độ. Tùy thuộc vào phản ứng giữa chất chuẩn độ và chất thử là tỏa nhiệt hay thu nhiệt mà nhiệt độ sẽ tăng hoặc giảm trong quá trình chuẩn độ. Khi tất cả chất thử đã phản ứng với chất chuẩn độ, sự thay đổi trong vùng nhiệt độ tăng hoặc giảm cho phép bạn xác định điểm tương đương và uốn cong trong đường cong nhiệt độ. Điểm tương đương chính xác có thể được xác định bằng cách lấy đạo hàm thứ hai của đường cong nhiệt độ: một đỉnh rõ ràng sẽ cho biết điểm tương đương.

Quang phổ

Điểm tương đương có thể được xác định bằng cách đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch trong quá trình chuẩn độ nếu biết phổ của sản phẩm, chất chuẩn độ hoặc chất phân tích. Hàm lượng tương đối của sản phẩm phản ứng và chất thử cho phép bạn xác định điểm tương đương. Trong trường hợp này, sự hiện diện của chất chuẩn độ tự do (cho biết phản ứng đã hoàn thành) có thể được phát hiện ở các giá trị rất thấp.

Amperometry

Một phương pháp cho phép bạn xác định điểm tương đương bằng giá trị của dòng điện tại một điện thế nhất định. Độ lớn của dòng điện do phản ứng oxi hóa / khử của chất hoặc sản phẩm thử ở điện cực làm việc phụ thuộc vào nồng độ của chúng trong dung dịch. Điểm tương đương tương ứng với sự thay đổi giá trị của dòng điện. Phương pháp này hữu ích nhất khi cần giảm tiêu thụ chất chuẩn độ, ví dụ, khi chuẩn độ halogenua bằng ion Ag +.

Chuẩn độ trực tiếp và ngược lại.

Trong phiên bản chuẩn độ đơn giản nhất, chất phân tích tương tác trực tiếp với chất chuẩn độ. Lượng chất phân tích được tính dựa trên nồng độ mol của chất chuẩn độ, thể tích cần thiết để đạt đến điểm tương đương, và phép đo phân vị của phản ứng giữa chất phân tích và chất chuẩn độ.

Trong chuẩn độ ngược, chất phân tích không tương tác với chất chuẩn độ, nhưng với thuốc thử khác có mặt dư. Lượng dư sau đó được xác định bằng cách chuẩn độ. Nếu lượng thuốc thử ban đầu được biết và lượng dư của nó được xác định, thì sự khác biệt giữa chúng là lượng thuốc thử đã tham gia phản ứng với chất phân tích.

Chuẩn độ ngược được sử dụng, ví dụ, khi hằng số cân bằng của phản ứng chuẩn độ trực tiếp quá thấp. Các lý do khác để sử dụng phương pháp chuẩn độ ngược bao gồm thiếu phương pháp chỉ dẫn phù hợp hoặc tốc độ phản ứng không đủ trong chuẩn độ trực tiếp.

Chuẩn độ thay thế.

Phức hợp magie MgY2- được thêm vào dung dịch phân tích có chứa các ion kim loại cần xác định. Tại vì nó kém bền hơn so với phức của ion kim loại xác định bằng chất chelat, sau đó phản ứng thế xảy ra và ion Mg2 + được giải phóng.

Sau đó, ion Mg2 + được chuẩn độ bằng phức chất III với sự có mặt của eriochrome T đen.

Khối lượng của ion kim loại xác định được tính từ thể tích EDTA tiêu tốn để chuẩn độ. Phương pháp chuẩn độ này chỉ có thể thực hiện được nếu các hợp chất phức của kim loại đang được xác định bền hơn phức magie.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Các phương pháp phân tích chuẩn độ được chia nhỏ theo biến thể chuẩn độ và theo các phản ứng hóa học được lựa chọn để xác định chất (thành phần). Trong hóa học hiện đại, định lượng và

Các loại phân loại

Phương pháp phân tích chuẩn độ được lựa chọn cho một phản ứng hóa học cụ thể. Tùy thuộc vào dạng tương tác mà người ta chia phép xác định chuẩn độ thành các dạng riêng biệt.

Phương pháp phân tích:

• Chuẩn độ oxy hóa khử; phương pháp dựa trên sự thay đổi trạng thái oxi hóa của các nguyên tố trong một chất.
• Phức tạp là một phản ứng hóa học phức tạp.
• Chuẩn độ axit-bazơ liên quan đến việc trung hòa hoàn toàn các chất tương tác.

Trung hòa

Chuẩn độ axit-bazơ cho phép bạn xác định lượng axit vô cơ (đo kiềm), cũng như tính toán bazơ (đo axit) trong dung dịch mong muốn. Theo kỹ thuật này, các chất phản ứng với muối được xác định. Với việc sử dụng các dung môi hữu cơ (axeton, rượu), có thể xác định được nhiều chất hơn.

Sự phức tạp

Thực chất của phương pháp phân tích chuẩn độ là gì? Giả thiết rằng các chất được xác định bằng cách kết tủa ion mong muốn như một hợp chất kém hòa tan hoặc liên kết của nó thành một phức kém phân ly.

Phép đo khử độc tố

Chuẩn độ oxi hóa khử dựa trên phản ứng khử và phản ứng oxi hóa. Tùy thuộc vào dung dịch thuốc thử đã chuẩn độ được sử dụng trong hóa phân tích, có:

• phép đo pemanganat, dựa trên việc sử dụng thuốc tím;
• phép đo iốt, dựa trên quá trình oxy hóa với iốt, cũng như khử với các ion iốt;
• phép đo dicromat, sử dụng quá trình oxy hóa kali dicromat;
• đo brom dựa trên sự oxi hóa với kali bromat.

Các phương pháp oxy hóa khử trong phân tích chuẩn độ bao gồm các quá trình như đo xe, đo lượng, đo vanadomet. Chúng liên quan đến quá trình oxy hóa hoặc khử các ion kim loại tương ứng.

Bằng phương pháp chuẩn độ

Có sự phân loại các phương pháp phân tích chuẩn độ tùy thuộc vào phương pháp chuẩn độ. Trong phương pháp trực tiếp, ion cần xác định được chuẩn độ bằng dung dịch thuốc thử đã chọn. Quá trình chuẩn độ trong phương pháp thay thế dựa trên việc xác định điểm tương đương khi có mặt các hợp chất hóa học không ổn định. Chuẩn độ dư (phương pháp đảo ngược) được sử dụng khi khó chọn chất chỉ thị, cũng như khi phản ứng hóa học diễn ra chậm. Ví dụ, khi xác định canxi cacbonat, một mẫu chất được xử lý với một lượng dư đã chuẩn độ

Giá trị phân tích

Tất cả các phương pháp phân tích chuẩn độ đều giả định:

• xác định chính xác thể tích của một hoặc từng loại hóa chất phản ứng;
• sự hiện diện của dung dịch đã chuẩn độ, do đó quy trình chuẩn độ được thực hiện;
• xác định kết quả phân tích.

Chuẩn độ dung dịch là cơ sở của hóa học phân tích, do đó điều quan trọng là phải xem xét các hoạt động cơ bản được thực hiện trong một thí nghiệm. Phần này liên quan mật thiết đến thực hành hàng ngày. Không có ý tưởng về sự hiện diện của các thành phần chính và tạp chất trong nguyên liệu hoặc sản phẩm, rất khó để hoạch định dây chuyền công nghệ trong các ngành công nghiệp dược phẩm, hóa chất và luyện kim. Các nguyên tắc cơ bản về hóa học phân tích được áp dụng để giải quyết các vấn đề kinh tế phức tạp.

Phương pháp nghiên cứu hóa học phân tích

Ngành hóa học này là khoa học xác định một thành phần hoặc chất. Khái niệm cơ bản về phân tích chuẩn độ - các phương pháp được sử dụng để tiến hành thí nghiệm. Với sự giúp đỡ của họ, nhà nghiên cứu rút ra kết luận về thành phần của chất, hàm lượng định lượng của các bộ phận riêng lẻ trong đó. Trong quá trình phân tích phân tích cũng có thể tiết lộ trạng thái oxy hóa trong đó thành phần cấu tạo của chất được nghiên cứu. Khi phân loại hóa học, nó được tính đến loại hành động được cho là thực hiện. Để đo khối lượng của trầm tích thu được, một phương pháp nghiên cứu trọng lượng được sử dụng. Khi phân tích cường độ của dung dịch, cần phải phân tích trắc quang. Theo độ lớn của EMF bằng phép đo điện thế, các thành phần cấu tạo của thuốc được nghiên cứu được xác định. Các đường cong chuẩn độ chứng minh rõ ràng thí nghiệm đang được thực hiện.

Bộ phận phương pháp phân tích

Nếu cần thiết, trong hóa học phân tích, các phương pháp hóa lý, cổ điển (hóa học) và vật lý được sử dụng. Phương pháp hóa học thường được hiểu là phân tích chuẩn độ và trọng lượng. Cả hai phương pháp đều cổ điển, đã được chứng minh rõ ràng và được sử dụng rộng rãi trong hóa học phân tích. liên quan đến việc xác định khối lượng của chất mong muốn hoặc các thành phần cấu tạo của nó, được phân lập ở trạng thái tinh khiết, cũng như ở dạng hợp chất không hòa tan. Phương pháp phân tích theo thể tích (chuẩn độ) dựa trên việc xác định thể tích của thuốc thử tiêu tốn cho một phản ứng hóa học, được lấy ở một nồng độ đã biết. Có một sự chia nhỏ các phương pháp hóa học và vật lý thành các nhóm riêng biệt:

• quang học (quang phổ);
• điện hóa;
• đo phóng xạ;
• sắc ký;
• khối phổ.

Tính cụ thể của nghiên cứu chuẩn độ

Phần này của hóa học phân tích liên quan đến việc đo lượng thuốc thử cần thiết để thực hiện phản ứng hóa học hoàn toàn với một lượng chất đích đã biết. Bản chất của kỹ thuật này là thuốc thử có nồng độ đã biết được thêm từng giọt vào dung dịch của chất thử. Việc bổ sung nó tiếp tục cho đến khi lượng của nó tương đương với lượng chất phân tích phản ứng với nó. Phương pháp này cho phép tính toán định lượng tốc độ cao trong hóa học phân tích.

Nhà khoa học người Pháp Gay-Lusak được coi là người sáng lập ra phương pháp này. Một chất hoặc một nguyên tố được xác định trong một mẫu nhất định được gọi là chất cần xác định. Trong số đó có thể là ion, nguyên tử, nhóm chức, gốc tự do liên kết. Thuốc thử là chất lỏng, thể khí, phản ứng với một hóa chất cụ thể. Quá trình chuẩn độ bao gồm việc đổ dung dịch này sang dung dịch khác với sự khuấy trộn liên tục. Điều kiện tiên quyết để thực hiện thành công quá trình chuẩn độ là sử dụng dung dịch có nồng độ xác định (chất chuẩn độ). Để tính toán, sử dụng nghĩa là số gam đương lượng của chất có trong 1 lít dung dịch. Các đường cong chuẩn độ được vẽ sau khi tính toán.

Các hợp chất hoặc nguyên tố hóa học tương tác với nhau theo khối lượng xác định rõ tương ứng với đương lượng gam của chúng.

Các biến thể của việc chuẩn bị dung dịch đã chuẩn độ dựa trên phần đã cân của nguyên liệu ban đầu

Là phương pháp đầu tiên để chuẩn bị dung dịch với một nồng độ nhất định (một hiệu giá nhất định), người ta có thể xem xét việc hòa tan một mẫu có khối lượng chính xác trong nước hoặc một dung môi khác, cũng như pha loãng dung dịch đã chuẩn bị đến thể tích yêu cầu. Hiệu giá của thuốc thử thu được có thể được xác định bằng khối lượng đã biết của hợp chất tinh khiết và bằng thể tích của dung dịch thành phẩm. Kỹ thuật này được sử dụng để chuẩn bị các dung dịch chuẩn độ của những hóa chất có thể thu được ở dạng tinh khiết, thành phần của chúng không thay đổi trong thời gian bảo quản kéo dài. Để cân các chất được sử dụng, người ta sử dụng cân các chai có nắp đậy kín. Phương pháp chuẩn bị dung dịch này không thích hợp cho các chất có tính hút ẩm tăng, cũng như các hợp chất tương tác hóa học với cacbon monoxit (4).

Công nghệ thứ hai để pha chế dung dịch chuẩn độ được sử dụng tại các nhà máy hóa chất chuyên dụng, trong các phòng thí nghiệm đặc biệt. Nó dựa trên việc sử dụng các hợp chất rắn tinh khiết được cân với số lượng chính xác, cũng như sử dụng các dung dịch có độ chuẩn nhất định. Các chất được đặt trong ống thủy tinh, sau đó chúng được đậy kín. Những chất có bên trong ống thủy tinh được gọi là kênh cố định. Trong quá trình thử nghiệm trực tiếp, ống thuốc thử vỡ ra trên phễu có gắn thiết bị đục lỗ. Sau đó, toàn bộ thành phần được chuyển vào một bình định mức, sau đó bằng cách thêm nước sẽ thu được thể tích cần thiết của dung dịch làm việc.

Để chuẩn độ, một thuật toán hành động nhất định cũng được sử dụng. Buret được đổ đầy dung dịch làm việc đã pha sẵn đến vạch 0 để không có bọt khí ở phần dưới của nó. Tiếp theo, dung dịch cần phân tích được đo bằng pipet, sau đó nó được cho vào bình nón. Một vài giọt chất chỉ thị cũng được thêm vào đó. Dần dần, dung dịch làm việc được thêm từng giọt vào dung dịch thành phẩm từ buret, sự thay đổi màu sắc được theo dõi. Khi một màu ổn định xuất hiện, không biến mất sau 5-10 giây thì được đánh giá là quá trình chuẩn độ đã hoàn tất. Tiếp theo, các em tiến hành tính toán, tính toán thể tích dung dịch đã tiêu tốn với nồng độ cho trước, rút ​​ra kết luận từ thí nghiệm đã thực hiện.

Phần kết luận

Phân tích chuẩn độ cho phép bạn xác định thành phần định lượng và định tính của chất phân tích. Phương pháp hóa học phân tích này cần thiết cho các ngành công nghiệp khác nhau; nó được sử dụng trong y học và dược phẩm. Khi lựa chọn một dung dịch làm việc, người ta phải tính đến các tính chất hóa học của nó, cũng như khả năng tạo thành các hợp chất không hòa tan với chất đang nghiên cứu.