Титриметрический (объемный) анализ

Молярная концентрация сэ = nэ/V,где nэ– количество вещества эквивалентов, моль; V– объем раствора, л; единица измерения концентрации – моль/л.

Количество вещества эквивалента (nэ) nэ = m/Mэ = cэ V,где m – масса вещества, г; Mэ – молярная масса эквивалента, г/моль, V – объем раствора, л.

Закон эквивалентов: nэ(А) = nэ(В)или

Титр – количество граммов растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора.

Титр по определяемому веществу – количество граммов определяемого вещества, которое реагирует с 1 мл титранта.

Прямое титрование – простейший прием титрования, заключающийся в том, что к определенному объему раствора определяемого вещества (А) по каплям приливают титрант (рабочий раствор) вещества (В).

Обратное титрование – процесс титрования, при котором к определенному объему раствора определяемого вещества (А) приливают точно известный объем титранта (В1), взятого в избытке. Избыток не вошедшего в реакцию вещества (В1) оттитровывают раствором другого титранта (В2) точно известной концентрации.

Заместительное титрование.Процесс титрования, при котором к определяемому веществу (А) прибавляют вспомогательное вещество (Р), реагирующее с ним с выделением эквивалентного количества нового вещества (А1), которое оттитровывают соответствующим титрантом (В). Таким образом, вместо непосредственного титрования определяемого вещества (А) титруют его заместитель (А1). Так как количества A и A1 эквивалентны, то количество вещества эквивалента определяемого вещества nэ(А) равно количеству вещества эквивалента титранта nэ(В):

Метод нейтрализации

Уравнение реакции:Н++ OH¯ → Н2O или Н3O++ OH¯ → 2Н2O.

Основные титранты (рабочие растворы):растворы сильных кислот (HCl или H2SO4) и сильных оснований (NaOH или KOH).

Установочные вещества (или первичные стандарты):тетраборат натрия Na2B4O7 × 10 Н2O, карбонат натрия Na2CO3, щавелевая кислота Н2С2O4 • 2Н2O, янтарная кислота Н2С4Н4O4.

Индикаторы:кислотно‑основные индикаторы (см. таблицу).

Характеристики некоторых индикаторов приведены в таблице.

Некоторые примеры кислотно‑основного титрования

Титрование сильной кислоты сильным основанием

HCl + NaOH → NaCl + Н2O

Н++ OH¯ → Н2O

В точке эквивалентности образуется соль сильной кислоты и сильного основания, которая не подвергается гидролизу. Реакция среды будет нейтральной (рН = 7). В данном случае индикатором может служить лакмус.

Титрование слабой кислоты сильным основанием

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + Н2O

CH3COOH + OH¯ – > CHgCOO¯ + Н2O

Образующаяся соль слабой кислоты и сильного основания в растворе подвергается гидролизу:

CH3COO¯ + HOH → CH3COOH + OH¯

Точка эквивалентности в этом случае будет находиться в щелочной среде, поэтому следует применять индикатор, меняющий окраску при рН < 7, например фенолфталеин.

Титрование слабого основания сильной кислотой

NH4OH + HCl → NH4Cl + Н2O

NH4OH + Н+ → NH4++ Н2O

Образующаяся соль в растворе подвергается гидролизу:

NH4++ HOH → NH4OH + Н+

Точка эквивалентности будет находиться в кислой среде, поэтому можно применять индикатор, меняющий свою окраску при рН < 7, например метилоранж.

Метод комплексонометрии

Комплексонометрия – титриметриче‑ский метод анализа, основанный на реакциях комплексообразования определяемых ионов металлов с некоторыми органическими веществами, в частности с комплексонами.

Комплексоны – аминополикарбоновые кислоты и их производные (соли).

В титриметрическом анализе широко используется один из представителей класса комплексонов – динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Ма2Н2ЭДТА). Этот комплексон часто называют также трилоном Б или комплексном III:

или [Na2H2ЭДTA]

Трилон Б со многими катионами металлов образует прочные, растворимые в воде внутрикомплексные соединения (хелаты). При образовании хелата катионы металла замещают два атома водорода в карбоксильных группах трилона Б и образуют координационные связи с участием атомов азота аминогрупп.

Уравнение реакции:Ме2++ Н2ЭДТА2‑ → [МеЭДТА]2‑+ 2Н+

Основные титранты (рабочие растворы):трилон Б, MgSO4, CaCl2

Установочные вещества (или первичные стандарты):MgSO4, CaCl2

Индикаторы:металлохромные индикаторы, эриохром черный Т

При рН = 7‑11 анион этого индикатора (HInd2‑) имеет синюю окраску. С катионами металлов (Са2+, Mg2+, Zn2+и др.) в слабощелочном растворе в присутствии аммиачного буфера (рН = 8‑10) он образует комплексные соединения винно‑красного цвета по схеме:

При титровании исследуемого раствора трилоном Б:

Константы нестойкости комплексов равны соответственно:

Kн([CaInd]¯) = 3,9 • 10‑6

Kн([СаЭДТА]2‑) = 2,7 • 10‑11

Kн([MgInd]¯) = 1,0 •1 0‑7

Kн([MgЭДTA]2‑) = 2,0 • 10‑9