Индикаторы окислительно-восстановительного титрования

В ряде случаев ОВ титрования точку эквивалентности фиксируют по изменению окраски титруемого раствора, вызываемой избытком окрашенного стандартного раствора. Кроме того, могут быть использованы в методах окисления-восстановления так называемые red–ox-индикаторы, которые изменяют окраску в зависимости от величины Е. Наиболее широко для фиксирования точки эквивалентности применяют физико-химические методы.

В качестве стандартного раствора в перманганатометрии применяют раствор, KMnO₄ который обладает наиболее высокой окислительной активностью в кислой среде E= 1,15В.

Здесь индикатор – сам реактив, который в кислой среде обесцвечивается. В случае применения сильно разбавленных растворов или титрования окрашенных растворов в качестве индикатора используется дифениламин – ОВ индикатор.

Обратимые ОВ индикаторы – органические соединения, имеющие в окисленной и восстановленной форме различную окраску:

Изменение окраски индикатора зависит от соотношения концентрации Ind окисленной и восстановительной формы.

Как и для кислотно-основных индикаторов человеческий глаз воспринимает окраску раствора той формы индикатора, концентрация которой приблизительно в10 раз больше концентрации другой формы того же индикатора, т.е. при [Ind_Ox]/[Ind_Red] = 10 раствор принимает окраску окисленной формы и наоборот.

При n=1и отношении 10:1 или 1:10 интервал перехода индикатора рассчитывают по формуле

E_Ind=E⁰_Ind ±0,059 (20)

Другим примером обратимых red-ox-индикаторов является свежеприготовленный раствор крахмала, который окрашивается в синий цвет в присутствии йода.

Перманганатометрия

Титрант – 0,1; 0,05 н растворKMnO₄, стандартизацию раствора которого проводят по стандартному раствору щавелевой кислотыH₂С₂O₄·2H₂Oна основе реакции:

2MnO₄^- + 5H₂С₂O₄ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 10CO₂↑ + 8H₂O

Водные растворыKMnO₄неустойчивы вследствие протекания реакции

4MnO₄^- + 2H₂O = 4MnO₂ + 3O₂ + 4OH^-.

Эта реакция ускоряется при действии света, поэтому раствор KMnO₄ хранят в склянках из тёмного стекла. Условия титрования: среда – сильно кислая (H₂SO₄), нагревание (60…80 °С), медленное титрование (особенно в начале), индикатор – титрантKMnO₄.

Для определения восстановителей применяют прямое титрование. Используя обратное титрование, определяют содержание окислителей.

Перманганатометрия – один из самых распространённых методов ОВ титрования.

Достоинства метода: титрование проводится без индикатора, высокое значение ОВ потенциала в кислой среде (+1,51В) позволяет определять большое количество веществ с меньшим значением Е; доступность титранта.

Недостатки метода: невозможность приготовления стандартного раствора титранта по точной навеске, его нестабильность при хранении, необходимость строгого соблюдении условий проведении титрования, регламентируемых соответствующей методикой.

Окислительно-восстановительных методы широко используются для определения металлов и неметаллов в объектах металлургических производств.

Наиболее широко используются методы: перманганатометрии для определения V, Mo, W, U, Ti, Nb, Sn, Sb, Fe, Ca, Mg и др.; йодометрии - Cu, Sn; броматометрии -As, Fe, S, Sb, Sn и др.

Контрольные вопросы:

1. Каков основной принцип титриметрического анализа?

2. Что такое стандартный (рабочий, титрованный) раствор?

3. Какие методы используют при стандартизации растворов?

4. Что такое установочные вещества и какие требования к ним предъявляются?

5. Какие растворы называют приготовленными, а какие – установленными? Привести примеры.

6. В чем сущность титрований: прямого, обратного, по замещению? Привести примеры.

7. По каким формулам рассчитывают результаты прямого титрования, обратного титрования, титрования по замещению ?

8. В чем заключается сущность метода кислотно – основного титрования?

9. Какие первичные и вторичные стандартные вещества используют в ацидиметрии и алкалиметрии?

10. Что такое кривая титрования, скачок титрования, точка эквивалентность?

11. Какие требования предъявляются к окислительно-восстановительным реакциям в титриметрическом анализе?

12. Какими способами можно зафиксировать конечную точку титрования в методах окисления – восстановления?

13. Сущность методов перманганатометрии.