Тема 9. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Содержание:
1. Сущность титриметрического анализа
2. Способы титрования
3. Классификация методов титриметрического анализа
4. Титранты
5. Определение точки эквивалентности и конца реакции
6. Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации)
7. Оксидиметрия (окислительно-восстановительное титрование)
8. Осадительное титрование (методы осаждения)
9. Комплексонометрия
10. Вычисление в титриметрическом анализе
11. Контрольные задания
12. Тестовой самоконтроль
СУЩНОСТЬ ТИТРИМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
В титриметрическом анализе количественное определение вещества производится, исходя из объема раствора известной концентрации, затраченного на реакцию с определенным веществом.
Процесс определения содержания вещества или точной концентрации раствора объемно-аналитическим путем называется титрованием. Эта важнейшая операция титриметрического анализа заключается в том, что к исследуемому раствору медленно приливают другой раствор точно известной концентрации в количестве, эквивалентном количеству определяемого соединения.
Объемы растворов, количественно реагирующих между собой, обратно пропорциональны нормальным концентрациям этих растворов:
V1 = N2 или V1 x N1 = N2 x V2 V1 x N1 = V2 x N2
Где V – объем реагирующего раствора, л; N – концентрация, н.
Это положение лежит в основе титриметрического анализа. Для того чтобы определить концентрацию одного из растворов, надо знать точно объемы реагирующих растворов, точную концентрацию другого раствора и момент, когда два вещества прореагируют в эквивалентных количествах. Условиями титриметрического определения являются:
а) точное измерение объемов реагирующих веществ;
б) приготовление растворов точно известной концентрации, с помощью которых проводится титрование, так называемых рабочих растворов (титранов) (часто такие растворы известной концентрации называют стандартными (титрованными);
в) определение конца реакции.
Титриметрическое определение занимает гораздо меньшее время, чем гравиметрическое. Вместо многих длительных операций гравиметрического анализа (осаждение, фильтрование, взвешивание и т.д.) при титриметрическом определении проводят всего одну операцию – титрование.
Точность титриметрических определений несколько меньше точности гравиметрического анализа, однако разница невелика, поэтому там, где возможно, стараются вести определение более быстрым методом.
Для того чтобы та или иная реакция могла служить основой для титрования, она должна удовлетворять ряду требований.
1. Реакция должна проходить количественно по определенному уравнению без побочных реакций. Необходимо быть уверенным. Что прибавляемый реактив расходуется исключительно на реакцию с определяемым веществом.
2. Окончание реакции следует точно фиксировать, чтобы количество реактива было
эквивалентно количеству определяемого вещества. На эквивалентности реагирующих веществ основано вычисление результатов анализа.
3. Реакция должна протекать с достаточной скоростью и быть практически необратимой. Точно фиксировать точку эквивалентности при медленно идущих реакциях почти невозможно.
СПОСОБЫ ТИТРОВАНИЯ
По способу выполнения титрования различают прямое, обратное или косвенное титрование (метод замещения).
При прямом титровании к раствору определяемого вещества непосредственно добавляют титрант. Для проведения анализа по этому методу достаточно одного рабочего раствора. Например, для определения кислоты необходим рабочий раствор щелочи, для определения окислителя – раствор восстановителя.
При обратном титровании к раствору анализируемого вещества приливают известный объем рабочего раствора, взятого в избытке. После этого титруют остаток первого рабочего раствора другим рабочим раствором и рассчитывают количество реагента, которое вступило в реакцию с анализируемым веществом. Например, для определения хлорид-ионов к анализируемому раствору хлорида добавляют известный объем раствора AqNO3, взятого в избытке. Происходит реакция
Aq+ +Cl = AqCl↓.
Избыток раствора AqNO3 определяют с помощью другого рабочего раствора – тиоцианата аммония NH4SCN:
Aq+ + SCN- = AqSCN↓.
При косвенном титровании к анализируемому раствору приливается в избытке реагент, который реагирует с определяемым веществом. Затем один из продуктов реакции определяется титрованием. Например, для определения циановодородной кислоты добавляют раствор АqNO3 в избытке. Происходит реакция
HCN + AqNO3 = AqCN↓ + HNO3
Затем азотная кислота легко определяется с помощью рабочего раствора щелочи NaOH:
HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
В этом случае слабая циановодородная кислота замещается в эквивалентных количествах сильной.