Краткие теоретические сведения. Высокочастотное титрование – вариант бесконтактного кондуктометрического метода анализа, в котором анализируемый раствор подвергают действию электрического

Высокочастотное титрование – вариант бесконтактного кондуктометрического метода анализа, в котором анализируемый раствор подвергают действию электрического поля высокой частоты (порядка нескольких мегагерц). При таких частотах в растворе начинают играть роль эффекты молекулярной, или деформационной, и ориентационной поляризации. Под действием электрического поля электроны любой молекулы будут оттягиваться в сторону поглотительного электрода, а ядра – в сторону отрицательного электрода. Это явление получило название молекулярной или деформационной поляризации. Полярные молекулы в электрическом поле обладают также ориентационной поляризацией, стремящейся ориентировать дипольные молекулы вдоль поля. В результате таких поляризационных эффектов возникают кратковременные токи, изменяющие электропроводность, диэлектрические свойства и магнитную проницаемость растворов. Измеряемая в этих условиях полная электропроводность высокочастотной кондуктометрической ячейки λ складывается из активной составляющей λ_акт – истинной проводимости раствора и реактивной составляющей λ_реакт – мнимой электропроводности, зависящей от частоты и типа ячейки:

λ = λ_акт + .

Высокочастотное титрование проводят в электролитических ячейках, в которых исследуемый электролит не имеет прямого контакта с электродами и связан с измерительной цепью индуктивно или через емкость.

Бесконтактные электролитические ячейки, используемые для высокочастотного титрования, могут быть двух типов (рис. 19).

а) б)

Рис. 19. Ячейки для высокочастотного титрования: а – ёмкостная (С-ячейка); б – индуктивная (L-ячейка)

С-ячейки применяют для анализа растворов с низкой электропроводностью, L-ячейки применяют для анализа растворов с высокой электропроводностью.

В лабораторной практике используют высокочастотные титраторы марки ТВ-6Л1 с емкостной ячейкой (рис. 20).

2 3

мкА

Рис. 20. Блок-схема высокочастотного титратора ТВ-6Л1: 1 – генератор высокой частоты; 2 – регулируемый конденсатор; 3 – емкостная ячейка; 4 – образцовый резистор; 5 – выпрямительный диод; 6 – конденсатор-фильтр; 7 – микроамперметр

Р а б о т а 19

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА (III)

В РАСТВОРЕ МЕТОДОМ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО

ТИТРОВАНИЯ

1. Цель работы: получить общие сведения о высокочастотном титровании, практически ознакомиться с реакциями комплексообразования в методе высокочастотного титрования; определить содержание железа (III) в исследуемом растворе.

Сущность метода

В определении железа (III) лежит реакция комплексообразования. В качестве титранта применяют этилендиаминтетраацетат натрия (ЭДТА – трилон Б – комплексон III) Na₂H₂Y.

При титровании ионов Fe³⁺ раствором ЭДТА протекает реакция

Fe³⁺ + Na₂H₂Y = NaFeY + 2H⁺ + Na⁺

Ионы Fe³⁺ образуют устойчивые комплексные соединения с трилоном Б при рН = 2-3 и могут быть определены методом высокочастотного титрования.

На кривой титрования наблюдается два излома: первый соответствует количественному связыванию ионов Fe³⁺ комплексоном, второй указывает на завершение кислотно-основного взаимодействия.

Приборы и реактивы

1) Приборы: титратор высокочастотный лабораторный ТВ-6Л1, стержень-мешалка, пинцет, фильтры беззольные бумажные «синяя лента»; 2) посуда стеклянная:микробюретка вместимостью 5 см³, пипетка Мора вместимостью 5 см³, стакан химический для титрования вместимостью 100 см³, воронка стеклянная; 3) растворы: трилон Б с молярной концентрацией эквивалентов c[(1/2) Na₂H₂Y] = 0,1 моль/дм³, раствор, содержащий ионы Fe³⁺.

Алгоритм определения

Из мерной колбы отбирают пипеткой Мора 5 см³ исследуемого раствора в стакан для титрования. Сухой снаружи стакан помещают в ячейку, доливают дистиллированную воду на 3-5 мм выше верхнего электрода датчика.

Заполняют микробюретку 0,01 Н раствором трилона Б. Опускают в стакан стержень-мешалку, переводят тумблер «Мешалка» в положение «Включено» и ручкой «Перемешивание» регулируют скорость вращения. Ручками «Грубо» и «Точно» устанавливают стрелку прибора на 30 - 40 делений.

Записывают первоначальное показание прибора. Затем порциями по 0,2 см³ прибавляют из микробюретки раствор титранта в стакан для титрования, записывая показания прибора после внесения каждой порции раствора. Экспериментальные данные заносят в табл. 28.

Титрование продолжают, пока не будут получены 8 - 10 измерений после максимального значения. По полученным данным строят кривую титрования «сила тока – объем титранта» I = f [V(Na₂H₂Y)]. По излому на кривой (рис. 21) определяют объем трилона Б V_э(Na₂H₂Y), см³, затраченный на титрование ионов Fe³⁺.

За результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений.

Таблица 28