Теоретические основы окислительно-восстановительного метода титрования
Н. В. Степанова
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ
(РЕДОКСИМЕТРИЯ)
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Аналитическая химия» для студентов специальности 18.05.01 «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» и направлений подготовки 19.03.01 «Биотехнология» и 19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья» всех форм обучения
Бийск
Издательство Алтайского государственного технического
университета им. И.И.Ползунова
УДК 543. 06(075.8)
Рецензент: профессор, кандидат химических наук Ю.В. Мороженко
Работа подготовлена на кафедре общей химии и экспертизы товаров
Степанова, Н.В. Окислительно-восстановительное титрование (редоксиметрия): методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Аналитическая химия» для студентов специальности 18.05.02 «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» и направлений подготовки 19.03.01 «Биотехнология» и 19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья» всех форм обучения / Н.В. Степанова; Алт. гос. техн. ун-т БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2014. –22 с.
В методических рекомендациях приведены теоретические сведения по теме данной лабораторной работы. Изложена методика проведения экспериментов. Для закрепления материала предусмотрены контрольные вопросы и задачи.
Работа выполнена в рамках современных требований СМК к изложению и качеству учебно-методического материала.
Методические рекомендации составлены в соответствии с государственными стандартами высшего образования указанной специальности и направлений.
УДК 543. 06(075.8)
Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры общей химии и экспертизы товаров
Протокол № 5 от 03.06. 2014 г
| © Н. В. Степанова Н. В. 2014 © БТИ АлтГТУ, 2014 |
Содержание
| Введение………………………………………………………………………………… | ||
| 1Теоретическая часть…………………………………………………………………. | ||
| 1.1Теоретические основы окислительно-восстановительного метода титрования……………………………………………………………………………………….. | ||
| 1.2 Влияние различных условий на скорость окислительно-восстановительных реакций……………………………………………………………………………………… | ||
| 1.3 Характеристика методовредоксиметрии………………………………………. | ||
| ||
|
ВВЕДЕНИЕ
Изучение дисциплины «Аналитическая химия» должно способствовать решению следующих задач:
- освоению студентами качественных и количественных химических методов анализа для оценки качества и идентификации органических, неорганических веществ, биологически активных веществ и лекарственных препаратов;
- изучению теоретических основ методов анализа сырья, готовой продукции и объектов окружающей среды;
- получению студентами прочных практических навыков в области физико-химических методов анализа, применяемых при аналитическом контроле производства заводскими лабораториями предприятий важнейших отраслей промышленности и в лабораториях НИИ.
Изучение дисциплины «Аналитическая химия» должно способствовать формированию у студентов следующих профессиональных компетенций по видам деятельности:
Направление подготовки 19.03.01 «Биотехнология»
- стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, приобретать новые знания в области техники и технологии, математики, естественных, гуманитарных, социальных и экономических наук (ОК-7);
- быть способным и готовым использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);
- использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы (ПК-2);
- уметь работать с научно-технической информацией, уметь использовать отечественный и зарубежный опыт в профессиональной деятельности, систематизировать и обобщать информацию по использованию ресурсов производства (ПК-6);
- владеть планированием эксперимента, обработкой и анализом полученных результатов (ПК-8).
Направление подготовки 19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья»
- использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
- обладать способностью определять и анализировать свойства сырья и полуфабрикатов, влияющие на оптимизацию технологического процесса и качество готовой продукции, ресурсосбережение, эффективность и надежность процессов производства (ПК-4).
Специализация 18.05.01 «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» - обладать пониманием экологических и технологических последствий своей профессиональной деятельности, роли охраны окружающей среды и рационального природопользования для сохранения и развития цивилизации (ОК-10);
- обладать способностью применять современные методы исследования, проводить стандартные и сертифицированные испытания материалов, изделий и технологических процессов (ПК-21);
- обладать способностью планировать и проводить необходимый эксперимент, корректно обрабатывать его результаты и анализировать полученные результаты (ПК-22);
- обладать способностью изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований (ПК-23).
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Теоретические основы окислительно-восстановительного метода титрования
Методы окислительно-восстановительного титрования основаны на реакциях, протекающих с изменением степеней окисления реагирующих веществ. Вещество может существовать в двух формах - окисленной (Ox) и восстановленной (Red), которые образуют сопряженную редокс - пару. В растворе протекает окислительно-восстановительная реакция:
Ox1 + Red2 ↔ Red1 + Ox2,
| Ox1 + е → Red1 | │восстановление |
Ox1 + Red2 ↔ Red1 + Ox2,
| Ox1 + е → Red1 | │восстановление |
при этом с окислителями реагируют вещества в которых элемент имеет низшие степени окисления, а с восстановителями - вещества, в которых этот элемент имеет высшие степени окисления.
В процессе титрования изменяется потенциал окислительно-восстано-вительной системы при изменении соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм.
Данный метод применяется для определения окислителей и восстановителей прямым титрованием и для ионов, не обладающих переменной валентностью, косвенным титрованием.
Для обнаружения конечной точки титрования используют:
1) исчезновение или появление окраски титранта или титруемого вещества;
2) окислительно-восстановительные и специфические индикаторы;
3) инструментальные методы.
Специфические индикаторы – образуют интенсивно окрашенное соединение с одним из компонентов окислительно-восстановительной системы.
Окислительно-восстановительные (Rеdох) индикаторы – это в основном органические вещества, окисленная и восстановленная формы которых окрашеныв различные цвета. Область изменения потенциала системы, в которой наблюдается изменения окраски индикатора, называют интервалом перехода индикатора. При выборе индикатора необходимо (как прикислотно-основном
титровании) следить, чтобы интервал перехода окраски индикатора должен полностью лежать внутри скачка на кривой титрования.
Наиболее подходящие окислители:
1) персульфат аммония, переводящий в кислой среде в присутствии ионов серебра (катализатор) ионы Мn (II), Сr(III) и V(IV) в МnО4-, Сr2О72- и VО3-- ионы и разрушающийся при нагревании:
2S2О82-+2Н2О=4SО42-+О2 +4H+
2) пероксид водорода или натрия в кислой или щелочной среде; избыток разрушается при нагревании:
2Н2О2 =t 2Н2О+О2
3) висмутат натрия, окисляющий Мn(II) до МnО4-; избыток его можно удалить фильтрованием;
4) перманганат калия, окисляющий Сr(III) до Cr2O72- и V(IV) до VО3-; избыток реагента удаляют кипячением с НСl - при этом получается МnО2, который отфильтровывают.
В качестве восстановителей применяют:
1) металлы (Zn, Сd, Аg, Вi), их используют в виде гранул, стержней, порошка;
2) хлорид олова (II);
3) газообразные восстановители (диоксидсеры исероводород).