Тема 4.3. Титриметрический метод анализа. Физико-химические методы анализа

Сущность титриметрического метода анализа. Методы определения эквивалентной точки. Способы выражения концентраций. Определение эквивалентных масс. Расчеты в титриметрическом методе анализа.

Метод нейтрализации. Сущность метода. Индикаторы. Рабочие растворы, их приготовление. Применение метода в анализе пищевых продуктов.

Физико-химические методы анализа.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Титриметрический (объемный анализ) – метод количественного анализа, где искомое вещество определяют по объему реактива с точно известной концентрацией, затраченной на реакцию с этим веществом. По сравнению с гравиметрическим, объемный анализ требует меньшей затраты времени, но уступает в точности. При определении объемным методом, к известному объему раствора определяемого вещества, малыми порциями (по каплям) добавляют реактив с точно известной концентрацией до тех пор, пока его количество не будет эквивалентно количеству определяемого вещества. Раствор реактива с точно известной концентрацией называют рабочим, стандартным или титрованным.

Основной операцией любого метода объемного анализа является титрование. Титрованием называют приливание одного раствора к другому с целью определения концентрации одного из них, если известна концентрация другого. При титровании необходимо соблюдать следующие условия:

- реакция между реагирующими веществами должна быть необратимой и проходить количественно до конца.

- конец реакции (точка эквивалента) должна четко фиксироваться каким-либо внешним признаком, это достигается с помощью индикатора.

- вещества, которые находятся в растворе вместе с определяемым не должны мешать течению основной реакции.

В объемном анализе различают:

- окислительно-восстановительный метод.

- метод осаждения и комплексообразования.

Пользуясь данными методами в лабораторной практике можно исследовать качество I, II блюд, закусок и т.д.

Формулы для вычислений в объемном анализе

Q = T * V; или T = ;

T = ; или H = .

Согласно закону эквивалентов на титрирование 1 г-экв любого вещества будет израсходовано 1 г-экв другого вещества. Из этого вытекает правило:

Объем двух растворов разных веществ (кислот и щелочей) реагирует между собой в количествах обратно пропорциональным их нормальностям.

= или V₁ =

Вычисления в объемном анализе

Условные обозначения

М – молекулярная масса

Э – эквивалент

V – объем раствора

Т – титр раствора

Н – нормальная концентрация

Q – количество определяемого вещества

г-экв – грамм-эквивалент

С г/л – количество грамм вещества в 1 литре.

В объемном анализе концентрацию веществ выражают числом эквивалента вещества, содержащегося в одном литре раствора, т.е. его нормальностью. обозначается буквой – Н.

Т – титр показывает, какое количество грамм вещества растворено в 1 мл. С точки зрения нормальности, растворы могут быть деценормальными и сантинормальными (0,1; 0,2 или 0,01; 0,02; 0,03). Эквивалент записывается буквой Э и рассчитывается по формуле:

1. Для кислот: Э_к-т = ;

Например: ЭH₂SO₄ = = = 49

2. Для оснований: Э_осн. = ;

Например: ЭNaOH = 40

3. Для солей: Э_соли = ;

Например: ЭAl₂(SO₄)₃ = = 57

Между нормальностью и титром существует зависимость. Зная нормальность можно рассчитать титр и наоборот.

Т = или Н =

Растворы разной концентрации реагируют между собой в объемных количествах, обратно пропорционально их нормальности.

Q = T * V; T =

= или V₁ * H₁ = V₂ * H₂

или Н_к =

V_к =

Зная объемы растворов и нормальность одного из них, пользуясь уравнением:

=

можно рассчитать нормальность другого вещества

Нщ = .

Задача:

Сколько граммов нитрата серебра потребуется для приготовления 1,5 л 0,1 Н раствора?

Решение:

Q = ? V = 1,5 л Н = 0,1

Q = T * V ЭAgNO3 = М = 170   T = ; T = = 0,017 г/мл   Q = 0,017 * 1,5 = 0,0255 г.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ ОБУЧАЮЩИЙСЯ ДОЛЖЕН ЗНАТЬ И УМЕТЬ:

- Сущность и разновидности объемного анализа, вычисления в объемном анализе.

- Метод нейтрализации, его сущность, индикаторы, рабочие растворы.

- Уметь определять титр, нормальность и количество вещества.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:

1. В чем сущность объемного анализа? Какие разновидности объемного анализа различают?

2. Перечислите, какие Вы знаете важнейшие условия для правильного проведения объемно-аналитических определений?

3. В чем сущность метода нейтрализации? Какая химическая реакция лежит в основе этого метода?

4. Что такое стандартный или титрованный раствор?

5. Вычислить титр 0,1096 Н раствора HCl (ответ: 0,0040 г/мл).

6. 50 мл раствора H₂SO₄ неизвестной концентрации реагирует нацело с 45,6 мл 0,1 Н NaOH. Какова нормальность раствора?

РАЗДЕЛ 5. ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ.

Тема 5.1. Вступление. Основные понятия и законы термодинамики. Термохимия.

Предмет и задачи физической и коллоидной химии. Термодинамика.

Термохимия. Тепловой эффект реакции при постоянном давлении, измеряемый изме­нением энтальпии, термохимические уравнения, теплота (энтальпия) образование и разложение· Теплота сгорания. Теплота растворения. Основные законы термохимии.

Термохимические расчеты, их значение в энергетике биохимических и физиологических процессов.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Физическая химия – это наука, изучающая связь химических и физических свойств веществ, физических и химических явлений и процессов.

Для теоретических обобщений и практических выводов физическая химия широко используется термодинамическим методом исследования, который дает точные соотно­шения между энергией и свойствами систем. Химическая термодинамика изучает вза­имные переходы химической энергии в другие формы энергии, энергетические эффекты химических процессов, их зависимость от внешних условий, а также возможность и направление химических реакций при заданных свойствах.

Необходимо усвоить некоторые понятия и термины, используемые при изучении раздела «Термодинамика».

В термодинамике под системой понимают вещество или группу взаимодействующих веществ, фактически или мысленно обособленных от окружающей среды. Тела, находя­щиеся за пределами термодинамической системы, называют окружающей средой.

К изолированным относятся системы, которые не обмениваются массой и энергией с внешней средой. Системы бывают гомогенными (однофазными), обладающими одинако­выми физическими свойствами и химическими в любой части объема, например, воз­дух, раствор хлорида калия, раствор поваренной соли без осадка. Гетерогенной системой называет систему, состоящую из различных фаз. Так, системы: насыщенный раствор соли - твердая соль, лед - пар, жидкая вода - пар являются гетерогенными (разнородными) системами. Характерной чертой таких систем будет наличие в них поверхностей, отделяющих одну фазу от другой - граница раздела фаз, например, растительное масло с водой, супы, щи, борщи. Состояние системы описывается тер­модинамическими параметрами – температурой, давлением, объемом, концентрацией, внутренней энергией.

Параметры состояния системы связаны между собой соотношением, которое называ­ется уравнением состояния. Для n молей идеального газа уравнением состояния яв­ляется уравнение Менделеева-Клайперона:

PV= nRТ

Изменение термодинамических параметров состояния системы приводит к возникно­вению термодинамического процесса. Если термодинамические параметры с течением времени самопроизвольно не изменяются и сохраняют одинаковые значения в пределах каждой фазы, то состояние является равновесным. Состояния, характеризуемые не­равномерным и изменяющимся во времени распределением температуры, давления и со­става внутри фаз, относятся к неравновесным.

Различные термодинамические процессы, протекающие при постоянной температуре, называются изотермическими, при постоянном давлении - изобарными (например, в автоклаве, приготовление пищи в скороварке), при постоянном объёме - изохорными.

Все тела (термодинамические системы) в природе независимо от агрегатного состояния обладают определенным запасом внутренней энергии, представляющей собой сумму энергий, движение всевозможных частиц, из которых они состоят, молекул, ионов, атомов, электронов, протонов, и т.д.

Изучите законы термодинамики. Первый закон термодинамики является постулатом и не доказывается логическим путем.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ ОБУЧАЮЩИЙСЯ ДОЛЖЕН ЗНАТЬ И УМЕТЬ:

- Содержание и задачи физической и коллоидной химии.

- Основные понятия термодинамики.

- Термохимия, законы термохимии.

- Объяснять понятие термодинамики.

- Объяснять суть законов термодинамики и термохимии.

- Записывать математическое выражение законов термодинамики и термохимии.

- Производить расчеты на основании закона Гесса и следствия из него.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:

1. Приведите примеры гомогенных и гетерогенных систем из технологии приготовле­ния пищи.

2. Дайте математическое выражение первого закона термодинамики и объясните со­держание входящих в него величин.

3. Приведите примеры экзо- и эндотермических реакций.

4. Какие уравнения называются термохимическими и почему в них могут быть дроб­ные коэффициенты?

5. Что называется тепловым эффектом реакции, и в каких единицах он выражается?

6. Как формулируется закон Гесса?