Окислительно – восстановительное, комплексонометрическое

Окислительно – восстановительное, комплексонометрическое

И осадительное титрование.

Общая характеристика окислительно-восстановительных методов анализа. Классификация. Особенности реакций.

Методы окислительно-восстановительного титрования основаны на использовании реакций, связанных с переносом электронов, то есть окислительно-восстановительных процессов. Они являются наиболее распространенными и универсальными методами титриметрического анализа и позволяют прямо или косвенно определять практически все неорганические вещества. Кроме того, методы окислительно-восстановительного титрования пригодны для определения многих органических соединений, в том числе фармацевтических препаратов, подавляющее большинство которых являются потенциальными восстановителями.

В зависимости от свойств используемого титранта различают оксидиметрию и редуктометрию.

Оксидиметрия — метод определения восстановителей путем титрования их стандартными растворами окислителей. Например, в перманганатометрии в качестве титранта используют раствор калия перманганата, в броматометрии — раствор калия бромата, в хроматометрии — раствор калия хромата (дихромата).

Редуктометрия — метод определения окислителей путем титрования их стандартными растворами восстановителей. Например, в гидразинометрии в качестве титранта используют раствор гидразина гидрохлорида, в аскорбинометрии — раствор аскорбиновой кислоты, в феррометрии — растворы солей железа (II).

Реакции, применяемые в методе окислительно-восстановительного титрования, должны отвечать общим требованиям к реакциям в титриметрическом анализе, то есть должны протекать быстро, количественно, стехиометрично. Однако многие реакции окисления-восстановления протекают медленно, что связано с их многостадийностью. В ходе реакции часто происходит образование промежуточных соединений — радикалов. Химическая активность таких соединений бывает выше, чем исходных веществ, что нередко является причиной различных побочных реакций. Стехиометрическая реакция окисления-восстановления является суммой отдельных стадий, а скорость суммарной реакции будет определяться самой медленной стадией. Сложный механизм редокс-реакций, наличие в системе промежуточных продуктов открывают широкие возможности для влияния на их скорость путем изменения условий проведения: варьирования концентрациями реагентов, температурой, а также введения катализаторов и ингибиторов. Так, реакция взаимодействия калия перманганата со щавелевой кислотой или оксалатами при обычной температуре идет очень медленно, и для ускорения реакции раствор оксалата перед титрованием нагревают. Иногда нагревание раствора нежелательно, поскольку это вызывает усиление процессов окисления кислородом воздуха (например соединений Бе (II)) или увеличивает потери в результате улетучивания компонентов (например йода или брома) из раствора.

Способы фиксирования точки эквивалентности в методах оксидиметрии. Характеристика редокс-индикаторов.

Построение кривых окислительно-восстановительного титрования, вывод формул. Факторы, влияющие на кривую титрования.

Способы фиксирования точки эквивалентности. Металлоиндикаторы. Требования к металлоиндикаторам.

Осадительное титрование. Сущность метода. Требования к реакциям.

Осадительное титрование - метод титриметрического анализа, основанный на применении титрантов, образующих с определяемым веществом малорастворимые соединения.

Титрование ведут до прекращения выпадения осадка. В этот момент количество титранта, израсходованного на титрование, эквивалентно количеству определяемого вещества.

Реакции, применяемые в осадительном титровании, должны отвечать следующим требованиям:

- определяемое вещество хорошо растворяется в воде и содержит хотя бы один ион, вступающий в реакции осаждения с титрантом;

- реакция осаждения протекает строго стехиометрически, без побочных процессов;

- реакция протекает практически до конца, произведение растворимости образующегося осадка составляет не более 10 8;

- осадок выпадает быстро, при комнатной температуре, без образования пересыщенных растворов.

Методы осадительного титрования классифицируют по природе титранта, взаимодействующего с определяемым веществом, например:

- аргентометрия (AgN03);

- тиоцианометрия (KCNS, NH4CNS);

- меркурометрия (Hg2(N03)2;

- сульфатометрия (H2S04);

- бариметрия (ВаС12);

- гексацианоферратометрия (K4[Fe(CN)6]) и другие.

В осадительном титровании применяют как прямое, так и обратное титрование.

Например, прямым титрованием определяют галогенид-ионы, титруя анализируемый раствор стандартным раствором AgN03:

Hal + AgN03 = AgHalj + N03

При обратном осадительном титровании к анализируемому раствору, содержащему галогенид-ионы, прибавляют точно известный избыток стандартного раствора AgN03, а затем остаток избыточного нитрата серебра оттитровывают стандартным раствором тиоцианата (роданида) аммония:

Hal + AgN03 = AgHalj + N03

избыток

AgN03 + NH4CNS = AgCNSI + NH4N03

остаток

В осадительном титровании точку эквивалентности фиксируют как индикаторными, так и безындикаторными методами.

Безындикаторные методы включают в себя методы равного помутнения и титрования с просветлением.

В первом случае перед концом титрования отбирают две одинаковые пробы раствора, в одну из них добавляют каплю титранта (например, AgN03), а в другую - каплю раствора анализируемого вещества. Титрование прекращают при равном помутнении в обеих пробах.

Во втором случае около точки эквивалентности прибавление одной капли титранта вызывает быстрое выпадение осадка малорастворимого продукта реакции и резкое осветление раствора. Этот момент называется точкой просветления.

В индикаторных методах используют осадительные, металло-хромные и адсорбционные индикаторы.

Осадительные индикаторы выделяются из раствора в виде хорошо заметного осадка в точке эквивалентности или вблизи нее.

Примером использования таких индикаторов является определение хлорид-ионов по методу Мора прямым титрованием исследуемого раствора стандартным раствором AgN03 в присутствии индикатора - хромата калия.

В процессе титрования образуется малорастворимый белый осадок хлорида серебра:

СГ + AgN03 = AgCl|+ N03"

Хлорид серебра менее растворим, чем хромат серебра, поэтому осадок хромата серебра не образуется до тех пор, пока в растворе есть хлорид-ионы. В точке эквивалентности все хлорид-ионы оттитрованы и прибавление первой же избыточной капли титранта (AgN03) приводит к образованию красного осадка хромата серебра:

2AgN03 + К2СЮ4 = Ag2Cr04| + 2KN03

Металлохромные индикаторы - это индикаторы, образующие с титрантом окрашенные комплексы около точки эквивалентности.

Например, определение ионов Ag+ по методу Фольгарда прямым титрованием стандартным раствором роданида аммония или калия в присутствии индикатора - соли железа (III). Обычно в качестве соли железа используют железоаммонийные квасцы NH4Fe(S04)2 ■ 12Н20.

При титровании протекает реакция

Ag+ + CNS~ = AgCNS!

В точке эквивалентности, когда все ионы серебра оттитрованы, прибавление первой же избыточной капли титранта приводит к образованию комплексов железа, окрашенных в красный цвет:

Fe3+ + wCNS" = [Fe(CNS)H]3-"

До точки эквивалентности окрашенные комплексы титранта с индикатором (Fe ) не образуются, так как роданид-ионы титранта в первую очередь связываются в малорастворимый осадок AgCNS.

Адсорбционные индикаторы - это индикаторы, адсорбция или десорбция которых осадком при осадительном титровании сопровождается изменением окраски около точки эквивалентности. Индикаторы этого типа - органические вещества, которые в точке эквивалентности адсорбируются осадком и окрашивают его, а до точки эквивалентности - не адсорбируются.

Пример их использования - определение хлорид-ионов по методу Фаянса-Фишера-Ходакова прямым титрованием стандартным раствором нитрата серебра в присутствии адсорбционного индикатора - флуоресцина.

До точки эквивалентности неоттитрованные хлорид-ионы препятствуют адсорбции ионов индикатора на поверхности осадка AgCl, и раствор имеет желто-зеленый цвет индикатора. Белый осадок AgCl вследствие окраски раствора также выглядит желтым. После достижения точки эквивалентности практически все хлорид-ионы оказываются оттитрованными, и ионы индикатора начинают адсорбироваться осадком, образуя красно-розовый адсорбционный комплекс. Таким образом, после точки эквивалентности происходит изменение цвета осадка AgCl из желтого в красно-розовый.

Окислительно – восстановительное, комплексонометрическое

И осадительное титрование.