Титриметрический (объемный)



жүктеу 492.41 Kb.
бет4/6
Дата10.01.2019
өлшемі492.41 Kb.
түріМетодические указания
1   2   3   4   5   6

2.2. Приготовление тированных (стандартных)
растворов. Способы титрования


Существуют 3 способа приготовления титрованных растворов.

1. С помощью аналитических весов берут точную навеску соответствующего вещества, растворяют его в мерной колбе и доводят объем раствора до метки. Зная массу растворенного вещества (g) и объем полученного раствора (V), вычисляют его титр:



.

Титрованные растворы, полученные таким образом, называются растворами с приготовленным титром, или стандартными (точными) растворами. Их применяют как стандартные растворы для количественного определения тех или иных веществ и для установки титров других растворов.

Описанным выше способом можно приготовить титрованные растворы только тех веществ, которые удовлетворяют следующим требованиям:

- вещество должно быть химически чистым, т.е. не должно содержать посторонних примесей в таких количествах, которые могут повлиять на точность анализов (не более 0,05-0,1 %);

- состав вещества должен строго соответствовать формуле, например, кристаллогидраты должны содержать ровно столько воды, сколько соответствует их формулам;

- вещество должно быть устойчиво при хранении и в твердом состоянии, и в виде раствора, так как иначе легко нарушилось бы то соответствие состава формуле, о котором говорилось выше;

- желательна возможно большая величина эквивалентной массы вещества, что позволяет точнее установить нормальность раствора.

Удовлетворяющие указанным требованиям вещества называют исходными или стандартными, так как ими пользуются для установки титров всех остальных веществ.

2. Если вещество не удовлетворяет перечисленным выше требованиям, то сначала готовят раствор его приблизительно нужной нормальности. Затем определяют титр полученного раствора одним из описанных ниже способов:

- параллельно готовят титрованный раствор какого-нибудь подходящего исходного вещества; далее один из растворов оттитровывают другим и, зная концентрацию раствора исходного вещества, вычисляют точную концентрацию приготовленного раствора;

- путем гравиметрического анализа устанавливают концентрацию полученного раствора.

Титрованные растворы, концентрацию которых находят в результате титрования или весовым анализом, называют стандартизированными растворами или растворами с установленным титром, иногда их называют «рабочими» растворами.

3. Для приготовления титрованного раствора используют «фиксаналы». Фиксанал - это запаянная ампула с количеством вещества, необходимым для приготовления 1 л раствора точно известной нормальности.

Приготовление раствора из фиксанала сводится к тому, чтобы количественно перенести содержимое ампулы в мерную колбу емкостью 1 л, после чего растворить вещество и полученный раствор разбавить до метки водой.

Титрование как при определении концентраций рабочих растворов, так и при выполнении анализов можно проводить двумя различными способами.

1. Навеску исходного (или анализируемого) вещества растворяют в мерной колбе, разбавляют водой до метки и тщательно перемешивают раствор. Пипеткой отбирают отдельные порции раствора, содержащие какую-то определенную, или аликвотную, часть навески, и титруют их. Такой способ называется пипетированием.

2. Берут отдельные, близкие по величине навески и, растворив каждую из них в произвольном объеме воды, целиком титруют получаемые при этом растворы.

Такой метод называется методом отдельных навесок.

Нетрудно видеть, что метод отдельных навесок, при котором объем измеряют только один раз (бюреткой), должен давать более воспроизводимые результаты, чем метод пипетирования, при котором объем измеряют три раза (мерной колбой, пипеткой и бюреткой). Но метод пипетирования требует меньших затрат времени вследствие уменьшения количества взвешиваний.

2.3. Методы кислотно-основного титрования


В основе метода кислотно-основного титрования (нейтрализации) лежит реакция

.

Применяя этот метод, можно проводить количественные определения:

- щелочей и солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, водные растворы которых, вследствие гидролиза, имеют щелочную реакцию (например, ); в этом случае используют титрованный раствор кислоты (ацидиметрия);

- кислот и солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, растворы которых, вследствие гидролиза, имеют кислую реакцию (например, ); в этом случае используют титрованный раствор щелочи (алкалиметрия).

Реакция нейтрализации не сопровождается какими-либо видимыми изменениями, например выпадением осадка, в ходе реакции изменяется только рН раствора. Признаком достижения точки эквивалентности служит приобретение раствором некоторого значения рН, которое определяется свойствами веществ, образующихся в ходе титриметрической реакции (см. табл. 1). Поэтому для фиксирования точки эквивалентности к титруемому раствору добавляют индикатор.

Таблица 1


Изменения значений рН в ходе титриметрической реакции


Метод
анализа

Определяемое вещество

Продукты реакции

Ход
изменения рН

рН в точке эквивалентности

Ацидиметрия

Щелочь

Соль
и вода

Понижение

7

Ацидиметрия

Слабое
основание

Соль
слабого основания и вода

Понижение

<7

Ацидиметрия

Соль слабой кислоты

Слабая кислота

Понижение

<7

Алкалиметрия

Сильная кислота

Соль
и вода

Повышение

7

Алкалиметрия

Слабая
кислота

Соль
слабой кислоты
и вода

Повышение

>7

Алкалиметрия

Соль
слабого
основания

Слабое основание

Повышение

>7

В качестве индикаторов используют вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от рН среды. По своей химической природе индикаторы представляют собой слабые органические кислоты или слабые органические основания , у которых молекулярная и ионная формы имеют различную окраску.

Согласно ионной теории индикаторов изменение цвета индикатора вызывается смещением равновесия диссоциации:

(*)


окраска 1

окраска 11

(молекулярная форма)

(диссоциированная форма)

В кислой среде индикатор находится в недиссоциированой форме (), так как избыток ионов водорода связывается с анионами индикатора - преобладает окраска 1.

В щелочной среде гидроксильные ионы связывают протоны в малодиссоциирующее вещество - воду. Равновесие смещается в сторону диссоциации кислоты, что приводит к возрастанию концентрации ионной формы - преобладает окраска 11.

К уравнению (*) применим закон действующих масс:



,

откуда


.

После логарифмирования и преобразования получим



,

,

.

При каком-то определенном значении рН среды количество диссоциированных молекул индикатора будет равно количеству недиссоциированных молекул, т.е. , тогда



.

Это так называемая точка перехода окраски индикатора, когда индикатор имеет переходную (смешанную) окраску.

Сдвиг реакции среды в ту или иную сторону от точки перехода окраски сопровождается нарушением соотношения окрашенных форм индикатора и изменением цвета, указывающего на преобладание в растворе одной из форм индикатора. Окраску одной из форм индикатора можно различить, если концентрация ее в 10 раз превосходит концентрацию другой формы, что объясняется чувствительностью глаза к определенным цветам. Тогда получим следующее:

1) в 10 раз больше , ;

2) в 10 раз больше , .

Таким образом, индикатор меняет свою окраску в интервале приблизительно двух единиц водородного показателя , равно .

Согласно хромофорной теории индикаторов изменение окраски связано с обратимой перегруппировкой атомов в молекулах органических соединений. Такую обратимую перегруппировку называют таутомерией. Если в результате таутомерного изменения строения в молекуле органического соединения появляются особые перегруппировки (обычно с чередующимися двойными и одинарными связями), называемые хромофорами, органическое вещество приобретает окраску. Когда таутомерное превращение ведет к изменению окраски хромофора - окраска меняется; если же после перегруппировки молекула более не содержит хромофора - окраска исчезает.

Таким образом, один и тот же индикатор может существовать в двух формах с разным строением молекул, причем эти формы могут переходить одна в другую и в растворе между ними устанавливается равновесие.

Область значений рН, в пределах которой наблюдается заметное для глаза изменение окраски индикатора, называется интервалом перехода окраски индикатора. Интервалы имеют различную ширину (табл. 2). Чем уже интервал, тем чувствительнее индикатор. Точка перехода окраски каждого индикатора лежит примерно в середине интервала. Для каждого индикатора можно определить такое значение рН, при котором происходит наиболее отчетливое изменение окраски. Титрование заканчивают именно при этом значении рН, это так называемый показатель титрования рТ.
Индикаторная ошибка титрования обусловлена тем, что изменение окраски индикатора не точно соответствует моменту эквивалентности. Поэтому титрование заканчивают не в точке эквивалентности, а несколько раньше или позже. Вследствие этого раствор бывает либо несколько перетитрован, либо, наоборот, несколько недотитрован и в конце титрования содержит либо избыток рабочего раствора, либо его недостаток. Индикаторную ошибку титрования находят экспериментально, с помощью контрольного опыта, или вычисляют.
Таблица 2

Характеристика наиболее применяемых
кислотно-основных индикаторов


Индикатор

Интервал
перехода окраски индикатора

Изменение окраски

Переходная окраска

рТ

Метиловый оранжевый

3,1-4,4

Красная - желтая

Оранжевая

4,0

Метиловый красный

4,2-6,2

Красная - желтая

Оранжевая

5,5

Лакмус

5,0-8,0

Красная - синяя

Зеленая

7,0

Бромтимоловый синий

6,0-7,6

Желтая - синяя

Фиолетовая

6,8

Фенолфталеин

8,1-10,0

Бесцветная - малиновая

Розовая

9,0

Тимолфталеин

9,4-10,5

Бесцветная - синяя

голубая

9,9

При вычислении абсолютной ошибки титрования находят избыточное или недостающее количество одного из реагирующих веществ. Чаще всего вычисляют не абсолютную , а относительную ошибку титрования и выражают ее в процентах:



Если учесть, что в качестве рабочих растворов обычно применяют сильные кислоты или основания, а определяют количество сильной кислоты или сильного основания, слабой кислоты или слабого основания, а также гидролизующейся соли, то индикаторные ошибки титрования можно разделить на две основные группы:

1) в момент изменения окраски индикатора в растворе находится некоторый избыток свободной сильной кислоты или сильного основания;

2) в момент изменения окраски индикатора в растворе находится некоторый избыток свободной слабой кислоты или гидролизующейся соли.

Для каждой группы применимы свои формулы расчета. Поэтому предварительно надо установить характер ошибки. Для этого нужно написать уравнение реакции, вычислить рН в точке эквивалентности и на основании сравнения значений рН в точке эквивалентности и рТ индикатора решить, к какой группе относится ошибка данного случая титрования.

Правильное определение конечной точки титрования зависит от количества прибавленного индикатора. Для определения точки эквивалентности имеет значение не яркость окраски раствора, а четкость ее изменения. Опытным путем найдено, что на 10-15 мл анализируемого раствора следует брать одну каплю индикатора, а на 25 мл - не более двух капель.





Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет