Т. Н. Кропачева

Титриметрические

методы анализа

Учебно-методическое пособие

для лабораторных работ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

Для решения расчетных задач в титриметрии необходимо хорошо усвоить следующие понятия:

1. Фактор эквивалентности - число, обозначающее, какая доля частицы вещества эквивалентна одному иону водорода (в кислотно-основной реакции) или одному электрону (в окислительно-восстановительной реакции). Фактор эквивалентности безразмерная величина (f_экв ≤ 1).

2. Эквивалент- реальная или условная частица вещества, которая эквивалентна одному иону водорода или одному электрону в химической реакции.

Вещество	Фактор эквивалентности
Простое вещество; оксид	1 fэкв= -------------- n(Э) В(Э) n(Э) – число атомов элемента; В(Э) – валентность элемента
Кислота	1 fэкв= -------------- n(H+) n(H+) – число ионов водорода, отданных в ходе реакции
Основание	1 fэкв= -------------- n(OH-) n(ОH-) – число гидроксид-ионов, отданных в ходе реакции
Соль	1 fэкв= -------------------- n(Kt) z(Kt) n(Kt) – число катионов; z(Kt) – зяряд катиона
Частица в окислительно- восстановительной реакции	1 fэкв= -------------- n(e-) n(e-)- число электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления

3. Молярная масса эквивалента (эквивалентная масса) вещества- масса одного моля эквивалента этого вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества. Единицы измерения: г/моль, кг/моль (используются также г/моль-экв).

4. Молярная концентрация эквивалента (эквивалентная концентрация, нормальная концентрация, нормальность) – это отношение количества эквивалента вещества к объему раствора. Единицы измерения: моль/дм³, моль/л (используются также моль-экв/дм³, моль-экв/л).

Приведем примеры:

Для Ca(OH)₂ в реакции:

Ca(OH)₂ + 2HCl = CaCl₂ + 2H₂O

фактор эквивалентности: f_экв(Ca(OH)₂)=1/2;

эквивалент: 1/2 Ca(OH)₂ (условная частица);

молярная масса эквивалента: M(1/2 Ca(OH)₂)=1/2 M( Ca(OH)₂);

допускаются также обозначения М_экв( Ca(OH)₂) и Э(Ca(OH)₂);

молярная концентрация эквивалента:

n(1/2(Ca(OH)₂)

C (1/2 Ca(OH)₂) = ---------------------

V(раствор)

Допускаются также обозначения С_экв(Ca(OH)₂) и N(Ca(OH)₂).

Для KMnO₄ в реакции:

5Fe²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

фактор эквивалентности: f_экв(KMnO₄)=1/5;

эквивалент: 1/5 KМnO₄ (условная частица);

молярная масса эквивалента: M(1/5 KМnO₄)=1/5 M(KMnO₄);

молярная концентрация эквивалента:

n(1/5KMnO₄)

C (1/5 KMnO₄) = ---------------------

V(раствор)

Расчеты в титриметрическом анализе основаны на законе эквивалентов, согласно которому вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах. Для реакции между определяемым веществом (Х) и титрантом-реагентом (R):

n_экв(Х)= n_экв (R)

Большинство расчетных задач в титриметрии сводится к двум основным типам:

1. Необходимо определить молярную концентрацию эквивалента

анализируемого вещества Х, если известен объем его раствора, а также объем и концентрация раствора титранта R. Тогда закон эквивалентов используется в форме:

С_экв (X) V(X) = C_экв(R)^.V(R),

откуда можно выразить С_экв (X):

C_экв(R)^.V(R),

С_экв (X) = ------------------

V(X)

2. Необходимо определить массу анализируемого вещества Х, если известен объем и концентрация раствора титранта R. Тогда закон эквивалентов используется в форме:

m(Х)/M_экв(Х)=C_экв(R)^.V(R),

откуда можно выразить m (X):

m(Х)=C_экв(R)^.V(R)_.M_экв(Х)

Подробно познакомиться с расчетами в различных способах титрования (прямое, обратное, заместительное) следует по рекомендованным учебным пособиям, где также приведены примеры решения задач.

Титриметрические методы анализа

Методы анализа, основанные на измерении объема реагента точно известной концентрации, израсходованного на реакцию с определяемым веществом, называют титриметрическими. Методы титриметрического анализа классифицируют по типу реакций, лежащих в основе определения веществ и подразделяются на:

• кислотно-основное титрование;

• окислительно-восстановительное титрование;

• осадительное титрование;

• комплексиметрическое титрование.

Титрование - это процесс, при котором к определяемому веществу постепенно добавляют раствор реактива точно известной концентрации (титрант) до установления момента, при котором количество титранта строго эквивалентно количеству анализируемого вещества, то есть до установления точки эквивалентности (т.э.). Определить точку эквивалентности можно визуально (индикаторный способ) или инструментально.

В титриметрии используют три способа титрования: прямое, обратное и заместительное. В случае прямого титрования анализируемое вещество непосредственно титруют раствором титранта. Обратное титрование (или титрование по остатку) используется в тех случаях, когда реакция титрования протекает медленно или нет подходящего индикатора для фиксирования т.э. В этом случае к анализируемому веществу добавляют заведомый избыток титрованного раствора, а затем не вступивший в реакцию остаток этого раствора оттитровывают другим стандартным раствором. При заместительном титровании сначала проводят реакцию определяемого вещества с вспомогательным реагентом, в результате чего получается соединение-заместитель, которое оттитровывают.

Для работы в титриметрическом анализе используют стандартные растворы, то есть растворы с точно известной концентрацией. Различают первичные и вторичные стандарты. Первичным стандартом является вещество, которое можно использовать для определения точной концентрации титранта. Растворы первичных стандартов готовят путем растворения взятой на аналитических весах навески в определенном объеме воды (в мерной колбе). К веществам, которые используются для приготовления первичных стандартов (установочные вещества), предъявляется ряд требований. Вещество должно быть химически чистым, его состав должен строго соответствовать определенной формуле, оно должно быть устойчивым при хранении, сравнительно хорошо растворимо. Растворы вторичных стандартов (титрантов, рабочих растворов) готовят приблизительной концентрации, которую точно устанавливают путем титрования ими растворов первичных стандартов (стандартизация).