Титриметрический анализ

В титриметрическом (объемном) анализе количественное определение химических веществ осуществляется чаще всего путем точного измерения объемов растворов двух веществ, вступающих между собой в определенную реакцию. В отличие от гравиметрии реагент берется в количестве, эквивалентном определяемому веществу. Способы обнаружения конца титрования разнообразны: визуальные (индикаторные и безиндикаторные), физико-химические, физические.

Для выбора обнаружения конечной точки титрования, индикатора и оценки ошибки титрования строят кривые титрования. Кривые титрования представляют собой графическое изображение зависимости какого-либо параметра системы, связанного с концентрацией титруемого иона или титранта, от состава раствора в процессе титрования. Такими параметрами могут служить величина рН, потенциал, электропроводность и т.п. Можно выделить два способа построения кривых титрования. Первый основан на расчете величины параметра, изменяющегося при изменении состава раствора в отдельные моменты титро.вания. Для этого используют формулы зависимости величины переменного параметра от концентрации титруемого вещества или титранта. Второй способ предполагает вывод и использование общего уравнения кривой титрования.

Первый способ более прост и полезен при ознакомлении с принципом построения кривых, т.к. при этом фиксируется внимание на составе раствора в различные моменты титрования. Второй способ является более общим, он удобен при расчете кривых с привлечением ЭВМ.

Если построение кривых титрования проводится по первому способу, то необходимо провести четыре типа расчетов, соответствующих различным участкам кривой :

1. До начала титрования;

2. До точки эквивалентности;

3. В точке эквивалентности;

4. За точкой эквивалентности.

По оси абсцисс откладывают либо объем титранта (мл), либо степень оттитрованности, т.е. долю оттитрованного вещества. Степень оттитрованности f выражается отношением количества добавленного титранта к исходному количеству титруемого вещества:

f = C_TV_T/ С₀V₀,

где С_т и С₀ – концентрации растворов титранта и титруемого вещества соответственно;

V₀ – исходный объем титруемого вещества,

V_т – добавленный объем титранта.

Степень оттитрованости можно выразить также отношением объемов титранта в данной точке и в точке эквивалентности. Если концентрации титранта и титруемого вещества одинаковы, то:

f=V_т./ V_о.

В начале титрования f = 0, в точке эквивалентности f = 1 ( 100% ), до точки эквивалентности f < 1( < 100% ), за точкой эквивалентности f >1 ( > 100% ).

По оси ординат откладывают либо переменный параметр, либо его логарифм. В первом случае получается линейная кривая титрования, во втором – логарифмическая.

Линейная кривая титрования выражается двумя прямолинейными участками, пересекающимися в точке эквивалентности. Они нашли применение в физико-химических методах, когда переменным параметром является какое-либо физическое свойство, пропорциональное концентрации.

Для выбора индикатора и определения ошибки титрования более удобны логарифмические кривые титрования. Они представляют S-образную кривую, на которой имеются области плавного и резкого изменения логарифма переменного параметра. Резкое изменение свойства вблизи точки эквивалентности называется скачком титрования. Границы скачка оценивают, исходя из заданной точности титрования.

В зависимости от типа реакции, лежащей в основе определения веществ, титриметрия включает методы: кислотно-основное, окислительно-восстановительное, комплексиметрическое и осадительное титрование.

МЕРНАЯ ПОСУДА В ТИТРИМЕТРИИ. ПРАВИЛА РАБОТЫ С МЕРНОЙ ПОСУДОЙ

Для измерения объема используют пипетки, бюретки, мерные колбы.

1. Пипетки. Служат для переноса объема жидкости из одного сосуда в другой. Различают мерные и измерительные пипетки.

Мерные или пипетки для переноса представляют длинные стеклянные трубки, расширенные в средней части. Один конец пипетки оттянут. Пипетка снабжена кольцевой меткой. На пипетке указана емкость и температура, при которой емкость измерена. Пипетки бывают емкостью от 1,0 до 100,0 мл. Микропипетки позволяют измерять объемы менее 1,0 мл. Для серийных измерений удобно пользоваться автоматическими пипетками.

Измерительная пипетка– обычно небольшой емкости, напоминает по форме бюретку, градуирована на 0,1 – 1,0 мл, что позволяет отбирать любой объем до максимально возможного для данной пипетки.

Методика измерения объема:

1. Тщательно вымыть пипетку, чтобы не оставалось жировой пленки.

2. Втянуть небольшое количество раствора и тщательно сполоснуть им внутреннюю поверхность, повторить 2-3 раза.

3. Осторожно заполнить пипетку немного выше метки раствором. Быстро закрыть верхний конец указательным пальцем. Убедиться, что внутри нет пузырьков. Спустить раствор до метки (глаза должны находиться на уровне метки).

4. Пипетку перенести в заранее подготовленный сосуд и, держа ее вертикально, дают жидкости вытечь. Затем прикасаются кончиком пипетки к стенке сосуда на 10-15 сек.

5. Небольшой объем, оставшийся внутри кончика, не выдувать!

6. Для заполнения пипетки легколетучими и ядовитыми жидкостями надо пользоваться грушей.

Всасывать ртом такие жидкости категорически запрещается!

7. После работы пипетку промыть водой и поставить в штатив. Во избежание попадания пыли верхнее отверстие можно прикрыть стеклянным или бумажным колпачком.

II. Мерные колбы применяются для приготовления стандартных растворов и для разбавления анализируемой жидкости. Они имеют емкость от 5,0 мл до 5,0л. На колбе указаны емкость и температура калибровки.

Методика работы с мерной колбой:

1. Тщательно вымыть, сполоснуть несколько раз дистиллятом.

2. При приготовлении раствора стандартного вещества перенести через воронку известную массу его. Промыть воронку. Заполнить водой колбу примерно на ½, затем хорошо взболтать плавными круговыми движениями до полного растворения вещества. Лишь после этого довести уровень до метки с помощью медицинской пипетки. Глаза экспериментатора должны находиться на одном уровне с меткой!

3. Плотно закрыть колбу и тщательно перемешать.

4. Если надо использовать сухую колбу, то высушивание можно ускорить, вставив в колбу стеклянную трубку, присоединенную к водоструйному насосу.

Колбу держать кверху дном.

5. Хранить приготовленные растворы в мерных колбах не рекомендуется!

III. Бюретки предназначены для отбора любой части от их максимального объема. Они представляют узкие, градуированные по длине стеклянные трубки с клапанным устройством для контроля потока жидкости, вытекающей из оттянутого кончика. Принципиальное различие между бюретками состоит в типе клапана. Простейший из них представляет стеклянный шарик, плотно сидящий внутри короткого отрезка стеклянной трубки; чтобы жидкость протекала, надо оттянуть трубку немного вбок на уровне шарика. Иногда- это металлический зажим или стеклянный кран. Для серийных анализов используют бюретки с автоматическим заполнением и выливанием.

В макроанализе применяют бюретки емкостью 25,0-50,0 мл и градуированные с точностью до 0,1 мл. В микроанализе бюретки градуированы на 0,01 мл.