Реактивы, применяемые в титриметрическом анализе

ЛЕКЦИЯ 11,12,13

Титриметрические методы анализа.

Титриметрический анализ: особенности, преимущества. Требования к реакциям. Точка эквивалентности. Индикаторы. Классификация методов. Растворы с молярной концентрацией эквивалента, молярные растворы.

 

 

       Титриметрический, или объемный, анализ — метод количественного анализа, основанный на измерении объема (или массы) реагента Т, затраченного на реакцию с определяемым веществом X. Другими словами, титриметрический анализ — это анализ, основанный на титровании.

       Титрование — процесс определения вещества X постепенным прибавлением небольших количеств вещества Т, при котором каким-нибудь способом обеспечивают обнаружение точки (момента), когда все вещество X прореагировало. Титрование позволяет найти количество вещества X по известному количеству вещества Т, прибавленного до этой точки (момента), с учетом того, что соотношение, в котором реагируют X и Т, известно из стехиометрии или как-то иначе.

       Титрант — раствор, содержащий активный реагент Т, с помощью которого проводят титрование.  Обычно титрование проводят, прибавляя титрант из калиброванной

бюретки в колбу для титрования с анализируемым раствором. В эту колбу перед титрованием вносят аликвотную долю анализируемого раствора.

       Аликвотная доля (аликвота) — это точно известная часть анализируемого раствора, взятая для анализа. Часто она отбирается калиброванной пипеткой и ее объем обычно обозначается символом Vn.

       Точка эквивалентности (ТЭ) — такая точка (момент) титрования, в которой количество прибавленного титранта Т эквивалентно количеству титруемого вещества X. Синонимы ТЭ: стехиометрическая точка, теоретическая конечная точка.

       Конечная точка титрования (КТТ) — точка (момент) титрования, в которой некоторое свойство раствора (например, его окраска) оказывает заметное (резкое) изменение. КТТ соответствует более или менее ТЭ, но чаще всего не совпадает с ней.

       Индикатор — вещество, которое проявляет видимое изменение в ТЭ или вблизи ее. В идеальном случае индикатор присутствует в достаточно малой концентрации, чтобы в интервале его перехода не затрачивалось существенное количество титранта Т. Резкое видимое изменение индикатора (например, его окраски) соответствует КТТ.

       Интервал перехода индикатора — область концентрации ионов водорода, металла или других ионов, в пределах которой глаз способен обнаружить изменение в оттенке, интенсивности окраски, флуоресценции или другого свойства визуального индикатора, вызванное изменением соотношения двух соответствующих форм индикатора. Эту область обычно выражают в виде отрицательного логарифма концентрации (например, pH = -lg с(Н30 +)). Для окислительно-восстановительного индикатора интервал перехода представляет собой соответствующую область окислительно-восстановительного потенциала.

       Степень оттитрованности f — отношение объема V( Т) добавленного титранта к объему V(ТЭ) титранта, соответствующему ТЭ:

f = V(Т)/V(ТЭ).

Другими словами, степень оттитрованности раствора — это отношение оттитрованного вещества к его исходному количеству в анализируемом растворе.

       Уровень титрования — это порядок (10ˉ X) концентрации используемого раствора титранта, например 10(-1), 10(-2), 10(-3)и т. д.

Кривая титрования — графическое изображение зависимости изменения концентрации с(Х) определяемого вещества X или некоторого связанного с ним свойства системы (раствора) от объема V( Т) прибавленного титранта Т. Величина с(Х) в ходе титрования изменяется на несколько порядков, поэтому кривая титрования часто строится в координатах

lg С(Х) - V (Т).

По оси абсцисс откладывают объем прибавляемого титранта V( Т) или степень оттитрованности f.

Если по оси ординат откладывать равновесную концентрацию с(Х) или интенсивность пропорционального ей свойства, то получают линейнуюкривую титрования.

 

Требования, предъявляемые к реакциям

В титриметрическом анализе

 

Реакции, используемые в титриметрическом анализе, должны отвечать следующим основным требованиям.

1) Реакция должна протекать по строго определенному стехиометрическому уравнению. Побочные реакции должны быть исключены.

2) Реакция должна протекать количественно, т. е. практически доконца. Равновесие в системе должно быть полностью смещено в сторону продуктов реакции. Степень превращения исходных веществ в продукты реакции в ТЭ должна быть не менее 99,90—99,99%. Константа равновесия должна быть достаточно большой. Для реакции типа

3) Реакция должна протекать быстро, чтобы в любой момент титрования равновесие устанавливалось практически мгновенно. Иногда для ускорения достижения равновесия растворы нагревают или же вводят в них катализаторы.

4) Реакция должна позволять точно и удобно определять КТТ вблизи ТЭ.

 

 

Реактивы, применяемые в титриметрическом анализе

 

       Для приготовления растворов с точно известной концентрацией, применяемых в титриметрическом анализе, используют стандартные вещества (установочные вещества).

       Первичное стандартное вещество (первичный стандарт) — вещество высокой чистоты, которое применяется для установления концентрации титранта — для стандартизации титранта, в основе чего лежит стехиометричность их взаимодействия, или может быть само использовано для приготовления раствора титранта с точно известной концентрацией.

       Вторичное стандартное вещество (вторичный стандарт) — вещество, используемое для стандартизации; содержание активного компонента в нем находят с помощью первичного стандарта.

Первичные стандартные вещества должны удовлетворять ряду требований, важнейшими из которых являются: высокая чистота (строгая стехиометричность состава); устойчивость на воздухе; отсутствие гигроскопической влаги (вещества должны быть негигроскопичными), большая молярная масса эквивалента (что уменьшает относительную ошибку взвешивания), доступность, отсутствие токсичности.

В качестве первичных стандартов в титриметрическом анализе применяют буру — десятиводный кристаллогидрат тетрабората натрия Na2B4O7 • 10Н2O, безводный карбонат натрия Na2CO3, бикарбонат калия KНСОз, карбонат таллия(I) ТI2СO3, дигидрат щавелевой кислоты Н2СO3•Н20, триметоксиметиламин (HOCH2)3CNH2, дихромат калия

К2Сг2O7, бромат калия КВrO3, йодат калия КIO3, хлорид натрия, двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА, трилон Б) и др.

Стандартный раствор — раствор, имеющий известную концентрацию активного вещества.

Первичный стандартный раствор — приготовленный из первичного стандартного вещества стандартный раствор, концентрация которого известна по массе этого вещества в определенном объеме (или массе) раствора.

Вторичный стандартный раствор — раствор, концентрация которого установлена стандартизацией или приготовленный по известной массе вторичного стандартного вещества.

Стандартизация — процесс нахождения концентрации активного реагента в растворе (чаще всего путем титрования его стандартным раствором). Иногда стандартные растворы готовят с помощью фиксаналов, которые представляют собой запаянные стеклянные ампулы, содержащие точно известное количество стандартного вещества или раствора (станарт-титры). Для приготовления стандартного раствора из фиксанала содержимое ампулы количественно переносят в мерную колбу, доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают раствор. Разработаны простые приемы количественного перенесения содержимого ампулы в мерную колбу. Соответствующие прописи обычно прилагаются к комплекту фиксанала.