Об’ємний (титриметричний) метод аналізу. Титрування

 

Вступ

1. Поняття об’ємного (титриметричного) методу аналізу

2. Види об’ємного титрування

3. Кислотно-основне титрування

Висновок

Використана література 10

 

 

Об’ємний (титриметричний) метод аналізу широко використається в лабораторній практиці. Він застосовується в тих випадках, коли треба провести експрес-аналіз речовини, а необхідних реактивів й устаткування немає або вони недосяжні тепер. Створення нових моделей рн-метров, більше компактних, надійних і зручних тільки підвищує його затребуваність.

Титрування дозволяє вирішувати як аналітичні завдання – визначення концентрації речовин, так і фізико-хімічні – визначення добутків розчинності, констант стійкості, протолітичної дисоціації.

Завданням даної роботи буде розібратися, що ж виявляє собою об’ємний (титриметричний) метод аналізу і які його границі застосування, розглянути як установлюється крапка еквівалентності в даному методі, які помилки при його застосуванні.

 

 

Об’ємний (титриметричний) методу аналізу – це метод якісного й кількісного аналізу, заснований на вимірі потенціалів, що виникають між випробуваним розчином і зануреним у нього електродом. Даний метод рекомендується для проведення аналізів пофарбованих розчинів або малих концентрацій речовин, для кількісного аналізу деяких фармакопійних препаратів. Використовуючи титрування, можна більш об'єктивно встановлювати крапку еквівалентності, тому метод знаходить широке практичне застосування, особливо в заводських лабораторіях й експрес-аналізі. Крім аналітичних цілей метод може бути використаний для вивчення кінетики хімічних процесів.

Титрування засноване на визначенні крапки еквівалентності за результатами потенціометричних вимірів. Поблизу крапки еквівалентності відбувається різка зміна (стрибок) потенціалу індикаторного електрода. Це спостерігається, звичайно, лише тоді коли хоча б один з учасників реакції титрування є учасником електродного процесу. Так, наприклад, титрування по методу кислотно-основної взаємодії може бути виконане зі скляним електродом. Так само, як й в інших титрометричних методах, реакції титрування повинні протікати строго стехіометрично, мати високу швидкість і йти до кінця.

Головною особливістю титрування є використання різних видів електродів від вибору яких прямо залежить точність проведених досліджень. Тому при проведенні титрування треба враховувати деякі особливості електродів:

- якщо є можливість вибору – перевага варто віддавати електродам з найменшим електричним опором, тому що це дозволить знизити електростатичні наведення й зробити виміру більше точними, швидкими й комфортними;

- при аналізі лужних розчинів з високим змістом іонів натрію варто застосовувати електроди;

- для аналізу розчинів, що мають підвищену температуру (>50°С) кращі високоомні електроди, тому що в цих умовах їхній опір значно знижується, і вони здобувають всі позитивні властивості низкооємні електроди, але при цьому мають більше широкий діапазон вимірів і більший ресурс роботи.

 

 

Класифікація об’ємного методу аналізу така, як і звичайного об'ємного аналізу. У її основу покладені типи хімічних реакцій: нейтралізації, осадження, окислювання – відновлення й т. п.

Кислотно-основне титрування використають для знаходження концентрацій сильних кислот і підстав, слабких кислот й їхніх солей у всіх випадках, коли використання кольорових індикатор утруднений.

Принцип методу осадження складається в одержанні досліджуваних іонів у вигляді нерозчинних речовин або у вигляді стійких розчинних комплексних сполук. У цьому випадку при титруванні змінюється концентрація іона металу в розчині. Як індикаторні використають срібний і ртутний електроди.

Для комплекснометричного титрування може бути використаний універсальний електрод Hg|Hg2- або Au (Hg) |Hg2- де Au (Hg) – амальгамоване золото; Hg2- – комплекс ртуті з аніоном кислоти. За допомогою ртутного електрода цього типу можуть бути титровані будь-які іони, які утворять із Y4- комплекси з константою стійкості, що не перевищує константу стійкості ртутного комплексу. Це, наприклад, іони магнію Mg2+, кальцію Ca2+, кобальту Co2+, нікелю Ni2+, міді Cu2+, цинку Zn2+ й ін.

Індикаторними електродами в методах титрування, що використає реакції осадження, служать металеві або мембранні електроди, чутливі до обумовленого іона. Практично по методу осадження можуть бути визначені катіони срібла, ртуті, цинку, свинцю, аніони хлору, брому, йоду й деякі інших. Суміш галогенідів, наприклад I- і Cl-, може бути титрований без поділу нітратом срібла. Срібний електрод дозволяє фіксувати два стрибки в ході такого титрування. Перший стрибок свідчить про титрування йона й може бути використаний для розрахунку змісту цього іона, другий стрибок ставиться до закінчення осадження хлорид-іона. По другому стрибку можна розрахувати сумарний зміст галогенідів або концентрацію хлорид-іона, якщо концентрація йону буде відома з даних по титруванню до першого стрибка.

При окислювально-відновному титруванні індикаторними електродами будуть метали: платина, палладій і золото. Найбільше часто у потенціометрії використають гладкий платиновий електрод. Перехід потенціалу індикаторного електрода від однієї окислювально-відновної системи до іншої супроводжується стрибком потенціалу й свідчить про закінчення процесу титрування.

Криві окислювально-відновного титрування можуть бути побудовані в координатах або p – V (титранта) або E – V (титранта), E – потенціал системи, V (титранта) – об'єм титранта. Криві титрування першого типу становлять практичний інтерес, коли є індикаторний електрод, чутливий до даної речовини. Криві другого типу мають більше загальне значення, тому що будь-яке окислювально-відновне титрування може бути проведене по вимірі E з використанням індикаторного електрода із благородного металу.

 

 

Кислотно-основне титрування одержало також назву ацидиметрії й алкаліметрії. В основі цих методів лежать протолітичні реакції, у результаті яких відбувається зв'язування іонів Н3ПРО+ і ВІН- у воду:

У кислотно-основному титруванні в якості індикаторного звичайно використають скляний електрод, як правило, що входить у комплект pH-метрів, що випускають серійно промисловістю. Даний метод дозволяє провести кількісне визначення компонентів у суміші кислот, якщо константи дисоціації розрізняються не менш чим на три порядки. Наприклад, при титруванні суміші, що містить хлороводень (HCl) і оцтову кислоти, на кривій титрування виявляється два стрибки. Перший свідчить про закінчення титрування HCl, другий стрибок спостерігається при титруванні оцтової кислоти. Також кілька стрибків мають криві титрування кислот, константи дисоціації яких істотно розрізняються (хромова, фосфорна й ін.).

Нижче ми детально розглянули теоретичні криві для різних випадків кислотно-основного титрування. Форма цих кривих може бути близька до форми експериментальних кривих. Часто, однак, експериментальні криві зміщені щодо теоретичних, оскільки при побудові останніх, звичайно, оперують концентраціями. Вивчення теоретичних кривих показує, що невелика погрішність визначення рн не має значення при визначенні кінцевої крапки титрування.

Кислотно-основне титрування особливо зручно при аналізі сумішей кислот або багатоосновних кислот (підстав), оскільки воно часто дозволяє досягти поділу кінцевих крапок титрування. Із кривих титрування можна також визначити наближені значення констант дисоціації реагуючих речовин. Теоретично цю величину можна розрахувати з будь-якої крапки на кривій титрування, практично ж її легше знайти зі значення рн у крапці напівнейтралізації. Наприклад, при титруванні слабкої кислоти НА в середній крапці можна припустити, що

 

і тому  

рКа = рН.

 

Важливо помітити, що константи дисоціації, певні цим способом, відрізняються від констант, що приводять у таблицях, оскільки останні включають активності, у той час як перші – концентрації. Так, якщо ми запишемо вираження для константи дисоціації в більше точному виді, то одержимо

 

Приймемо, що  , тому

 

Обидві частини рівняння й змінивши знак, одержимо, що:

 

Потім після приведення до р-функции й перетворення одержуємо:

 

Таким чином, щире значення рКа буде відрізнятися від експериментального на величину логарифма відносини коефіцієнтів активності. Звичайно при титруванні іонна сила дорівнює 0, 1 або більше, отже, відношення   повинне бути принаймні 0, 75, якщо НА не заряджена. Для таких сполук, як   або  це відношення повинне бути навіть вище.

З одного-єдиного потенціометричного титрування можна одержати й величину еквівалентної маси, і приблизне значення константи дисоціації очищеної проби невідомої кислоти; часто ця інформація достатня для ідентифікації кислоти.

  

 

Процес переливання одного розчину, що перебуває в бюретці, до іншого розчину для визначення концентрації одного з них при відомій концентрації іншого називається титруванням.

Взаємодія між певним розчином і реактивом повинно йти в певних стехіометричних відносинах. Відхилення від цієї вимоги спостерігається в ряді випадків; найчастіше причиною цих обмежень є наступні обставини:

1. Особливості самої обумовленої речовини, що взаємодіє з реактивом не тільки по одному рівнянню основної реакції, тобто поряд з основною реакцією йдуть побічні процеси.

2. Присутність сторонніх речовин, які також реагують із іншим реактивом. Реакція між обумовленою речовиною й реактивом повинна йти з більшою швидкістю, що особливо важливо в прямому титруванні.

Одне з важливих умов застосування реакції – знайти підходящий індикатор для визначення кінця титрування.

Криві титрування є графічним зображенням змін рн-розчину при поступовому додатку робочого розчину до певного кількості випробуваного розчину. На осі абсцис записують кількість доданого робочого розчину, а на осі ординат – значення рн розчину.

Окремі крапки кривої титрування розраховують по звичайних формулах для обчислення рн розчинів відповідних електролітів.

 

1. Глинка Н. Л. Общая химия. – Л. : Химия, 1998.

2. Полеес М. Э. Аналитическая химия. – М. : Медицина, 2001.

3. Крешков А. П., Ярославцев А. А. Курс аналитической химии. – М. : Химия, 2004.

4. Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. В 2 т. Пер с англ. М. : Мир, 1999.