41254

Загальні положення об’ємного (титриметричного) аналізу

Лекция

Математика и математический анализ

Класифікація методів обємного аналізу за способом титрування Точність титрування Визначення нормальності робочих титрованих розчинів Обчислення в обємному методі аналізу Сутність і особливості обємного аналізу. Цей процес називають титруванням. Проте необхідно мати на увазі деякі обмеження можливості застосування обємного аналізу: 1 взаємодія повинна іти в певних стехіометричних співвідношеннях; 2 реакції повинні іти швидко інакше титрування здійснювати важко а іноді неможливо. На цій основі обємні методи поділяються на...

Украинкский

2013-10-23

70.5 KB

7 чел.

Лекція 15

Загальні положення обємного (титриметричного) аналізу.


Загальні положення об
ємного (титриметричного) аналізу.

План

  1.  Сутність і особливості обємного аналізу.
  2.  Класифікація методів обємного аналізу за типом аналітичної реакції.
  3.  Точка еквівалентності. Індикатори.
  4.  Класифікація методів обємного аналізу за способом титрування
  5.  Точність титрування
  6.  Визначення нормальності робочих титрованих розчинів
  7.  Обчислення в обємному методі аналізу
  8.  
    Сутність і особливості об
    ємного аналізу.

Раніше ми розглядали класифікацію методів кількісного аналізу за способом використання аналітичної реакції. Об’ємні методи відносяться до другої групи методів, які передбачають вимірювання кількості реактиву, який витрачається на реакцію з визначаємим компонентом

Х + R = Р

Реактив зручніш за все застосовувати у вигляді розчину точно відомої концентрації, причому вимірювати не його масу, а обєм. Саме тому назва цієї групи методів – обємні методи.

Розчин реактиву точно відомої концентрації називають робочим титрованим розчином або просто робочим розчином. Концентрацію розчинів в об’ємному аналізі звичайно виражають кількістю молярних мас еквівалентів речовини в 1 л розчину, яка називається нормальністю. Так, наприклад, 0,1- нормальний (скорочено 0,1н) розчин містить 0,1  любої речовини (4 г NaOH, 3,65 г HCl тощо).

Основним рівнянням об’ємного аналізу є співвідношення

, звідки.

VR  визначають експериментально, шляхом поступового (по краплям) додавання робочого розчину до аналізуємого розчину. Цей процес називають титруванням. Саме тому об’ємний метод називають ще титриметричним.

Головне достоїнство обємного аналізу – швидкість визначення (порівняти з ваговим методом визначення, наприклад, Ba2+).

Інша позитивна сторона – можливість здійснення масовості аналізу. Приготувавши один раз робочий розчин можна здійснити велику кількість визначень.

Проте, необхідно мати на увазі деякі обмеження можливості застосування об’ємного аналізу: 1) взаємодія повинна іти в певних стехіометричних співвідношеннях; 2) реакції повинні іти швидко, інакше титрування здійснювати важко, а іноді неможливо.

  1.  Класифікація методів обємного аналізу за типом аналітичної реакції.

Важливою позитивною стороною об’ємного аналізу є широкі можливості використання різноманітних хімічних реакцій (на відміну від вагового методу). На типах хімічних реакцій, які використовуються в обємному аналізі , і будується його класифікація. На цій основі обємні методи поділяються на чотири групи методів:

  •  методи кислотно-основного титрування (нейтралізації);
    •  методи окиснення-відновлення (оксидиметрія, редоксометрія);
    •  методи комплексоутворення;
    •  методи осадження.

Зрозуміло, що ці групи методів теж структуровані.  Так, методи оксидиметрії включають в себе перманганатометрію, йодометрію, дихроматометрію, броматометрію, ванадатіометрію та інші.

  1.  Точка еквівалентності. Індикатори.

Головне рівняння титриметрії справедливе лише за умови еквівалентності кількостей робочого розчину і аналізуємої речовини. Момент титрування, коли при поступовому приливанні робочого розчину його кількість стає еквівалентною кількості визначаємої речовини називається точкою еквівалентності.

Точка еквівалентності характеризується особливим співвідношенням концентрацій реагуючих речовин в розчині. Так, при титруванні сильної основи сильною кислотою точка еквівалентності настає при наступному співвідношенні:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

H + OH =  H2O

[H+] = [OH-] =  10-7 моль/л

а в методі осадження

AgNO3 + NaOH = AgCl + NaNO3

Ag+ + Cl- = AgCl

[Ag+] = [Cl-] =  = =1*10-5 моль/л

Для експериментального встановлення точки еквівалентності користуються індикаторами. Частіш за все застосовують різноманітні кольорові індикатори, тобто речовини, які змінюють своє забарвлення за концентрацій речовин у розчині, що титрується, можливо найбільш близьких до точки еквівалентності. Момент титрування, коли індикатор змінює своє забарвлення, називають точкою кінця титрування (пояснити).

  Розрізняють наступні типи індикаторів, детально з якими ми познайомимось у відповідних частинах курсу:

  •  звичайні кольорові індикатори;
  •  забарвлені або незабарвлені осади;
  •  флуоресцентні індикатори;
  •  індикатори, які екстрагуються органічними розчинниками;
  •  фізико-хімічні індикатори;
  •  хемілюминісцентні індикатори.

  1.  Класифікація методів обємного аналізу за способом титрування

Окрім класифікації методів об’ємного аналізу за типом хімічної реакції, їх розрізняють за способом титрування. Розглянуті вище приклади відносяться до методів прямого титрування. Вони передбачають пряму взаємодію речовини робочого розчину з речовиною, що титрується.

Поряд з цим велике значення мають непрямі методи, з яких найважливішими є метод заміщення і метод залишків.

Метод заміщення застосовується тоді, коли неможливе пряме титрування (речовина не реагує з робочими розчинами, або реакція відбувається не в стехіометричних співвідношеннях, або, нарешті, неможливо підібрати індикатор).  Так, наприклад, іони Ca2+ неможливо безросередньо титрувати ні кислотою або основою, ні окисниками або відновниками. Тому його спочатку звязують оксалат-іонами

Ca2+ + C2O42+ = CaC2O4

виділяють щавлеву кислоту з осаду

CaC2O4  + 2H+ = Ca2+ + H2C2O4

і титрують останню робочим розчином перманганату

5 H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ = 2 Mn2+ + 10CO2 +8 H2O

Очевидно, що в цих методах використовуються т. з. “спряжені” реакції. Із застосуванням методу заміщення ми стикнемось при подальшому вивченні курсу.

Метод залишків (зворотнє титрування) полягає в тому, що досліджувану речовину обробляють спочатку фіксованим надлишком першого робочого розчину, а потім залишок першого робочого розчину відтитровується другим робочим розчином. Приклад: карбонат кальцію може реагувати з соляною кислотою, тим не менш реакція йде повільно, особливо поблизу точки еквівалентності. Тому пряме титрування утруднене. Значно зручніше до наважки CaCO3 додати певний надлишок HCl, нагріти, розчинити весь карбонат кальцію

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O (HCl надлишок)

а надлишок відфільтрувати другим робочим розчином лугу

HClнадл + NaOH = NaCl + H2O

Метод залишків застосовують тоді, коли пряма реакція йде повільно, або тоді, коли неможливо підібрати для прямого титрування підходяще середовище чи індикатори.

 

  1.  Точність титрування.

Точність обємно-аналітичного визначення залежить від багатьох факторів. Одним із головних з них є точність виміру обєму розчинів. Якщо користуватись звичайними бюретками, то точність виміру складає 0,05 мл і відносна похибка при затрачених на титрування 25 мл розчину складе

  

 

Якщо ж взяти 1 мл розчину, то похибка зросте в 25 раз

Легко підрахувати, що при користуванні мікробюретками з точністю відліку 0,01 мл відносна помилка визначення 0, 04% і 1%. Практичні висновки полягають в тому, щоб на титрування йшло не менше 10-20 мл титранта. При дефіциті матеріалу, що аналізується, слід користуватись бюретками з меншою ціною поділки (мікробюретки).

Інші джерела помилок полягають у тому, що точка еквівалентності не співпадає з точкою кінця титрування. Потрібно при виборі методу аналізу максимально зближати ці точки (приклад з титруванням оцтової кислоти NaOH рН=9, рТлакмусу= 7, рТф-ф=9).

Третя група помилок повязана з характером зміни концентрацій реагуючих компонентів поблизу точки еквівалентності. Це питання буде розглянуто при розгляді кривих титрування методу нейтралізації.

  1.  
    Визначення нормальності робочих титрованих розчинів

Простіш за все приготувати робочий розчин шляхом зважування точної наважки чистого препарату і розчинення її у певному обємі. Проте така можливість випадає досить рідко (К2С2О2, KBrO3, NaCl).

Другий спосіб полягає в приготуванні з чистого препарату розчину приблизної концентрації і наступному її уточненні шляхом титрування розчином вихідної або стандартної речовини. Так, для установки нормальності робочого розчину HCl користуються перекристалізованою бурою , для NaOH і KMnO4 –.

Третій спосіб полягає у приготуванні і установці концентрації робочих розчинів за фіксаналами (нормаль-титри).

В деяких випадках не вдається підібрати препарат вихідної речовини. Тому визначають нормальність розчинів ваговим способом.

  1.  Обчислення в обємному методі аналізу.

Розрахунки в обємному аналізі зводяться, по-перше, до визначення маси наважки для приготування розчинів певної нормальності. Для цього необхідно визначати молярні маси еквівалентів (Е, г/моль).

Для визначення нормальності розчину аналізуємої речовини користуються основним рівнянням обємного аналізу

Знаючи приведений нормальний обєм легко обчислити масу аналізуємої речовини, яка ,що очевидно, дорівнює:

і масову частку цієї речовини у взятій на аналіз наважки g

,  %   або

 

При титруванні по залишку наведені формули дещо ускладнюються і будуть виведенні при розгляді прикладів застосування цього методу.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19013. Кинематика и динамика упругого столкновения частиц. Переход в Ц-систему. Импульсные диаграммы. Связь углов рассеяния в Л- и Ц-системах 1.06 MB
  Лекция 11. Кинематика и динамика упругого столкновения частиц. Переход в Цсистему. Импульсные диаграммы. Связь углов рассеяния в Л и Цсистемах Столкновение двух частиц называется упругим если оно не сопровождается изменением их внутреннего состояния в том числе не ...
19014. Дифференциальное сечение рассеяния частиц. Формула Резерфорда 2.55 MB
  Лекция 12. Дифференциальное сечение рассеяния частиц. Формула Резерфорда Для изучения характера взаимодействия частиц друг с другом обычно проводятся эксперименты по рассеянию целого пучка одинаковых частиц которые падают из бесконечности с одинаковой начальной с...
19015. Малые одномерные колебания (свободные и вынужденные). Вынужденные колебания под действием произвольной силы 2.55 MB
  Лекция 13. Малые одномерные колебания свободные и вынужденные. Вынужденные колебания под действием произвольной силы. Вынужденные колебания под действием гармонической силы. Резонанс. Затухающие колебания Распространенным движением в природе являются колебания те
19016. Малые колебания системы со многими степенями свободы. Собственные частоты и нормальные координаты 459.5 KB
  Лекция 14. Малые колебания системы со многими степенями свободы. Собственные частоты и нормальные координаты Рассмотрим случай малых колебаний системы частиц имеющей степеней свободы. Самый общий вид функции Лагранжа такой системы таков: 1 2 Устойч
19017. Уравнения Гамильтона (канонические уравнения). Функция Гамильтона. Скобки Пуассона и их свойства 750 KB
  Лекция 15. Уравнения Гамильтона канонические уравнения. Функция Гамильтона. Скобки Пуассона и их свойства Одна из форм уравнения движения это уравнения Лагранжа когда задается функция Лагранжа как функция независимых обобщенных координат и обобщенных скоростей
19018. Канонические преобразования. Производящие функции. Временная эволюция механической системы как каноническое преобразование 901 KB
  Лекция 15. Канонические преобразования. Производящие функции. Временная эволюция механической системы как каноническое преобразование Выбор обобщенных координат не ограничен никакими условиями ими могут быть любые величин однозначно определяющие положение сис
19019. Место квантовой механики в современной физической науке. Основные экспе-риментальные факты, лежащие в основе квантовой механики 318 KB
  Лекция 1. Место квантовой механики в современной физической науке. Основные экспериментальные факты лежащие в основе квантовой механики В современной науке квантовая механика занимает важнейшее место поскольку формирует основные идеи современного подхода к описа
19020. Принципы построения и постулаты квантовой механики. Операторы физических величин 285 KB
  Лекция 2 Принципы построения и постулаты квантовой механики. Операторы физических величин Как следует из опытов по дифракции микрочастиц в квантовой механике отсутствует понятие траектории т.е. состояние квантовой частицы не описывается заданием координаты и имп
19021. Операторы координаты и импульса: уравнения на собственные значения и собственные функции, разложения, координатное и импульсное представления волновой функции 444.5 KB
  Лекция 3 Операторы координаты и импульса: уравнения на собственные значения и собственные функции разложения координатное и импульсное представления волновой функции Найдем оператор координаты в представлении то есть найдем как действует этот оператор на про