41254

Загальні положення об’ємного (титриметричного) аналізу

Лекция

Математика и математический анализ

Класифікація методів об’ємного аналізу за способом титрування Точність титрування Визначення нормальності робочих титрованих розчинів Обчислення в об’ємному методі аналізу Сутність і особливості об’ємного аналізу. Цей процес називають титруванням. 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. На цій основі об’ємні 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

40946. Основні положення теорії надійності 667 KB
  Але це не означає що люди не цікавилися і не займалися питаннями надійності створюваної ними техніки до тих пір поки не виникла наука про надійність. Створення і використання такої техніки без спеціальних заходів по забезпеченню її надійності не має сенсу. З розвитком і ускладненням техніки ускладнювалася і розвивалася проблема її надійності. Предмет її досліджень вивчення причин що викликають відмови об'єктів визначення закономірностей яким відмови підкоряються розробка способів кількісного вимірювання надійності методів розрахунку і...
40947. Инструменты и технологии рисования во Flash 3.01 MB
  Заливка фигуры растровым изображением Показать/скрыть все слои (Show/Hide All Layers) - если кликнуть левой клавишей мыши в слое под этой пиктограммой, появится крестик красного цвета, а значок с изображением карандаша будет перечеркнут красной линией. Изображение, находящееся в данном слое исчезнет в рабочем поле.
40948. Создание покадровой анимации в Flash 793.5 KB
  Создание покадровой анимации Во Flsh предусмотрено три различных механизма анимирования объектов: покадровая классическая анимация когда автор сам создает или импортирует из других приложений каждый кадр будущего мультика и устанавливает последовательность их просмотра; автоматическое анимирование так называемая tweenedанимация при использовании которой автор создает только первый и последний кадры мультипликации а Flsh автоматически генерирует все промежуточные кадры; различают два вида tweenedанимации: анимация...
40949. Создание анимации вращения 328 KB
  Более того эта анимация работает корректно только если в начальном и заключительном ее кадрах расположен один и тот же флэшсимвол В технологии Flsh используются самостоятельные объекты называемые флэшсимволами Symbols. поэтому анимация движения способна постепенно изменять все эти свойства от первого кадра к заключительному. В случае когда надо совмещать вращение с перемещением в панели Свойств в начальном ключевом кадре анимации задается вращение. Нарисуйте в первом кадре стрелку используя инструмент Кисть B.
40950. Создание анимации. Движение по заданной траектории 566 KB
  Создание анимации Движение по заданной траектории Это занятие посвящено движению по траектории созданию мувиклипов. Движение по заданной траектории Flsh позволяет задать движение объекта вдоль заданной траектории. Добавьте слой траектории.
40951. Работа со звуком в Flash 939 KB
  Работа со звуком во Flsh Введение Где взять звуки Добавление звука во Flsh Импорт звуков Различные виды синхронизации Применение компрессии к выбранным звукам Применение компрессии ко всем звукам Общие рекомендации по экспорту звука
40952. Создание Flash презентации 807.5 KB
  Создание Flshпрезентации Основные принципы создания презентации Способы создания презентации во Flsh Создание презентации Основные принципы создания презентации Способы создания презентации во Flsh Создание презентации Введение Презентация грамотно разработанная с помощью Flsh будет выгодно выделяться среди шаблонных продуктов рожденных в инкубаторе Microsoft Power Point. Основные принципы создания презентации Очень важно чтобы ваша презентация имела цельный законченный вид. После создания структуры...
40953. Программирование в Flash 785.5 KB
  Программирование во Flsh План Введение Знакомство с панелью Действия ctions Работа с действиями объектов Использование действий Возможности управления сценами с помощью сценариев ctionScript События мыши
40954. Объявление и инициализация переменной типа bool. Вывод данных на консоль 97 KB
  Консолью называется окно операционной системы, в котором пользователи взаимодействуют с операционной системой. Приложение может считывать пользовательский ввод из стандартного входного потока, записывать обычные данные в стандартный выходной поток и записывать данные об ошибках в стандартный поток сообщений об ошибках.