Метод нейтрализации применяют для количественного определения кислот, основания, а также солей, имеющих кислотно-основную среду (карбонат и гидрокарбонат натрия, хлорид аммония).
В основе метода лежит реакция нейтрализации: Н+ + ОН- = Н2О
Различают:
- Алкалиметрию, для определения кислот, титрант – щелочь
Установочные вещества:
- Фиксанальная солная кислота
- Щавелевая кислота Н2С2О4*2Н2О
- Янтарная кислота Н2С4Н4О4 (реже)
- Ацидометрию, для определения основания, титрант – кислота
Установочные вещества:
- Бура Na2B4O7*10H2O
- Фиксанальный раствор карбоната натрия
Для определения точки эквивалентности используют кислотно-основные индикаторы, которые приводятся в справочниках. Чаще всего используют фенолфталеин, метилоранж, лакмус
Индикаторы – вещества, которые меняют свое строение и физические свойства при изменении свойст среды.
Изменение окраски индикаторы объясняют двумя теориями: Оствальда (ионная теория) и Ганча (хромофорная).
Теория Оствальда.
Согласно ей индикаторы представляют собой слабые органические кислоты или основания. Согласно теории при изменении рН среды равновесие при диссоциации индикатора сдвигается влево и вправо согласно принципу Ле-Шателье. При этом изменяется концентрация окрашенной или бесцветной формы индикатора и мы фиксируем изменения окраски индикатора
Теория не объясняет изменение окраски индикатора в не процесса титрования. Для уточнения этого момента сформулирована хромофорная теория.
Теория Ганча.
Согласно этой теории окраску придают специальные группы – хромофоры, которые имеют в своем составе сопряженные связи. Установлено, что в состав органических соединений входят группы, которые усиливают окраску, сами при этом остаются бесцветными, это ауксохромы.
Для точного количественно определения необходимо знать интервал перехода индикатора, т.е. рН в диапазоне которого происходит изменение окраски индикатора.
Однако более точной характеристикой чем интервал перехода окраски является рТ индикатора – это рН, при котором заканчивается титрование с помощью данного индикатора.
Как правило рТ лежит в середине интервала перехода индикатора и условно его принимают равным рК индикатора.
Допустимая погрешность с использованием конкретного индикатора в данной системе 0,2%.
Виды индикаторных погрешности:
Н+ - погрешность, в растворе избыток сильной кислоты
ОН- - погрешность, в растворе избыток сильного основания
НА – погрешность, избыток слабой кислоты
МеОН – погрешность, избыток слабого основания
Кривые титрования.
Кривая титрования – это зависимость рН от объема добавленного титранта.
рН=f(Vт)
Рассчет кривых титрования необходим для отбора индикатора и уменьшения погрешности титрования.
Скачок титрования рассчитывают для точек, когда раствор не достигает на 0,1мл и когда он перетитрован на 0,1мл.
Применение метода нейтрализации:
- Определение карбонатной жесткости воды. Обуславливается наличием солей карбонатов и гидрокарбонатов кальция и магния.
Ж = Ст*Vт*100 / Vводы
= моль/дм3
- Определяют временную жесткость воды и постоянную.
Временная жесткость удаляется кипячением.
Определив постоянную жесткость и зная карбонатную можно определить временную жесткость.
Постоянная жесткость определяется методом обратного титрования. Суть: к анализируемой пробе воды добавляют избыток стандартного растора Na2O3, раствор упаривают, далее к полученному сухому остатку добавляют дистиллированную воду, и раствор титруют соляной кислотой.
Ж = (Сст*Vст – Ст*Vт)*1000 / Vводы
- Определяют кислотность хлеба и молока (молочная и уксусная кислоты).
Кислотность молока определяют в градусах Тернера.
Осадительное титрование
- Классификация методов осаждения:
Аргентометрия – в этом методе используют ра-р нитрата серебра (вторичный стандарт). Установочные в-ва – химически чистые NaCl или KCl.
Аргентометрию подразделяют на:
Метод просветления - суть метода в том, что т.э. фиксируется, когда при добавлении титранта титруемый ра-р просветляется.
Метод равного помутнения – т.э. в методе определяется отбором 2-х небольших проб анализируемого ра-ра. В 1 пробу добавляют нитрат серебра, в другую хлорид натрия. В случае равного помутнения титрование заканчивают. Метод без индикаторный.
Метод Мора – прямое титрование, индикатор K2CrO4. Этим методом определяют хлориды, бромиды. Для определения йодидов не применяют, т.к. йодид ион сорбируется на поверхности хромата калия и т.э. установить сложно.
Химизм процесса:
Cl- + Ag+ => AgCl (белый осадок)
т.э. CrO4 2- + 2Ag+ => Ag2CrO4 (кирпичный осадок)
Химизм основан на разных значениях ПР. Согласно ПР и условию образования осадка в начале выпадает галогенид серебра, а в т.э. когда весь галогенид выпал в осадок происходит достижение условия образования осадка хромата серебра.
Условия применимости:
Применяют только в нейтральных и слабощелочных средах. В щелочной среде титрование невозможно, т.к. разрушается титрант:
Ag+ + OH- =>AgOH
2AgOH => Ag2O + H2O
В кислых средах происходит растворение осадка Ag.
Определению мешают катионы: Ba, Pd, Bi анионы: CO3 2- ; PO4 2- .
Метод Фольгорда – обратное титрование.
Химизм:
Cl- + избыток AgNO3 => AgCl (осадок) + AgNO3 (ост.)
(ост.) AgNO3 + KSCN => AgSCN (белый осадок) +KNO3
т.э. Fe3+ (индикатор) + SCN- =>Fe(SCN)3 (красный)
в качестве индикатора используют железаамонильные квасцы NH4Fe(SO4)4x12H2O
Условия применимости:
Нужно применять в кислой среде – квасцы будут гидролизоваться (подкислять необходимо для подавления железа в квасцах).
Определению мешают соли ртути и сильные окислители.
Меркуриметрия – используют стандартный ра-р Hg(NO3)2 – вторичный стандарт. Установочные в-ва – химически чистые NaCl и NaBr. Индикатор – нитропрусид натрия Na2 x 2H2O.
Этим методом определяют Hal, цианид ионы, роданид ионы.
В т.э. наблюдают выпадение белого осадка нитропрусида ртути
Na x 2H2O => Hg x 2H2O (белый осадок).
Меркурометрия – используют стандартный ра-р Hg2 (NO3)2. Установочные в-ва – те же, что и в Меркуриметрии.
В качестве индикатора используют роданид железа III(ра-р красного цвета – в т.э. обесцвечивание ра-ра) => образование роданида ртути I.
Fe (SCN)3 красн. => Hg2 (SCN)2
Метод адсорбционных индикаторов (метод фаянса).
Суть – все процессы проходят на поверхности осадка, в этом методе стандартным ра-ром является нитрат серебра, в качестве индикаторов используют специальные адсорбционные индикаторы: эозин, дихлорфлуоресцеин.
Переход окраски зависит от кол-ва адсорбированного индикатора и площади поверхности осадка. Титрование ведут без нагревания и без встряхивания.
Химизм:
вначале титрования:
X- (определяющий ион) + Ag+ => AgX (осадок)
AgX (ядро) x X- ( потенциал определяющие ионы) => Отталкивают Ind-
в ра-ре присутствует индикатор:
HInd => H+ Ind-
в т.э. происходит перезарядка коллоидной частици, т.к. появляется небольшой избыток титранта
AgX (ядро) x Ag+ (потенциал определяющий ион) <= притягивает Ind- следовательно появляется окраска.
Необходимо соблюдать рекомендуемое значение рН.
- Кривые титрования
Крив. осадит. титрования строят в координатах рХ = f (Vт).
- Применение осадительного титрования в химическом анализе
Метод Мора применяется в анализе пищевых продуктов, определения NaCl в колбасе, сырах, рыбе.
Метод Фольгорда используют в клинических исследованиях при определении хлоридов в крови.
Метод адсорбционных индикаторов используют для определения иодидов в присутствии хлоридов.
Комплексонометрическое титрование
- Характеристика метода, комплексоны, их строение
В основу метода положены реакции образования комплексов, катионов с комплексонами. В качестве комплексов используют производные аминокарбоновых кислот. Эти комплексоны – это полидентатные хилаты, дентатность зависит от строения комплексонов.
По мере развития метода различают:
Комплексон I:
:N(CH2COOH)3 может давать 4 связи, 1-по донорно-акцепторному механизму, 3-по обменному.
Комплексон II:
(CH2COOH)2-N-CH2-CH2-N-(CH2COOH)2 ЭДТА (этилендиаминтетраацетат)
Комплексон III:
Na2ЭДТА (трилон Б)
(CH2COOH / Na)2-N-CH2-CH2-N-(CH2COOH / Na)2
Комплексоны при взаимодействии с Ме дают устойчивые хилатные соединения, при этом выделяются протоны H+. Этот факт необходимо учитывать при выполнении хим. анализа и поддерживать определенное значение рН с помощью буферных систем. Мэ (ЭДТА) = 186 г/моль х экв.
Для стандартизации ра-ра трилона Б используют установочное вещество – фиксанальный ра-р MgSO4 или р-р металлического Zn в серной кислоте.
- Способы фиксирования т.э. и индикаторы комплексонометрического титрования, механизм действия индикаторов
- использование кислотно-основных индикаторов
- использование физико-химических методов анализа (потенциометрия, кондуктометрия)
- использование специфических индикаторов, направленных для определения Fe3+, в качестве индикаторов используют роданид калия или сульфосалициловую кислоту. До начала титрования ра-р красный или желтый, в процессе титрования по мере добавления ЭДТА образовался комплекс Fe3+ с ЭДТА (б/цв.). В т.э. ра-р обесцвечивается, т.к. полностью разрушены комплексы Fe3+ с роданидом или салициловой кислотой.
- применение спец. металохромных индикаторов (слабые органические соединения).
Рассмотрим механизм действия Ме-хромного индикатора на примере индикатора эриохрома черного Т.
Он собой представляет слабую 3-х основную кис-ту H3Ind.
В зависимости от рН Ind по-разному диссоциирует и диссоциированная форма имеет определенную окраску.
H3Ind <=>H+ + H2Ind- <=> H+ + HInd2- <=> H+ + Ind3-
pH 0-2 2-7 7-11,5 >11,5
б/цв. красн. синий оранжевый
механизм действия эриохрома черного Т (рН 8-10)
Me2+ + HInd2- (синий) => MeInd- (красный) + H+
MeInd- + H2I2- + OH- => MeI2- (б/цв.) + Hind2- (синий) + H2O
- Классификация методов и условия комплексонометрического титрования
Прямое титрование – используют, когда имеются в наличии подходящие индикаторы и комплексообразование определяемого иона с трилоном Б происходит быстро. Обязательно используют буферный ра-р.
Обратное титрование – выполняют, когда медленно устанавливается равновесие, большое кол-во параллельно протекающих реакций (гидролиз), нет подходящего Ме-индикатора.
Химический анализ выполняют следующим образом: к исследуемому ра-ру добавляют избыток ЭДТА и кипятят, охлаждают и избыток ЭДТА титруют сульфатом магния в присутствии специфического индикатора магнезона (так определяют Al в ра-ре).
Титрование заместителя – в основу метода положена особенность комплекса трилона Б с Mg: самый неустойчивый комплекс.
Методом косвенного титрования определяют редко земельные металлы
Mg2+ + H2I2- => (pH=10) MgI2- + 2H+
Кислотно-основное титрование – выделившееся эквивалентное кол-во H+ при комплексообразовании оттитровывают с помощью кислотно-основных индикаторов.
- Применение комплексонометрии в химическом анализе
Применяют для определения общей жесткости воды (моль/дм3) и для определения Ca и Mg в растворе при совместном присутствии.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему