Реакции в титриметрическом анализе - раздел Химия, СБОРНИК ЗАДАЧ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ Реакции, Лежащие В Основе Титриметрических Методов, Должны Удовлетворять...
Реакции, лежащие в основе титриметрических методов, должны удовлетворять ряду требований. Главными из них являются следующие:
1) реакция должна протекать с большой скоростью, иначе нельзя зафиксировать к. т. т.;
2) реакция титрования должна протекать количественно, т.е.быть практически необратимой;
3) реакция должна протекать стехиометрично;
4) должен существовать способ, позволяющий определять окончание титрования, т.е. возможность зафиксировать к. т. т.;
5) не должно идти побочных реакций с титрантом и другими компонентами раствора
6) раствор титранта должен быть стандартизирован;
Классификация титриметрических методов анализа по реакции, лежащей в основе определения:
1) кислотно-основное титрование (основано на реакции нейтрализации:
Н+ + ОН- = Н2О);
2) осадительное титрование (основано на реакциях осаждения);
3) комплекеометрическое титрование (основано на реакциях комплексообразования);
4) окислительно-восстановительное титрование основано на ОВР (окислительно-восстановительных реакциях).
6.6 Процесс и способы титрования
В процессе титрования в растворе протекает химическая реакция между определяемым веществом и титрантом. Состав раствора в ходе титрования непрерывно меняется. При этом различают 4 этапа титрования, на каждом из них состав раствора различен.
1. До начала титрования - в растворе есть только определяемое вещество в начальной концентрации.
2. До т. э. - количество прибавленного в раствор титранта меньше, чем исходное количество определяемого вещества. Следовательно, часть вещества прореагирует с титрантом, а часть останется неоттитрованной. В растворе присутствуют остаток определяемого вещества и продукты реакции. В пределах этого этапа по мере титрования меняется и количественный состав раствора.
3. Т. э. - при сливании эквивалентных количеств определяемого вещества и титранта после протекания реакции в растворе остаются только продукты реакции.
4. После т. э. - при дальнейшем добавлении титранта в растворе присутствуют продукты реакции и непрореагировавший избыток титранта. В пределах этого этапа по мере титрования также меняется количественный состав раствора.
Обычно проводят не одно титрование, а несколько параллельных. При этом можно использовать один из двух приемов:
1. Метод от дельных навесок - берут серию близких точных навесок вещества (3-5), переносят в колбы для титрования, разбавляют произвольным количеством воды и титруют. Результаты определения массовой доли вещества в пробе усредняют.
2. Метод пипетирования - берут одну точную навеску, растворяют в мерной колбе, отбирают пипеткой аликвотные части этого раствора и титруют. Усредняют объемы титранта, пошедшие на титрование, и проводят расчет результатов анализа.
Титрование можно проводить, используя различные способы.
1. Прямое титрование — определяемое вещество В титруют раствором титранта Т.
Схема реакции титрования:В +Т = Р. Закон эквивалентов для растворов прореагировавших веществ:
Сэкв. (В) . V (В) = Сэкв. (Т) . V(Т)
Надо иметь: I рабочий раствор.
Применяется, если выполняются все требования к реакциям в титриметрии.
2. Обратное титрование (титрование по остатку) - к определяемому веществу В добавляют заведомо избыточный, но точно отмеренный объем первого рабочего раствора, дают реакции пройти до конца, а затем титруют остаток этого рабочего раствора вторым рабочим раствором.
Схема титрования:В + Т1 (избыток) = Р1 + Т1 (остаток)
Т1 (остаток) + Т2 = Р2 .
Закон эквивалентов для растворов титранта и титруемого вещества:
Сэкв. (Т1) . V (Т1) = Cэкв.(В) . V(В) + Cэкв.(Т 2) . V(В2)
Надо иметь: 2 рабочих раствора.
Применяется, если реакция протекает медленно, нет подходящего индикатора или наблюдаются побочные эффекты, например потери вещества за счет летучести.
3. Титрование заместителя (способ замещения) к определяемому веществу добавляют неточно отмеренный избыток вспомогательного раствора, дают реакции пройти, затем титруют продукт реакции (заместитель) рабочим раствором.
Схема титрования:
В+ Т1(избыток) = ВТ1 + Т1 (остаток)
Р1 +Т2 = P2
Закон эквивалентов: Сэкв. (В) . V (В) = Cэкв.(Т2) . V(Т2) = nэкв.(ВТ1)
Надо иметь: 1 рабочий раствор и 1 вспомогательный раствор. Применяется в тех же случаях, что и обратное титрование.
Точность вычислений
Она не может быть выше, чем позволяют измерительные приборы, поэтому чаще всего представляют результаты расчетов в следующем виде:
а) концентрация - с точностью до 4 значащих цифр; б) масса, г - с точностью 4-5 знаков после запятой (в зависимости от марки весов); в) массовая доля, % - с точностью 2 знака после занятой.
6.7 Общие сведения о кривых титрования
Кривая титрования - это графическая зависимость измеряемого параметра титруемого раствора, зависящего от концентрации титруемого вещества, от объема прибавленного титранта или степени оттитрованности раствора.
Степень оттитрованности раствора – это отношение объема раствора титранта Vт, добавленного к данному моменту к объему титранта Vт.э, необходимого для завершения реакции титрования (эквивалентному объему): F = Vт / Vт.э или выраженная в процентах: F(%) = Vт . 100%/Vт.э
Бывают линейные и логарифмические кривые титрования. Линейные кривые возникают в том случае, когда величина измеряемого параметра пропорциональна концентрации определяемого вещества, титранта или продукта реакции титрования в титруемом растворе (спектрофотометрическое, амперометрическое титрование).
Графическое изображение линейных кривых титрования представлено на рисунках 1 – 3.
На оси ординат откладываются значения величины измеряемого параметра (плотность поглощения, сила тока) пропорционального концентрации определяемого вещества, т.е.
Y = k . c , где Y – измеряемый параметр, c – концентрация определяемого вещества или титранта k – константа, связывающая эти величины, на оси абсцисс – объем раствора прибавленного титранта, от которого линейным образом зависит концентрация определяемого вещества и титранта.
На рис.1 изображена кривая, соответствующая зависимости величины параметра от концентрации определяемого вещества, на рис.2 – от концентрации титранта, на рис.3 – от концентрации как определяемого вещества, так и титранта.
Все темы данного раздела:
СБОРНИК ЗАДАЧ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Минск
УДК 543(075.8)
ББК 24.4
Рецензенты:
Рекомендовано к изданию НМС МГЭУ им. А. Д. Сахарова
(протокол № 7 от 2
Пырко А. Н.
Сборник задач и контрольные задания по аналитической химии / А. Н. Пырко. Мн. 2010. 140 с.
Сборник включает теоретические сведения основ аналитической химии
ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТОВ
Все расчеты в химии вообще и в аналитической в частности основаны на законе эквивалентов: Вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.
Эквивалент - это реальная или у
Способы выражения концентрации растворов
Все расчеты в аналитической химии осуществляются с использованием различных выражений концентраций веществ. Определение количества вещества в растворе – это определение его концентрации в данном ра
Связь различных способов выражения концентрации растворов
Очевидно, что значение концентрации растворенного вещества в данном растворе зависит от способа ее выражения, причем, существует определенная зависимость величин концентраций. Например, если концен
Ионная сила и рН растворов
Большинство аналитических определений осуществляется в растворах, поэтому необходимо знать их основные свойства. Важным свойством раствора является его ионная сила, которая определяется как полусум
Расчет рН растворов разных электролитов
При определении концентрации кислот и оснований важное значение имеет расчет рН растворов. Можно выделить несколько видов кислотно-основных растворов: сильной кислоты или основания, слабой кислоты
Решение типовых задач
1. Определить число эквивалентности гидроксида кальция z1 и дигидрофосфата алюминия z2 в реакции: 9 Ca(OH)2 + 2Al(H2PO4)3 = 2Al(OH)
Задачи для самостоятельного решения
1. К 100 мл 0,1 М раствора серной кислоты прибавили 100 мл 0,4 н раствора гидроксида натрия. Определить рН полученного раствора?
Ответ: рН = 13.
2. К 100 мл 0,2 н
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ (ВЕСОВОЙ) МЕТОД АНАЛИЗА
Гравиметрический метод количественного анализа основан на точном измерении массы определяемого компонента, выделенного в свободном состоянии или в виде соединения определенного состава. Это ме
Общая характеристика метода
Гравиметрический метод широко используется для анализа различных объектов с высоким содержанием определяемого компонента. Достоинства метода: а) высокая точность (относительная погрешность
Решение типовых задач
1. При какой концентрации цианид-ионов кадмий (II) количественно осадится в виде Cd(CN)2? Решение:
равновесие Cd(CN)2 = Cd2+ + 2CN- характеризуе
Задачи для самостоятельного решения
1. Выпадет ли осадок SrSO4, если к 0,01 М раствору SrCl2 прибавить равный объем насыщенного раствора сульфата кальция? ПР(CaSO4) = 4,9 .10-5,
Задачи для самостоятельного решения
1. Сколько грамм NaОН необходимо взять чтобы приготовить 250 мл 0,1 н раствора?
Ответ: 2,0 г.
2. Сколько грамм 90%-ной серной кислоты надо взять, чтобы приготовить
Расчет концентрации веществ на различных участках кривых титрования
I. До начала титрования. В растворе находится определяемое вещество X с исходной концентрацией Со. 2. До т. э. количество неоттитрованного вещества X рассчитывают следующим образом: nэ
Общая характеристика метода
В основе метода лежит реакция передачи протона от титранта к определяемому веществу или наоборот: НА + В → НВ+ + А- кислота основание сопряженная кислота со
Правильно подобранным является индикатор, интервал перехода окраски которого, полностью входит в границы скачка на построенной кривой титрования
Ошибка титрования.
При титровании слабой кислоты может возникнуть гидроксидная (рТ > рН т.э.) или кислотная, обусловленная наличием в растворе неоттитрованной кислоты (рТ < рН
Выбор индикатора титрования
1-я т. э. соответствует рН = 4,5. В этой области лежит интервал перехода метилового оранжевого (DрН = 3,5 - 4,5). 2-я т. э. соответствует рН = 9,21. В этой области происходит изменение окр
Решение типовых задач
1. а) Определить молярную массу эквивалента Na3PO4 при титровании стандартным раствором HCl с индикатором метиловым оранжевым.
б) Определить молярную концентрацию экв
Задачи для самостоятельного решения
1 Рассчитать рН и степень диссоциации 0,1 М раствора HNO2. Как изменятся эти величины при добавлении к раствору нитрита калия до концентрации 0,5 моль/л? Kд(HN
МЕТОДЫ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ТИТРОВАНИЯ
Общая характеристика методов Методы окислительно-восстановительного титрования основаны на использовании окислительно-восстановительных реакций (ОВР). Аналитические возможности методов позв
Перманганатометрия
Основой метода являются реакции окисления восстановителей раствором КМnО4 Основные химические полуреакции: а) в кислой среде (рН<4): МnО4- + 8H
Условия проведения и аналитические возможности метода
Титрование проводят при пониженной или при комнатной температуре, так как при нагревании улетучивается иод, уменьшается чувствительность индикаторной реакции. Титрование проводят в
Задачи для самостоятельного решения
1. Определить фактор эквивалентности и молярную массу эквивалента окислителя и восстановителя в реакции:
а) I2 + 2S2O32- = 2I
Общая характеристика метода
Метод является областью метода комплексометрии и основан на реакции образования прочных комплексов ионов металлов с комплексонами (комплексонатов). Комплексоны это полиаминополикарбоновые кисло
Кривые комплексонометрии и способы установления конечной точки титрования (к. т. т.)
При построении кривых титрования используют понятия условных констант устойчивости комплексонатов, условных концентраций определяемого металла и лиганда. Необходимость в этом обусловлена тем, что т
Условия проведения комплексонометрического титрования
1. Необходимо создать оптимальное значение рН. Нижняя граница оптимального для титрования значения рН определяется тем значением рН, при котором комплексонат еще достаточно устойчив. Верхняя границ
Решение типовых задач
1. Определить молярную концентрацию, рабочего раствора ЭДТА (комплексона III), если на титрование навески металлического цинка массой 0,0131 г, растворенного предварительно в кислоте, затратили 18,
Задачи для самостоятельного решения
1. Рассчитать равновесную концентрацию ионов кадмия в 0,1 М растворе [Cd(NH3)4]2+. β([Cd(NH3)4]2+ = 4 . 106
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Электрохимические методы анализа основаны на изучении и использовании окислительно-восстановительных процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном слое раствора электролит
Основные электрохимические методы
Потенциометрия. В потенциометрических методах измеряется разность потенциалов между индикаторным электродом и электродом сравнения в отсутствие тока в электрохимической цепи. В этих условиях
Решение типовых задач
1. Элемент состоит из водородного электрода, опущенного в кровь и каломельного электрода насыщенного раствором KCl, потенциал которо- го равен 0,25В. Определить рН и [Н+] крови п
Задачи для самостоятельного решения
1 Рассчитать окислительно-восстановительный потенциал системы Ag+/Ag0 в 0,1 М растворе AgNO3. Как изменится потенциал при прибавлении к раствору эквивалентного коли
ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Хроматография – это способ разделения смеси веществ на отдельные компоненты, основанный на явлении адсорбции и десорбции вещества на поверхности разделяющей подвижную и неподвижную фазы.
СПЕКТРОСКОПИЯ
Спектроскопические методы основаны на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом, т.е. на определении характеристик поглощаемого, испускаемого или рассеянного излучения.
Поглощение в УФ- и видимой областях
Спектры поглощения в УФ- и видимой областях содержат как качественную, так и количественную информацию о поглощающем веществе. Последнее и позволяет использовать их в аналитической химии. Поглощени
Люминесценция
Поглотив квант энергии электромагнитного излучения частица вещества переходит из основного, самого нижнего по энергии (S0) электронного состояния, в более высокое по энер
Инфракрасная (ИК) спектроскопия
Спектры поглощения в видимой и УФ-областях, о которых шла речь выше, возникают в результате электронных переходов в атомах и молекулах. Поглощение же в ИК-области обусловлено переходами между колеб
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)
Метод ЯМР основан на резонансном поглощении электромагнитной энергии, обусловленном магнетизмом ядер. Это поглощение наблюдается в сильном магнитном поле, под действием которого энергетические уров
Масс-спектрометрия (МС)
Масс-спектрометрия – один из наиболее эффективных и широко применяющихся аналитических методов. Его отличают высокая селективность, чувствительность и точность.
Принцип метода состоит в то
Химические сенсоры
Химические сенсоры являются удобным аналитическим инструментом, который представляет интерес для исследователей и практиков. Постоянное развитие исследований приводит к созданию новых сенсоров, рас
Решение типовых задач
1. Рассчитать молярную концентрацию тирозина в растворе, если известно, что плотность поглощения (D) электромагнитного излучения с длиной волны λмакс. = 275 нм такого раствора в кюв
Задачи для самостоятельного решения
1. Комплекс катиона алюминия с индикатором комплексонометрического титрования ксиленовым оранжевым имеет максимум в спектре поглощения в водном растворе при λмакс. = 540 нм. Определ
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ПРОБА
Первой стадией методики анализа является отбор пробы. Погрешность, возникающую на стадии пробоотбора, часто вносят основной вклад в погрешность результата анализа.Аналитическая про
Отбор проб веществ разного агрегатного состояния
Газы: Используют вакуумные мерные колбы или бюретки с соответствующей запорной жидкостью а также контейнеры, а также контейнеры специальные, представляющие собой сосуды из нержавеющей стали, стекла
Получение лабораторной пробы
Генеральную пробу подвергают усреднению, которое подразумевает гомогенизацию и сокращение. Метод сокращения массы пробы - «квартование». Пробу высыпают на поверхность квадрата и делят по диагонали
Разложение пробы
Пробу необходимо перевести в физическую и химическую форму, приемлемую для анализа. Способы разложения пробы зависят от химического состава образца, природы определяемого образца, цели анализа и ис
Дополнение
Основные математические формулы, знание которых необходимо для решения задач по аналитической химии:
рХ = -lgX, при этом Х = 10-рХ = 10lgX; логарифм ч
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Васильев В.П. Аналитическая химия. Т.1. Титриметические и гравиметрический методы анализа. Москва: Дрофа, 2005. – 366 С.
2. Васильев В.П. Аналитическая химия. Т.2. Физико-химические мет
Стандартные электродные потенциалы окислительно-восстановительных систем
окисленная форма
количество электронов
восстановленная форма
Е0, В
F2
Константы устойчивости комплексных соединений
Комплексное
соединение
β
lgβ
Комплексное
соединение
β
lgβ
Аналитическая химия
(Вопросы к сдаче зачета)
1. Аналитическая химия (аналитика) и химический анализ. Классификация методов аналитической химии. Понятие о химических, физически
Новости и инфо для студентов