Лекции по аналитической химии

Концентрации, используемые в объемных методах:

                                                                                         m                                                      m      C_1/z · M_1/z 

Молярная концентрация эквивалента – С_1/z  = -----------                         Титр – Т = ----- = ----------

                                                                                    М_1/z  · V                                                V           1000 

                                       T_{раб/опр} · V_раб · K_раб                                                                                                                                 С_{1/Z раб}  ·М_{1/z  опр}

Массовая доля -  w = -------------------------------х 100         Титр соответствия - Т_{раб/опр} = ---------------------

                                                  m _опр                                                                                                     1000

Способы титрования – прямой (к раствору определяемого вещества добавляют титрант), обратный (к раствору определяемого вещества приливают известный избыток первого титранта, после этого остаток первого титруют вторым титрантом), косвенный (к раствору определяемого вещества добавляют реагент – проходит реакция, продукт реакции титруют титрантом).

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ « КИСЛОТНО – ОСНОВНЫЙ МЕТОД ТИТРОВАНИЯ»

Методы кислотно-основного  титрования основаны на использовании реакции нейтрализации (реакции между кислотами и основаниями)

Н⁺ + ОН^- → Н₂О.

В зависимости от титранта различают  следующие методы:

  

 

ацидиметрическое титрование                                              алкалиметрическое титрование

                                          (кислота)                                                                                   (основание)

                          0,01 – 0,1 моль/л  НС1, Н₂SO₄                                                  0,01 – 0,1 моль/л NaOH,KOH,Ba(OH)₂

 

исходное вещество (стандарт)

 

Na₂B₄O₇, Na₂CO₃                                                                                                   H₂C₂O₄, H₂C₄H₄O₄

 

индикаторы

 

метиловый –  оранжевый                                                             фенолфталеин

метиловый –  красный                                                                   тимолфталеин

 

исследуемые вещества

 

сильные и слабые основания, основные соли,                                            сильные и слабые кислоты, кислые соли,

соли сильных оснований  и слабых кислот,                                                 соли сильных кислот и слабых оснований,

органические основания.                                                                               органические кислоты.

NaHCO₃, S осажденная, р-р NH₃, Н₃ВО_3, HgO,                                            HC1, NH₂HgC1 и др.

Hg(CN)₂, бензоат натрия и др.

 

 

 

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ « МЕТОД ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ»

 

 

Перманганатометрия – метод окислительно – восстановительного титрования, где в качестве титранта и индикатора используется раствор KMnO₄ . Главная реакция метода:

 

                                                                                                     MnO₄^- + 8H⁺ + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O

                                                                                                    розовое                       бесцветное

 

Исходное вещество (стандарт) – Н₂С₂О₄ х Н₂О

 

Условия проведения реакции:

• кислая среда  (разведенная Н₂SO₄),
• в некоторых случаях нагревание до 70 –80ºС,
• титрант является индикатором KMnO₄
• следующую каплю титранта добавляют после исчезновения окраски,

 титруют до устойчивого  слабо – розового окрашивания

 

 

Метод применяют для  определения следующих лекарственных  препаратов:

Н₂О₂, ионы Са²⁺,Fe²⁺, Сu⁺, карбоновые кислоты – щавелевая, винная, лимонная, яблочная, и др.

 

 

 

                  M (KMnO₄)         158,04

М_1/z = ----------------------- = ------------= 31,61г/моль

5. 5

 

 

 

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «МЕТОД ИОДОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ»

 

Иодометрия – это окислительно – восстановительный метод анализа с участием иода. В основе иодиметрического титрования лежат реакции восстановления свободного иода до иодид-ионов и окисления иодид-ионов в свободный иод:

 

I₂ + 2e → 2 I^-                      2 I^- - 2e → I₂

 

Используют 2 титранта – 1) водный раствор I₂ в присутствии КI,

                                           2) водный раствор Na₂S₂O₃ х 5 Н₂О

 

2Na₂S₂O₃ + I₂ → 2NaI + Na₂S₄O₆

 

2S₂O₃^2- -2 e → S₄O₆^2-

I₂ +2 e → 2 I^-

            M(I₂)                                                                                                                             2 M(Na₂S₂O₃)

M_1\z= -------- =126,96 г/моль                                                                                      M_1\z=   ---------------- = 248,2г/моль

            2                                                                                                                                            2

 

Исходное вещество (стандарт) – К₂Сг₂О₇

 

 

Индикатор – 1% -ный р-р крахмала, индикатор добавляют к реакционной смеси в конце титрования. В точке эквивалентности исчезновение синей окраски.

 

ПРЯМОЕ ТИТРОВАНИЕ                             ОБРАТНОЕ ТИТРОВАНИЕ                   КОСВЕННОЕ ТИТРОВАНИЕ

 

растворы I₂ – водный, спиртовый,                   р-р формальдегида, глюкоза,                        все окислители – KMnO₄, KBO₃,

раствор Люголя.                                                аскорбиновая кислота                                     CuSO₄ и др.

 

 

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «МЕТОД АРГЕНТОМЕТРИЧЕСКОГО  ТИТРОВАНИЯ»

 

Аргентометрия – осадительный метод анализа, основан на реакциях взаимодействия титранта AgNO₃ с солями –галогенидами. В основе метода лежит реакция:

AgNO₃ + Hal^- → AgHal↓ + NO₃^-

 

МЕТОДЫ АРГЕНТОМЕТРИИ

Метод Мора

Метод Фаянса

Метод Фольгарда

 

ТИТРАНТ (РАБОЧИЙ РАСТВОР)

AgNO3

AgNO3

AgNO3 NH4SCN

 

ИСХОДНОЕ ВЕЩЕСТВО

NaC1

NaC1

NaC1

 

ИНДИКАТОРЫ

K2CrO4

Эозинат натрия

FeNH4(SO4)2

 

НАБЛЮДЕНИЕ В ТОЧКЕ  ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ

осадок желто –  розового цвета

осадок ярко – розового цвета

над осадком раствор  розового цвета

 

УСЛОВИЯ АНАЛИЗА

нейтральная среда

слабо – кислая среда СН3СООН

сильно – кислая среда HNO3

 

ИССЛЕДУЕМЫЕ ВЕЩЕСТВА

хлориды и бромиды

иодиды

хлориды, бромиды, нитрат серебра, ляпис, колларгол, протаргол  и т.д.

 

 

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «МЕТОД КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ»

 

Комплексонометрия – метод объемного анализа, в основе которого лежит реакция комплексообразования катионов металлов с комплексонами, при этом образуются очень прочные, хорошо растворимые в воде внутрикомплексные соединения (комплексонаты).

 

Главная реакция  метода -   Meⁿ⁺ + H₂Ind ↔ MeInd + 2H⁺

                                                  MeInd + Na₂H₂Tr Б → Na₂MeTr Б + H₂Ind

 

Титрант (рабочий  раствор) – натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) -  Na₂H₂Tr Б (Трилон Б).

 

Исходное вещество (стандарт) - металлический Zn в разведенной серной кислоте.

 

Индикаторы – металлоиндикаторы - органические красители, которые образуют с металлами окрашенные соединения.

Требование  к индикаторам:1) взаимодействие индикатора с катионами металла должно быть обратимо;

                                                  2) комплекс металл-индикатор должен быть менее устойчивым, чем комплексонат.

 

ИНДИКАТОР	ОПРЕДЕЛЯЕМЫЙ КАТИОН	ИЗМЕНЕНИЕ ОКРАСКИ В  ТОЧКЕ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ
кислотный хромовый темно-синий (КХТС)	Ca2+ ,Mg2+ ,Zn2+	от вишнево-красной  до сине –фиолетовой
эриохром черный Т	Mg2+	от красно-фиолетовой к синей
ксиленоловый оранжевый	Pb2+ ,Al3+ ,Bi3+ ,Zn2+	от красной к желтой
хромоген темно –синий	Ca2+,Mg2+ ,Zn2+	от сине –фиолетовой  до вишнево –красной
мурексид	Ca2+, Mg2+, Zn2+	от красной к фиолетовой

 

Для создания среды используют аммиачно – буферный раствор (NH₄OH + NH₄C1), рН > 7 – для определения большинства катионов, для анализа солей Bi³⁺  создают кислую среду (HNO₃), рН < 7.

Комплексонометрическое  титрование используют для определения  катионов, кроме одновалентных (прямое титрование), анионов (косвенное титрование), обратное титрование – в случае катионов: Al³⁺ ,Ni²⁺ ,Cu²⁺.

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «МЕТОД БРОМАТОМЕТРИЧЕСКОГО И НИТРИТОМЕТРИЧЕСКОГО  ТИТРОВАНИЯ»

 

Броматометрия – метод окислительно – восстановительного анализа, в основе которого лежит реакция восстановления бромат –ионов в кислой среде до бромид – ионов:

BrO₃^- + 6 H⁺ + 6 e → Br^- + 3 H₂O

Титрант метода броматометрии -  0,1 моль/л КВгО₃, водные растворы бромата калия устойчивы (они не изменяют свою концентрацию в течение длительного времени ≈ 6 месяцев), для титрования создают кислую среду (НС1), индикатор метода – метиловый оранжевый, метиловый красный, которые в точке эквивалентности обесцвечиваются.

 

Применяют метод для  анализа сульфаниламидных препаратов, препаратов ароматического ряда (фенол, резорцин, тимол, салициловая кислота и др.). Броматометрию применяют для определения мышьяка (III), сурьмы (III), железа   (III) , перекиси водорода, тиомочевину, тиоэфиры, щавелевую кислоту и др.

 

Нитритометрия - метод окислительно – восстановительного анализа, в основе которого лежит реакция диазотирования:

R – NH₂ + NaNO₂ + 2 HC1 →[R – N⁺ ≡ N]C1^- + NaC1 + 2H₂O

Титрант метода нитритометрии – 0,1 моль/л NaNO₂, создают кислую среду (НС1), катализатор КВг, титруют при

Т = 18 – 20ºС (в некоторых случаях  охлаждают до 10ºС), сначала титруют  быстро, а затем медленно.

 

Исходное вещество (стандарт) - сульфаниловая кислота.

 

Индикаторы метода – внутренные (тропеолин 00 – в точке эквивалентности желтое окрашивание, смесь тропеолина 00 и метиленового синего – голубое окрашивание), внешние (иодкрахмальная бумага – синее окрашивание). Более точно конец титрования определяют потенциометрически.

Нитритометрию применяют главным  образом для определения органических веществ – стрептоцида, норсульфазола, сульфацила, анестезина, новокаина и других препаратов, имеющих в своем составе аминогруппу. Методом нитритометрии определяют также препараты, содержащие нитрогруппу, которую восстанавливают до аминогруппы. В некоторых случаях используют нитритометрию для количественного определения восстановителей – Sn²⁺,Fe²⁺, As₂O₃ и других.