Сущность титриметрического анализа

Титриметрический анализ (титрование) — метод количественного/массового анализа, который часто используется ваналитической химии, основанный на измерении объёма раствора реактива точно известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. Титрование — процесс определения титра исследуемого вещества. Титрование производят с помощью бюретки, заполненной титрантом до нулевой отметки. Титровать, начиная от других отметок, не рекомендуется, так как шкала бюретки может быть неравномерной. Заполнение бюреток рабочим раствором производят через воронку или с помощью специальных приспособлений, если бюретка полуавтоматическая. Конечную точку титрования (точку эквивалентности) определяют индикаторами или физико-химическими методами (по электропроводности, светопропусканию, потенциалу индикаторного электрода и т. д.). По количеству пошедшего на титрование рабочего раствора рассчитывают результаты анализа.

== Виды титриметрического анализа ==... Титриметрический анализ может быть основан на различных типах химических реакций:

· кислотно-основное титрование — реакции нейтрализации;

· окислительно-восстановительное титрование (перманганатометрия, иодометрия, хроматометрия) — окислительно-восстановительные реакции;

· осадительное титрование (аргентометрия, гексоцианоферратометрия, меркурометрия) — реакции, протекающие с образованием малорастворимого соединения, при этом изменяются концентрации осаждаемых ионов в растворе;

· Комплексиметрия(комплексонометрическое титрование, меркуриметрия) — реакции, основанные на образовании прочныхкомплексных соединений с комплексоном (обычно ЭДТА), при этом изменяются концентрации ионов металлов в титруемом растворе.

Типы титрования[

Различают прямое, обратное титрование и титрование заместителя.

· При прямом титровании к раствору определяемого вещества (аликвоте или навеске, титруемому веществу) добавляют небольшими порциями раствор титранта (рабочий раствор).

· При обратном титровании к раствору определяемого вещества добавляют сначала заведомый избыток специального реагента и затем титруют его остаток, не вступивший в реакцию.

· При заместительном титровании к раствору определяемого вещества добавляют сначала заведомый избыток специального реагента и затем титруют один из продуктов реакции между анализируемым веществом и добавленным реагентом.

Титр раствора (от фр. titre — качество, характеристика) — способ выражения концентрации, применяемый, в основном, в аналитической химии. Обозначается заглавной латинской буквой T (тэ). Измеряется в г/мл (г/см³).

Различают титр по растворённому веществу и титр по определяемому веществу (условный титр).

Титр по растворённому веществу или просто титр — масса растворённого вещества (в граммах), содержащаяся в одном миллилитре (см³) раствора.

Рассчитывается по формуле:

где

— титр раствора (в г/мл)

— масса растворённого вещества (в г)

— объём раствора (в мл)

Титр по определяемому веществу или условный титр — масса какого-либо вещества (в граммах), реагирующая с одним миллилитром данного раствора. Иными словами: масса определяемого вещества, оттитровываемая одним миллилитром раствора.

Рассчитывается по формуле:

где

— титр раствора вещества A по веществу B (в г/мл)

— масса вещества B, взаимодействующего с данным раствором (в г)

— объём раствора вещества A (в мл)

Условный титр и титр по растворённому веществу связаны следующей формулой:

где

и — молярные массы эквивалентов веществ A и B соответственно.

Титра́ нт (в титриметрическом анализе) — реагент с точно известным титром (концентрацией), добавляемый к исследуемому раствору для количественного анализа содержащихся в нем веществ или их элементов (ионов, функциональных групп).

В зависимости от вида титриметрического анализа в качестве титранта могут выступать:

· в кислотно-основном титровании: сильные кислоты и основания, например, NaOH, KOH, HCl.

· в окислительно-восстановительном титровании: окислители и восстановители, например перманганат калия и иод

· в комплексонометрии: этилендиаминтетрауксусная кислота или другие комплексоны

· в аргентометрии (анализе, основанном на реакциях осаждения): растворимые соли серебра

эквивалент вещества - это такое количество химического вещества, которая реагирует с 1 г водорода или вытесняет такое же количество водорода из его соединений. Величина m_экв определяется или экспериментально, или, чаще всего, исходя из химической формулы вещества и его принадлежности к тому или иному классу химических соединений (мы будем рассматривать только неорганические соединения)

m_экв(оксида) = М_оксида/(число атомов кислорода·2);

m_экв(основания) = М_{основания}/кислотность основания;

m_экв(кислоты) = М_{кислоты}/основность кислоты;

m_экв(соли) = М_соли/(число атомов металла·валентность металла).

Можно отметить, что в большинстве случаев кислотность основания равна числу гидроксильных групп в формуле основания, а основность кислоты равна числу атомов водорода в формуле кислоты.

Например: m_экв(Fe₂O₃) = М(Fe₂O₃)/(3·2) = 160/6 = 26, 7 г/моль;

m_экв(H₂SO₄) = M(H₂SO₄)/2 = 98/2 = 49 г/моль;

m_экв(Ca(OH)₂) = M(Ca(OH)₂)/2 = 74/2 = 37 г/моль;

m_экв(Al₂(SO₄)₃) = M(Al₂(SO₄)₃) = 342/2 = 171 г/моль;

Эквивалентные массы веществ используют для количественных расчетов при химических взаимодействиях между веществами. Огромным преимуществом при этом является то, что для этого не нужно использовать уравнение химической реакции (которое во многих случаях написать затруднительно), нужно только знать, что данные химические вещества взаимодействуют между собой или вещество является продуктом химической реакции.

Для количественных расчетов используется закон эквивалентов: массы реагирующих и образующихся веществ относятся друг к другу, как их эквивалентные массы.

Математическое выражение закона эквивалентов имеет следующий вид:

где: m ₁ и m ₂ - массы реагирующих или образующихся веществ,

m_экв(1) и m_экв(2) - эквивалентные массы этих веществ.

Пример: определить массу соды (карбоната натрия) Na₂CO₃, необходимую для полной нейтрализации 1, 96 кг серной кислоты H₂SO₄.

Решение:

Воспользуемся законом эквивалентов

m(Na₂CO₃)/m(H₂SO₄) = m_экв(Na₂CO₃)/m_экв(H₂SO₄)

Определяем эквивалентные массы веществ, исходя из их химических формул:

m (Na₂CO₃) = 106 /(2·1) = 53 г/моль;

m_экв(H₂SO₄) = 98/2·1 = 49 г/моль.

Тогда:

Х / 1, 96кг = 53 г/моль / 49 г/моль

Х = 2, 12 кг.