Титриметрический (объемный) анализ

 

Титриметрическим анализом называют метод количественного химического анализа, который основан на точном измерении объема реактива известной концентрации, необходимого для реакции с данным количеством определяемого вещества.

Метод заключается в том, что к раствору определяемого вещества А постепенно прибавляют раствор реактива В известной концентрации. Добавление реактива В продолжается до того момента, пока его количество не станет эквивалентным количеству реагирующего с ним определяемого вещества А.

Количественные определения с помощью этого метода выполняются очень быстро. Момент окончания реакции, когда взаимодействующие вещества полностью прореагируют между собой, называется точкой эквивалентности. В этот момент количества прореагировавших веществ эквивалентны.

Титрование - это процесс постепенного приливания одного раствора к другому для определения концентрации одного из этих растворов.

Титрант (титрованный или рабочий раствор) - это раствор с точно известной концентрацией.

Концентрацию рабочих растворов определяют по стандартному веществу, которое должно удовлетворять следующим требованиям: быть устойчивым при хранении, как в твердом состоянии, так и в растворе, строго соответствовать определенной формуле, хорошо очищаться.

Вычисления в титриметрическом анализе

Для выражения концентрации растворов в этом методе анализа обычно используют молярную концентрацию эквивалента.

Молярная концентрация эквивалента (нормальность) - это количество вещества эквивалента, которое содержится в 1 литре раствора.

М олярная концентрация эквивалента обозначается С_Э (допускается N), и рассчитывается по формуле: С_Э= n_э/V, где n_э - количество вещества эквивалента, моль; V - объем раствора, л единица измерения концентрации - моль/л. Количество вещества эквивалента (n_э) того или иного вещества в заданном объеме равно: n_э = m/M_э = С_э·V, где m - масса вещества, г; M_Э - молярная масса эквивалента, г/моль,V - объем раствора, л.

Таким образом, при титровании в точке эквивалентности количество вещества эквивалента титрованного раствора равно количеству вещества эквивалента определяемого вещества - закон эквивалентов: n_э(A) = n_э(B) или

С_э(А) · V(А) = С_э(В) · V(В), отсюда

Кроме молярной концентрации эквивалента концентрацию выражают титром (Т). Титр - это количество граммов растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора.

Титр и молярная концентрация эквивалента раствора связаны формулой:

Титр по определяемому веществу - это количество граммов определяемого вещества, которое реагирует с 1 мл титранта.

Приемы титрования

Прямое титрование - это простейший прием титрования, заключающийся в том, что к определенному объему раствора определяемого вещества (А) по каплям приливают титрант (рабочий раствор) вещества (В). Зная концентрацию и объем рабочего раствора (В), израсходованного на реакцию с определяемым веществом (А), можно легко вычислить концентрацию последнего:

Если основная реакция идет медленно, или нет подходящего индикатора для фиксирования точки эквивалентности, особенно при работе с неустойчивыми веществами, то применяют обратное или заместительное титрование.

Обратное титрование - это процесс титрования, при котором к определенному объему раствора определяемого вещества (А) приливают точно известный объем титранта (В₁), взятого в избытке. Избыток, не вошедшего в реакцию вещества (В₁), оттитровывают раствором другого титранта (В₂) точно известной концентрации. Расчеты производят по формулам:

 

n_э(A) = n_э(B₁) - n_э(B₂);

 

Титрование заместителя. Сущность этого метода заключается в том, что к определяемому веществу (А) прибавляют вспомогательное вещество (Р), реагирующее с ним с выделением эквивалентного количества нового вещества (А₁), которое оттитровывают соответствующим титрантом (В). Другими словами, вместо непосредственного титрования определяемого вещества (А) титруют его заместитель (А₁). Так как количества А и А₁ эквивалентны, то количество вещества эквивалента определяемого вещества n_э(А) равно количеству вещества эквивалента титранта n_э(В):

n_э(A) = n_э(А₁) = n_э(B);