Классификация методов титриметрического анализа

В зависимости от типа химической реакции, составляющей основу метода, в данном пособии рассматриваются только три метода титриметрического количественного анализа:

1. Метод кислотно-основного титрования (нейтрализации), в основе которого лежит реакция взаимодействия ионов Н⁺ с ионами ОН^-.

2. Метод окисления-восстановления (редоксиметрия). Метод основан на применении реакций окисления-восстановления.

3. Метод комплексообразования (комплексонометрия) основан на применении реакций образования комплексных соединений.

Посуда для титриметрического анализа

Для точного измерения объема растворов в титриметрическом анализе применяют измерительную (мерную) посуду: мерные колбы, бюретки, пипетки. Для титрования используют конические колбы на 250 мл.

Мерные колбы представляют собой плоскодонные сосуды с узким горлом. На горле колбы имеется кольцевая метка, до которой необходимо налить раствор, чтобы его объем был равен обозначенному на колбе. Наиболее часто употребляют мерные колбы на 1000, 500, 250, 200 и 100 мл.

Мерные колбы предназначены для приготовления растворов точной концентрации, для разбавления растворов до точно заданного объема. Мерную колбу заполняют раствором таким образом, чтобы нижний край мениска бесцветной жидкости (или верхний край мениска окрашенной жидкости), метка и глаз наблюдающего находились на одной линии.

Пипетки. Для отмеривания небольших объемов растворов применяют пипетки, которые представляют собой узкие стеклянные трубки, оттянутые с одного конца и расширенные посередине. Для точного измерения объема отбираемой жидкости применяют пипетки, имеющие только одну метку. При заполнении пипетки, нижний конец ее опускают в раствор, а через верхний конец засасывают жидкость с помощью резиновой груши (или поршнем) и доводят уровень жидкости до метки. В данном лабораторном практикуме применяют пипетки объемом 10, 25 и 50 мл.

Бюретки служат для точного измерения объема раствора, израсходованного на титрование. Бюретки - стеклянные градуированные трубки с оттянутым концом, имеющие кран или зажим. Часто применяют бюретки объемом 25 или 50 мл. Их деления соответствуют целым и десятым долям миллилитра.

Правила работы с бюретками. Чистую бюретку, промытую водопроводной, а затем дистиллированной водой, укрепляют в штативе в строго вертикальном положении. Перед началом работы бюретку промывают тем раствором, которым ее заполняют. Обычно этим раствором является раствор титранта (рабочий раствор). Перед каждым новым титрованием бюретку заполняют до верхнего (нулевого) деления, предварительно заполнив раствором нижний оттянутый конец.

В момент отсчета показаний бюретки глаз экспериментатора должен находится на уровне мениска. Отсчет проводят по нижнему (для бесцветных растворов) или по верхнему (для окрашенных растворов) краю мениска.

Выливать жидкость из бюретки (титровать) нужно медленно, давая возможность всей жидкости стечь со стенок бюретки. В конце титрования раствор выливают по каплям. Титрование нужно проводить несколько раз до получения результатов, которые отличаются не более чем на 0,1 мл.

 

МЕТОД НЕЙТРАЛИЗАЦИИ

В основе метода лежит реакциявзаимодействия ионов водорода или ионов гидроксония с гидроксид-ионами, которая приводит к образованию слабодиссоциированных молекул воды:

H⁺ + OH^- ® H₂O или H₃O⁺ + OH^- ® 2 H₂O

Этим методом можно определять концентрацию и количество кислот, оснований, солей, водные растворы которых подвергаются гидролизу, а также смеси этих веществ.

Основными титрантами (рабочими растворами) метода нейтрализации являются растворы сильных кислот (HCl или H₂SO₄) и сильных оснований (NaOH или KOH). В качестве установочных веществ (или первичных стандартов) для установления титра (стандартизации) кислот используют тетраборат натрия Na₂B₄O₇^.10 H₂O или карбонат натрия Na₂CO₃, для стандартизации щелочей используют щавелевую кислоту H₂C₂O₄^.2H₂O или янтарную кислоту H₂C₄H₄O₄.

Для определения точки эквивалентности в методе нейтрализации применяют кислотно-основные индикаторы (см. табл.2). Это сложные органические кислоты или основания, которые изменяют свою окраску в зависимости от рН раствора. Интервал рН, в котором индикатор меняет цвет, называется интервалом перехода окраски индикатора. Значение рН, при котором заканчивают титрование с данным индикатором, называется показателем титрования индикатора (рТ). Величина рТ находится внутри интервала перехода окраски индикатора.

При подборе индикатора пользуются следующим правилом: рН в точке эквивалентности должен совпадать с рТ индикатора или находиться внутри интервала перехода окраски индикатора.

Точка эквивалентности не всегда совпадает с рТ индикатора, что приводит к ошибке титрования, которая называется индикаторной ошибкой.

 

Таблица 2

Характеристики некоторых индикаторов

Индикатор	Интервал перехода рН	Цвет индикатора в зависимости от величины рН раствора
Лакмус	5 - 8	красный рН < 5	фиолетовый рТ = рН = 7	синий рН > 8
Фенолфта-леин	8,2 - 10	бесцветный рН < 8,2	розовый рТ = рН = 9	малиновый рН>10
Метиловый оранжевый	3,1 - 4,4	красный рН < 3,1	оранжевый рТ = рН = 4	желтый рН > 4,4

Рассмотрим следующие случаи титрования.