1. В основе количественных расчётов лежит закон эквивалентов: V1 C1 = V2 C2, где: V1, V2 – объём (в литрах); С1, С2 – молярные концентрации эквивалента вещества (моль/л) исследуемого и рабочего раствора соответственно. Отсюда: С1 = (С2*V2)/V1 2. Методы титриметрического анализа можно классифицировать по характеру химической реакции, лежащей в основе определения веществ, и по способу титрования. По своему характеру реакции, используемые в титриметрическом анализе, относятся к различным типам — реакциям соединения ионов и реакциям окисления — восстановления. В соответствии с этим титриметрические определения можно подразделять на следующие основные методы: метод кислотно-основного титрования (нейтрализации), методы осаждения и комплексообразования, метод окисления — восстановления. Методом кислотно-основного титрования (нейтрализации) определяют количество кислот (алкалиметрия) или оснований (ацидиметрия) в данном растворе, количество солей слабых кислот и слабых оснований, а также веществ, которые реагируют с этими солями. Применение неводных растворителей (спирты, ацетон и т. п.) позволило расширить круг веществ, которые можно определять данным методом. Методы осаждения и комплексообразования. Сюда относятся титриметрические определения, основанные на осаждении того или иного иона в виде малорастворимого соединения или связывания его в малодиссоциированный комплекс. Методы окисления — восстановления (редоксиметрия). Эти методы основаны на реакциях окисления и восстановления. Их называют обычно по применяемому титрованному раствору реагента. Титрование – это добавление к известному объему раствора вещества с неизвестной концентрацией - анализируемого раствора небольших порций раствора с точно известной концентрацией - рабочего раствора (титранта). Скачок титрования – участок кривой титрования, на котором происходит резкое изменение наблюдаемого свойства системы. Точка эквивалентности – точка, в которой число эквивалентов титранта равно числу эквивалентов титруемого вещества. Конечная точка титрования (к.т.т.) – точка на кривой титрования, в которой регистрируется резкое изменение наблюдаемого свойства (например, меняется цвет индикатора). Аликвота – объём раствора, точно отмеренный при помощи калиброванной пипетки. Титрант – вещество, вступающее в реакцию с титруемым веществом. Концентрация стандартного раствора титранта должна быть определена заранее, перед началом анализа, с точностью не менее трех значащих цифр. Титр раствора по определяемому веществу — это масса определяемого вещества в г, эквивалентная 1 мл стандартного раствора. Например, Т (Na2S2O3/Cu) = 0,01 г/мл означает, что 0,01 г Cu эквивалентна 1 мл стандартного раствора Na2S2O3. 3. 4. В случае прямого титрования определяемое вещество непосредственно вступает в реакцию с титрантом, т. е. является титруемым веществом. Данная реакция должна протекать стехиометрично, достаточно быстро, селективно и полностью (в реакции участвует 100% определяемого вещества). Если такая реакция отсутствует, проводят обратное титрование: к определяемому веществу добавляется избыток реагента, непрореагировавшая часть которого оттитровывается подходящим титрантом (в этом случае титруемым веществом является добавленный реагент). Количество определяемого вещества ищут по разности объемов добавленного и оттитрованного реагента. Заместительное титрование – титрование, при котором определяемое вещество с избранным титрантом не взаимодействует или реакция идёт не стехиометрически. В этих случаях к анализируемому раствору добавляют вспомогательный реагент, с которым определяемое вещество образует стехиометрическое (эквивалентное) количество нового соединения, называемого заместителем. Этот заместитель оттитровывают стандартным раствором титранта прямым титрованием. А + Р → П (НА или В) НА + ОН- ↔ А- + Н2О или В + Н3О+ ↔ НВ+ + Н2О 5. Массовая доля – это масса вещества в 100 г раствора. ω = m в-ва / m р-ра Размерность – доли единицы или проценты. Мольная доля – это отношение количества растворенного вещества к общему количеству вещества всех компонентов раствора: N = n в-ва / (n в-ва + n растворителя) Размерность – доли единицы или проценты. Объёмная доля – отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. υ = V в-ва / V рра Размерность – доли единицы или проценты. Молярная концентрация – это количество вещества в 1 л раствора: См = n в-ва / V р-ра Размерность: моль/л. Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) – это число эквивалентов вещества в 1 л раствора: Сн = n экв / V р-ра Размерность: моль-экв/л. Моляльная концентрация – это количество вещества в 1 кг растворителя: Сμ = n в-ва / m растворителя Размерность – моль/1 кг р-ля Массовая концентрация – масса растворённого вещества, содержащаяся в одном литре раствора. Смасс = m в-ва / V р-ра Размерность – г/л. Титр – масса растворённого вещества (в граммах), содержащаяся в одном миллилитре раствора. Т= m в-ва / V р-ра Размерность – г/мл Химический эквивалент – это реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях присоединяет (или отдает) один ион Н+ или ОН–, в окислительно-восстановительных реакциях принимает (или отдает) один электрон, реагирует с одним атомом водорода или с одним эквивалентом другого вещества. Фактор эквивалентности вещества - число, показывающее, какая часть молекулы или другой частицы вещества соответствует эквиваленту. 6. Первичные стандартные растворы - приготовленные по точной навеске (не требуют стандартизации). Реагент для приготовления первичного стандарта (установочное вещество) должен быть квалификации не ниже чда (чистый для анализа), нелетучим, негигроскопичным, не поглощать СО2 и другие компоненты из атмосферы и иметь по возможности большую моль-эквивалентную массу (K2Cr2O7, H2SO4, Na2B4O7). Вторичные стандартные растворы - характеристики которых установлены по первичному стандарту (требуют стандартизации, т. к. при хранении и переносе участвуют в химических реакциях) (NaOH, KMnO4, HCl). Требования: 1) 2) 3) 4) Строго отвечать химической формуле Быть химически чистыми Быть устойчивыми при комнатной температуре, в твёрдом виде, в растворах Иметь достаточно высокую молекулярную массу (для уменьшения ошибки, возникающей при взвешивании) 7. Мерные цилиндры – это стеклянные толстостенные сосуды с нанесёнными на наружной стенке делениями, указывающими объем в миллилитрах (мл). Они бывают разнообразной ёмкости: от 5-10 мл до 1 л и больше. Мензурки – это сосуды конической формы, на стенках которых имеются деления. Они очень удобны для отстаивания мутных жидкостей, когда осадок собирается в нижней, суженой части мензурки. Мерные пипетки - служат для точного отмеривания определённого объёма жидкости и переноса его в другой сосуд. Бюретки – это градуированные стеклянные трубки (цена деления 0,01- 0,1 мл) с оттянутым нижним концом. Бюретки служат для отмеривания точных объёмов растворов и добавления их небольшими порциями и отдельными каплями (титрования). Мерные колбы – это плоскодонные колбы с длинным узким горлом, на котором наносится кольцевая метка. На колбе указан объем (25, 50 мл и др.), который заполняется при наполнении жидкостью до метки при 20С. Предназначены для приготовления растворов точно заданной концентрации. 8. 1) 2) 3) 4) Реакции, применяемые в титриметрии, должны удовлетворять следующим основным требованиям: реакция должна протекать количественно, т. е. константа равновесия реакции должна быть достаточно велика; реакция должна протекать с большой скоростью; реакция не должна осложняться протеканием побочных процессов; должен существовать способ определения окончания реакции. 9. Интервал перехода окраски индикатора – область значений pH, в которой становится видимым изменение цвета индикатора. Показатель титрования индикатора (pT) – оптимальное значение pH титруемого раствора, при котором наблюдается наиболее резкое изменение окраски индикатора, свидетельствующее об окончании титрования. Индикаторы - химические вещества, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации какого-либо компонента в растворе. Указывают на определённое состояние системы или на момент достижения этого состояния. Индикаторы применяют чаще всего для установления конца какой-либо химической реакции, главным образом конечной точки титрования (к. т. т.). 10. Кислотно-основное титрование основано на реакции нейтрализации: H+ + OH- = H2O OH- + H+ = H2O Этим методом определяют концентрацию кислот и оснований, а также солей слабых кислот и оснований, кислотные и щелочные числа, число нейтрализации, кислотность, щёлочность. Ацидиметрия – титриметрический метод анализа, основанный на измерении количества кислоты, необходимого для нейтрализации оснований, основных солей, солей слабых кислот и органических оснований в анализируемом объекте (титрование раствором кислоты; рабочий раствор – раствор сильной кислоты H2SO4, HCl). Алкалиметрия – титриметрический метод анализа, основанный на измерении количества основан ия, необходимого для нейтрализации кислот, кислых солей, солей слабых оснований и органическ их кислот в анализируемом объекте (титрование раствором щёлочи; рабочий раствор – раствор щёлочи NaOH, KOH). 11. 1 – прямое 2 – прямое 3 – заместительное 4 – обратное 5 – прямое 6 – обратное 7 – заместительное 8 – обратное
