Расчет результатов анализа по титру стандартного раствора

Лекция 2 по титриметрии

РАСЧЕТ  РЕЗУЛЬТАТОВ  АНАЛИЗА  ПО ТИТРУ 
СТАНДАРТНОГО  РАСТВОРА

      При известном  значении титра стандартного раствора формулы (7)–(10) принимают вид:

                                                          Э_A ^.  T_B ^.  V_B    

                                              m¢_A =  ^{_______________}    ;                    (11)

                                                                  Э_В

                                                Э_A ^. T_B ^. V_B     100 %

                                     ω _A  = ^{_______________  .  _________}    ;             (12)

                                                         Э_B                     a

                                                      Э_A ^. T_B ^.  V_B       V_K

                                          m_A  =   ^{_______________     .    _____}  ;           (13)

                                                            Э_B                        V_A

                                                Э_A ^.  T_B ^. V_B       V_K      100 %

                                   ω _A  =  ^{________________     .    _____  .   ________}   .    (14) 

                                                        Э_B                      V_A         a

     Если вычисления производят с использованием титра по определяемому веществу, тогда формулы (11) – (14) преобразуются следующим образом:

                                            m¢_A  =   T_B/A ^.  V_B  ;                          (15)

                                                                   100 % 

                                      ω _A  =  T _B / A ^. V_B ^{. ________}  ;                 (16)

                                                                       a

                                                                      V_K

                                        m _A =  T _{B / A} ^.V_B   ^_______  ;                 (17)

                                                                       V_A

                                                             V_K      100 %

                                 ω _A  =  T_B/A ^.  V_B  ^{_______     ________}  .              (18)

                                                               V_A          a

     Пример 13. Азотная кислота неизвестной концентрации разбавлена водой  и доведена до метки в мерной колбе вместимостью 250 см^3.  На титрование 25 см³ полученного раствора израсходовано 32 см³ раствора едкого натра с Т = 0,063 00 г/см³. Вычислить содержание HNO₃ (г).

     Решение.  Используя формулу (13), запишем:

                  Э_HNO3  T_NaOH  V_NaOH     V_K         63 × 0,063 00  ×  32 × 250

  m_HNO3 = ^{___________________________    ______} = ^{______________________________} = 0,992 г.

                               Э_NaOH                         V_A                             40,01 ×  25

     Пример 14.  На  титрование навески  0,2240 г  технической  соды в присутствии  индикатора  метилового оранжевого  израсходовали 18 см³ стандартного раствор  хлористоводородной кислоты с титром 0,003 646 г/см³. Рассчитать содержание Na₂CO₃ в исходной соде.

     Решение.  Используя формулу (12), запишем

                   Э_Na2CO3  T_HCl  V_HCl   100 %     70,01 × 0,003 646 × 18 ^. 100

ω _Na2CO3 =^{________________________  __________} = ^{___________________________________}= 3,13 %.

                             Э_HCl              a _Na2CO3                 36,46 × 0,2240

     Пример 15. Азотная кислота неизвестной концентрации разбавлена водой и доведена до метки в мерной колбе вместимостью 250 см³. На титрование 25 см³ полученного раствора израсходовано 32 см³ раствора едкого натра с T_{NaOH / HNO3} = 0,063 г/см³. Вычислить содержание азотной кислоты в граммах.

     Решение.  Согласно формуле (17)

                                                             V_K                            250

         m _HNO3 =  T_{NaOH / HNO3}  ×  V_NaOH   ^_______ =  0,063 × 32   ^_______  =  20,16 г.

                                                              V_A                            25

Различные методы в титриметрии

1. Метод кислотно-основного взаимодействия (метод нейтрализации)

Метод нейтрализации основан на применении реакции нейтрализации. Основное уравнение процесса нейтрализации в водных растворах:

Н₃О⁺ + ОН ^– ® 2Н₂0

или                                     Н⁺ + ОН ^– ®Н₂О

Методы нейтрализации позволяют количественно определять кислоты, основания и другие вещества, реагирующие в стехиометрических отношени­ях с кислотами и основаниями в водных растворах.

Пользуясь каким-либо титрованным раствором, содержащим ионы гид-роксония, можно титровать основания; титрованными растворами оснований титруют кислоты.

Техника определения состоит в том, что к определенному количеству раствора основания (или кислоты) постепенно приливают из бюретки тит­рованный раствор кислоты (или основания) до наступления точки эквива­лентности. Количество основания (или кислоты), содержащееся в исследу­емом растворе, вычисляют по объему титрованного раствора кислоты (или основания), израсходованного на нейтрализацию определенного объема раствора анализируемого образца или навески исследуемого продукта.

В качестве рабочих растворов в методе нейтрализации используют растворы кислот (главным образом, хлороводородной и серной) и щелочей (КОН и NaOH).

В методе кислотно-основного титрования встречаются следующие слу­чаи титрования:

1.Сильная кислота титруется сильным основанием и наоборот.

2.Слабая кислота титруется сильным основанием.

3.Слабое основание титруется сильной кислотой.

В процессе титрования различают четыре этапа:

1)точку перед началом титрования;

2)титрование до точки эквивалентности;

3)точку эквивалентности;

4)титрование после точки эквивалентности.

В процессе кислотно-основного титрования изменяется концентрация ионов водорода в титруемом растворе. Это изменение можно представить графически в виде кривой титрования в координатах "объем стандартного раствора (см³) - рН титруемого раствора".

Для расчета кривой титрования нужно знать качественный состав раствора в титровальной колбе для каждого момента титрования и соот­ветственно ему выбрать расчетное выражение.

Наиболее важный участок кривой титрования - участок вблизи точки эквивалентности, когда происходит изменение рН раствора. Это резкое изменение рН раствора называют скачком титрования. Скачок титрования наблюдается в пределах: оттитровано 99,9 % вещества - прибавлено 0,1 % избытка стандартного раствора. В точке эквивалентности может быть рН=7; рН > 7; рН < 7.

Если сила кислоты и основания одинакова, то в точке эквивалент­ности рН = 7, если сила кислоты меньше основания – рН > 7, если сила кис­лоты больше силы основания – рН < 7.

Для определения точки эквивалентности в методе нейтрализации при­меняют инструментальные методы и кислотно-основные индикаторы.

Индикаторы характеризуются константой диссоциации, интервалом пе­рехода окраски и показателем титрования (рТ).

Правило выбора индикатора: желательно, чтобы показатель титрования индикатора был как можно ближе к значению рН раствора в титровальной колбе в точке эквивалентности, интервал перехода окраски индикатора находился бы внутри скачка титрования. Необходимо, чтобы интервал пе­рехода окраски индикатора захватывал хотя бы часть скачка титрования.

Таблица 1             Интервалы перехода окраски некоторых индикаторов

Индикатор	Интервал перехода рН	Значение рТ	Окраска		рКHInd
			в кислой среде	в щелочной среде
Тимоловый  голубой        (I-й переход)	1,2 – 2,8	2	красный	желтый	1,7
Метиловый оранжевый	3,1 - 4,4	4	красный	желтый	3,7
Метиловый красный	4,4 – 6,2	5	красный	желтый	5,1
Лакмус	5,0 – 8,0	7	красный	синий	-
Феноловый красный	6,4 – 8,0	7	желтый	красный	8,0
Тимоловый  голубой       (2-й переход)	8,0 – 9,6	8	желтый	голубой	9,2
Фенолфталеин	8,0 – 10,0	9	бесцветный	розово-малиновый	9,2
Ализариновый желтый	10,0 – 12,0	11	желтый	сиреневый	10,7