- •Курс лекций
- •Часть II «химические методы анализа» содержание
- •Закон действия масс
- •Теория электролитической диссоциации
- •Состояние слабых электролитов в растворе
- •Состояние сильных электролитов в растворе
- •Протолитическая теория Бренстеда-Лоури
- •Выбор идикатора
- •Кислотно-основное титрование (протолитометрия)
- •Редоксиметрия
- •Перманганатометрия
- •Иодометрия
- •Комплексометрия
Протолитическая теория Бренстеда-Лоури
Теория электролитической диссоциации Аррениуса имела ряд недостатков. Например, она не могла объяснить различную реакцию среды в растворах солей, не учитывала влияние растворителя на процессы в растворе. Поэтому получили развитие другие теории, объясняющие поведение электролитов. В 1923 г. Бренстед предложил теорию диссоциации кислот и оснований. Согласно теории Бренстеда-Лоури:
кислоты – вещества, отдающие протон; основания – вещества, принимающие протон. Таким образом, кроме привычных кислот НСl, Н2SO4, СН3СООН к ним относятся NН4+, НSO4– и т.д. К основаниях относятся и анионы слабых кислот: СН3СОО–, СО32–, РО43– и т.д.
В общем случае в растворе всегда находится смесь сопряженных кислот и оснований:
НА + В НВ+ + А–
кислота основание сопр. кислота сопр. основание
Согласно этой теории, вода – амфолит, т.е. может быть и основанием и кислотой.
Достоинство теории – учет влияния растворителя на процесс кислотно-основного взаимодействия:
Н2SO4 + 2 Н2О → 2 Н3О+ + SO4 2–
NаОН + Н2О → NаНОН+ + ОН–
СН3СООН + Н2О → СН3СОО– + Н3О+
кислота (НА) сопряженное основание (А–)
Титриметрический (волюмометрический) анализ
Титриметрический (волюмометрический) анализ – совокупность методов количественного химического анализа, заключающихся в измерении объема раствора реагента известной концентрации (титрант) расходуемого на реакцию с некоторым количеством определяемого вещества, находящегося в растворе.
Анализ осуществляется путем титрования – регулируемого прибавления контролируемого количества титранта к анализируемому раствору.
В ходе титрования вещества (титрант и определяемое вещество) реагируют друг с другом в эквивалентных соотношениях.
Титрант – раствор реагента с известной концентрацией (стандартный, а чаще рабочий стандартизированный раствор), находящийся, как правило, в бюретке и при титровании добавляемый небольшими порциями к раствору титруемого вещества.
Когда количество эквивалента добавленного титранта равно количеству эквивалента титруемого вещества достигается момент эквивалентности (соответствующий точке эквивалентности) и описываемый законом эквивалентов:
| ||
|
Вещества реагируют в эквивалентных количествах. nх = nтэ |
|
| ||
В математическом написании закон эквивалентов существует в двух видах:
или
|
Главной задачей на практике является прекращение титрования в момент эквивалентности (или в момент максимально приближенный к моменту эквивалентности – ошибка не должна превышать 1 %).
Известны три способа фиксирования точки эквивалентности:
индикаторный – с применением вспомогательных веществ – индикаторов – не участвующих в реакции, но изменяющие свой цвет при изменении различных (в зависимости от метода) свойств титруемого раствора;
безиндикаторный –вспомогательные вещества не применяются, в ходе титрования изменяется окраска участников реакции;
инструментальный – точку эквивалентности устанавливают по резкому изменению какого-либо физико-химического свойства раствора, которое фиксируют с помощью прибора.
Инструментальный способ фиксирования точки эквивалентности наиболее точный, но требуют определенного оборудования.
В пищевом анализе основные показатели качества согласно ГОСТам (кислотность, окисляемость, общая жесткость) определяют титрованием с применением индикаторов. Поэтому основная задача таких анализов сводится к выбору индикаторов, позволяющих закончить титрование как можно ближе к точке эквивалентности.