Лекция методы окислительно-восстановительного титрования – общие положения метода.
Классификация и общая характеристика методов .
Кривые титрования по методу.
Способы фиксирования точки эквивалентности – индикаторы метода.
Методы ox-red титрования основаны на использовании реакций с переносом электронов. Восстановленная форма одного вещества, отдавая электроны переходит в окисленную форму другого вещества, и наоборот. При этом в растворе присутствуют две ox-red пары ox1/red1 ox2/red2.
Требования к реакциям метода
основная реакция метода необратима, что предопределяет полноту прохождения процесса на 99,99%.
Реакция протекает в стехиометрических соотношениях
Реакция протекает быстро.
Имеется возможность зафиксировать точку эквивалентности.
Чем выше потенциал пары, тем сильнее окислитель и тем с большим количеством восстановителей может быть проведена реакция, удовлетворяющая требованиям количественного анализа. Поэтому в качестве титрантов чаще применяют окислители, например церий (4), MnO4-, Cr2O72-. Чем ниже потенциал пары, тем больше возможностей у восстановителя, например I-, S2O32-.
Классификация.
По характеру титранта
Оксидиметрия – определение восстановителей окислителями
Редуктометрия – определение окислителей восстановителяим.
По природе титранта
Перманганатометрия
Цериметрия
Броматометрия
бромометрия
Йодометрия
Йодхлорметрия
Нитритометрия
Кривые титрования по методу окисления восстановления
В процессе титрования по методу окисления-восстановления концентрации реагирующих веществ все время изменяются. А это в свою очередь будет проявляться в виде нового качества системы. Количественные изменения, эволюционное развитие системы приводят в конечном итоге к качественным (революционным) изменениям. Таким образом, на примере кривых титрования мы наблюдаем не что иное, как развитие системы, представляющие собой единство двух категорий эволюций и революций. Другими словами процессы титрования являются удачным случаем для подтверждения положения материалистической диалектики относительно перехода количественных изменений в качественные применительно к химической форме движения материи.
Для исследователя этих процессов возможны два пути проникнуть в количественную сторону происходящих в процессе титрования изменений: один - теоретический, а другой – практический. В последнем случае необходимо будет измерять потенциал системы в процессе прибавления титрованного раствора к титруемому раствору, а в первом случае - произвести теоретические расчеты, не выполняя эксперимента. Для этого мы должны будем обратиться к помощи формулы Нернста для определения потенциала окислительно-восстановительных систем.
Возьмем конкретный пример:
Предположим нам необходимо рассчитать и построить кривую титрования соли (Fe2+) двух валентного железа перманганатом калия взятых в эквивалентных количествах в кислой среде при [Н]=1,0.
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 K2SO4 + 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + 8H2O
Fe2+ -1ēFe3+ 5
Mn7+ +5ēMn2+ 1
Ионное уравнение реакции записывается следующим образом:
MnO4 - + 8H+ + 5Fe2+ 5Fe3+ + 4H2O + Mn2+
В исходный момент потенциал системы рассчитать по уравнению Нернста невозможно, т.к. в растворе сульфата железа отсутствует второй компонент пары [Fe3+] /[Fe2+].
Первые же капли титранта приводят к образованию [Fe3+] . и далее, поскольку в процессе титрования в растворе будут находиться как исходные вещества так и продукты реакции (или по другому - две окислительно-восстановительные системы: Fe3+/Fe2+ и MnO4-/Mn2+), потенциал раствора в любой момент титрования может быть рассчитан по любому из двух уравнений: либо по уравнению для определения потенциала системы Fe3+/Fe2+
I
Либо по уравнению для определения потенциала системы MnO4- + 8Н+/Mn2+
II
Значительно удобнее пользоваться первым уравнением т.к. практически в любой момент титрования можно вычислить концентрацию непрореагировавшего Fe2+ и концентрацию образовавшихся ионов Fe3+.
Для расчета потенциала системы до начала скачка титрования будем пользоваться уравнением I