- •Ю.Б.Кузьма, я.Ф.Ломницька
- •Гравіметричний та титриметричний аналіз Для студентів хімічного факультету
- •1. Статистична обробка результатів аналізу
- •1.1. Виявлення сумнівного результату
- •1.2. Обробка результатів аналізу методами математичної статистики
- •1.3. Приклад обробки і порівняння даних двох методів визначення
- •2. Гравіметричний аналіз
- •2.1. Визначення Сульфуру у формі сульфату
- •2.2. Визначення Барію
- •2.3. Визначення Феруму
- •2.4. Визначення Ніколу
- •3. Титриметричний аналіз
- •Методика виконання робіт у титриметрії
- •3.2. Основні позначення та формули для обчислень у титриметрії
- •3.3. Протолітометрія (кислотно-основне титрування)
- •3.3.1. Визначення основ
- •Приготування розчину натрію тетраборату. Натрій тетраборат при зберіганні втрачає частину кристалізаційної води, тому перед приготуванням цю сіль потрібно перекристалізовувати.
- •3.3.2. Визначення кислот
- •3.4. Редоксиметрія (окисно-відновне титрування)
- •3.4.1. Перманганатометрія
- •3.4.2. Біхроматометрія
- •3.4.3. Йодометрія
- •3.5. Метод осадження
- •3.5.1. Аргентометрія
- •Стандартизація розчину калію тіоціанату.
- •3.5.2. Меркурометрія
- •3.6. Комплексонометрія
- •3.6.1. Визначення дво і тризарядних катіонів металів
- •3.6.2. Використання іонного обміну при визначенні Ніколу та Цинку з одного розчину
- •Список основної літератури
- •Список додаткової літератури
- •Гравіметричний та титриметричний аналіз
3.3.1. Визначення основ
Концентрацію розчину основи визначають за допомогою титрування її робочим розчином кислоти. Для стандартизації робочого розчину кислоти як первинний стандарт використовують натрій тетраборат, Na2B4O7. 10 H2O, який взаємодіє з кислотою за рівнянням:
B4O72- + 2 H3O+ + 3 H2O 4 H3BO3.
Реагенти: Na2B4O7. 10 H2O, перекристалізований;
HCl, концентрований розчин;
NaOH, 0,1 М розчин;
Na2CO3, 0,1 М розчин;
індикатори: метиловий оранжевий, метиловий червоний.
Приготування розчину натрію тетраборату. Натрій тетраборат при зберіганні втрачає частину кристалізаційної води, тому перед приготуванням цю сіль потрібно перекристалізовувати.
Для титрування використовують 0,05 М розчин, який готують у мірній колбі на 200 або 250 мл. За формулою (3.12) обчислюють необхідну наважку, прийнявши, що fE(Na2B4O7) =1/2; M(Na2B4O7) =381,4 г/моль. Готують розчин, як описано в 3.1. Особливістю виготовлення є те, що сіль треба розчиняти у гарячій воді. Після цього колбу охолоджують і лише тоді доводять об’єм розчину у мірній колбі до мітки. За формулою (3.12) обчислюють концентрацію одержаного розчину, C(Na2B4O7) або СЕ(Na2B4O7).
Приготування розчину хлоридної кислоти. Розчин хлоридної кислоти готують приблизної концентрації з її концентрованого розчину. Для цього аре-ометром вимірюють густину розчину кислоти і за таблицею в довіднику визначають її приблизну молярну або масову концентрацію. У першому випад-ку за формулою (3.3), а в другому за формулою (3.7) обчислюють об’єм концентрованої кислоти, потрібної для виготовлення 300 мл 0,1 М розчину. Мірним циліндром відміряють обчислений об’єм концентрованої кислоти, поміщають його у пляшку об’ємом ~300 мл та доливають воду до верху. Закривають і старанно перемішують розчин до однорідності.
Увага! Розчин концентрованої хлоридної кислоти необхідно розводити у витяжній шафі.
Стандартизація розчину хлоридної кислоти. Взаємодія між розчинами хлоридної кислоти та натрію тетраборату відбувається за рівнянням, наведеним у 3.3.1. Виходячи із того, що на титрування використовують 0,05 М розчин тетраборату, та враховуючи розведення розчину в процесі титрування, можна вважати, що у точці еквівалентності є 0,1 М борна кислота, для якої pH обчислюють за формулою
pH = lg C(H3BO3) = + = 5,1. (3.20)
Найбільш відповідний індикатор для титрування (табл. 3.1) метиловий червоний. Якщо титрувати з метиловим оранжевим, то необхідною є сліпа про-ба, бо в цьому випадку витрачається деякий надлишок титранту. Сліпа проба це виконання аналізу цим самим методом без визначуваного компонента з метою виявлення впливу фону на аналіз.
Методика титрування. У дві конічні колби об’ємом 100150 мл вносять піпеткою 10 мл розчину Na2B4O7, додають 12 краплі індикатора і титрують, перемішуючи, хлоридною кислотою до зміни забарвлення індикатора мети-лового червоного від жовтого до червоно-оранжевого. Виконують трип’ять паралельних титрувань і за формулою (3.11) обчислюють концентрацію кисло-ти, C(HCl). Результати титрування (величини концентрацій розчину) оброб-ляють методами математичної статистики.
Визначення натрію гідроксиду. При титруванні лугу хлоридною кисло-тою за реакцією
H3O+ + OH- 2 H2O
стрибок на кривій титрування є в межах pH 410, тому для титрування підхо-дить ряд індикаторів (табл. 3.1). Однак розчин лугу часто має домішки натрію карбонату, тому його ліпше титрувати з метиловим червоним.
Методика титрування. У дві колби для титрування відбирають піпеткою 10 мл розчину лугу. Додають 12 краплі метилового червоного. Розчин лугу титрують розчином кислоти до зміни забарвлення від жовтого до червоно-оранжевого. Виконують трип’ять титрувань та за об’ємом розчину HCl (формула (3.11)) і концентрацією C(HCl) обчислюють концентрацію лугу, C(NaOH). Результати аналізу обробляють методами математичної статистики.
Визначення натрію карбонату. Титрування натрію карбонату хлорид-ною кислотою характеризується двома точками еквівалентності. При титруванні до першої точки еквівалентності перебігає реакція
CO32- + H3O+ HCO3- + H2O.
Як індикатор використовують фенолфталеїн, (табл. 3.1), оскільки pH розчину в першій точці еквівалентності має таке значення:
8,35. (3.21)
При титруванні до другої точки еквівалентності
CO32+ + 2 H3O+ H2CO3 + 2 H2O
pH розчину має таке значення:
pH = = =3,9. (3.22) У цьому випадку для титрування використовують метиловий оранжевий.
Методика титрування. Наважку солі масою ~1 г переносять у мірну колбу на 100 мл, розчиняють дистильованою водою, з якої попередньо видалено кип’ятінням CO2, та доводять водою до мітки (див. розд. 3.1). Піпеткою відбирають по 10 мл розчину і переносять у дві однакові колби. Титрують з метиловим оранжевим стандартизованим розчином HCl. За формулою (3.14) обчислюють масу натрію карбонату, m(Na2CO3) (M(Na2CO3)=105,99 г/моль, fE(Na2CO3) = 1/2)).