ПО ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДАМ АНАЛИЗА

При выполнении индивидуального задания требуется подробное раскрытие изучаемой темы. При этом необходимо не только выбрать метод, при помощи которого будет проводиться определение иона, но и способ подготовки пробы к анализу (переведение пробы в раствор), способы приготовления раствора рабочего вещества и установление его концентрации (по необходимости), а также способы титрования. При выполнении индивидуального задания потребуется не только владение теоретическим материалом, но и умение работать с учебной и справочной литературой, грамотно выбирать наиболее приемлемые условия определения.

11.1. План выполнения индивидуального задания

Внимание! При выполнении индивидуального задания следует помнить, что один и тот же ион можно определить различными методами, выбор которых зависит от ваших знаний. При выборе реакции для проведения титрования следует отдавать предпочтение прямому титрованию, так как чем больше стадий определения и реакций, тем больше общая погрешность определения.

Для выполнения индивидуального задания необходимо:

1. Выбрать методы анализа, позволяющие определить указанное вещество (или ион):

а) метод нейтрализации, если вещество (ион) может участвовать в кислотно-основновных реакциях;

б) метод редоксиметрии, если вещество (ион) может вступать в реакции окисления-восстановления;

в) метод комплексонометрии, если ион образует прочные комплексы;

г) метод осаждения, если ион может образовывать труднорастворимые соединения.

Обосновать выбранный метод справочными данными (указать константы диссоциации, стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, константы устойчивости комплексного соединения, произведения растворимости и т.д.).

2. Привести теоретическую характеристику выбранного метода:

а) указать рабочие вещества, способы приготовления их растворов;

б) указать установочные вещества (если они необходимы), используемые в выбранном методе, способы приготовления их растворов;

в) написать основные реакции, используемые в выбранном методе, указать условия их проведения (рН, температура и т.д.);

г) указать способы фиксирования конечной точки титрования, используемые в выбранном методе.

3. Предложить подробную методику определения указанного вещества (иона), включающую:

а) оборудование и посуду (указать, как ее подготовить) для приготовления растворов и проведения определения вещества (иона);

б) приготовление раствора выбранного рабочего вещества: способ приготовления (указать его точность), необходимые расчетные формулы;

в) приготовление раствора установочного вещества (при необходимости): способ приготовления (указать его точность), необходимые расчетные формулы;

г) установление концентрации рабочего вещества (по необходимости): уравнение химической реакции и условия ее проведения (температура, рН, индикатор (если он используется) и переход его окраски), способ титрования, формулы для расчета концентрации рабочего вещества;

д) методику определения указанного вещества (иона), где необходимо указать:

1) подготовку вещества к анализу: способ подготовки пробы (пипетирование или отдельные навески); количество навесок, точность их взвешивания, как и куда переносится отобранная навеска, как и чем растворяется;

2) определение указанного вещества (иона): уравнение химической реакции и условия ее проведения (температура, рН, индикатор (если он используется) и переход его окраски), способ проведения титрования; расчет массы и концентрации определяемого вещества.

Дополнительная информация

Расчетыобъемов растворов для анализа ведутся следующим образом:

а) объем рабочего раствора:

V_рв (общ.) = 2,5· V_{бюретки} (подготовка бюретки) + n·V (на титрование) + 2· V_{бюретки} (повтор анализа при большом разбросе значений объемов),

где n - число параллельных титрований;

б) объем определяемого вещества в методе пипетирования, а также объем установочного вещества:

V_ов(ув) (общ.) = 2· V_{стаканчика} (подготовка стаканчика для отбора аликвотной части) + 2,5· V_{пипетки} (подготовка пипетки) + n·V_ал.ч. (на титрование) + 4· V_{пипетки} (повтор анализа при большом разбросе значений объемов и для свободного отбора аликвотной части),

где n - число параллельных титрований.

Все объемы округляются в большую сторону до ближайшего объема мерной колбы, например, V(общ.) = 180 см³, значит, необходима колба на 200,00 или 250,00 см³ (но не меньше!).

Внимание! Для проведения анализа методом отдельных навесок раствора определяемого вещества необходимо следующее оборудование: стаканчики для взвешивания (3 шт.), колбы для титрования объемом 100-250 см³ (1-3 шт.), весы, бюретка объемом 25,00 или 50,00 см³.

Для проведения анализа методом пипетирования приготовленного раствора установочного вещества или определяемого вещества требуются: стаканчик для взвешивания, колбы для титрования объемом 100-250 см³ (1-3 шт.), весы аналитические, стаканчик для отбора аликвотной части, пипетка объемом 5,00 или 10,00 см³, бюретка объемом 25,00 или 50,00 см³.

Для приготовления рабочего раствора необходимы: методом разбавления - мерный цилиндр, мерная колба подходящего объема; методом навесок - стаканчик для взвешивания, весы технические или аналитические (в зависимости от стандартности вещества). Чтобы вспомнить, почему требуется именно такое количество посуды, необходимо обратиться к разделу 2 (см. с. 15-16 данного пособия). Как подготовить требуемую посуду к анализу, описано в учебном пособии [5].

Пример выполнения индивидуального задания: " Определение ионов меди (II) титриметрическим методом "

Внимание! В приведенных примерах для экономии места и побуждения к самостоятельному поиску необходимой информации в данном издании приводятся ссылки на возможные источники и направление поиска. Расшифровка ссылок приведена в прилагаемом списке литературы. При самостоятельном написании индивидуального задания эти ссылки придется расписывать подробно.

Для определения ионов меди можно использовать несколько способов.

Способ 1

1. Обоснование выбора метода анализа. Медь - d -элемент, следовательно, ее ионы легко образуют комплексные соединения. Поэтому для ее определения можно использовать метод комплексонометрии. Константа устойчивости комплекса меди с динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) равна 6,31·10¹⁸ (больше, чем 10⁸) (см. [2], табл. "Константы устойчивости комплексных ионов"). Так как ионы меди непосредственно реагируют с ЭДТА, то можно использовать прямое титрование.

2. Теоретические основы метода комплексонометрии (см. раздел 9 и табл. 2.1 (с. 12) данного пособия).

3. Методика определения ионов меди в растворе:

а) Оборудование и посуда, необходимые для проведения анализа,подробно описаны в [3], способы подготовки посуды к анализу - в [5].

б) В качестве рабочего вещества выбрали раствор ЭДТА концентрацией 0,05 моль/дм³, который можно приготовить по точной или приблизительной навеске, из фиксанала. Процедура его приготовления подробно изложена в [3]. Объем раствора, необходимый для анализа, рассчитываем по формуле: (см. с. 119). Массу ЭДТА, необходимую для приготовления раствора, рассчитываем по формуле (4.4) (см. с. 22 данного пособия).

в) Если раствор ЭДТА готовился по приблизительной навеске, необходимо использовать установочное вещество (его можно выбрать по табл. 2.1 на с. 12). Процедура приготовления раствора установочного вещества подробно описана в [3]. Объем раствора, необходимый для анализа, рассчитываем по формуле: (см. с. 119). Массу выбранного установочного вещества, необходимую для приготовления раствора, рассчитываем по формуле (4.4) (см. с. 22 данного пособия).

г) Если раствор ЭДТА готовился по приблизительной навеске, то его точную концентрацию устанавливают с помощью установочного вещества (подробнее см. в [3]).

д) Для определения массы ионов меди выбран метод отдельных навесок. Навески соли взвешивают на весах, затем переносят в колбы для титрования одним из способов, описанных в пособии [5].

При титровании используется следующая химическая реакция:

Cu²⁺ + H₂Y^2– → [CuY]^2– + 2H⁺.

Комплексонат Cu(II) бесцветен, поэтому для фиксирования конечной точки титрования необходим индикатор. По табл. "Наиболее распространенные индикаторы в комплексонометрии" (справочник [2]) выбираем один из предлагаемых индикаторов, например мурексид (0,2 % смесь с твердым хлоридом натрия), а также условия определения - рН = 7-8, создаваемый раствором аммиака.

При добавлении индикатора к определяемому веществу протекает реакция:

Cu²⁺ + Ind ^– = [CuInd] ⁺,

и появляется желто-оранжевая окраска.

При титровании раствором ЭДТА комплекс меди с индикатором разрушается:

H₂Y^2- + [CuInd] ⁺ = [CuY]^2- + Ind ^–,

при этом в точке эквивалентности будет наблюдаться переход окраски из желто-оранжевой (цвет комплекса меди с мурексидом) в фиолетовую (цвет индикатора при рН = 7-8).

Расчет массы меди проводится по формуле (6.1) (с. 52).

Способ 2

Ионы меди сложно определить прямыми окислительно- востановительными методами, так как для этого требуются сильные восстановители, которые в титриметрии не применяются:

Cu²⁺ + 2ē → Cu⁺, E⁰ = 0,159 В

(см. [2], табл. "Нормальные окислительные потенциалы по отношению к потенциалу нормального водородного электрода при 25 ºС").

Однако в присутствии иодид-ионов протекают следующие реакции:

2Cu²⁺ +2I ^– + 2ē → Cu₂I₂↓, E⁰ = 0,86 В,

I ^– – 2ē → I₂; E⁰ = 0,54 В

(см. [2], табл. та же), поэтому становится возможным определение ионов меди методом редоксиметрии, заместительным титрованием.

Этот способ подробно описан в [3]. Он более трудоемок, поэтому преимущество лучше отдать способу 1.

Варианты индивидуальных заданий

Предложите метод определения вещества (или иона в веществе), согласно варианту, выбранному из табл. 11.1.

Таблица 11.1

Варианты заданий

ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ

Раздел 4.1.1.1. 1. 1,48 %; 0,3750 моль/кг. 2. 0,0221 моль/дм³; 0,002340 г/см³. 3. 0,0137 моль/дм³; 1,3700. 4. 0,001647 г/см³; 0,001267 г/см³. 5. 0,5080 моль/кг; 1,0160. 6. 0,021695 г/см³; 2,15 %. 7. 0,0107 моль/дм³; 0,0214 моль/дм³. 8. 0,6107 моль/кг; 0,024440 г/см³. 9. 0,0187 моль/дм³; 1,8700. 10. 0,0900 моль/дм³; 0,006222 г/см³. 11. 0,003062 г/см³; 0,0765 моль/дм³. 12. 0,5791 моль/кг; 0,97 %. 13. 1,0305 моль/дм³; 1,0305. 14. 8,36 %; 0,089870 г/см³. 15. 0,5502 моль/кг; 0,058131 г/см³. 16. 30,00 %; 3,6015 моль/дм³. 17. 0,3168 моль/дм³; 1,0560. 18. 15,59 %; 0,124970 г/см³. 19. 0,5389 моль/кг; 1,0779. 20. 8,14 %; 0,082221 г/см³.

Раздел 4.1.2.1. 1. 0,0497 моль/дм³; 0,0497 моль/дм³. 2. 0,019712 г/см³; 0,4020 моль/дм³. 3. 0,55 %; 0,003814 г/см³. 4. 0,51 %; 0,2995 моль/дм³. 5. 0,0944 моль/дм³; 0,1888 моль/дм³; 0,9440. 6. 1,0205 моль/дм³; 1,77 %. 7. 0,0260 моль/дм³; 0,001275 г/см³. 8. 0,1679 моль/дм³; 0,95 %. 9. 0,2362 моль/дм³; 0,1181 моль/дм³. 10. 0,028435 г/см³; 0,4244 моль/дм³. 11. 4,43 %; 0,025360 г/см³. 12. 0,5353 моль/дм³; 0,030033 г/см³. 13. 0,004800 г/см³; 0,009709 г/см³. 14. 0,4712 моль/дм³; 0,021210 г/см³. 15. 0,008983 г/см³; 0,020470 г/см³. 16. 0,114866 г/см³; 0,122931 г/см³. 17. 0,1999 моль/дм³; 0,007994 г/см³. 18. 5,2154 моль/дм³; 0,328640 г/см³. 19. 8,54 %; 0,153337 г/см³. 20. 0,60 %; 0,005990 г/см³.

Раздел 5.2. 1. 0,110458 г/см³. 2. 18 см³. 3. 0,0785 моль/дм³. 4. 887 см³. 5. 0,039480 г/см³. 6. 648 см³. 7. 339 см³. 8. 1707 см³. 9. 759 см³. 10. 22,19 %. 11. 124 см³. 12. 3298 см³. 13. 154 см³. 14. 1271 см³. 15. 558 см³. 16. 0,0200 моль/дм³. 17. 65 см³. 18. 0,6957 г. 19. 0,0300 моль/дм³; 0,0477 моль/дм³. 20. 7,4551 г. 21. 1 дм³. 22. 8,8094 г. 23. 6,3823 г. 24. 24,7850 г. 25. 80,80 г. 26. 12,1090 г. 27. 29,5222 г. 28. 23,97 г. 29. 85,78 г. 30. 5,46 г. 31. 1,6750 г. 32. 1486 см³. 33. 77,0617 г. 34. 0,69 г. 35. 4176 см³.

Раздел 7.1.1.1. 1. 0,006813 г/см³. 2. 3,0441 г. 3. Na₂B₄O₇∙10H₂O. 4. 0,0474 моль/дм³. 5. 0,79 %. 6. 0,005427 г/см³. 7. 15,0998 г. 8. 0,008264 г/см³. 9. 0,0897 моль/дм³. 10. 3,2692 г. 11. 0,1198 моль/дм³. 12. 0,3351 моль/дм³. 13. 0,70 %. 14. 1,5540. 15. 14,12 см³. 17. 0,1874 г. 18. 83,05 %. 19. 9,05 %. 20. 1,0502. 21. 17,41 %; 81,48 %; 1,11 %. 22. 0,0495 г; 0,0256 г. 23. 9,75 см³; 11,71 см³. 24. 0,1597 г; 0,0130 г. 25. 0,005257 г/см³.

Раздел 7.1.2.1. 1. 99,37 %. 2. 5,29 %. 3. 95,73 %. 4. 20,46 см³. 5. 8,25 %; 91,75 %. 6. 81,47 %. 7. 0,6441 г. 8. 16,80 %. 9. 91,19 %. 10. 0,9179 к 0,4000 моль/дм³. 11. 0,002151 г/см³. 12. 0,0565 г. 13. 0,027830 г/см³. 14. 99,48 %. 15. 4,50 %. 16. 27,70 см³. 17. 23,13 см³. 18. 96,84 %. 19. 43,93 %; 56,07 %. 20. 7,60 см³.

Раздел 8.1.2.1. 1. 1,87 %. 2. 4,4098 г. 3. 22,39 см³. 4. 0,041335 г/см³. 5. 0,017881 г/см³. 6. 0,1084 г. 7. 0,0926 моль/дм³. 8. 0,007231 г/см³. 9. 0,4726 г. 10. 0,005868 г/см³. 11. 1,9962 г. 12. 9,2835 г/дм³. 13. 0,1454 моль/дм³. 14. 0,0495 г; 0,0256 г. 15. 2,03 %.

Раздел 8.1.2.2. 1. 0,006660 г/см³. 2. 8,2467 г. 3. 0,6459 г. 4. 27,68 %. 5. 28,32 см³. 6. 0,002426 г/см³. 7. 0,1932 моль/дм³. 8. 1,17 %. 9. 250 см³. 10. 20,00 см³. 11. 49,63 %; 46,73 %; 3,63 %. 12. 0,1222 г. 13. MnSO₄∙4H₂O. 14. 1,12 %. 15. 0,6462 г.

Раздел 9.2. 1. 98,64 %. 2. 0,6396 г. 3. 0,0197 моль/дм³. 4. 16,59 см³. 5. 0,011940 г/см³. 6. 94,64 %. 7. 0,0245 моль/дм³. 8. 22,06 см³. 9. 0,1602 моль/дм³. 10. 0,002674 г/см³. 11. 98,70 %. 12. 8,57 см³. 13. 0,143568 г/см³. 14. 0,0411 моль/дм³. 15. 0,0994 моль/дм³. 16. 4,11 %. 17. 9,00 ммоль/дм³.

Раздел 10.2. 1. 98,17 %. 2. 9,87 %. 3. 90,40 %. 4. 98,64 %. 5. 56,37 %. 6. 4,14 %. 7. 30,51 %. 8. 0,020002 г/см³; 99,15 %. 9. 0,001500 г/см³. 10. 21,82 см³. 11. 0,002503 г/см³. 12. 96,84 %. 13. 0,006323 г/см³. 14. 0,0368 моль/дм³; 0,002743 г/см³. 15. 2,55 %. 16. 108,0875 г. 17. 73,30 %. 18. 40,30 %; 59,70 %. 19. 15,7583 г. 20. 11,15 %; 88,85 %.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васильев В.П. Аналитическая химия: учебник для студ. вузов, обуч. по хим.-технол. спец.: в 2 кн. Кн. 1: Титриметрические и гравиметрические методы анализа. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2002. - 368 с.

2. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1979. - 480 с., ил. (или любое другое издание)

3. Мельченко Г.Г., Юнникова Н.В. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Количественный химический анализ: учебное пособие. - 2-е изд., испр. и доп. / под ред. Н.В. Юнниковой. - Кемерово, 2005. - 104 с.

4. Юстратова В.Ф., Микилева Г.Н., Мочалова И.А. Аналитическая химия. Количественный химический анализ: учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. В.Ф. Юстратовой. - Кемерово, 2005. - 160 с.

5. Юстратова В.Ф., Юнникова Н.В., Мельченко Г.Г., Самойлова Н.А. Химическая посуда. Общий обзор. Аналитические весы. Мерная посуда. Правила работы: учебное пособие / под ред. В.Ф. Юстратовой. - Кемерово, 2001. - 44 с.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

X - условное обозначение формулы частицы вещества (например, HCl, MnO₄^-, H⁺ и др.).

рв - рабочее вещество.

ов - определяемое вещество.

ув - установочное вещество.

r - плотность раствора, г/см³.

V - объем раствора, см³, дм³.

V_ал.ч. - объем аликвотной части, см³.

V_м.к. - вместимость мерной колбы, см³, дм³.

V_экв -эквивалентный объем, см³.

V_ктт - объем в конечной точке титрования, см³.

m - масса, г.

n - количество вещества, моль.

n_экв - количество эквивалентов вещества, моль.

z - число эквивалентности.

f_экв - фактор эквивалентности.

C(X) - молярная концентрация вещества X, моль/дм³.

C_экв(X) - молярная концентрация эквивалентов вещества X, моль/дм³.

ω (X) - массовая доля вещества X, %.

Т(Х) - титр вещества X, г/см³.

Т_рв/ов - титр рабочего вещества по определяемому веществу, г/см³.

[X] - равновесная молярная концентрация вещества X, моль/дм³.

ПР - произведение растворимости малорастворимого соединения.

E⁰_ox/red - стандартный окислительно-восстановительный потенциал, В.

ох - окисленная форма редокс-пары.

red - восстановленная форма редокс-пары.

Приложение

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: