Химико-биологический факультет
Кафедра химии
Расчетно-графическое задание
по дисциплине: «Аналитическая химия»
«Расчет и построение кривой титрования»
Содержание
Введение…………………………………………………………………………………. .3
Расчет кривой титрования………………………………………………………………..7
График кривой титрования……………………………………………………………….9
Выбор индикатора……………………………………………………………………….10
Расчет индикаторных погрешностей…………………………………………………...11
Заключение……………………………………………………………………………….12
Список использованных источников………………………………………………...…13
Введение
Количественный анализ предназначен для определения количественных соотношений составных частей исследуемого вещества. Другими словами, количественный анализ дает возможность установить количественный элементный или молекулярный состав анализируемого вещества или содержание отдельных его компонентов.
В ряде случаев требуется установить содержание всех элементов, ионов или соединений, входящих в состав данного исследуемого вещества. Например, при анализе медных сплавов (бронз и латуней) определяют содержание меди, олова, свинца, цинка и других элементов. При анализе растворов электролитных ванн, применяемых для никелирования металлов, определяют содержание и т. п.
В других случаях требуется установить содержание некоторых отдельных элементов, ионов или соединений, входящих в состав анализируемого продукта. Так, при анализе металлического сплава химика-аналитика может интересовать лишь содержание меди и олова, или ванадия и вольфрама, или алюминия и магния, или только железа и т. д.
Иногда определяют не только общее содержание того или иного элемента (иона), но и формы нахождения его в исследуемом веществе. Например, при анализе руды определяют не только общее содержание серы, но и содержание свободной , сульфидной , пиритной и сульфатной серы.
В задачу количественного анализа входит также определение разнообразных реакционноспособных (активных) атомов и функциональных групп в различных (преимущественно в органических) соединениях. Совокупность химических, физических и физико-химических методов, применяемых для решения этой задачи, называют функциональным анализом. К такого рода методам относятся титриметрические, электрохимические (потенциометрические, полярографические, хронокондуктометрические и др.), спектроскопические [фотоколориметрические, спектрофотометрические, инфракрасная спектроскопия (ИКС), ультрафиолетовая спектроскопия (УФС), метод комбинационного рассеивания света (КРС), ядерный магнитный резонанс (ЯМР), рентгеноспектроскопия, масс-спектроскопия, хроматографические и другие методы.
Все методы количественного анализа в зависимости от характера экспериментальной техники, применяемой для конечного определения составных частей анализируемого вещества или смеси веществ, делят на три группы: химические, физические и физико-химические (инструментальные) методы анализа.
К химическим методам анализа относятся:
- Весовой анализ — измерение массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в химически чистом состоянии или в виде соответствующих соединений.
- Объемный анализ — измерение объема жидких, твердых и газообразных продуктов или их водных и неводных растворов.
Известны разнообразные объемные методы:
1) объемный титриметрический — измерение объема израсходованного на реакцию реактива точно известной концентрации;
2) газовый объемный — анализ газовых смесей, основанный на избирательном поглощении из анализируемой газовой смеси определяемого компонента подходящими поглотителями;
3) седиментационный объемный, основанный на расслоении дисперсных систем под действием силы тяжести, сопровождающемся отделением дисперсной фазы в виде осадка и последующем измерении объема осадка в калиброванной центрифужной пробирке. Например, в микро- и ультрамикроанализе содержание серы находят путем окисления ее до сульфатной и последующего осаждения в виде осадка сульфата бария, определяемого указанным методом.
Одним из методов титриметрического анализа является осадительное титрование.
Осадительное титрование основано на реакциях осаждения, которые могут протекать с достаточной скоростью при невысоких температурах и являются необратимыми. Хотя таких реакций достаточно много, для анализа оказались пригодными лишь несколько.
Хорошо разработан метод осадительного титрования нитратом серебра AgNO3 – аргентометрия. В качестве индикаторов при аргентометрическом анализе применяют K2CrO4, FeCl3, адсорбционные индикаторы.
Ион серебра образует достаточно большое количество нерастворимых в воде солей, что обусловливает его аналитические возможности; аргентометрией можно определять Cl-, Br-, I-, SCN-, AsO43-, CO32- и др. Однако широкому использованию метода мешает высокая стоимость нитрата серебра.
Еще реже используется метод меркуриметрии, в котором титрантами служат очень ядовитые соли ртути.
Реакции, применяющиеся в осадительном титровании, должны удовлетворять следующим условиям:
–осадок должен иметь низкую растворимость
–осадок должен выпадать быстро
–образующийся в процессе осаждения осадок должен иметь стехиометрический состав
–должен существовать способ фиксирования конечной точки титрования
–если побочные реакции имеют место, то они не должны оказывать влияние на результат титрования.
Условие низкой растворимости выполняется только при образовании осадков со сравнительно небольшой величиной произведения растворимости Ks (ранее использовалось обозначение ПР)
В осадительном титровании точку эквивалентности фиксируют как индикаторными, так и безындикаторными методами.
Безындикаторные методы включают в себя методы равного помутнения и титрования с просветлением.
В первом случае перед концом титрования отбирают две одинаковые пробы раствора, в одну из них добавляют каплю титранта (например, AgN03), а в другую - каплю раствора анализируемого вещества. Титрование прекращают при равном помутнении в обеих пробах.
Во втором случае около точки эквивалентности прибавление одной капли титранта вызывает быстрое выпадение осадка малорастворимого продукта реакции и резкое осветление раствора. Этот момент называется точкой просветления.
В индикаторных методах используют осадительные, металло-хромные и адсорбционные индикаторы.
Осадительные индикаторы выделяются из раствора в виде хорошо заметного осадка в точке эквивалентности или вблизи нее.
Примером использования таких индикаторов является определение хлорид-ионов по методу Мора прямым титрованием исследуемого раствора стандартным раствором AgN03 в присутствии индикатора - хромата калия.
Металлохромные индикаторы - это индикаторы, образующие с титрантом окрашенные комплексы около точки эквивалентности.
Например, определение ионов Ag+ по методу Фольгарда прямым титрованием стандартным раствором роданида аммония или калия в присутствии индикатора - соли железа (III). Обычно в качестве соли железа используют железоаммонийные квасцы.
Адсорбционные индикаторы - это индикаторы, адсорбция или десорбция которых осадком при осадительном титровании сопровождается изменением окраски около точки эквивалентности. Индикаторы этого типа - органические вещества, которые в точке эквивалентности адсорбируются осадком и окрашивают его, а до точки эквивалентности - не адсорбируются.
Пример их использования - определение хлорид-ионов по методу Фаянса-Фишера-Ходакова прямым титрованием стандартным раствором нитрата серебра в присутствии адсорбционного индикатора - флуоресцина.
Задание
1) Рассчитать и построить кривую титрования 10 мл 0,1М раствора KBr. Титрант: раствор AgNO3 0,1М;
2) Вычертить рассчитанную кривую титрования в координатах: pГ – титранта V(титранта);
3) Подобрать индикатор, наиболее подходящий для установления точки титрования;
4) Рассчитать индикаторную погрешность для выбранного индикатора.
Расчет кривой титрования
Задание. Рассчитать и построить кривую титрования 10 мл 0,1 М раствора KBr. Титрант: раствор AgNO3 0,1 M.
Пояснения: Кривую титрования строят по расчетным точкам. Расчетные точки должны соответствовать следующим этапам титрования:
- Начальная точка
- Область до точки эквивалентности
- Точка эквивалентности (ТЭ)
- Область после точки эквивалентности
Расчет приводят в виде таблицы:
Таблица 1.1 - Расчет кривой титрования 10 мл 0,1 М раствора KBr 0,1 М раствором AgNO3
|
Этапы титрования |
Объем добавленного титранта, мл |
Состав ионов в растворе |
Расчетная формула |
pH |
|
1 |
0 |
KBr |
pBr- = -lg[Br-] = -lg (0,1) = 1 |
1 |
|
2 |
5 |
AgNO3 KBr |
[Br-] = [Br-] = = 0,033 pH = -lg[Br-] = -lg(0,033) = 1,48 |
1,48 |
|
8 |
[Br-] = [Br-] = = 0,0111 pH = -lg[Br-] = -lg(0,0111) = 1,95 |
1,95 |
||
|
9,90 |
[Br-] = [Br-] = = 0,0005 pH = -lg[Br-] = -lg(0,0005) = 3,3 |
3,3 |
||
|
9,99 |
Ag+ NO-3 K+ Br- |
[Br-] = [Br-] = = 0,00005 pH = -lg[Br-] = -lg(0,00005) = 4,3 |
4,3 |
|
|
3 |
10 |
AgBr |
[Br-] = pH = -lg[Br-] = -lg(7,21·10-7) = 6,14 |
6,14 |
|
4 |
10,01 |
AgNO3
|
[Br-] = pH = -lg[Br-] = -lg(104,052·10-10) = 7,98 |
7,98 |
|
10,1 |
[Br-] = pH = -lg[Br-] = -lg(10452·10-13) = 8,98 |
8,98 |
||
|
11 |
[Br-] = pH = -lg[Br-] = -lg(1092·10-13) = 9,96 |
9,96 |
||
|
13 |
[Br-] = pH = -lg[Br-] = -lg(398,66·10-13) = 10,39 |
10,39 |
||
|
20 |
[Br-] = pH = -lg[Br-] = -lg(156·10-13) = 10,8 |
10,8 |
||
|
30 |
[Br-] = pH = -lg[Br-] = -lg(104·10-13) = 11 |
11 |
В точке эквивалентности рН раствора будет иметь значение, равное 6,14.
График кривой титрования
Рисунок 1 – Кривая титрования 10 мл 0,1 М KBr 0,1 М раствором AgNO3.
Выбор индикатора
Учитывая правило выбора индикатора, выбираем флуоресцентный индикатор – нейтральный красный.
Расчет индикаторных погрешностей
Так как рТ > рГТЭ (7,1 > 6,14), то формула для расчета индикаторной погрешности хромата калия будет выглядеть в виде:
Заключение
С помощью метода осадительного титрования, в частности аргентометрии, удалось провести титрование раствора 0,1 М KBr раствором 0,1 М AgNO3. Полученное значение погрешности хромата калия (2,52∙10-4 %) говорит о достаточно точном выборе индикатора для данного титрования.
Список использованных источников
- Аналитическая химия. Химические методы анализа. учеб. пособие / под ред. О.М. Петрухина. М.: Химия. 1992. С. 209-217.
- Введение в химические методы анализа. Метод кислотно-основного титрования. учеб. пособие / И.Я. Гурецкий, Л.Б. Кузнецова, Л.Б. Оганесян. М.: МХТИ, 1981. С. 29-36
- Основы аналитической химии. Кн. 2 / Крешков А.П. М.: Химия, 1976. С. 95-99; 120-127.
- Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1989. С. 333
Скачать: