4 Титриметрический анализ, основные понятия и инструменты титриметрии, титранты с приготовленным и установленным титром, способы титрования, классификация титриметрических методов по химическим реакциям и веществам-реагентам. Количественный химический анализ подразделяют на титриметрический и гравиметрический. Вследствие длительности применения (более 150 лет) и разработанности методик их называют классическими методами анализа. Под общим названием 'титриметрический анализ' объединяют количественные определения, осуществляемые титрованием. Титрование заключается в постепенном добавлении к строго определенной порции раствора анализируемого вещества или его навеске порций раствора реагента с точно известной концентрацией до полного прохождения химической реакции между реагентом и определяемым веществом.
Титриметрический метод анализа основан. И титриметрический методы. Титриметрические методы анализа Химия Денисова С.А Химический анализ. На сайте allRefs.net есть. Эта/важнейшая операция титриметрического анализа. Физико-химические методы анализа. Метод нейтрализации в титриметрическом методе анализа. Читать текст оnline - КЫРГЫЗСКИЙ.
Эту реакцию называют реакцией титрования, а момент ее окончания регистрируют по изменению окраски специальных химических цветопеременных веществ - индикаторов или по изменению окраски титруемого раствора. Момент окончания титрования называют конечной точкой титрования (КТТ) или моментом (точкой) эквивалентности (МЭ, ТЭ), если он точно отвечает моменту химической эквивалентности определяемого вещества и вещества реагента.
Раствор реагента с точно известной концентрацией, выраженной, как правило, в виде титра, называют титрованным, титрантом, стандартным или рабочим. Содержание определяемого вещества в титриметрии рассчитывают по закону эквивалентов (уравнение связи), используя в качестве интенсивности аналитического сигнала измерений объем титранта, пошедший на титрование, поэтому старое название метода - объемный анализ. По способу приготовления различают стандартные растворы с приготовленным и установленным титром. Растворы с приготовленным титром получают: 1) Методом точной навески путем растворения точно взвешенной (до 10-4 - 10-5 г) навески стандартного (исходного) вещества в точно отмеренном с помощью мерной колбы (до 10-2 мл) объеме растворителя; 2) Из стандарт-титров (фиксаналов - старое название) растворением в мерной колбе определенной вместимости навески исходного вещества или определенного объема его концентрированного раствора, запаянных в стеклянную ампулу в заводских условиях.
К стандартным (исходным) веществам предъявляют строгие требования. Ими могут быть только химически чистые (примеси меньше 0,01%), химически устойчивые, хорошо растворимые вещества, состав которых строго соответствует химической формуле, с возможно большей молярной массой при возможно меньшем вкладе в нее молярной массы вещества реактива, чтобы уменьшить погрешность при взвешивании. Эти вещества должны удовлетворять требованиям к химическим реакциям в количественном химическом анализе. Растворы с установленным титром готовят методом разбавления концентрированных растворов в три стадии, так как их нельзя приготовить по п/п.1 и 2. Этим способом готовят, например, стандартные растворы сильных кислот и щелочей, вещества которых вследствие своей агрессивности не отвечают требованиям, предъявляемым к исходным веществам. Первая стадия заключается в разбавлении концентрированного раствора до концентрации близкой к необходимой в мерной посуде с приблизительной точностью измерения объема (1-10 см3). Вторая стадия заключается в приготовлении специального установочного раствора с приготовленным титром.
На третьей стадии титрованием устанавливают точную концентрацию рабочего раствора по концентрации установочного. Растворы с приготовленным титром называют первичным стандартом, а с установленным - вторичным. Например, первичным стандартом в алкалиметрии являются титрованные растворы оксалата натрия Na2C2O4, дигидрата щавелевой кислоты H2C2O4?2H2O, гидрофталата калия, а в ацидиметрии карбоната натрия Na2CO3 и декагидрата тетрабората натрия Na2B4O7?2H2O (буры).
Вторичный стандарт - это растворы NaOH и КОН с установленным титром, применяемые в алкалиметрии и рабочий раствор HCl - в ацидиметрии. Инструментами для точного измерения объемов (до10-2 см3) растворов в титриметрии служат аналитические пипетки, бюретки и мерные колбы различной вместимости, а массы - аналитические весы (до 10-4-10-5 г). Для приблизительного измерения объемов - мерные цилиндры, мензурки, стаканы и колбы с делениями (до 10-1-50 см3), а массы - технические весы (до 10-2 г). Конкретное титрование в титриметрии принято изображать схемой в виде вертикальной стрелки (бюретки), справа вверху от которой указывают химическую формулу и концентрацию титранта, в середине - индикатор, а внизу - определяемое вещество, например, NaOH, c(NaOH) =0,05 моль/дм 3 фенолфталеин Н2С2О4?2H2O В титриметрии результаты измерения объема титранта получают как среднеарифметическое 3?5 сходимых (расхождение не более 0,1?0,2 см3) результатов повторных (параллельных) титрований. Повторное титрование проводят двумя способами: пипетирования и отдельных навесок. При пипетировании для каждого повторного титрования аналитической пипеткой определенной вместимости Vпип отбирают пробу (аликвотную часть) анализируемого раствора. Расчет массы определяемого вещества во всем объеме раствора, взятого на анализ Vмк, проводят по формуле с поправочным коэффициентом Vмк/Vпип, называемым фактором разбавления (или просто разбавлением):, где m(А) и М(1/z А) - масса и молярная масса эквивалента определяемого вещества А; с(1/z В) и V(B) - молярная концентрация эквивалента вещества титранта В и объем титранта, пошедший на титрование; Vмк и Vпип - объем раствора вещества А в мерной колбе и пипетке, взятые на анализ.
Широко распространен также способ расчета массы определяемого вещества А через условный титр рабочего раствора Т(В/А), особенно при массовых анализах одного и того же вещества в серии однотипных объектов (например, массы H2SO4 в образцах аккумуляторного электролита). Тогда результат анализа находят как, г. При использовании метода отдельных навесок в колбу для титрования помещают навеску анализируемого вещества mнав, рассчитанную на одно титрование, растворяют ее достаточным объемом растворителя и оттитровывают. Затем, как правило, рассчитывают массовую долю?(А) определяемого вещества А в навеске:,%. В титриметрии используют способы прямого, обратного (по остатку) и заместительного (косвенного) титрований.
При прямом титровании раствор определяемого вещества А непосредственно титруют стандартным раствором вещества В. Содержание А (m(A),?(А) или с(1/z A)) находят по закону эквивалентов: вещества реагируют равными количествами вещества их эквивалентов, т.е. N(1/z A) = n(1/z B). Подстановкой в это соотношение различных выражений для количества вещества эквивалента (n(1/z X) = m(X) /M(1/z X) или n(1/z X) = c(1/z X) V(X)) получают формулы для m(A) и?(А), приведенные выше, а с(1/z A) рассчитывают по формуле. К случаю прямого титрования относят титрование раствора кислоты щелочью (или наоборот), окислителя восстановителем (или наоборот) и др. Обратное титрование (по остатку) применяют, когда вещество А - неустойчиво, или А и В не взаимодействуют, или нельзя подобрать индикатор для регистрации КТТ (МЭ, ТЭ), тогда к аликвотной части раствора А добавляют строго отмеренный, заведомо избыточный по отношению к А, объем дополнительного титрованного раствора вещества С, реагирующего с А в эквивалентных количествах.
Отбор проб: Лабораторная проба состоит 10–50 г. Материала, который отбирается так, чтобы его средний состав соответствовал среднему составу всей партии анализируемого вещества. Разложение пробы и переведение ее в раствор; 3. Проведение химической реакции: X + R → P X – определяемый компонент; P – продукт реакции; R – реагент. Измерение какого-либо физического параметра продукта реакции, реагента или определяемого вещества.
Классификация химических методов анализа I По компонентам реакции 1. Измеряют количество, образовавшегося продукта реакции Р (гравиметрический способ). Создают условия при которых определяемое вещество полностью превращается в продукт реакции; далее нужно чтобы реагент R не давал второстепенных продуктов реакции с посторонними веществами, физические свойства которых были бы сходны с физическими свойствами продукта. Основан на измерении количества реагента, израсходованного на реакцию с определяемым веществом Х: – воздействие между X и R должно проходить стехиометрически; – реакция должна протекать быстро; – реагент не должен вступать в реакцию с посторонним веществами; – необходим способ установления точки эквивалентности, т.е.
Момент титрования когда реагент прибавлен в эквивалентном количестве (индикатор, изменение окраски, о-в потенциала, электропроводности). Фиксирует изменения, происходящие с самим определяемым веществом Х, в процессе взаимодействия с реагентом R (газовый анализ). II Типы химических реакций Кислотно-основные. Образование комплексных соединений.
Кислотно-основные реакции: используют в основном для прямого количественного определения сильных и слабых кислот и оснований, и их солей. Реакции образования комплексных соединений: определяемые вещества действием реагентов переводят в комплексные ионы и соединения. На реакциях комплексообразования основаны следующие методы разделения и определения: Разделение по средствам осаждения; Метод экстракции (нерастворимые в воде комплексные соединения не редко хорошо растворяются в органических растворителях – бензол, хлороформ – процесс перевода комплексных соединений из водных фаз в дисперсную называется экстракцией); Фотометрический (Со с нитрозной солью) – измеряют оптимальную плотность растворов комплексных соединений; Титриметрический метод анализа Гравиметрический метод анализа. ОВР: метод цементации – восстановление Ме ионов металлов в растворе; электролиз с ртутным катодом – при электролизе раствора с ртутным катодом ионы многих элементов восстанавливаются электрическим током до Ме, которые растворяются в ртути, образуя амальгаму. Ионы других Ме остаются при этом в растворе; метод идентификации; титриметрические методы; электрогравиметрический – через исследуемый раствор пропускают эл.
Ток определенного напряжения, при этом ионы Ме восстанавливаются до Ме состояния, выделившийся взвешивают; кулонометрический метод – количество вещества определяют по количеству электричества, которое необходимо затратить для электрохимического превращения анализируемого вещества. Реагенты анализа находят по закону Фарадея: М – количество определяемого элемента; F – число Фарадея (98500 Кл); А – атомная масса элемента; n – количество электронов, принимающих участие в электрохимическом превращении данного элемента; Q – количество электричества (Q = I ∙ τ). 7) каталитический метод анализа; 8) полярографический; III Классификация методов разделения, основанных на использовании различных типов фазовых превращений: Известны такие типы равновесий между фазами: – Ж-Г: – Т-Г – Ж1 - Ж2 – Ж-Т Равновесие Ж-Г или Т-Г используется в анализе при выделении веществ в газовую фазу (СО2, Н2О и т.д.). Равновесие Ж1 – Ж2 наблюдается в методе экстракции и при электролизе с ртутным катодом. Ж-Т характерно для процессов осаждения и процессов выделения на поверхности твердой фазы. К методам анализа относят: 1.
Гравиметрический; 2. Титриметрический; 3 оптический; 4. Электрохимический; 5.
К методам разделения относят: 1. Осаждение; 2.
Экстракция; 3. Хроматография; 4. Ионный обмен. К методам концентрирования относят: 1. Осаждение; 2.
Экстракция; 3. Цементация; 4. Физические методы анализа Характерная особенность в том, что в них непосредственно измеряют какие-либо физические параметры системы, связанные с количеством определяемого элемента без предварительного проведения химической реакции. Физические методы включают три главные группы методов: I Методы, основанные на взаимодействии излучения с веществом или на измерении излучения вещества.
II Методы, основанные на измерении параметров эл. Или магнитных свойств вещества.
III Методы, основанные на измерении плотности или других параметров механических или молекулярных свойств веществ. Методы, основанные на энергетическом переходе внешних валентных электронов атомов: включают атомно-эмиссионные и атомно-абсорбционные методы анализа. Атомно-эмиссионный анализ: 1) Фотометрия пламени – анализируемый раствор распыляют в пламени газовой горелки. Под влиянием высокой температуры, атомы переходят в возбужденное состояние. Внешние валентные электроны переходят на более высокие энергетические уровни.
Обратный переход электронов на основной энергетический уровень сопровождается излучением, длинна волны которого зависит от того, атомы какого элемента находились в пламени. Интенсивность излучения при определенных условиях пропорционально количеству атомов элемента в пламени, а длинна волны излучения характеризуют качественный состав пробы. 2) Эмиссионный метод анализа – спектральный. Пробу вводят в пламя дуги или конденсированной искры, под высокой температурой атомы переходят в возбужденное состояние, при этом электроны переходят не только на ближайшие к основному, но и на более отдаленные энергетические уровни. Излучение представляет сложную смесь световых колебаний разных длин волн. Эмиссионный спектр разлагают на основные части спец.
Приборами, спектрометрами, и фотографируют. Сравнение положения интенсивности отдельных линий спектра с линиями соответствующего эталона, позволяет определить качественный и количественный анализ пробы. Атомно-абсорбционные методы анализа: Метод основан на измерении поглощении света определенной длины волны невозбужденными атомами определяемого элемента. Специальный источник излучения дает резонансное излучение, т.е.
Излучение соответствующее переходу электронной на найнизшую орбиталь с наименьшей энергией, с ближайшей к ней орбитали с более высоким уровнем энергии. Уменьшение интенсивности света при прохождении его через пламя за счет перевода электронов атомов определяемого элемента в возбужденное состояние пропорционально количеству невозбужденных атомов в нем. В атомной абсорбции применяют горючие смеси с температурой до 3100оС, что увеличивает количество определяемых элементов, в сравнении с фотометрии пламени. Рентгено-флуорисцентный и рентгено-эмиссионный Рентгено-флуорисцентный: пробу подвергают действию рентгеновского излучения. Верхние электроны. Находящиеся на ближайшей к ядру атома орбитали выбиваются из атомов. Их место занимают электроны с более отдаленных орбиталей.
Переход этих электронов сопровождается возникновением вторичного рентгеновского излучения, длинна волны которого связана функциональной зависимостью с атомным номером элемента. Длинна волны – качественный состав пробы; интенсивность – количественный состав пробы. Методы, основанные на ядерных реакциях – радиоактивационные.
Материал подвергают действию нейтронного излучения, происходят ядерные реакции и образуются радиоактивные изотопы элементов. Далее пробу пробу переводят в раствор и разделяют элементы химическими методами. После чего измеряют интенсивность радиоактивного излучения каждого элемента пробы, параллельно анализируют эталонную пробу. Узлы для газобетона в dwg скачать. Сравнивают интенсивность радиоактивного излучения отдельных фракций эталонной пробы и анализируемого материала и делают выводы о количественном содержании элементов.
Предел обнаружения 10-8 – 10-10%. Кондуктометрический – основан на измерении электропроводности растворов или газов. Потенциометрический – бывает метод прямой и потенциометрического титрования.
Термоэлектрический – основан на возникновении термоэлектродвижущей силы, возникший при нагревании места соприкосновения стали и др. Массспектральный – применяется при помощи сильных элементов и магнитных полей, происходит разделение газовых смесей на компоненты в соответствии с атомами или молекулярными массами компонентов. Применяется при исследовании смеси изотопов. Инертных газов, смесей органических веществ. Денситометрия – основана на измерении плотности (определение концентрации веществ в растворах).
Для определения состава измеряют вязкость, поверхностное натяжение, скорость звука, электропроводность и т.д. Для установления чистоты веществ измеряют температуру кипения или температуру плавления. Прогнозирование и расчет физико-химических свойств Теоретические основы прогнозирования физико-химических свойств веществ Приближенный расчет прогнозирования Прогнозирование подразумевает оценку физико-химических свойств на основании минимального числа легкодоступных исходных данных, а может и полагать полное отсутствие экспериментальной информации о свойствах исследуемого вещества (» абсолютное» прогнозирование опирается только на сведенья о стехиометрической формуле соединения). Прогноз неизвестных характеристик основывается на соотношениях между физико-химическими величинами, которые не являются универсальными и абсолютно строгими, такие соотношения наз.