Titrimetrisk analyse

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 19. maj 2022; verifikation kræver 1 redigering .

Titrimetrisk analyse (titrering) er en metode til kvantitativ/masseanalyse , som ofte bruges i analytisk kemi , baseret på måling af volumenet af en reagensopløsning med nøjagtig kendt koncentration, der forbruges til reaktionen med analytten. Titrering er processen med at bestemme titeren af en analyt. Titrering udføres under anvendelse af en burette fyldt med titrering til nul. Titrering med udgangspunkt i andre mærker anbefales ikke, da burettens skala kan være ujævn. Buretter fyldes med arbejdsopløsning gennem en tragt eller ved hjælp af specielle enheder, hvis buretten er halvautomatisk. Slutpunktet for titreringen (ikke at forveksle med ækvivalenspunktet ) bestemmes ved hjælp af indikatorer eller fysisk-kemiske metoder (ved elektrisk ledningsevne, lystransmission, indikatorelektrodepotentiale osv.). Resultaterne af analysen beregnes ud fra mængden af arbejdsopløsning, der anvendes til titrering.

Typer af titrimetrisk analyse

Titrimetrisk analyse kan baseres på forskellige typer kemiske reaktioner - med overførsel af en proton , elektron , elektronpar , udfældningsprocesser :

syre-base titrering - neutraliseringsreaktioner ( acidimetri (H 3 O + ), alkalimetri (OH - ));
redoxtitrering ( permanganatometry ( KMnO 4 ), iodometri ( I 2 ) , kromatometri ( K 2 Cr 2 O 7 ), bromatometri ( KBrO 3 ), iodometri ( KIO 3 ), cerimetri ( Ce(SO 4 ) 3 ( ), NH -atometry 4 VO 3 ), titanometri ( TiCl 3 ), chromometri ( CrCl 2 ), ascorbinometri ( C 6 H 8 O 6 )) - redoxreaktioner ;
udfældningstitrering ( argentometri ( AgNO 3 ), hexocyanoferratometri, mercurometri ( Hg 2 (NO 3 ) 2 )) - reaktioner, der forekommer med dannelsen af en dårligt opløselig forbindelse, mens koncentrationen af udfældede ioner i opløsning ændres;
kompleksometrisk titrering - reaktioner baseret på dannelse af stærke komplekse forbindelser , for eksempel med en komplekson (normalt EDTA ), mens koncentrationen af metalioner i den titrerede opløsning ændres [1] .

Titreringstyper

Der skelnes mellem direkte, tilbage og substituent titrering.

Ved direkte titrering tilsættes en titrantopløsning (arbejdsopløsning) i små portioner til en opløsning af analytten ( en alikvot eller vejet prøve, det titrerbare stof ).
Under tilbagetitrering tilsættes først et kendt overskud af et specielt reagens til opløsningen af analytten, og derefter titreres dens rest, som ikke er gået ind i reaktionen. Tilbagetitreringsteknikken bruges, hvis reaktionshastigheden er lav, en indikator ikke kan findes, eller der observeres bivirkninger (f.eks. tab af analytten på grund af flygtighed ).

Eksempler på rygtitrering:

1) Direkte titrering af mangan(IV)oxid MnO 2 med jern(II)sulfat FeSO 4 er umulig på grund af den lave reaktionshastighed:

{\mathsf ({\mbox{Mn}}{\mbox{O}}_{2}}}+2{\mbox{Fe}}^{2+}+4{\mbox{H}} ^{+}\leftrightarrow {\mbox{Mn}}^{2+}+2{\mbox{Fe}}^{3+}+2{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O }}

Derfor behandles en prøve af MnO 2 med en standardopløsning af FeS04 , tages i et kendt overskud og opvarmes, indtil reaktionen er afsluttet. Uomsat Fe 2+ titreres med en standardopløsning af kaliumdichromat K 2 Cr 2 O 7 .

2) Støkiometrisk reaktion

{\mathsf {5}}{{\mbox{N}}{\mbox{O}}_{2}^{-}}+2{{\mbox{Mn}}{\mbox{O} }_{4}^{-}}+6{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Mn}}^{2+}+5{{\mbox{N}}{\ mbox{O}}_{3}^{-}}+3{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}

kompliceret af nedbrydning af salpetersyre HNO 2 , dannet i et surt miljø:

{\mathsf {2}}{{\mbox{H}}{\mbox{N}}{\mbox{O}}_{2}}\leftrightarrow {\mbox{N}}{\mbox{ O))+{\mbox{N}}{\mbox{O}}_{2}+{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}

På grund af nitrogenoxidernes flygtighed går analytten tabt. Derfor tilsættes et overskud af en standardopløsning af kaliumpermanganat KMnO 4 til nitritten , syrnes, og efter at reaktionen er afsluttet, titreres den resterende permanganation.

Ved substitutionstitrering udføres en støkiometrisk reaktion af analytten med et hjælpereagens, og det opnåede produkt i en ækvivalent mængde titreres med en passende titrant. Substituent titrering anvendes, hvis reaktionen er ikke-støkiometrisk eller forløber langsomt.

Eksempler på substitutionstitrering:

1) Interaktionen mellem dichromat- (Cr 2 O 7 2- ) og thiosulfat- (S 2 O 3 2- ) ioner forløber ikke-støkiometrisk. Derfor tilsættes en opløsning indeholdende Cr 2 O 7 2- til en opløsning af kaliumiodid KI , som reagerer med det støkiometrisk :

{\mathsf {{\mbox{Cr}}_{2}{\mbox{O}}_{7}^{2-}}}+6{\mbox{I}}^{-}+ 14{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Cr}}^{3+}+3{\mbox{I}}_{2}+7{\mbox{H}}_ {2}{\mbox{O}}

Jodet frigivet i en mængde svarende til dichromat titreres med en opløsning af natriumthiosulfat Na 2 S 2 O 3 :

{\mathsf {\mbox{I}}}_{2}+2{{\mbox{S}}_{2}{\mbox{O}}_{3}^{2-}}\ venstre højrepil 2{\mbox{I}}^{-}+{{\mbox{S}}_{4}{\mbox{O}}_{6}^{2-}}

2) For at bestemme bly udføres flere successive støkiometriske substitutionsreaktioner:

{\mathsf {\mbox{Pb}}}^{2+}+{{\mbox{Cr}}{\mbox{O}}_{4}^{2-}}\leftrightarrow {{\ mbox{Pb}}{\mbox{Cr}}{\mbox{O}}_{4}}

{\mathsf {2{\mbox{Pb}}{\mbox{Cr}}{\mbox{O}}_{4}}}+2{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Pb}}^{2+}+{{\mbox{Cr}}_{2}{\mbox{O}}_{7}^{2-}}+{\mbox{H} }_{2}{\mbox{O}}

{\mathsf {{\mbox{Cr}}_{2}{\mbox{O}}_{7}^{2-}}}+6{\mbox{I}}^{-}+ 14{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Cr}}^{3+}+3{\mbox{I}}_{2}+7{\mbox{H}}_ {2}{\mbox{O}}

{\mathsf {\mbox{I}}}_{2}+2{{\mbox{S}}_{2}{\mbox{O}}_{3}^{2-}}\ venstre højrepil 2{\mbox{I}}^{-}+{{\mbox{S}}_{4}{\mbox{O}}_{6}^{2-}}

Mængden af thiosulfation svarer til mængden af blyioner [1] .

Måder at arbejde i titrering

Pipetteringsmetode: titrering af forskellige portioner af en opløsning ( alikvoter ), taget med en pipette fra en målekolbe af et vist volumen, hvori en prøve af analytten er opløst. Ud fra resultaterne af parallelle titreringer findes den aritmetiske middelværdi og bruges til at beregne massen af analytten.
Separat vejningsmetode: et antal vejede portioner af et stof taget på en analytisk vægt opløses i små mængder opløsningsmiddel og titreres i hver opløsning.

Metoden til pipettering er hurtigere og mindre besværlig, men også mindre nøjagtig end metoden til individuelle prøver [1] .

Galleri

Titreringsproces
Skolebørn lærer at titrere
Udstyr til automatisk titrering

Noter

↑ 1 2 3 Fundamentals of Analytical Chemistry, 2004 .

Litteratur

Fundamentals of analytisk kemi / red. Yu. A. Zolotova . - 3., revideret. og yderligere - M . : Højere. skole, 2004. - T. 2. - 503 s. — (Klassisk universitetslærebog).