Титриметрический анализ, основные понятия и инструменты титриметрии. Титриметрический метод реферат

Титриметрический анализ, основные понятия и инструменты титриметрии

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. 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 h3C2O4?2h3O, гидрофталата калия, а в ацидиметрии карбоната натрия Na2CO3 и декагидрата тетрабората натрия Na2B4O7?2h3O (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/дм3

фенолфталеин

Н2С2О4?2h3O

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 h3SO4 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.

Таблица 1.

Классификация титриметрических методов по применяемым реактивам

На второй стадии остаток С оттитровывают основным титрантом В, как бы снова (обратно) возвращаясь к желаемому титранту (варианту титрования), что и отражено в названии метода. Например, достоинством перманганатометрии является возможность титрования без индикатора растворов веществ восстановителей стандартным раствором КМnО4, являющимся сильным окислителем в кислой среде (Е? = 1,51В). В МЭ титруемый бесцветный раствор меняет свою окраску на розовую. При этом КМnО4 не реагирует с окислителями, поэтому в этом случае применяют обратное титрование. Например, перманганатометрическое определение содержания K2Cr2O7 можно показать схемой

KMnO4 1) FeSO4 2) KMnO4

(окислитель) (восстановитель) (окислитель)

избыток

без инд-ра => нельзя => без инд-ра + без инд-ра

от зел. до серого

K2Cr2O7 от оранж. до зелёного FeSO4

(окислитель) K2Cr2O7 (восстановитель)

(окислитель) остаток

Расчетную формулу для m(К2Cr2О7) получают из соотношений количеств веществ для стадий 1 и 2:

n1 (FeSO4) =n(1/6 K2Cr2O7)

n2 (FeSO4) ост n(1/5 KMnO4)

откуда

или в общем виде

, г

Заместительное (косвенное) титрование применяют, когда А и В не взаимодействуют или взаимодействуют не стехиометрически, или нельзя подобрать индикатор. Тогда все количество вещества А переводят (замещают) химической реакцией с заведомым избытком реагента Д в эквивалентное А количество вещества С, стехиометрически взаимодействующие с титрантом В, которым и оттитровывают С. Содержание А в растворе находят из соотношения

Ю

, которое приводит к формулам прямого титрования.

Заместительное титрование применяют, например, при иодометрическом определении окислителей. Иодометрия один из самых чувствительных титриметрических методов. Исключительная чувствительность объясняется применяемым индикатором - крахмалом, который синеет в присутствии ничтожных количеств молекулярного иода (I2) в ТЭ иодометрического титрования. Отчетливое окрашивание титруемого раствора в интенсивный синий цвет позволяет очень точно определять ТЭ даже при следовых количествах определяемых веществ. При этом прямое титрование окислителей (K2Cr2O7, KMnO4, CuSO4 и др.) стандартным раствором KI (восстановителя) осуществить невозможно, так как нельзя применить крахмал как индикатор, поскольку первая же капля KI приведет к образованию I2, раствор посинеет и дальнейшее добавление KI способствует только монотонному усилению этой окраски без резкого ее изменения в ТЭ. Поэтому, чтобы для определения окислителя применить иодометрическое титрование, его проводят в две стадии. На первой стадии к аликвоте раствора окислителя добавляют заведомый избыток нетитрованного раствора KI для замещения всего количества вещества окислителя эквивалентным количеством I2. Затем, на второй стадии, оттитровывают образовавшийся I2 в присутствии крахмала стандартным раствором тиосульфата натрия Na2S2O3. Например, такое определение содержания CuSO4 в растворе можно изобразить схемой

KI

(восстановитель) нельзя, так как нет

CuSO4 индикатора

(окислитель)

2CuSO4 + 4KI = 2CuI + I2 + 2K2SO4

n(Cu2+) = n(1/2 I2)

Na2S2O3

2) крахмал

от син. до бесцв.

n(1/2 I2) =n(Na2S2O3).

Для двух стадий титрования можно записать: n(CuSO4) = n(1/2 I2) = n(Na2S2O3) ? n(CuSO4) = n(Na2S2O3), откуда

Титриметрические методы классифицируют по реакциям титрования. Эти реакции могут быть реакциями обмена протонами или электронами, образования комплексных или малорастворимых соединений. Соответствующие группы титриметрических методов называют кислотно-основным титрованием (протолитометрия), окислительно-восстанови-тельным титрованием (редоксиметрия), комплексометрическим титрованием (комплексометрия) и осадительным титрованием (седиметрия). Отдельные титриметрические методы называют по реагентам, применяемым в этих методах (см. табл. 1.).

referatwork.ru

Титриметрический метод анализа. Метод нейтрализации в титриметрическом методе анализа

Похожие главы из других работ:

Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ

2.2 Фотоколориметрический метод анализа

Интенсивность окраски растворов можно измерять различными методами. Среди них выделяют субъективные (визуальные) методы колориметрии и объективные, то есть фотоколориметрические. Визуальными называют такие методы...

Качественное и количественное определение ионов хрома (III)

3.2.1 Титриметрический метод

Реактивы: · Na2S2O3, 0,05 М раствор · AgNO3, 0,01 М раствор · крахмал · KI, 20%-й раствор · h3SO4, 1М · персульфат аммония Навеску пробы растворили в 100 мл дистиллированной воды. Отобрали по 10 мл полученного раствора в три термоустойчивые колбы для титрования...

Метод нейтрализации в титриметрическом методе анализа

Титриметрический метод анализа

Титриметрическим методом анализа называют метод количественного анализа, основанный на измерении количества реагента, требующегося для завершения реакции с данным количеством определяемого вещества. Метод заключается в том...

Методы анализа основанные на радиоактивности

6. Метод активационного анализа

Особое место в аналитической химии занимает активационный анализ. Этот метод определения качественного и количественного составов вещества, основанный на образовании радионуклидов в результате протекания ядерных реакций...

Методы качественного и количественного анализа. Методика определения катиона Сu2+

1.1 "Сухой" метод анализа

При выполнении анализа "сухим" методом исследуемые вещества и реактивы находятся в твердом состоянии. Большинство подобных определений связаны с нагреванием и образуют группу пирохимических методов анализа...

Методы качественного и количественного анализа. Методика определения катиона Сu2+

1.2 "Мокрый" метод анализа

При анализе мокрым путем исследуемое вещество переводят в раствор, используя дистиллированную воду, минеральные кислоты, водный раствор аммиака, сильной щелочи, некоторые органические растворители и т.д., и ведут анализ раствора. Следовательно...

Методы качественного и количественного анализа. Методика определения катиона Сu2+

1.3 Микрокристаллоскопический метод анализа

Кристаллы характерной формы получают путём внесения капли раствора или кристаллика реактива в каплю исследуемого вещества, помещённую на предметное стекло...

Методы качественного и количественного анализа. Методика определения катиона Сu2+

2.1 Гравиметрический метод анализа

Гравиметрия (от лат. gravis-тяжелый и греч. metreo-измеряю) - совокупность методов количественного анализа, основанных на измерении массы определяемого компонента, выделенного из анализируемой пробы либо в свободном состоянии...

Методы полярографии и амперометрии в анализе аминокислот и белков

1. Полярографический метод анализа

Полярография -- один из важнейших электрохимических методов анализа веществ, исследования кинетики химических процессов. Возникновение метода Предложен Я. Гейровским в 1922 году, когда он изучал влияние напряжения, приложенного к ртутной капле...

Методы полярографии и амперометрии в анализе аминокислот и белков

2. Амперометрический метод анализа

Амперометрия (амперометрическое титрование) - одна из разновидностей полярографического анализа - метод основан на измерении предельного диффузионного тока...

Полярография: теория, применение в фармацевтическом анализе

1.2 Полярографический метод анализа

Полярографический метод анализа впервые был предложен чешским ученым Я. Гейровским в 1922 году, когда он изучал влияние напряжения, приложенного к ртутной капле, погруженной в водный раствор, на величину поверхностного натяжения...

Хлорид аммония: химический анализ

Титриметрический анализ

Кислотно-основное титрование В основе метода лежит протолитическая реакция: H+ + OH- > h3O Поскольку реакция нейтрализации не сопровождается видимым внешним эффектом...

Электрогравиметрический метод анализа

1. Электрогравиметрический метод анализа

1.1 Теоретические основы Электрогравиметрия - старейший электрохимический метод анализа, известен с 1684 года. В настоящее время он применяется только для определения меди и анализа медных сплавов, содержащих олово, свинец, кадмий и цинк...

Электрогравиметрический метод анализа

1. Электрогравиметрический метод анализа

...

Электрохимические методы анализа

ГЛАВА 2. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА (ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ)

...

him.bobrodobro.ru

Титриметрический анализ. Общая характеристика метода

Титриметрия (от франц. titre - качество, характеристика и греч. metrеo - измеряю), совокупность методов количественного анализа, основанных на точном измерении количества реагента, израсходованного на реакцию с определяемым веществом.

Наибольшее применение титриметрия получила для определения концентраций веществ в растворах. В этом случае она называется иначе объёмным анализом. В основе титриметрического (объёмного) анализа лежит закон эквивалентов.

При проведении анализа используют два раствора. Один из них называется анализируемым, или исследуемым. Он содержит в своём составе определённое вещество Х неизвестной концентрации.

Второй раствор, называемый рабочим раствором, или титрантом, содержит реагент Хт, способный в стехиометрическом соотношении и необратимо взаимодействовать с веществом исследуемого раствора.

Молярная концентрация химического эквивалента вещества в рабочем растворе известна с большой точностью.

В ходе анализа к точно отмеренному объёму одного из растворов (рабочего или исследуемого), содержащему соответствующее число молей химического эквивалента растворённого вещества, с помощью бюретки постепенно (по каплям) добавляют второй раствор. Этот процесс называется иначе титрованием. При этом вещества исследуемого и рабочего растворов начинают друг с другом взаимодействовать, образуя соответствующие конечные продукты.

Добавление второго раствора, или процесс титрования, прекращают, когда исходные вещества расходуются полностью, и в реакционной смеси будут присутствовать только продукты реакции. Суммарный объём добавленного по каплям второго раствора легко определяется по шкале, нанесённой на бюретку. Согласно закону эквивалентов, в нём будет содержаться такое же число молей химического эквивалента растворённого вещества, как и в объёме первого раствора. Математически это можно записать следующим образом:

V1·c/(1/z Х1) = V2·c/(1/z ХT)

где V1 и V2 – объёмы исследуемого и рабочего растворов, соответственно;

c/(1/z Х1) и c/(1/z Хт)- молярные концентрации химических эквивалентов веществ исследуемого и рабочего растворов, соответственно.

В приведённом выше уравнении мы не знаем только с/(1/z Х1), которую можем теперь рассчитать следующим образом:

Момент полного расходования в результате реакции веществ рабочего и исследуемого растворов называется иначе точкой эквивалентности.

На практике во многих случаях определяют не точку эквивалентности, а конечную точку титрования, которая должна максимально совпадать с точкой эквивалентности для получения минимальной погрешности титрования. Определение конечной точки титрования является важнейшей задачей в титриметрии.

Фиксировать её можно визуально по изменению окраски реакционной среды или инструментально по достаточно резкому изменению какой-либо физической характеристики раствора, зависящей от концентрации в нём определяемого вещества, а именно: окислительно-восстановительного потенциала, оптической плотности, электрической проводимости, количества электричества и т.п.

Соответственно, различают потенциометрическое, фотометрическое, кондуктометрическое, кулонометрическое титрования.

Процесс титрования сопровождается изменением в системе концентраций реагента, определяемого вещества и продуктов реакции. Это удобно изобразить графически в виде так называемой кривой титрования в координатах: концентрация определяемого вещества (или пропорциональная ей какая-либо физическая характеристика раствора) – объём добавленного титранта (рис. 1– 2).

Рис. 1. Изменение с(н+) при титровании сильной кислоты сильным основанием

Иногда по оси ординат откладывают значения lg с/(1/z Х) (или величины, пропорциональной ей), получая так называемую логарифмическую кривую титрования (рис. 15)

Кривые титрования строят на основании экспериментально измеренных значений какого-нибудь свойства реакционной системы в зависимости от объёма добавленного титранта. Они служат для определения точки эквивалентности, в области которой измеряемое свойство раствора обычно изменяется резко и скачкообразно.

Рис. 2. Кривая титрования 100,0 мл 0,1 М FeS04 раствором 0,02 М KМnO4 при с(н+) - 1,0 моль/дм3.

Е – окислительно-восстановительный потенциал системы

В титриметрическом анализе используют разные виды классификации. Как было показано выше, в зависимости от способа определения точки эквивалентности различают титрование с цветными индикаторами, потенциометрическое, фотометрическое, кондуктометрическое, кулонометрическое, амперометрическое титрования.

В зависимости от типа химической реакции, протекающей между веществами исследуемого и рабочего растворов, различают: кислотно-основное титрование (в основе его лежит реакция нейтрализации, протекающая между соответствующими кислотой и основанием), окислительно-восстановительное титрование, либо оксидиметрия (используется окислительно-восстановительная реакция), комплексонометрическое титрование, или комплексонометрия (основана на реакциях, сопровождающихся образованием малодиссоциирующих комплексных соединений либо ионов), титрование по методу осаждения (используется реакция, сопровождающаяся образованием малорастворимого соединения).

В зависимости от того, какое вещество входит в состав рабочего раствора (титранта), различают: перманганатометрию (KMnO4), иодометрию (I2), дихроматометрию (K2Cr2O7), аргентометрию (AgNO3), меркуриметрию (Hg(NO3)2, ацидиметрию (титрантом является раствор кислоты), алкалиметрию (титрантом является раствор щёлочи).

Титриметрический анализ возник в середине XVIII века начала как один из методов промышленного контроля, а затем очень быстро развился в самостоятельный раздел химической науки. Он отличается малой трудоемкостью, простотой аппаратурного оформления, высокой точностью и скоростью исполнения. В настоящее время титриметрия широко применяется при контроле технологических процессов, в научных исследованиях, медицине, биохимических и санитарно-гигиенических определениях.

Например, в клинической практике титриметрию используют для определения кислотности желудочного сока и других биологических жидкостей, щелочного резерва крови и плазмы, содержания в тканях и биологических жидкостях ионов металлов: K+, Ca2+, Mg2+ и др.

studfiles.net

Метод нейтрализации в титриметрическом методе анализа

КЫРГЫЗСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Ж. БАЛАСАГЫНА

ФАКУЛЬТЕТ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИ

Кафедра ЮНЕСКО по экологическому образованию и естественным наукам

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Аналитическая химия

на тему:

МЕТОД НЕЙТРАЛИЗАЦИИ В ТИТРИМЕТРИЧЕСКОМ МЕТОДЕ АНАЛИЗА

Студентки II курса гр. хт-1-08

ФИО: Байтанаевой А.

Преподаватель: доцент Ли С.П.

Бишкек-2010г.

Содержание

Введение

Аналитическая химия. Методы определения

Титриметрический метод анализа

Приготовление титрованного раствора

Титрование. Индикаторы

Методы установления точек эквивалентности. Классификация методов титриметрического анализа

Посуды, применяемые для титрования

Вычисления в объемном анализе

Статистическая обработка результатов анализа

Методы кислотно-основного титрования, или методы нейтрализации

Заключение

Использованная литература

Введение

Аналитическая химия является фундаментальной химической наукой, занимающей видное место в ряду других химических дисциплин. Вместе с тем аналитическая химия теснейшим образом связана с повседневной практикой, поскольку без данных анализа о содержании в сырье или конечном продукте основных компонентов и примесей невозможно грамотное проведение технологического процесса в металлургической, химической, фармацевтической и многих других отраслях промышленности.

Данные химического анализа требуются при решении экономических и других важных вопросов.

Современное развитие аналитической химии, обусловленное в значительной мере прогрессом различных отраслей производства.

Аналитическая химия. Методы определения

аналитический химия титриметрический нейтрализация

Аналитическая химия- это наука об определении химического состава веществ и отчасти их химической структуры. Методы, которые создает аналитическая химия, позволяют отвечать на вопросы о том, из чего состоит вещество, какие компоненты входят в его состав. Аналитические методы часто дают возможность узнавать, в какой форме данный компонент присутствует в веществе, например, каково состояние окисления элемента.

Методы определения можно классифицировать, основываясь на свойстве вещества, которое положено в основу определения. Если измеряется масса осадка, метод называется гравиметрическим, если определяется интенсивность окраски раствора, - фотометрическим, а если величина ЭДС,- потенциометрическим.

Методы определения часто делят на химические(классические), физико-химические(инструментальные) и физические.

Химическими в аналитической химии принято называть главным образом гравиметрические и титриметрические методы. Эти методы наиболее старые, но широко распространенные до настоящего времени, играющие важную роль в практике химического анализа.

Гравиметрический (весовой) анализ - измерение массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в химически чистом состоянии или в виде соответствующих соединений.

Титриметрический (объемный) анализ - измерение объема израсходованного на реакцию реактива точно известной концентрации.

Физико-химические и физические методы анализа обычно делят на следующие группы:

1)электрохимические

2)спектральные (оптические)

)хроматографические

)радиометрические

)масс-спектрометрические

Титриметрический метод анализа

Титриметрическим методом анализа называют метод количественного анализа, основанный на измерении количества реагента, требующегося для завершения реакции с данным количеством определяемого вещества.

Метод заключается в том, что к раствору определяемого вещества постепенно прибавляют раствор реактива известной концентрации. Добавление реактива продолжают до тех пор, пока его количество не станет эквивалентным количеству реагирующего с ним определяемого вещества.

Количественные определения с помощью объемного метода выполняются очень быстро. Время, требуемое для завершения определения титриметрическим методом, измеряется минутами. Это позволяет без особой затраты труда проводить несколько последовательных и параллельных определений.

Основоположником титриметрического анализа является французский ученый Ж.Л.Гей-Люссак.

Химический элемент, простое или сложное вещество, содержание которого определяют в данном образце анализируемого продукта, называют определяемым веществом.

К определяемым веществам относят также атомы, ионы, связанные свободные радикалы и функциональные группы.

Твердое, жидкое или газообразное вещество, вступающее в реакцию с определенным веществом, называют реагентом.

Титрование - это приливание одного раствора к другому при непрерывном смешивании. Концентрация одного раствора точна известна.

Титрант (стандартный или титрованный раствор) - это раствор с точно известной концентрацией.

Нормальность раствора N - количество грамм-эквивалента вещества, содержащегося в 1л раствора.

N1V1=N2V2

Титр (Т) - точная концентрация стандартного раствора (титранта).

Выражают числом граммов растворенного вещества, содержащегося в 1мл раствора, г/мл.

В аналитической хим

www.studsell.com

Титриметрические методы анализа — реферат

Министерство здравоохранения Республики Татарстан

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования РТ

«Нижнекамский медицинский колледж»

По дисциплине  «Аналитическая химия»

Тема «Титриметрические методы анализа»

Выполнено студенткой

Очно-заочного отделения

Кузмичева Н.В.

Группа132

2012год

Содержание

1.Сущность титриметрического анализа

2.Методы титриметрического анализа

3. Измерение объемов

4.Рабочие растворы

5.Определение конца реакции

6.Общие указания по титриметрическим определениям

7.Вычисления в титриметрическом анализе

8.Использованная литература

Сущность титриметрического анализа

В титриметрическом анализе определение количества вещества производится по объему раствора известной концентрации, затраченного на реакцию с определяемым веществом.

Процесс определения количества вещества или точной концентрации раствора объемно-аналитическим путем называется титрованием. Эта важнейшая операция титриметрического анализа заключается в том, что к исследуемому раствору приливают другой раствор точно известной концентрации до окончания реакции. При титровании прибавляют не избыточное количество реактива, а точно отвечающее уравнению реакции. Следовательно, такое определение возможно только в том случае, если количество прибавленного реактива эквивалентно количеству определяемого соединения.

Известно, что объемы растворов, количественно реагирующих между собой, обратно пропорциональны нормальным концентрациям этих растворов:

V,      N.

ТГ-= дг-  или   ^ = v2.v2,

* 2     '1

где V — объем реагирующего раствора; N — нормальная концентрация.

Это положение и легло в основу титриметрического определения. Для того чтобы, определить концентрацию одного из  растворов, надо знать точно объемы реагирующих растворов, точную концентрацию другого раствора и момент, когда два вещества прореагируют в эквивалентных количествах.

  Следовательно,   важнейшими моментами титриметрических   определений   являются:

1)   точное измерение объемов   реагирующих растворов;

2)   приготовление растворов точно известной концентрации, с помощью которых проводится титрование, так называемых рабочих растворов; 3) определение конца реакции.

Титриметрическое определение занимает гораздо меньшее время, чем гравиметрическое. Вместо многих длительных операций гравиметрического анализа — осаждение, фильтрование, взвешивание и пр. при титриметрическом определении проводят всего одну операцию — титрование.

Точность титриметрических определений несколько меньше точности гравиметрического анализа, однако разница невелика. И поэтому там, где возможно, стараются вести определение более быстрым методом.

Для того, чтобы та или иная реакция могла служить основой для титрования, она должна удовлетворять ряду требований.

Реакция должна проходить количественно по определенному уравнению без побочных реакций. Необходимо быть уверенным, что прибавляемый реактив рас­ходуется исключительно на реакцию с определенным веществом.

Окончание реакции необходимо точно фиксировать, так как количество реактива должно быть эквивалентно количеству определяемого вещества. На эквивалентности реагирующих веществ основано вычисление результатов анализа.

Реакция должна протекать с достаточной скоростью и быть практически необратимой. Точно фиксировать точку эквивалентности при медленно идущих реак­циях почти невозможно.

Методы титриметрического анализа

В титриметрии используются самые разнообразные реакции. В зависимости от того, какая реакция лежит в основе титрования, различают следующие методы титри­метрического анализа.

1. Методы нейтрализации, в основе которых лежит реакция нейтрализации:

Н+ + ОН--Н2О.

Методом нейтрализации определяют количество кислот, оснований, а также некоторых солей.

2.  Методы окисления — восстановления (оксидиметрия). Эти методы основаны на реакциях окисления — восстановления. При помощи растворов окислителей определяют количества веществ, являющихся восстановителями, и наоборот.

3.    Методы осаждения и комплексообразования, основанные на осаждении ионов в виде труднорастворимых соединений и на связывании ионов в малодиссоци-ированный комплекс.

Различают следующие способы   титрования:

1)    прямое, когда при титровании происходит реакция между титруемым веществом и рабочим раствором;

2)   обратное, когда к определяемому раствору добавляют заведомый избыток (но точно отмеренное количество) раствора известной концентрации и избыток этого реактива оттитровывают рабочим раствором;

3)   титрование заместителя, когда рабочим раствором титруют продукт реакции определяемого вещества с каким-либо реактивом.

Измерение объемов

Одним из важнейших моментов титриметрических определений является точное измерение объемов реагирующих веществ. Для точного измерения объемов растворов применяется различная мерная посуда.

Объем рабочего раствора, которым проводится титрование, измеряется бюреткой. При макроопределениях чаще всего пользуются бюреткой емкостью 25 мл, реже — 50 мл.

Объем титруемого раствора отмеривается пипеткой Мора. Чаще всего используют пипетки емкостью 10 или 20 мл.

Необходимо правильно выбрать объем титруемого раствора. При неправильном выборе объемов растворов, взаимодействующих в процессе титрования, результаты анализа будут менее точными.

При отсчете по делениям бюретки каждый раз делаем ошибку около 0,02 мл и при маленьком объеме выпушенного из бюретки раствора относительная ошибка, превысит допустимую (0,2%). Совершенно недопустимо, если объем раствора, пошедшего на титрование, превысит общий объем бюретки и приходится вторично ее заполнять. В этом случае мы удваиваем ошибку, связанную с отсчетом по бюретке.

Если для титрования израсходовалось слишком мало или слишком много раствора, необходимо взять другой объем титруемого раствора, чтобы объем раствора, из­расходованного на титрование, составлял от 7з до 2/з общего объема бюретки.

Рабочие растворы

Рабочим раствором называется раствор, с помощью которого проводится титриметрическое определение, т. е. это раствор, которым титруют. Чтобы проводить опре­деление с помощью рабочего раствора, надо знать его точную концентрацию. Существуют два метода приготовления титрованных растворов (растворов точно из­вестной концентрации):

Точная навеска, взятая на аналитических весах, растворяется в мерной колбе, т. е. готовится раствор, в котором точно известно количество растворенного вещества и объем раствора. В этом случае растворы называются растворами с приготовленным титром.

Раствор готовится приблизительно нужной концентрации, а точную концентрацию определяют титрованием, имея другой раствор с приготовленным титром. Титрованные растворы, точную концентрацию которых находят в результате титрования, называются растворами с установленным титром.

Рабочие растворы, как правило, готовят приблизительно нужной концентрации, а их точную концентрацию устанавливают. Необходимо помнить, что титр растворов с течением времени меняется и его надо проверять через определенные промежутки времени (от 1 до 3 недель; это зависит от вещества, из которого приготовлен раствор). Поэтому, если рабочий раствор готовят по точно взятой навеске, то его титр соответствует приготовленному ограниченное время.

Одним из основных правил титриметрического анализа является следующее: титры рабочих растворов нужно устанавливать в таких же условиях, в каких будет выполняться анализ.

Концентрацию рабочего раствора выражают Через нормальность (количество эквивалентов в 1 л раствора) или через титр. Титр раствора определяется количеством растворенного вещества в граммах, содержащегося в 1 мл раствора. Часто в аналитических лабораториях титры раствора пересчитывают непосредственно на оп­ределяемое вещество. Тогда титр раствора показывает, какому количеству граммов определяемого вещества соответствует 1 мл данного раствора.

Для определения точной концентрации рабочего раствора («установки титра») пользуются так называемым исходным веществом. Для этого из исходного вещества готовят в мерной колбе раствор точной концентрации по точно взятой навеске. Пипеткой отбирают отдельные порции раствора и титруют их. Можно брать отдельные навески исходного вещества и, растворив каждую из них в произвольном количестве воды, титровать весь полученный раствор. Этот метод дает точные результаты, однако является более трудоемким. От качества исходного вещества зависит точность установки титра рабочего раствора, а следовательно, и точность всех последующих анализов. Поэтому исходное вещество должно удовлетворять следующим требованиям.

Состав исходного вещества должен строго соответствовать его химической формуле.

Исходное вещество должно быть химически чистым; суммарное количество примесей не должно превышать 0,1 %.

Исходное вещество должно быть устойчивым на воздухе, т. е. не должно быть гигроскопичным или изменяться под влиянием кислорода воздуха или диоксида углерода.

Исходное вещество должно быть устойчивым в растворе, т. е. не должно окисляться или разлагаться.

Исходное вещество должно иметь возможно большую эквивалентную массу, это уменьшает относительную ошибку при определении.

Исходное вещество должно быть хорошо растворимо в воде.

Исходное вещество должно реагировать с раствором, титр которого устанавливается, по строго определенному уравнению и с большой скоростью.

Для установки титра рабочего раствора из исходного вещества готовят  точный раствор   по точно взятой навеске. Для этого нужное количество вещества отвешивают на аналитических весах. Можно отвесить точно рассчитанное количество, а можно взять количество, близкое к рассчитанному (но точно взвешенное). В первом случае раствор будет точно заданной концентрации, а во втором — точная концентрация раствора рассчитывается. Взятую навеску аккуратно переносят через воронку в мерную колбу.

Мерная колба должна быть вымыта хромовой смесью до полной стекаемости, сполоснута много раз водой под краном и затем 3—4 раза дистиллированной водой. Воронка должна быть чистой, сухой и свободно входить в горло колбы.

Остатки вещества с часового стекла или бюкса тщательно смывают в воронку дистиллированной водой из промывалки. Затем обмывают внутренние стенки ворон­ки и, слегка приподняв ее, наружную часть трубки. Необходимо следить, чтобы общее количество воды, использованное для обмывания бюкса и воронки, занимало не более половины колбы.

Осторожным вращательным движением перемешивают содержимое колбы, пока навеска полностью не растворится. Затем доводят содержимое колбы до метки. Для этого из промывалки наливают дистиллированную

Воду примерно на 1 см ниже метки. Ставят колбу так, чтобы метка была на уровне глаз и осторожно, по каплям, добавляют воду до тех пор, пока нижняя часть ме­ниска не будет касаться метки на шейке колбы (рис. 30). Тщательно закрывают колбу пробкой и, переворачивая колбу, перемешивают раствор 12—-15 раз. Растворы для установки титра должны быть свежеприготовленными.

Для получения титрованных растворов часто пользуются так называемыми фиксаналами, представляющими собой запаянные стеклянные ампулы с точным количеством реактива. На каждой ампуле имеется надпись, показывающая, какое вещество и в каком количестве находится в ампуле. Например: НС1 0,1 г-экв.

В мерную колбу вставляют воронку, также тщательно вымытую и сполоснутую дистиллированной водой (если в ампуле содержится не раствор, а сухое вещество, то воронка должна быть сухой). Затем в воронку вставляют специальный боек (обычно прилагается к коробке с фиксаналами), также сполоснутый дистиллированной водой. Ампулу протирают спиртом, чтобы удалить надпись и обмывают дистиллированной водой. Затем ее вставляют в воронку так, чтобы она своим тонким вогнутым внутрь дном касалась бойка, приподнимают ее и слегка ударяют о конец бойка. При этом содержимое ампулы попадает через воронку в колбу (рис. 31). Сбоку или сверху в ампуле имеется углубление, в котором пробивают отверстие стеклянной палочкой с заостренным концом. Через это отверстие промывают дистил­лированной водой из промывалки внутренние стенки ампулы. Промывать нужно много раз маленькими порциями. После этого споласкивают наружные стенки ампулы и выбрасывают ее. Ополаскивают воронку и боек, затем поднимают воронку и обмывают наружную часть трубки воронки. Обмывают верхнюю часть шейки мерной колбы. Производя все эти операции по промыванию, следят, чтобы количество воды в мерной колбе к концу всех операций не превысило 2/з объема колбы. Осторожно вращательным движением перемешивают содержимое колбы. Если фиксанал содержал сухое вещество, перемешивают до его полного растворения.

Затем дистиллированной водой доводят содержимое колбы до метки. Тщательно закрывают колбу пробкой и перемешивают раствор 12—15 раз

Определение конца реакции

freepapers.ru

Титриметрический анализ, основные понятия и инструменты титриметрии

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. 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 h3C2O42h3O, гидрофталата калия, а в ацидиметрии карбоната натрия Na2CO3 и декагидрата тетрабората натрия Na2B4O72h3O (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/дм3

фенолфталеин

Н2С2О42h3O

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 h3SO4 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.

Таблица 1.

Классификация титриметрических методов по применяемым реактивам

На второй стадии остаток С оттитровывают основным титрантом В, как бы снова (обратно) возвращаясь к желаемому титранту (варианту титрования), что и отражено в названии метода. Например, достоинством перманганатометрии является возможность титрования без индикатора растворов веществ восстановителей стандартным раствором КМnО4, являющимся сильным окислителем в кислой среде (Е = 1,51В). В МЭ титруемый бесцветный раствор меняет свою окраску на розовую. Однако КМnО4 не реагирует с окислителями, поэтому в этом случае применяют обратное титрование. Например, перманганатометрическое определение содержания K2Cr2O7 можно показать схемой

KMnO4 1) FeSO4 2) KMnO4

(окислитель) (восстановитель) (окислитель)

избыток

без инд-ра => нельзя => без инд-ра + без инд-ра

от зел. до серого

K2Cr2O7 от оранж. до зелёного FeSO4

(окислитель) K2Cr2O7 (восстановитель)

(окислитель) остаток

Расчетную формулу для m(К2Cr2О7) получают из соотношений количеств веществ для стадий 1 и 2:

n1 (FeSO4) =n(1/6 K2Cr2O7)

n2 (FeSO4) ост n(1/5 KMnO4)

откуда

или в общем виде

, г

Заместительное (косвенное) титрование применяют, когда А и В не взаимодействуют или взаимодействуют не стехиометрически, или нельзя подобрать индикатор. Тогда все количество вещества А переводят (замещают) химической реакцией с заведомым избытком реагента Д в эквивалентное А количество вещества С, стехиометрически взаимодействующие с титрантом В, которым и оттитровывают С. Содержание А в растворе находят из соотношения

Þ

, которое приводит к формулам прямого титрования.

Заместительное титрование применяют, например, при иодометрическом определении окислителей. Иодометрия один из самых чувствительных титриметрических методов. Исключительная чувствительность объясняется применяемым индикатором - крахмалом, который синеет в присутствии ничтожных количеств молекулярного иода (I2) в ТЭ иодометрического титрования. Отчетливое окрашивание титруемого раствора в интенсивный синий цвет позволяет очень точно определять ТЭ даже при следовых количествах определяемых веществ. Однако прямое титрование окислителей (K2Cr2O7, KMnO4, CuSO4 и др.) стандартным раствором KI (восстановителя) осуществить невозможно, так как нельзя применить крахмал как индикатор, поскольку первая же капля KI приведет к образованию I2, раствор посинеет и дальнейшее добавление KI способствует только монотонному усилению этой окраски без резкого ее изменения в ТЭ. Поэтому, чтобы для определения окислителя применить иодометрическое титрование, его проводят в две стадии. На первой стадии к аликвоте раствора окислителя добавляют заведомый избыток нетитрованного раствора KI для замещения всего количества вещества окислителя эквивалентным количеством I2. Затем, на второй стадии, оттитровывают образовавшийся I2 в присутствии крахмала стандартным раствором тиосульфата натрия Na2S2O3. Например, такое определение содержания CuSO4 в растворе можно изобразить схемой

KI

(восстановитель) нельзя, так как нет

CuSO4 индикатора

(окислитель)

2CuSO4 + 4KI = 2CuI + I2 + 2K2SO4

n(Cu2+) = n(1/2 I2)

Na2S2O3

2) крахмал

от син. до бесцв.

n(1/2 I2) =n(Na2S2O3).

Для двух стадий титрования можно записать: n(CuSO4) = n(1/2 I2) = n(Na2S2O3)  n(CuSO4) = n(Na2S2O3), откуда

Титриметрические методы классифицируют по реакциям титрования. Эти реакции могут быть реакциями обмена протонами или электронами, образования комплексных или малорастворимых соединений. Соответствующие группы титриметрических методов называют кислотно-основным титрованием (протолитометрия), окислительно-восстанови-тельным титрованием (редоксиметрия), комплексометрическим титрованием (комплексометрия) и осадительным титрованием (седиметрия). Отдельные титриметрические методы называют по реагентам, применяемым в этих методах (см. табл. 1.).

superbotanik.net

История титриметрического метода анализа. Возможная точность метода — реферат

2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМЕНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Уральский Федеральный университет имени первого президента России

Б.Н. Ельцина

Центр классического образования

Химический факультет

Кафедра аналитической химии

Кафедра философии

Реферат по истории философии науки

Возникновение титриметрического метода анализа. Возможная точность метода

Реферат аспиранта

Научный руководитель

Екатеринбург

2012

Оглавление

Введение

1. История химии

1.1 История возникновения химии

1.2. История возникновения титриметрического метода анализа

1.2.1 Титриметрический метод анализа, основанный на кислотно-основном взаимодействии

1.2.2 Титриметрический метод анализа, основанный на реакциях осаждения

1.2.3 Титриметрический метод анализа, основанный на окислительно-восстановительных реакциях

1.2.4 Титриметрический метод анализа, основанный на окислительно-восстановительных реакциях

1.3. Обобщение достижений титриметрии

2. Точность метода

2.1 Понятие неопределенности результатов измерений

2.2 Неопределенность кислотно-основного титрования

2.3 Точность измерений как философская проблема

Заключение

Введение

В развитии различных областей человеческой деятельности химия оказывала и оказывает существенное влияние. Ее роль складывалась исторически и зависела от двух факторов: степени развития сферы производства и теоретического аппарата.

Титриметрический метод анализа  -  один из методов количественного химического анализа, основанный на измерении объема титранта, пошедшего на реакцию определяемым веществом. Возникновение титриметрического метода анализа относят к XVIII веку, в то время он возник, как предмет определения качества технических продуктов, теорией титриметрического метода анализа в то время не интересовались, а целостная я же теория титриметрического метода анализа была создана лишь в середине XX века.

В работе описана история возникновения титриметрического метода, предпринята попытка оценить его точность применительно к кислотно-основному титрованию, а также рассмотрена проблема точности измерений.

1. История химии

1.1 История возникновения химии

Химическое искусство возникло в глубокой древности, и его трудно отличить от производства, потому что, подобно сестрам близнецам, оно одновременно рождалось у горна металлурга, в мастерской красильщика и стекольщика. Корни химии проросли в плодородной почве металлургической и фармацевтической практики. Письменных источников, по которым можно было бы  судить об уровне древней ремесленной химии, сохранилось мало. Изучение археологических объектов с помощью современных физико-химических методов приоткрывает завесу в мир ремесла древнего человека. Установлено, что в Месопотамии в XIV – XI вв. до н. э. применяли печи, в которых при сжигании угля модно было получить высокую температуру (1100 -1200°С), что позволяло выплавлять и очищать металлы, варить стекло их поташи и соды обжигать керамику [1].

Технохимия и металлургия достигли высокого уровня в Древней Индии.

Многочисленный рецепты  изготовления мазей, лекарства, красок, изложенные в папирусах, показывают высокий уровень развития ремесленной химии, косметики, фармацевтики уже в середине II тысячелетия до н.э. По выражению А.Лукаса, «косметика также стара, как человеческое тщеславие».

Древние специалисты химического искусства: плавильщики, стеклодувы, красильщики, мыловары – были «химиками-технологами» Это были люди чистой практики, для которых «теория» значила мало или вообще ничего не значила. Они устно передавали свой богатый опыт каждому новому поколению. Никто в то время этот опыт не обобщал и не описывал, и если в папирусах сохранились отдельные рецепты, то было далеко не то, что могли делать руки мастера [1].

Нас же интересует история возникновения титриметрического метода анализа, который входит в область знаний аналитической химии. В этой связи нужно отметить, что и аналитическая химия появилась как практическая область деятельности, а не как научное знание, возникла в помощь ремесленникам, для производства товара.

1.2. История возникновения титриметрического метода анализа

Первые упоминания аналитической химии связаны с одним из методов физико-химического анализа, а именно измерение плотности системы золото-серебро, был использован знаменитым греческим ученым Архимедом (287-212 гг. до н.э.).

В своем развитии ремесло рождало не только средства и методы удовлетворения жизненных потребностей человека, одновременно оно будило разум. Рядом с магической обрядностью и фантазиями первобытного мышления, порожденными верой в существование сверхъестественных сил, появились ростки совершенно нового строя мыслей, основанного на постепенном увеличении доверия к силе разума, прогрессирующего по мере усовершенствования орудий труда. Первое завоевание на этом пути – желание понять внутреннюю природу вещей, обусловливающих окраску, запах, горючесть, ядовитость и многие другие качества. Как определить эти свойства и могут ли они существовать отдельно.[1]

Развитие технической химии, успехи которой были особенной велики в XVI – XVII вв., обусловило расширение исследований не только готовых продуктов, но и исходных веществ.

Развитие металлургического производства и горного дела во многом зависело от методов контроля качества сырья и продуктов производства. В связи с этим широко стали применяться методы пробирного анализа, разложение веществ «сухим» и «мокрым» путями. Так сложились объективные причины возникновения аналитической химии.

В XVIII в. Исследования состава руд, минералов, солей приобретают особую актуальность в связи с запросами развивающейся промышленности. Естественно, что перед шведскими, немецкими, английскими, русскими, венгерскими химиками (в странах, в которых весьма сильно развивалась металлургическая промышленность, горное дело, стекольное, химические промыслы) вставала неотложная задача разработать методы качественного и количественного анализа.

В это время возникает и титриметрический метод анализа: один из основоположников объёмного метода анализа был Франсуа Антуан Анри Декруазиль[1] . Он предложил титрование белильного раствора гипохлорита сернокислым индиго для определения его крепости, разработал (1805-1806) объёмные методы определения кислот и щелочей (алкали- и ацидиметрию), испытания качества поташа, ввёл в аналитическую практику набор специальных приспособлений для титрования – мерные цилиндры, бюретки и пипетки (1795), а также мерную колбу (1809). Впервые использовал (1787) на свое текстильной фабрике в Руане хлор для беления тканей. [2].

Дальнейшее развитие титриметрического метода анализа в своем классическом исполнении, т.е. объемном, связано с Ж. Гей-Люссаком, который внес большой вклад в развитие метода, он же и дал ему название.

1.2.1 Титриметрический метод анализа, основанный на кислотно-основном взаимодействии

Титриметрический анализ возник как метод нейтрализации, другие реакции стали использовать несколько позже. Представления о нейтрализации кислот веществами щелочного характера (содой, потащом) имели еще алхимики. Позднее ятрохимиками[2] Я.Б. Ван Гельмонт О. Тахений указывали, что кислоты и щелочи должны реагировать в определенном количественном соотношении, причем в этой реакции образуются растворимые соли. И. Глаубер в XVII в. применил реакцию нейтрализации для приготовления химических реактивов. Для приготовления селитры он прибавлял к азотной кислоте раствор карбоната калия. Точку нейтрализации И. Глаубер замечал по прекращению выделения пузырьков углекислого газа при добавлении очередной капли карбоната натрия [3].

Нейтрализация кислот «щелочами» (содой или поташом) в присутствии природных цветных индикаторов изучал Р. Бойль. В 1663 г. Он писал, что голубая окраска его индикатора исчезает при добавлении кислоты, но он может восстановить ее, добавляя раствор «щелочи» (соды или поташа). Можно даже судить о «крепости» раствора кислоты по количеству раствора щелочи, которое понадобиться для восстановления голубой окраски индикатора. В 1699 г. Ученик Р. Боиля, французский химик В. Гомберг попытался использовать найденные таким способом «соотношения средства» для количественного определения содержания кислот в водных растворах, но не довел дело до конца.

Историки химии выделяют работы Клода Жоффруа (1726), который впервые применил реакцию нейтрализации для оценки качества промышленной продукции (уксуса). Однако ни К. Жоффруа, ни другие французские исследователи, использовавшие в начале XVIII в. реакции нейтрализации, не могут, строго говоря, считаться основателями объемного анализа, так как они измеряли в качестве аналитического сигнала не объем стандартного раствора щелочи, а массу твердого щелочного реагента (поташи или соды). Контролировали процесс по выделению пузырьков газа, вблизи точки насыщения выделение газа прекращалось. По-видимому, объем раствора титранта, затрачиваемого на нейтрализацию исследуемого раствора, впервые стал измерять немецкий аналитик Каспар Нейман (1722), но детали его работы историкам неизвестны. Больший интерес современников вызвала работа шотландца Ф. Хоума (1756), который применял ту же реакцию, что и К. Нейман, а измерял объем титранта (водного раствора кислоты) чайными ложками. Он указывал, что при добавлении каждой порции титранта начиналось бурное, но недолгое выделение газа. Позднее российский исследователь Т.Е. Ловиц проводил титрование уксусной кислоты, добавляя к ней титрант (тартрат калия) по каплям, а результат рассчитывал по количеству капель [4].

Более основательными были исследователи У. Льюиса (1767), который определял точу эквивалентности не по прекращению выделения газа, а с помощью цветных индикаторов или бумаги, пропитанной этими индикаторами. Для большей точности У. Льюиспредлагал использовать не объем, а массу раствора кислоты, затраченного на нейтрализацию пробы. Такие методики вскоре были использованы для анализа смеси кислот, например, для соляной и азотной (Гитон и Морво).

Особое значение для развития объемного анализа имели работы французского изобретателя и химика-технолога Ф. Декруазиля (1751-1825), который ввел в употребление мерные пипетки, мерные колбы с тонкой шейкой и, что наиболее важно, изобрел пипетку с делениями. Методики Декруазиля были весьма сходны со современными, но они не были нацелены на определение концентрации растворов или процентного содержания кислот (или щелочей) в технических продуктах. Оценивали качество продуктов, причем в условных единицах – градусах. Так, если расход кислоты на единицу массы поташа был меньше некоторого критического значения, исследуемый поташ считался недостаточно качественным. Не ясно было только, какой именно природный индикатор лучше использовать в том или ином случае [3].

Очевидно, чтобы титриметрия из метода технического контроля стала универсальным методом, пригодным даже для научных исследований, надо было разработать теоретические представлениях об эквивалентах и соответствующие способы расчетов. Значения эквивалентов были получены Рихтером (1800) не только весовым, но и объемным методом.

Далее стали появляться другие виды титриметрического метода анализа, основанные на других видах химических реакций.

В середине XVIII в. Ф. Хоум предложил методику оценки жесткости природных вод, основанную на осаждении солей кальция и магния карбонатом натрия. В конце XVIII в. появились методики осадительного титрования сульфатов известковой водой. Раствор титранта в этом случае предварительно стандартизовали по навеске сульфата магния. Дальнейшее развитие метода осадительного титрования связано с деятельностью крупнейшего французского химика XIX в. Ж. Гей-Люссака [4].

1.2.2 Титриметрический метод анализа, основанный на реакциях осаждения

Ж. Гей-Люссак был вдумчивым и аккуратным экспериментатором. Оригинальные работы в области титриметрического анализа он начал уже прославленным ученым (почти в 50 лет). Вначале он опубликовал несколько статей по методу нейтрализации, однако новой в них была в основном терминология. Новые термины «титрант», «титрование», «титриметрия».

В 1832 г. Ж. Гей-Люссак[3] опубликовал статью, в которой заявил, что существующий уже много века способ определения пробы серебряных изделий и монет – пробирная лавка – недостаточно точен, дает заниженные результаты. Он предложил новый способ – растворение пробы в азотной кислоте и затем осадительное титрование растворенного серебра раствором NaCl. Методика Гей-Люссака не была связана с применением индикатора или приборов, а значит, была свободна от индикаторных и приборных погрешностей. Конец титрования устанавливали по прекращению выпадения осадка при введении очередной порции титранта. Для большей точности Ж.Гей-Люссак использовал такие приемы, как дополнительное взвешивание бюретки с раствором, введение температурных поправок и.т.п. В ряде случаев он вводил в исследуемый раствор избыток хлорида и оттитровывал его очень разбавленным раствором соли серебра. Точность методик Гей-Люссака оказалась очень велика, особенно для своего времени [3].

1.2.3 Титриметрический метод анализа, основанный на окислительно-восстановительных реакциях

Метод окислительно-восстановительного титрования возник в качестве метода контроля отбеливающих растворов в текстильной промышленности. В 1785 г. К, Бертолле предложил отбеливать льняные ткани, а также бумагу в недавно открытой К. Шееле хлорной воде. Успех технологии зависел от концентрации хлора в отбеливающем растворе. К. Бертолле предложил определять хлор по его реакции с синим раствором индиго (органический восстановитель). Титрант обесцвечивался хлором, индикаторы для такого титрования не требовалось. Разумеется, сам термин титрование тогда еще не существовал. Идею К. Бертолле реализовал Ф. Декруазиль (1795), сконструировавший прибор для такого анализа – «бертоллиметр». Основной его частью была специальная бюретка, проградуированная в условных единицах. Титрование хлора вели до появления синей окраски избыточного индиго. Методику скоро стали использовать по всей Европе. Однако она имела ряд недостатков. Как установил Ж. Гей-Люссак, результат анализа зависел от скорости добавления индиго. Нужны были иные титранты-восстановители. В начале XIX в. Некоторые исследователи пробовали использовать в этом качестве сульфат железа (II) или гексацианоферрат (II), а также соединения мышьяка (III), а для того, чтобы заметить точку эквивалентности Ж.Гей-Люссак предложил вводить в титруемый раствор немного индиго -  не в качестве титранта, а в качестве индикатора (1835) [4].

yaneuch.ru

Смотрите также

• 
  Сердце реферат заключение
• 
  Семенные растения реферат
• 
  Сварка алюминия реферат
• 
  Реферат сгущенное молоко
• 
  Реферат псориатический артрит
• 
  Реферат мо цзы
• 
  Реферат витамин p
• 
  Реферат бжд ультразвук
• 
  Псориатический артрит реферат
• 
  Психология подчиненных реферат
• 
  Пиление древесины реферат