Что показывает кривая титрования как она строится

хромофор 1

Изменение окраски индикаторов связано с изменением их структуры.

Кислотно-основные индикаторы должны удовлетворять следующим требованиям:

Наряду с индивидуальными индикаторами применяют их смеси с нейтральными красителями.

Окислительно-восстановительные (оксред-инликаторы) — это органические соединения, изменение окраски которых связано с процессами окисления и восстановления:

Окисленная Ind_ox и восстановленная Ind_red формы имеют различную окраску. Область изменения окраски определяется в зависимости от потенциала системы как Δх = E Ind_red ± 0,059/n

Окраска индикатора должна меняться быстро и обратимо. Если индикатор реагирует медленно, то можно пропустить конечную точку титрования. Если же индикатор будет изменяться необратимо, то может не произойти резкого изменения окраски во всем объеме раствора. На изменение окраски оксред-индикаторов большое влияние играет рН растовра. Например: перманганат калия— в кислой среде.

Металлоиндикаторы (металлохромные индикаторы) используют в комплексометрическом титровании. Это красители, которые образуют с ионами металлов (M л+ ) окрашенные комплексы MInd, менее стойкие, чем комплекс того же металла с ЭДТА. Краситель и его комплекс различаются по окраске. Интервал перехода окраски определяется в зависимости от константы устойчивости комплекса как рХ=рК_ус±1. Изменение окраски происходит в тот момент, когда при титровании ЭДТА комплекс индикатора с металлом полностью разрушается, замещаясь более прочным комплексом металла с титрантом, и раствор приобретает окраску свободного индикатора.

Наиболее распространенными металлоиндикаторами являются эриохром черный T (кислотный хромоген черный специальный или хромоген специальный ET—00) и мурексид.

Адсорбционные индикаторы отличаются от всех описанных тем, что изменение окраски происходит на поверхности коллоидно-дисперсной фазы. Такая фаза в процессе титрования адсорбирует ионы, находящиеся в растворе в избытке, заряжаясь положительно (при адсорбции катионов) или отрицательно (при адсорбции анионов). Присутствующие в растворе молекулы красителя-индикатора могут адсорбироваться под действием электростатических сил на заряженной поверхности осадка. При этом осуществляется деформация электронной системы молекулы и появляется определенная окраска. В точке эквивалентности происходит перезарядка поверхности осадка, определяемая избытком ионов титранта; при этом изменение заряда приводит к новой деформации электронной системы индикатора и его цвет меняется, что и указывает на окончание основной реакции.

Адсорбционные индикаторы применяются обычно при титровании по методу осаждения. Они действуют в определенном интервале значений рН и чувствительны к присутствию в растворе посторонних ионов.

Специфические индикаторы реагируют только с данным веществом. Например, в йодометрии специфический индикатор — крахмал; он образует с йодом смешанные адсорбционные и комплексные соединения (клатраты) ярко-синего цвета. Специфический индикатор на Fe 3+ — роданид аммония, образующий с этими ионами комплексные соединения красной окраски. Таких индикаторов известно не много, но химики проводят постоянную работу по их изысканию и синтезированию. Синтез часто идет в направлении использования смешанных индикаторов, которые или содержат действующий реагент и индифферентный краситель, сужающий интервал перехода окраски индикатора и изменяющий его окраску, или представляют собой смесь нескольких индикаторов с совпадающими интервалами переходов.

4. Вычисления в титриметрическом анализе

В основе вычислений в объёмном анализе лежит принцип: вещества реагируют друг с другом всегда в эквивалентных количествах.

Поэтому используют нормальную концентрацию. При одинаковых нормальностях растворы взаимодействуют равными объёмами, без остатка.

В точке эквивалентности произведение нормальности на объём раствора есть величина постоянная для обоих реагирующих веществ: H₁V₁= H₂V₂

Ход вычисления зависит от того, выполняют ли титрование методом пипетирования или методом отдельных навесок.

Метод пипетирования состоит в том, что навеску анализируемого вещества растворяют в мерной колбе, доводят объём до метки и берут для титрования определенные (аликвотные) порции раствора с помощью пипетки.

По методу отдельных навесок каждую навеску анализируемого вещества растворяют в произвольном объёме воды и титруют весь полученный раствор.

1. Вычисление результатов при титровании по методу пипетирования

При этом используют уравнение титрования H₁V₁ = H₂V₂.

Задача: В мерную колбу ёмкостью 100 мл перенесли 0,6504 г продажной щавелевой кислоты, растворили и довели объём раствора до метки. Пипеткой брали по 10,00 мл полученного раствора и тировали 0,1026 н. раствором гидроксида натрия, расход которого в среднем составил 9,85 мл. Определите процентное содержание H₂C₂O₄•2H₂O в продажной щавелевой кислоте.

1.Вычислим нормальность раствора щавелевой кислоты по уравнению титрования: H₁V₁ = H₂V₂.

H_{H2C2O4•2H2O} = 9,85•0,1026/10,00 = 0,1011

2. Найдем содержание щавелевой кислоты в 100 мл раствора:

m = N•Э•V = 0,1011•63,03•0,1= 0,6372 г.

2. Вычисление результатов при титровании по методу отдельных

навесок

В этом случае уравнение титрования не может быть использовано, так как навеску анализируемого вещества растворяют в произвольном объёме воды. Вычисляют результат исходя из того, что при титровании вещества взаимодействуют эквивалентными количествами.

Задача: Каково процентное содержание H₂C₂O₄•2H₂O в образце щавелевой кислоты, если на титрование 0,1500 г его пошло 25,60 мл 0,09002 н. едкого натра?

1.Определим количество эквивалентов едкого натра, которое содержится в 25,60 мл раствора:

n_э= N•V/1000 = 0,09002•25,60/1000 = 0,002305 моль

2.Но при титровании один эквивалент вещества взаимодействует с одним эквивалентом другого, а это означает, что в реакции участвовало также 0,002305 моль щавелевой кислоты. Вычислим массу щавелевой кислоты по формуле:

3. Вычисление результатов при выражении концентрации раствора через титр по определяемому веществу

При массовых определениях одного и того же вещества используют этот способ. Вычислив однажды титр рабочего раствора по определяемому веществу, находят затем количество вещества простым умножением титра на затраченный объём раствора.

Титр по определяемому (Т_В/А) показывает с какой массой (г) анализируемого вещества (А) реагирует с 1 мл стандартного раствора (В).

Задача: Вычислите титр рабочего раствора по определяемому веществу:

Решение: T_NaOH/H2SO4= 1•49/1000=0,0490 г/мл.

Это означает, что 1 мл рабочего раствора NaOH соответствует 0,0490 г оттитрованной серной кислоты.

Задача: Дан титр рабочего раствора. Найдите титр данного раствора по определяемому веществу – серной кислоте.

Решение: Т_NaOH = 0,004000 г/мл; T_NaOH/H2SO4= 0,004000 • 49/40=0,0049 г/мл

Задача: На титрование раствора H₂SO₄ израсходовано 5,00 мл раствора КОН

с T_КOH/H2SO4 = 0,004900г/мл. Определите массу серной кислоты в растворе.

Решение: m= T_КOH/H2SO4 •V= 0,004900 • 5,00= 0,0245 г. Ответ: 0,0245 г.

Источник

Кривые титрования

В процессе титрования изменяются равновесные концентрации определяемого вещества, титранта и продуктов реакции. При этом пропорционально концентрациям этих веществ изменяются свойства раствора. Например, при окислительно-восстановительном титровании изменяются равновесные концентрации окислителя и восстановителя и, следовательно, потенциал; при изменении концентраций компонентов кислотно-основной реакции изменяется рН раствора.

График зависимости параметра системы, связанного с концентрацией титруемого вещества, титранта или продукта, от состава раствора в процессе титрования называют кривой титрования.

Кривые титрования помогают выбрать индикатор, оценить погрешность, наглядно проследить за ходом титрования.

При построении кривых по осям координат можно откладывать разные величины. Если по оси ординат отложить логарифм концентрации (или отношения концентра­ций) или величину, пропорциональную этому логарифму, получаются логарифмические кривые титрования.

Если же по оси ординат откладывать концентрацию или физико-химический параметр, пропорциональ­ный концентрации, получаются линейные кривые титрования.

По оси абсцисс обычно откладывают объем добавленного титранта V_т или степень оттитрованности f, т. е. отношение количества оттитрованного в данный момент вещества п_т к исходному количеству n₀. Поскольку с_тV_т = п_т и n₀ = с₀V₀ = с_тV_тэ, получаем

где V_т – объем титранта, добавленный к данному моменту титрования; V₀ – исходный объем титруемого вещества; V_тэ – объем титранта, добавленный к моменту эквивалентности; с₀ и с_т – молярные концентрации эквивалентов (или нормальные концентрации) титруемого вещества и титранта.

Степень оттитрованности иногда выражается в процентах. До т.э. f 1 (> 100%), в т.э. f = 1 (100%).

В некоторых случаях продукты реакции титрования практически не влияют на равновесные концентрации [А] или [Т]. Например, при титровании сильной кислоты сильным основанием, при осадительном титровании, при комплексонометрическом титровании продукты (Н₂О, малорастворимое соединение или комплекс) практически выводятся из реак­ции. В этих случаях при построении кривых титрования по оси ординат можно отложить логарифм концентрации А (или Т). Такие кривые называют монологарифмическими.

Если же продукты реакции каким-то образом влияют на [А] или [Т], то при расчете [А] следует учитывать рав­новесные концентрации продуктов. Например, при титровании слабых кислот (или оснований) и окислительно-восста­новительном титровании получаются со­пряженные вещества: при титровании сла­бой кислоты – сопряженное основание, при титровании окислителя – его восстановленная форма. Переменный параметр (рН или Е) будет определяться отношением концентраций сопряженной пары. Кривые, по оси ординат которых отложен логарифм отношения концентраций (или пропорциональная ему величина), называют часто билогарифмическими.

Монологарифмическая кривая титрования	Билогарифмическая кривая титрования

Логарифмические кривые имеют S-образную форму. На кривых имеются области плавного (до и после ТЭ) и резкого (вблизи ТЭ) изменения рассчитываемого (или измеряемого) параметра. Область резкого изменения называют скачком титрования. Границы скачка уста­навливаются в зависимости от заданной точности титрования. Чем выше требования к точности определения, тем уже скачок титрования. На вели­чину скачка влияет ряд факторов: константа равновесия реакции, концен­трация веществ, температура, ионная сила и др.

Кривую титрования можно охарактеризовать крутизной, которая является мерой чувствительности и точности титрования. Чем больше значение индекса крутизны, тем чувствительнее метод.

Для фиксирования конца титрования используют визуальные и инструментальные методы. К инструментальным методам относятся: потенциометрическое, амперометрическое, фотометрическое титрование.

При визуальном обнаружении ТЭ пользуются индикаторами(от лат. Indicare – показывать, обнаруживать). Это вещества, окраска которых изменяется при определенном значении параметра.

В первых титриметрических определениях (1729) в качестве основания использовали карбонат калия (поташ) и точку эквивалентности устанавливали по прекращению выделения газа. Впоследствии в методе кислотно-основного титрования наиболее широкое распространение получили цветные индикаторы, окраска которых зависела от рН раствора. Первое титрование с применением цветного индикато­ра выполнил У. Льюис в 1767 г, и первым индикатором, исполь­зованным для этой цели, был лакмус, хотя индикаторные свойст­ва различных растительных экстрактов были известны значи­тельно раньше.

В конце XIX века в практике титриметрического анализа стали применять синтетические индикаторы: сначала фенолфталеин, а затем азокрасители и другие соединения. В отличие от природных индикаторов они обладают достаточной химической устойчивостью, постоянством и воспроизводимостью их цвета при изменении рН раствора. Использование синтетических индикаторов позволило существенно повысить точность титриметрических методов анализа. Из растительных экстрактов до настоящего вре­мени сохранили определенное значение лишь лакмус и куркума, применяемые главным образом для качественных испытаний.

Цветные индикаторы в кислотно-основном титровании – это слабые органические кислоты и основания, протонированные и непротонированные формы которых различаются по структуре и окраске. Они частично диссоциируют по схеме:

К индикаторам предъявляют ряд требований:

1. Индикатор должен обладать высоким светопоглощением так, чтобы окраска даже его небольшого количества была заметна для глаза. Большая концентрация индикатора может привести к расходу на него титранта.

2. Переход окраски должен быть контрастным.

3. Область перехода окраски должна быть как можно уже.

Интервал рН, в котором индикатор изменяет свою окраску, называют интервалом перехода индикатора.

Середина области перехода окраски индикатора называется показателем индикатора и фактически отождествляется с конечной точкой титрования.

Для сужения области перехода окраски и увеличения контрастности применяют смешанные индикаторы, которые составляют из индикатора и красителя. При определенном значении рН цвет красителя является дополнительным к цвету индикатора – в результате в этой точке окраска будет серой, а переход от окрашенного раствора к серому – контрастным.

На область перехода окраски индикатора (положение и интервал) влияют все факторы, от которых зависит константа равновесия: ионная сила, температура, посторонние вещества, растворитель, а также концентрация индикатора.

Ионная сила по-разному влияет на индикаторы разных групп в зависимости от того, заряженной или незаряженной является кислотная или щелочная форма.

Интервал перехода индикатора смещается при нагревании.

Из посторонних веществ следует отметить влияние углекислого газа, который уменьшает рН водного раствора, а также высокомолекулярных веществ, которые приводят к взаимодействию кислотных и основных групп белков и индикаторов и адсорбции индикаторов на поверхности коллоидных частиц (белковая ошибка титрования).

Индикатор выбирают так, чтобы его окраска изменялась в пределах установленного скачка титрования (не обязательно в ТЭ). При этом точка изменения окраски индикатора (конечная точка титрования, КТТ) не совпадает с ТЭ, что вызывает погрешность титрования (положительную, если титрование заканчивается после достижения ТЭ, и отрицательную, если раньше). Для правильного выбора индикатора и оценки погрешности титрования необходимо построение кривой титрования.

В принципе для выбора индикато­ра нет необходимости строить всю кривую: достаточно рассчитать значение параметра на границах заданного скачка, исходя из требуемой точности определения.

Линейные кривые строят, откладывая по оси ординат свойство системы, прямо пропорциональное концентрации определяемого вещества, титранта, продукта реакции или их комбинации. Таким свойством может быть электродный потенциал, светопоглощение, электрическая проводимость и т.д.

Примеры возможных типов линейных кривых титрования:

у – свойство, f – степень оттитрованности

а — сигнал обусловлен титрантом; б — сигнал обусловлен титруемым веществом; в — сигнал обусловлен и титруемым веществом и титрантом; г — сигнал обусловлен продуктом взаимодействия титранта и титруемого вещества

Кривые состоят из 2 прямолинейных отрезков, пересе­кающихся в ТЭ. Резкий перегиб в ТЭ наблюдается, если константа равновесия реакции достаточно велика (k >> 10 3 ). В про­тивном случае вблизи ТЭ происходит искривление прямолинейных уча­стков. В этом случае ТЭ находят экстраполяцией (графической или рас­четной) линейных участков, достаточно удаленных от ТЭ, когда реакция практически смещена влево или вправо. Достоинством линейных кривых является простота построения: в благоприятных случаях кривую можно построить по 4 результатам измерения (двум – при f 1).

Линейные кривые обычно получают экспериментально при фотометрическом, кондуктометрическом, термометрическом и радиометрическом титровании.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

• ← Адженда что это за слово
• Как выглядят сертификаты гоар аветисян →