Учебное пособие для студентов II курса гапоу со «ннхт»
|
Скачать 1.21 Mb.
|
Основные методы титриметрического анализа В титриметрическом анализе используются реакции различного типа: кислотно-основного взаимодействия, комплексообразования, окисления-восстановления, осаждения, ионного обмена и другие, удовлетворяющие перечисленным выше требованиям, предъявляемым к титриметрическим реакциям. Отдельные титриметрические методы получили название по типу основной реакции, протекающей при титриметрическом титровании или по названию титранта (аргентометрия – титрант: раствор AgNO3, перманганатометрия – титрант: раствор KMnO4). По способу фиксирования точки эквивалентности выделяют следующие методы титрования: с цветной индикацией; потенциометрического титрования; кондуктометрического титрования; фотометрического титрования. При классификации по типу основной реакции, протекающей при титровании, различают: методы кислотно-основного взаимодействия, связанного с процессом передачи протона: H+ + OH- = H2O CH3COOH + OH- = CH3COO- + H2O CO32- + H+ = HCO3- Т.э. фиксируется кислотно-основным индикатором. методы комплексообразования, использующие реакции образования комплексных соединений: Hg2+ + 2Cl- = HgCl2 Hg2+ + 4J- ↔ [HgJ4]2- Ag+ + 2CN- ↔ [Ag(CN)2]- Mg2+ + H2Y2- = MgY2- + 2H+ комплексонометрия методы осаждения, основанные на реакциях образования малорастворимых соединений: Ag+ + Cl- = AgCl аргентометрия Hg22+ + 2Cl- = Hg2Cl2 меркурометрия методы окисления-восстановления: MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O перманганатометрия 2 S2O32- + J2 = S4O62- + 2J- иодометрия Т.э. фиксируется с помощию окислительно-восстановительных индикаторов. Для каждого из указанных методов есть свои особенности: приготовление и свойства рабочих растворов;виды кривых титрования; погрешности определения;способы фиксации т.э.;практическое применение. Погрешности титрования При титровании возможны случайные погрешности, которые связаны с измерением объема и массы навески, и систематические, связанные с несовпадением точки эквивалентности и точки конца титрования. Случайные погрешности обрабатываются по законам математической статистики. Систематические погрешности могут быть положительными (перетитрование) и отрицательными (недотитрование). Оценку систематической погрешности проводят расчетным способом. Её величина обычно колеблется от сотых до нескольких десятых процента в зависимости от природы, концентрации титранта, титруемого вещества и интервала перехода индикатора (значение рТ). Однако при неправильном выборе индикаторе величина систематической погрешности может составить целые проценты. Для уменьшения систематической погрешности рекомендуется использовать контрольный раствор, называемый также «холостым» или «свидетелем». Расчет результатов и погрешности прямого титрования при титровании всего раствора или его аликвоты Для случая титрования раствора соляной кислоты раствором гидроксида натрия такой расчет выглядит следующим образом. Известны концентрация (молярная концентрация эквивалентов) и объем гидроксида натрия, пошедший на титрование пробы соляной кислоты. В точке эквивалентности количество вещества HCl = количеству вещества NaOH, т.е. n (HCl) = n(NaOH). CN(NaOH) ∙ V(NaOH) n(NaOH) = ---------------------------- 1000 CN(HCl) ∙ V(HCl) n( HCl) = ---------------------------- 1000 CN(NaOH) ∙V(NaOH) = CN(HCl) ∙V(HCl) или в общем виде CN1 ∙ V1 = CN2 ∙ V2 ( NB!! Количество вещества при разбавлении не меняется) Это уравнение позволяет рассчитать любую из 4-х величин, если известны другие. CN(NaOH) ∙ V(NaOH) m(HCl) = n(HCl) ∙ Mэкв HCl = ---------------------------- Mэкв HCl (1) 1000 Например, на титрование раствора соляной кислоты было израсходовано 22,52 мл NaOH с концентрацией CN(NaOH) = 0,1048 моль экв/л. Тогда массу HCl в растворе можно вычислить следующим образом: 0,1048 ∙ 22,52 m(HCl) = ------------------- 36,461 = 0,08605 г (4 значащие цифры после запятой) 1000 Уравнение (1) используют для определения погрешности прямого титриметрического анализа. _______________________ _________________________ Sm /m = √(Sc/c)2 + (SV/V)2 + (SM/M)2 = √(0,0002/0,1)2 + (0,02/20)2 + 0 = 2,2∙10-3 = 0,22% При работе с 0,1N растворами абсолютная погрешность установления молярной концентрации эквивалента титранта Sc не превышает ± 0,0002, погрешность измерения объема титранта SV по обычной бюретке составляет < 0,02 мл, а погрешность в величине молярной массы эквивалента SM мала. Если титруют не весь раствор гидроксида натрия, а аликвоты, то результат рассчитывают по формуле: CN(NaOH) ∙ V(NaOH) Vк m(HCl) = n(HCl) ∙ Mэкв HCl = ---------------------------- ∙ ------- Mэкв HCl 1000 Vп Vк , Vп – объемы мерной колбы и пипетки соответственно _________________________________ Sm /m = √(Sc/c)2 + (SV/V)2 + (Sк/ Vк)2+ (Sп/ Vп)2 = __________________________________________ = √(0,0002/0,1)2 + (0,02/20)2 + (0,05/100)2 + (0,03/20)2 = 2,7∙10-3 = 0,27% Погрешность в определении от объема мерной колбы вместимостью 100 мл составляет ± 0,05 мл, а пипетки ± 0,03 мл. Теоретические основы титриметрического анализа Количественный анализ – решает задачу определения содержания (количества или концентрации) того или иного компонента в анализируемом объекте. Методы количественного анализа 1.Химические – позволяют определить составную часть объекта, заставляя участвовать в химической реакции. О ее количестве судят по количеству продукта реакции (весовой метод) или по количеству затраченных реактивов (объемный метод). 2.Инструментальные (требуют применения приборов): физические – о количестве вещества судят по какому-либо физическому свойству; физико-химические – о количестве вещества судят по изменению физико-химического свойства при проведении химической реакции. Титриметрический (объемный) анализ Сущность метода – измеряется объем реактива с точно известной концентрацией, затрачиваемый на реакцию с исследуемым компонентом. Следовательно: 1.Объемный анализ основан на химическом взаимодействии двух веществ, находящихся в растворенном состоянии: с1 х А + В V1 V2 2.Для определения концентрации одного из веществ в растворе необходимо: знать точную концентрацию другого вещества; измерить точные объемы растворов реагирующих веществ в момент, когда эти вещества прореагируют полностью, согласно уравнению реакции; для этого добавление одного раствора к другому ведут постепенно, маленькими порциями. 3.На основании закона эквивалентов вычисляют неизвестную концентрацию. Титрованный раствор – раствор с точно известной концентрацией (титрант). Титрование – основная операция в объемном анализе – последовательное добавление в исследуемый раствор, находящийся в конической колбе, раствора титранта из специального измерительного прибора – бюретки. Момент окончания реакции называют точкой эквивалентности. Способы ее фиксирования 1. По изменению цвета раствора титранта или специальных веществ – индикаторов. 2. По выпадению осадка или по изменению его цвета. 3. По изменению физико-химических свойств (электропроводности, потенциала электрода, светопоглощения и др). бюретка титрант анализируемый раствор Требования к реакциям в объемном анализе 1. Возможность фиксирования точки эквивалентности. 2. Реакция должна идти быстро и быть практически необратимой. 3. Не должны протекать побочные процессы, т.е. титрант должен расходоваться только на реакцию с определяемым веществом. Методы титриметрического анализа (классификация по характеру реакции) 1. Метод нейтрализации – основан на реакции нейтрализации: Н+ + ОН Н2О Определяют количество кислот, оснований, солей, подвергающихся гидролизу, и любых веществ, реагирующих с кислотами и основаниями. 2. Метод оксидиметрии – основан на окислительно-восстановительных реакциях (перманганатометрия, иодометрия, броматометрия и др.). 3. Метод осаждения – основан на реакциях, сопровождающихся образованием осадка (аргентометрия, тиоцианатометрия). 4. Метод комплексонометрии – основан на реакциях образования комплексных соединений (комплексонометрия). Условия, необходимые для выполнения объемного анализа. 1. Растворы с точно известной концентрацией. 2. Мерная посуда для измерения объемов растворов. 3. Индикаторы или приборы для фиксирования точки эквивалентности. Основные виды концентраций в объемном анализе Титр (Т, г/мл) – масса вещества, содержащегося в 1 мл раствора. Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация,С(1/z X) или Сн , моль/л) количество вещества эквивалента в 1 литре раствора. Растворы с точной известной концентрацией 1.Стандартные (приготовленные) готовят по точной навеске вещества путем растворения в мерной колбе. Концентрацию рассчитывают по формуле: Т= m/V. Стандартные (исходные) вещества для приготовления таких растворов должны отвечать следующим требованиям: 1. Химически чистые или можно легко очистить. 2. Строго соответствуют химической формуле. 3. Устойчивы при хранении в сухом и растворенном виде. 4. Хорошо растворимы в воде. 5. Желательна большая молярная масса эквивалента. Таким требованиям отвечают: щавелевая кислота Н2С2О4·2Н2О, сода Na2CO3, тетраборат натрия Na2B4O7·10H2O, К2СО3, K2Cr2O7 и др. 2.Стандартизированные (установленные) – точную концентрацию которых устанавливают с помощью стандартных растворов. Готовят раствор приблизительной концентрации, а затем определяют точную концентрацию путем титрования приготовленным раствором. 3.Из фиксаналов количество вещества эквивалента в стеклянной ампуле растворяют в объёме мерной колбы. Мерная посуда, применяемая в объемном анализе Мерные колбы – плоскодонные колбы с узкой длинной шейкой, 1на которую нанесена метка в виде кольца. Служат для приготовления растворов с точно известной концентрацией и точным объемом. Пипетки – стеклянные градуированные трубки, иногда с расширением в середине. Предназначены для переноса точного объема раствора в колбу для титрования. Бюретки – цилиндрические градуированные трубки с краном или резиновым затвором. Предназначены для измерения объемов растворов, идущих на титрование. Основные расчетные формулы При вычислении используются следующие обозначения и единицы измерения: Т – титр раствора, г/мл; m – масса вещества в растворе, г; V – объем раствора, мл; С(1/z X) – молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация), моль/л; 1/z·M(X) – молярная масса эквивалента, г/моль; n – число моль эквивалентов.     Погрешности анализа и точность вычислений Погрешностью измерения называют отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность анализа равна Δx = (xэксп – xист), где Δx – абсолютная погрешнось; xэксп результат анализа; xист – истинное содержание анализируемого компонента в пробе. Относительной погрешностью измерения называется отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины  Систематической погрешностью называют постоянную по знаку и величине погрешность измерения. Систематическая погрешность или только занижает или только завышает результат. Её можно предусмотреть или устранить. Погрешности, которые изменяются при повторных измерениях случайным образом, называются случайными. Их нельзя устранить, можно только уменьшить, увеличив число параллельных измерений. Грубые погрешности, искажающие результат, называют промахами (разлив раствора, просыпание навески и т.п.). При выполнении расчётов следует учитывать следующие математические правила. Результат анализа приближённое число, содержащее несколько цифр. Количество цифр определяется целями анализа. Если точность анализа не оговаривается заранее, то следует иметь в виду, что концентрация вычисляется до четвёртой значащей цифры после запятой, масса до четвёртого знака после запятой, процентное содержание (массовая доля) до сотых долей. Значащими цифрами являются все цифры, отличные от нуля. Сам нуль является значащим, если он расположен между значащими цифрами или после них. Например, в числах 5,2304 и 1,3710 нули значимы, а в числе 0,0643 незначимы. Каждый результат не может быть точнее, чем это позволяют измерительные приборы, и математическими расчётами точность анализа повысить нельзя. Лишние цифры рекомендуется округлять по следующим правилам. 1. Если последняя цифра 4, то её отбрасывают, а если она > 5, то прибавляют единицу к предыдущей цифре. Когда последняя цифра 5, то её отбрасывают, если перед ней стоит чётная цифра; и прибавляют единицу к предыдущей цифре, если она нечётная. Непример, 12,465 12,46 но 12,475 12,48. 2. При сложении и вычитании приближённых чисел необходимо в результате сохранять столько десятичных знаков, сколько их содержится в числе с наименьшим числом десятичных знаков. Например, если складывают числа: 39,102; 186,2071; 63,9976, результат должен иметь три десятичных знака (289,307). 3. При умножении и делении в результате надо сохранять столько цифр, сколько требуется для данной измеряемой величины. Например, при вычислении массы по формуле: m=ТV, несмотря на то, что объёмы измеряют до сотых долей, результат должен содержать четыре значащие цифры. 4. В промежуточных подсчётах следует брать результат на одну цифру больше, чем рекомендуют правила. В конечном результате эту цифру округляют. |
Похожие:
 |
Presidency of the United States of America Учебное пособие для студентов четвертого курса Учебное пособие предназначено для студентов 4 курса специальности 032301. 65- регионоведение |
 |
Учебное пособие по английскому языку часть I для I курса Данное учебное пособие прнедназначено для студентов 1 курса миу и является первой частью пособия по общему языку |
|
Учебное пособие к курсу “Upstream” Уровни А2―В1 Издательство «мгимо-университет» Учебное пособие предназначено для студентов 2 курса факультета мэо, которые изучают английский как второй иностранный язык |
|
Учебное пособие представляет собой часть учебного комплекса, предназначенного... Е-30 English for Specialists in Adapted Physical Education: учеб пособие для студентов первого курса Института медицины, экологии... |
|
Учебное пособие для модульно-рейтинговой технологии обучения Допущено... Учебное пособие предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей вузов |
|
Учебное пособие "Архитектуры графических систем" машинная графика... Назначение курса обучение машинной графике студентов физико-технического профиля. Курс ориентирован на две основные категории будущих... |
|
Учебное пособие к практическим занятиям для студентов специальности 050715 «Логопедия» Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями действующего Государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебное пособие для студентов специальности 090800 «Бурение нефтяных и газовых скважин» Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов, обучающихся по направлению “Нефтегазовое дело” |
|
Учебное пособие «Русский язык и деловая документация» подготовлено... Пособие содержит теоретический материал по темам курса, вопросы для проверки знаний, упражнения для практической отработки навыков... |
|
Кредитный анализ в коммерческом банке учебное пособие Учебное пособие предназначено для студентов магистерских программ направления «Финансы и кредит» ивыпускного курса бакалавриата направления... |
|
Учебное пособие к лабораторным занятиям по фармацевтической химии... Методическое пособие «Анализ органических лекарственных веществ» предназначено для проведения лабораторно-практических занятий у... |
|
Учебное пособие для подготовки студентов Учебное пособие для подготовки студентов к итоговой государственной аттестации (подготовке выпускной квалификационной работы) по... |
|
Учебное пособие для подготовки студентов Учебное пособие для подготовки студентов к итоговой государственной аттестации (подготовке выпускной квалификационной работы) по... |
|
Учебное пособие для студентов по дисциплине «общие аспекты сестринского ухода» Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Сестринское дело», «Акушерское дело» |
|
Учебное пособие предназначено для студентов дневной формы обучения... Пособие рекомендовано для обеспечения базового курса дневного обучения в техническом вузе |
|
Учебное пособие Тольятти 2011 г. Авторы: Савкин С. А., Рынгач В.... Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих предмет «Артиллерийская разведка». Он составлен в соответствии с программой... |