1. Общая характеристика методов оксидиметрии. Перманганатометрия.

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 13

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

ВВЕДЕНИЕ

Титриметрический анализ (титрование) — метод количественного анализа, основанный на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом.

В зависимости от типа используемых реакций можно выделить следующие методы титриметрического анализа:

- нейтрализация

- окисления-восстановления

- осаждения (аргентометрия)

- комплексообразования (комплексонометрия)

Процесс определения титра исследуемого вещества называется - титрованием.

Во всех химических реакциях взаимодействие различных веществ друг с другом происходит в соответствии с их эквивалентами, независимо от того, являются ли эти вещества простыми или сложными. используя в качестве интенсивности аналитического сигнала измерений объем титранта, пошедший на титрование, поэтому старое название метода - объемный анализ.

Точка эквивалентности (в титриметрическом анализе) — число эквивалентов добавляемого титранта эквивалентно или равно числу эквивалентов определяемого вещества в образце. В некоторых случаях наблюдают несколько точек эквивалентности, следующих одна за другой, например, при титровании кислот или же при титровании раствора, в котором присутствует несколько определяемых ионов.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ОКСИДИМЕТРИИ. ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЯ.

1.1 ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ.

В основе оксидиметрии лежат окислительно-восстановительные реакции. При помощи титрованных растворов окислителей определяют количественно содержание восстановителей и наоборот. Оксидиметрии подразделяется на ряд методов: перманганатометрию, йодометрию, хроматометрию, броматометрию и др.

Для окислительно-восстановительных реакций свойственно:

1. во многих реакциях взаимодействуют не только окислители и восстановители, но и другие вещества (например, кислоты и щелочи);

2. реакции часто протекают в несколько стадий, причем каждая из них протекает с различной скоростью;

3. скорость реакций окислении — восстановления ниже скорости ионообменных реакций. В то время как ионные реакции протекают практически мгновенно, окислительно-восстановительные требуют более или менее продолжительного времени и особых условий, обеспечивающих быстрое доведение процесса до конца;

4. возможно разное направление реакции при одних и тех же исходных веществах. Кроме того, в процессе реакции нередко образуются вещества, изменяющие ход самой реакции.

Требования окисления — восстановления, на основе которых осуществляется количественный анализ

1. реакция должна протекать в нужном направлении и быть практически необратимой;

2. не должно протекать побочных реакций;

3. реакции должны протекать с достаточной скоростью. Очень часто скорость реакции повышают искусственно. Ее можно увеличить повышением температуры, концентрации реагирующих веществ, изменением рН раствора и применением катализатора. Учитывая свойства веществ, в каждом анализе создают условия для достижении необ­ходимой скорости реакции.

Окислитель — вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие во время химической реакции электроны, иными словами, окислитель — это акцептор электронов.

Электрохимическое окисление позволяет окислять практически любые вещества на аноде, в растворах или в расплавах. Так, самый сильный неорганический окислитель, элементарный фтор, получают электролизом расплавов фторидов.

Сильные окислители

«царская водка» — смесь одного объема азотной кислоты и трёх объёмов соляной кислоты.

HNO₃ + 3HCl ↔ NOCl + 2Cl + 2H₂O

Восстановитель - вещество, способное отдавать электроны другому веществу (окислителю). Восстановлении кислорода для образования воды (2Н₂+О₂>2Н₂О) водород является восстановителем. В биологических системах некоторые сахара являются восстановителями.

В методе оксидиметрии, применяются индикаторы которые сами являются окислителями или восстановителями. Подобные индикаторы, называемые редокс-индикаторами, легко переходят из окисленной формы в восстановленную и обратно, причем обе формы имеют различную окраску. К таким индикаторам относятся дифениламин, окисленная форма которого сине-фиолетовая, а восстановленная бесцветная, метиловый синий (окисленная форма зеленовато-голубая, восстановленная бесцветная) и др.

Для некоторых реакций имеются специфические реактивы, изменяющие окраску в эквивалентной точке данного титрования. Например, таким индикатором является крахмал, образующий с йодом адсорбционное соединение синего цвета. В некоторых случаях возможно титрование без индикатора, если окраска рабочего раствора достаточно яркая и резко изменяется в результате реакции. Примером может служить титрование с помощью раствора перманганата калия, раствор которого малинового цвета.

Методы оксидиметрии применяются в клиническом и санитарно-гигиеническом анализе. Методом перманганатометрии определяют количество кальция в крови. Этот метод применяется также для определения так называемой окисляемости воды, т. е. определения количества КМп0₄, необходимого для окисления органических веществ в сточных водах. Йодометрия используется для определения сахара в крови,свободного хлора в воде и активного хлора в хлорной извести.

1.2 ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЯ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА.

Перманганатометрия – метод объемного (титриметрического) химического анализа, основанный на применении стандартного (имеющего строго определенную концентрацию) раствора перманганата калия KMnO₄.

1.2.1 ТАБЛИЦА ИЗМЕРЕНИЯ ОКРАСКИ ПЕРМАНГАНАТА КАЛИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СРЕДЫ:

2KMnO₄ + 5K₂SO₃ + 3H₂SO₄ → 6K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O;

2KMnO₄ + 3K₂SO₃ + H₂O → 3K₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH;

2KMnO₄ + K₂SO₃ + 2KOH → K₂SO₄ + 2K₂MnO₄ + H₂O;

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn₂⁺ + 4H₂O

Окончание титрования устанавливается по отсутствию розовой окраски перманганат-иона или с помощью индикатора (например, дифениламина).Применение перманганатометрии несколько осложняется реакцией, которая может идти в конце титрования в случае недостаточной кислотности раствора и приводит к ошибкам аналитического определения восстановителей:

2MnO₄- + 3Mn₂+ + 2H₂O = 5MnO₂ + 4H⁺

Эта реакция ускоряется в присутствии диоксида марганца. Для подкисления раствора при перманганатометрии обычно используют серную кислоту, так как соляная кислота (хлорид-ионы) и азотная (примеси оксидов азота) могут окисляться перманганатом калия и тем самым искажать результаты титрования.

При хранении раствора перманганата калия идет его постепенное разложение с выделением кислорода и образованием марганца, что ведет к изменению концентрации исходного раствора.

1.3 ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАБОЧИХ РАСТВОРОВ:

Особенности объёмного анализа:

Из реактивов, используемых для приготовления рабочих растворов ,редко можно приготовить растворы точной концентрации ,взяв навеску и растворив её в воде в мерной колбе .Это связанно с их гигроскопичностью ,летучестью. Поэтому для приготовления рабочих растворов точной концентрации используют установочные вещества . Это вещества ,имеющие строго определённый химический состав ,который не изменяется в процессе приготовления растворов . Точный раствор такого вещества можно приготовить растворение его навески в мерной колбе . Раствор рабочего вещества с приблизительной концентрацией и , титруя его раствором установочного вещества , определяют точную концентрацию рабочего раствора. Этот титрованный раствор используется для объемных аналитических определений .

Рабочим раствором в перманганатометричесим методе служат растворы оксалата аммония и перманганата калия.

Для приготовления рабочего раствора оксалата аммония необходимо рассчитать его навеску.

Расчет навески:

Необходимо приготовить 200см³ раствора оксалата аммония с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль /дм³.

Решение: mн Мэ( NH4)C2O4H2 Мэ(NH4)2C2O4H2O)= г/моль. Ответ: Потребуется взвесить 0,710г/моль оксалата аммония     Отве

Дано :

V=200см³

С_э=0,05 моль /дм³

m_н-?

В мерную колбу емкостью 200см³ на 1/3 залила дистиллированной водой, навеску оксалата аммония без потерь перенесла в мерную колбу , перемешала до однородной массы, закрыла пробкой.

Приготовления рабочего раствора перманганата калия :

Использовать дважды перегнанную дистиллированную воду (при вторичной перегонке к воде добавляют немного перманганата калия). Если нет возможности использовать бидистиллят, приготовленный раствор перманганат калия кипятят, охлаждают и отделяют выпавший осадок оксида марганца фильтрованием через стеклянный фильтр. Концентрацию (нормальность) раствора перманганата калия устанавливают титрованием точной навески щавелевой кислоты или оксалата натрия. Перманганатометрически определяют железо(2⁺), хром(3⁺), таллий(1⁺), вольфрам(V), ванадий(IV), сурьму(III), пероксид водорода, гидразин, органические вещества. Перманганатометрическое титрование применяется для определения очень сильных восстановителей, реагирующих с катионами железа(3⁺), переводя их в катионы железа(2⁺), которые оттитровывают перманганатом калия. Метод используется также для косвенных определений, например в феррометрии, суть которого заключается в восстановлении окислителей катионами железа(2⁺), избыток которого реагирует с перманганатом калия.Обратным перманганатометрическим титрованием определяют восстановители, медленно реагирующие с перманганатом калия – такие как иодиды, цианиды, тиоцианаты и т.п.

1.4 ПРИЁМЫ ТИТРОВАНИЯ В ПЕРМАНГАНАТОМАТРИИ.

- При прямом титровании к раствору определяемого вещества (аликвоте или навеске, титруемому веществу) добавляют небольшими порциям раствор титрант (рабочий раствор).

- При обратном титровании к раствору определяемого вещества добавляют сначала заведомый избыток специального реагента и затем титруют его остаток, не вступивший в реакцию.

- При заместительном титровании к раствору определяемого вещества добавляют сначала заведомый избыток специального реагента и затем титруют один из продуктов реакции между анализируемым веществом и добавленным реагентом.