М. Рябов - Сборник основных формул по химии для ВУЗов

Титр по определяемому веществу – количество граммов определяемого вещества, которое реагирует с 1 мл титранта.

Прямое титрование – простейший прием титрования, заключающийся в том, что к определенному объему раствора определяемого вещества (А) по каплям приливают титрант (рабочий раствор) вещества (В).

Обратное титрование – процесс титрования, при котором к определенному объему раствора определяемого вещества (А) приливают точно известный объем титранта (В 1), взятого в избытке. Избыток не вошедшего в реакцию вещества (В 1) оттитровывают раствором другого титранта (В 2) точно известной концентрации.

Заместительное титрование. Процесс титрования, при котором к определяемому веществу (А) прибавляют вспомогательное вещество (Р), реагирующее с ним с выделением эквивалентного количества нового вещества (А 1), которое оттитровывают соответствующим титрантом (В). Таким образом, вместо непосредственного титрования определяемого вещества (А) титруют его заместитель (А 1). Так как количества A и A 1эквивалентны, то количество вещества эквивалента определяемого вещества n э(А) равно количеству вещества эквивалента титранта n э(В):

Уравнение реакции: Н ++ OH¯ → Н 2O или Н 3O ++ OH¯ → 2Н 2O.

Основные титранты (рабочие растворы): растворы сильных кислот (HCl или H 2SO 4) и сильных оснований (NaOH или KOH).

Установочные вещества (или первичные стандарты): тетраборат натрия Na 2B 4O 7 × 10 Н 2O, карбонат натрия Na 2CO 3, щавелевая кислота Н 2С 2O 4• 2Н 2O, янтарная кислота Н 2С 4Н 4O 4.

Индикаторы: кислотно-основные индикаторы (см. таблицу).

Характеристики некоторых индикаторов приведены в таблице.

Титрование сильной кислоты сильным основанием

HCl + NaOH → NaCl + Н 2O

Н ++ OH¯ → Н 2O

В точке эквивалентности образуется соль сильной кислоты и сильного основания, которая не подвергается гидролизу. Реакция среды будет нейтральной (рН = 7). В данном случае индикатором может служить лакмус.

Титрование слабой кислоты сильным основанием

CH 3COOH + NaOH → CH 3COONa + Н 2O

CH 3COOH + OH¯ – > CHgCOO¯ + Н 2O

Образующаяся соль слабой кислоты и сильного основания в растворе подвергается гидролизу:

CH 3COO¯ + HOH → CH 3COOH + OH¯

Точка эквивалентности в этом случае будет находиться в щелочной среде, поэтому следует применять индикатор, меняющий окраску при рН < 7, например фенолфталеин.

Титрование слабого основания сильной кислотой

NH 4OH + HCl → NH 4Cl + Н 2O

NH 4OH + Н + → NH 4 ++ Н 2O

Образующаяся соль в растворе подвергается гидролизу:

NH 4 ++ HOH → NH 4OH + Н +

Точка эквивалентности будет находиться в кислой среде, поэтому можно применять индикатор, меняющий свою окраску при рН < 7, например метилоранж.

Комплексонометрия – титриметриче-ский метод анализа, основанный на реакциях комплексообразования определяемых ионов металлов с некоторыми органическими веществами, в частности с комплексонами.

Комплексоны – аминополикарбоновые кислоты и их производные (соли).

В титриметрическом анализе широко используется один из представителей класса комплексонов – динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Ма 2Н 2ЭДТА). Этот комплексон часто называют также трилоном Б или комплексном III:

Трилон Б со многими катионами металлов образует прочные, растворимые в воде внутрикомплексные соединения (хелаты). При образовании хелата катионы металла замещают два атома водорода в карбоксильных группах трилона Б и образуют координационные связи с участием атомов азота аминогрупп.

Уравнение реакции: Ме 2++ Н 2ЭДТА 2- → [МеЭДТА] 2-+ 2Н +

Основные титранты (рабочие растворы): трилон Б, MgSO 4, CaCl 2

Установочные вещества (или первичные стандарты): MgSO 4, CaCl 2

Индикаторы: металлохромные индикаторы, эриохром черный Т

При рН = 7-11 анион этого индикатора (HInd 2-) имеет синюю окраску. С катионами металлов (Са 2+, Mg 2+, Zn 2+и др.) в слабощелочном растворе в присутствии аммиачного буфера (рН = 8-10) он образует комплексные соединения винно-красного цвета по схеме:

При титровании исследуемого раствора трилоном Б:

Константы нестойкости комплексов равны соответственно:

K н([CaInd]¯) = 3,9 • 10 -6

K н([СаЭДТА] 2-) = 2,7 • 10 -11

K н([MgInd]¯) = 1,0 •1 0 -7

K н([MgЭДTA] 2-) = 2,0 • 10 -9

Гидрокарбонатная (временная) жесткость обусловлена присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния: Са(HCO 3) 2и Mg(HCO 3) 2. Она почти полностью устраняется при кипячении воды, так как растворимые гидрокарбонаты при этом разлагаются с образованием нерастворимых карбонатов кальция и магния и гидроксо-карбонатов магния:

Са(HCO 3) 2= CaCO 3↓ + CO 2↑ + H 2O

Mg(HCO 3) 2= MgCO 3↓ + CO 2↑ + H 2O

2Mg(HCO 3) 2= (MgOH) 2CO 3↓ + 3CO 2↑ + H 2O

Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в ней преимущественно сульфатов и хлоридов кальция и магния и при кипячении не устраняется.

Сумма величин временной и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды:

Ж общ.= Ж вр.+ Ж пост.

Существуют различные способы определения жесткости воды: определение временной жесткости с помощью метода нейтрализации; комплексонометрический метод определения общей жесткости.

Гидрокарбонатная жесткость воды определяется титрованием воды раствором соляной кислоты в присутствии метилового оранжевого, так как рН в точке эквивалентности находится в области перехода окраски этого индикатора.