Titrační analýza

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 19. května 2022; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Titrimetrická analýza (titrace) je metoda kvantitativní/hmotnostní analýzy , která se často používá v analytické chemii , založená na měření objemu roztoku činidla o přesně známé koncentraci spotřebovaného na reakci s analytem. Titrace je proces stanovení titru analytu. Titrace se provádí pomocí byrety naplněné titračním prostředkem.až na nulu. Titrace začínající od jiných značek se nedoporučuje, protože měřítko byrety může být nerovnoměrné. Byrety se plní pracovním roztokem přes nálevku nebo pomocí speciálních zařízení, pokud je byreta poloautomatická. Koncový bod titrace (nezaměňovat s bodem ekvivalence ) se určuje pomocí indikátorů nebo fyzikálně-chemických metod (elektrickou vodivostí, propustností světla, potenciálem indikační elektrody atd.). Výsledky analýzy se vypočítají podle množství pracovního roztoku použitého pro titraci.

Typy titrimetrické analýzy

Titrimetrická analýza může být založena na různých typech chemických reakcí - s přenosem protonu , elektronu , elektronového páru , precipitačními procesy :

acidobazická titrace - neutralizační reakce (acidimetrie (H 3 O + ), alkalimetrie (OH - ));
redoxní titrace ( permanganatometrie ( KMnO 4 ), jodometrie ( I 2 ), chromatografie ( K 2 Cr 2 O 7 ), bromatometrie ( KBrO 3 ), jodotometrie ( KIO 3 ), cerimetrie ( Ce(SO 4 ) 3 ), vanadatometrie ( NH 4 VO 3 ), titanometrie ( TiCl 3 ), chromometrie ( CrCl 2 ), askorbinometrie ( C 6 H 8 O 6 )) - redoxní reakce ;
srážecí titrace ( argentometrie ( AgNO 3 ), hexokyanoferratometrie, merkurometrie ( Hg 2 (NO 3 ) 2 )) - reakce probíhající za vzniku špatně rozpustné sloučeniny při změně koncentrace vysrážených iontů v roztoku;
komplexometrická titrace - reakce založené na tvorbě silných komplexních sloučenin , např. s komplexonem (obvykle EDTA ), při změně koncentrace kovových iontů v titrovaném roztoku [1] .

Typy titrace

Rozlišuje se mezi přímou, zpětnou titrací a titrací substituentů.

Při přímé titraci se titrační roztok (pracovní roztok) přidává po malých dávkách do roztoku analytu ( alikvotní nebo zvážený vzorek, titrovatelná látka ).
Při zpětné titraci se do roztoku analytu nejprve přidá známý přebytek speciálního činidla a poté se titruje jeho zbytek, který nevstoupil do reakce. Technika zpětné titrace se používá, pokud je rychlost reakce nízká, nelze najít indikátor nebo jsou pozorovány vedlejší účinky (například ztráty analytu v důsledku těkavosti ).

Příklady zpětné titrace:

1) Přímá titrace oxidu manganatého MnO 2 síranem železnatým FeSO 4 není možná kvůli nízké reakční rychlosti:

{\mathsf ({\mbox{Mn}}{\mbox{O}}_{2}}}+2{\mbox{Fe}}^{2+}+4{\mbox{H}} ^{+}\leftrightarrow {\mbox{Mn}}^{2+}+2{\mbox{Fe}}^{3+}+2{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O }}

Proto se vzorek Mn02 zpracuje se standardním roztokem FeS04 , odebraným ve známém přebytku, a zahřívá se, dokud není reakce dokončena. Nezreagované Fe 2+ se titruje standardním roztokem dichromanu draselného K 2 Cr 2 O 7 .

2) Stechiometrické reakce

{\mathsf {5}}{{\mbox{N}}{\mbox{O}}_{2}^{-}}+2{{\mbox{Mn}}{\mbox{O} }_{4}^{-}}+6{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Mn}}^{2+}+5{{\mbox{N}}{\ mbox{O}}_{3}^{-}}+3{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}

komplikované rozkladem kyseliny dusité HNO 2 , vznikající v kyselém prostředí:

{\mathsf {2}}{{\mbox{H}}{\mbox{N}}{\mbox{O}}_{2}}\leftrightarrow {\mbox{N}}{\mbox{ O))+{\mbox{N}}{\mbox{O}}_{2}+{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}

Vzhledem k těkavosti oxidů dusíku dochází ke ztrátě analytu. Proto se k dusitanu přidá přebytek standardního roztoku manganistanu draselného KMnO 4 , okyselí se a po ukončení reakce se titruje zbývající manganistanový iont.

Při substituční titraci se provede stechiometrická reakce analytu s pomocným činidlem a produkt získaný v ekvivalentním množství se titruje vhodným titračem. Substituční titrace se používá, pokud je reakce nestechiometrická nebo probíhá pomalu.

Příklady substituční titrace:

1) Interakce dichromanových (Cr 2 O 7 2- ) a thiosíranových (S 2 O 3 2- ) iontů probíhá nestechiometricky. Proto se k roztoku jodidu draselného KI přidá roztok obsahující Cr 2 O 7 2- , který s ním stechiometricky reaguje :

{\mathsf {{\mbox{Cr}}_{2}{\mbox{O}}_{7}^{2-}}}+6{\mbox{I}}^{-}+ 14{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Cr}}^{3+}+3{\mbox{I}}_{2}+7{\mbox{H}}_ {2}{\mbox{O}}

Uvolněný jód v množství ekvivalentním dichromanu se titruje roztokem thiosíranu sodného Na2S203 :

{\mathsf {\mbox{I}}}_{2}+2{{\mbox{S}}_{2}{\mbox{O}}_{3}^{2-}}\ leftrightarrow 2{\mbox{I}}^{-}+{{\mbox{S}}_{4}{\mbox{O}}_{6}^{2-}}

2) Ke stanovení olova se provádí několik po sobě jdoucích stechiometrických substitučních reakcí:

{\mathsf {\mbox{Pb}}}^{2+}+{{\mbox{Cr}}{\mbox{O}}_{4}^{2-}}\leftrightarrow {{\ mbox{Pb}}{\mbox{Cr}}{\mbox{O}}_{4}}

{\mathsf {2{\mbox{Pb}}{\mbox{Cr}}{\mbox{O}}_{4}}}+2{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Pb}}^{2+}+{{\mbox{Cr}}_{2}{\mbox{O}}_{7}^{2-}}+{\mbox{H} }_{2}{\mbox{O}}

{\mathsf {{\mbox{Cr}}_{2}{\mbox{O}}_{7}^{2-}}}+6{\mbox{I}}^{-}+ 14{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Cr}}^{3+}+3{\mbox{I}}_{2}+7{\mbox{H}}_ {2}{\mbox{O}}

{\mathsf {\mbox{I}}}_{2}+2{{\mbox{S}}_{2}{\mbox{O}}_{3}^{2-}}\ leftrightarrow 2{\mbox{I}}^{-}+{{\mbox{S}}_{4}{\mbox{O}}_{6}^{2-}}

Množství thiosíranového iontu je ekvivalentní množství olovnatých iontů [1] .

Způsoby práce při titraci

Metoda pipetování: titrace různých podílů roztoku ( alikvotů ), odebraných pipetou z odměrné baňky o určitém objemu, ve které je rozpuštěn vzorek analytu. Z výsledků paralelních titrací se zjistí aritmetický průměr a použije se k výpočtu hmotnosti analytu.
Metoda odděleného vážení: určitý počet navážených dávek látky odebraných na analytických vahách se rozpustí v malých objemech rozpouštědla a titruje se v každém roztoku.

Metoda pipetování je rychlejší a méně pracná, ale také méně přesná než metoda jednotlivých vzorků [1] .

Galerie

Proces titrace
Školáci se učí titrovat
Zařízení pro automatickou titraci

Poznámky

↑ 1 2 3 Základy analytické chemie, 2004 .

Literatura

Základy analytické chemie / ed. Yu. A. Zolotová . - 3., revidováno. a doplňkové - M .: Vyšší. škola, 2004. - T. 2. - 503 s. — (Klasická vysokoškolská učebnice).