A titer beállítása a laboratóriumi berendezések egyik legfontosabb művelete. Az elemzés eredménye a titrált oldat helyes elkészítésétől függ. Nem szabad megfeledkeznünk arról sem, hogy például egy üzemben az elemzési adatok alapján figyelik a technológiai folyamat lefolyását, és a hibás elemzés bizonyos bonyodalmakhoz vezethet. Mivel minden analízist szinte mindig titrálás kísér, minden laboratóriumi dolgozónak jól kell ismernie a művelet végrehajtásának technikáját.

A titrált oldatokkal kapcsolatban számos szabályt meg kell jegyezni.

1. A titrált oldatoknak a lehető legfrissebbnek kell lenniük. Hosszú távú tárolás nem megengedett. Minden megoldásnak megvan a maga eltarthatósága.

2. A titrált oldatok állás közben megváltoztatják a titerüket, ezért időnként ellenőrizni kell. Ha egy különösen fontos elemzést végeznek, az oldat titerének ellenőrzése kötelező.

3. A fénynek kitett titrált oldatokat (AgNO3 oldatok stb.) sárga palackokban vagy olyanokban kell tárolni, amelyek védik az oldatot a fénytől.

4. A kálium-permanganát oldatok elkészítésekor titerüket legkorábban az elkészítés után 3-4 nappal kell megállapítani. Ugyanez vonatkozik minden egyéb megoldásra is, amely idővel vagy levegővel, üveggel stb. való érintkezéskor változhat.

5. A titrált lúgoldatokat célszerű belül paraffinnal bevont palackokban tárolni, és védeni a levegőben lévő szén-dioxid hatásától (kalcium-klorid cső nátronmésszel vagy aszkarittal),

6. Minden titrált oldatot tartalmazó palackon egyértelműen fel kell tüntetni az anyagot, a normalitást, a korrekciót, az oldat elkészítésének idejét és a titrálási ellenőrzés dátumát.

7. Savas vagy lúgos oldatok titrálásakor célszerű úgynevezett tanú oldatot használni.

A titrálás során a lombikot bal kézzel kell tartani, a bürettacsapot pedig jobb kézzel kell működtetni, hogy a folyadék egyenletesen folyjon le. Titrálásnál nagyon fontos a sebessége. Ezért ugyanazon oldat ismételt titrálásakor szükséges, hogy az oldat bürettából történő adagolásának sebessége a lehető legegyenletesebb legyen, azaz egy bizonyos mennyiségű folyadék egyszerre folyjon ki. A kezek helyzete titrálás közben az ábrán látható. 352.

A titrált oldat keveréséhez nagyon kényelmes mágneses keverőket használni. Ebben az esetben a titrálást hagyományos Erlenmeyer-lombikban és speciális, sötét színű folyadékok titrálására alkalmas lombikban is el lehet végezni.

Az elemző munka során nagy figyelmet kell fordítani a számításokra. Nem tűnnek nehéznek, ha a munka kezdetétől fogva megérted azokat a fogalmakat, amelyek minden számítás alapját képezik, vagyis a titer, a normalitás és a grammegyenérték fogalmát és a köztük lévő kapcsolatot.

Például, ha a kívánt anyagból bármilyen mintát veszünk, akkor az elkészített oldat T titere megegyezik a mintával. A osztva az oldat térfogatával (V):

Rizs. 352. Kezek helyzete titrálás közben.

a= T*1000 g

A normálitás kiszámítható, ha a tömeg ismert Aés az oldott anyag E grammegyenértéke

Ha az oldatot eltérő térfogatban, 1000 ml-nél kisebb vagy nagyobb térfogatban készítjük, a mintát 1 literre számítjuk, és ekkor a normalitás számítási képlete a következőt veszi fel.

Ez a képlet lehetővé teszi az oldat normalitásának kiszámítását a vett mintából, annak térfogatától függetlenül. Egyszerű kapcsolat van a titer, a gramm ekvivalens és a normalitás között:

A számításokban néha a normalitás korrekcióját vagy a K normalitási együtthatót használják. Ez a korrekció a T gyakorlati titer és az elméleti titer (To) aránya:

Ez a korrekció megmutatja, hogy hány milliliter pontosan normál oldat felel meg ennek az oldatnak 1 ml-ének. Ha a titrálási eredményeket (ml) megszorozzuk ezzel a korrekcióval, a kapott térfogat egy bizonyos koncentrációra, például 0,1 N-re csökken. megoldás.

A normalitáskorrekció használatának célszerűsége azonban nagyon kétséges, mivel minden számítás sikeresen elvégezhető e korrekció nélkül, ami csak bonyolítja a számítást.

Normál oldatokkal végzett munka során a feladat mindig abból adódik, hogy először meg kell határozni egy ismeretlen oldat normalitását, majd meghatározni az oldatban lévő ismeretlen anyag mennyiségét. Így minden térfogati meghatározás fő számítási és analitikai képlete a következő lesz

vagyis egy ismert oldat normalitásának szorzata egy ismert oldat térfogatával a reakció végére érve mindig egyenlő egy ismeretlen oldat normalitása az utóbbi térfogatának szorzatával. Ez a termék a reagált anyagok ekvivalenseinek számát mutatja. Innen meghatározhatjuk az A2 ismeretlen megoldás normalitását, amely egyenlő lesz

(2)

Ha az N2 értéke ismert, egy általános képletet használunk a normalitás tömeg szerinti meghatározására (a);

(3)

Mivel az elemző feladata az a érték meghatározása, ebből a képletből találnak;

(4)

Vagy a (2) képletből az N2 értéket helyettesítve kapjuk:

A megadott képletek lehetővé teszik az összes számítás elvégzését a normalitás korrekciója nélkül, mivel azt feltételezzük, hogy bármely egész vagy tört számmal kifejezhető. Minden számításnál az a legfontosabb, hogy megtaláljuk az egyenértékek számát, ha megszorozzuk a gramm egyenérték értékével, mindig megkapjuk a kívánt anyag mennyiségét.

Példa. Vegyünk egy mintát 0,5000 g vastartalmú ércből. Miután feloldotta és a kapott oldatot 100 ml-re hígította egy mérőlombikban a permangapatometriás titráláshoz, minden alkalommal vegyünk 10 ml-t a vizsgált oldatból.

KMnO4-0,0495 N oldat. Titráláshoz használt: 11,2; 11,1; 11,0; 11,1 ml KMnO4 oldat. Átlagosan 11,1 ml-t veszünk. A megoldás normalitása 11,1 0,0495 = 10 * N2, honnan

Fe mennyisége 100 ml oldatban (az Fe grammos egyenértéke ebben az esetben 55,85):

Az ércben kifejezett vastartalom százalékos kifejezéséhez az egyenlet jobb oldalát megszorozzuk JOO-val, és elosztjuk az ércmintával, azaz.

A titrálás során pontosan meg kell határozni az ekvivalencia pillanatát, pl. a rendszer állapota, amelyben az analit ekvivalens móljainak száma megegyezik a hozzáadott térfogatú titrálószerben lévő reagens ekvivalens móljainak számával. Ezt a pillanatot úgy hívják egyenértékűségi pont . Az ekvivalenciapont elérésekor a titrálást általában befejezik, és megszámolják az elfogyasztott titrálószer térfogatát. Az ekvivalenciapontot a megoldás bármely tulajdonságának éles változása határozza meg. A legszélesebb körben alkalmazott módszer az oldat színének megfigyelése. Ha az egyik reagens elszíneződött, és a reakciótermékek színtelenek vagy eltérő színűek, akkor az ekvivalencia ponton színváltozás következik be. Nagyon gyakran titrimetriás reakciókat hajtanak végre jelenlétében indikátorok - olyan anyagok, amelyek megváltoztathatják színüket a környezet savasságától függően.

Jelenleg széles körben alkalmazzák az ekvivalenciapont meghatározására szolgáló műszeres módszereket, amelyekben azt az oldatok egyes fizikai tulajdonságainak titrálás közbeni változásai határozzák meg. Az elektrotitrimetriás elemzési módszerek ezen az elven alapulnak. Például a konduktometriás módszernél egy oldat elektromos vezetőképességét mérik, a potenciometriás módszer pedig a redoxpotenciál mérésén alapul. Az ilyen módszereknél, amikor a titrálót a vizsgált oldathoz adjuk, folyamatosan rögzítjük az oldat fizikai tulajdonságaiban bekövetkezett változásokat: hőmérséklet, elektromos vezetőképesség, elektródpotenciál. Az így létrejövő térfogat-tulajdonság összefüggésben, amelyet titrálási görbének nevezünk, ugrást vagy inflexiót észlelünk az ekvivalenciaponton.

Csak azok a reakciók használhatók titrimetriás reakcióként, amelyek kielégítik a következő feltételeket.

1. A reakció során vizuálisan vagy megfelelő műszerekkel megfigyelhető, az ekvivalenciapontot rögzítő változásoknak kell bekövetkezniük.

2. A reakciónak elég gyorsan kell lezajlania, mivel lassú reakciókkal rendkívül nehéz, sőt lehetetlen az ekvivalenciapont rögzítése.

3. A titrimetriás reakciónak irreverzibilisnek kell lennie, különben a pontos titrálás lehetetlenné válik.

4. A titrálás során nem léphetnek fel olyan mellékreakciók, amelyek lehetetlenné teszik az elemzés eredményeinek pontos kiszámítását.

A hagyományos titrimetriás (térfogati) analízis fő berendezései a büretták, mérőpipetták, Erlenmeyer-lombikok, mérőlombikok és mérőhengerek.

Az első művelet a térfogati elemzésben - ismert koncentrációjú (titer) oldat vagy titrált oldat elkészítése A titrált oldatokat előkészített titerrel vagy standarddal rendelkező oldatoknak nevezzük. A titrált oldatok elkészítésére a következő módszerek állnak rendelkezésre.

1. A titrált oldatokat úgy készítjük, hogy a reagensből (mintából) pontosan kimért mennyiséget feloldunk vízben, majd vízzel egy bizonyos térfogatra hígítjuk, így pontosan ismert koncentrációjú oldatot kapunk. A főzési technika a következő. A mérőlombikot alaposan kimossuk és desztillált vízzel öblítjük. A lombik belső felületén nem lehet csepp folyadék, a lombik falát egyenletes rétegben kell megnedvesíteni. Helyezzen egy tiszta, száraz tölcsért a lombik nyakába. Analitikai mérlegen (0,0001 g pontossággal) a standard anyag számított mennyiségét tiszta mérőedényben lemérjük. A standard anyagoknak számos követelménynek kell megfelelniük 1) vegytiszta legyen; 2) szigorúan be kell tartani a kémiai képletet; 3) mind szilárd, mind oldatban stabilnak kell lennie. Ezek sok sót tartalmaznak: nátrium-tetraborát (bórax), nátrium-oxalát, nátrium-klorid, kálium-dikromát, valamint oxálsav és számos más.

Nem kell ellenőrizni, hogy a vett minta pontosan megfelel-e a számított mintának; fontos ismerni a valódi értékét, amelyből könnyen meghatározható a keletkező oldat koncentrációja. Óvatosan, permetezés nélkül öntsön egy mintát az anyagból egy tölcséren keresztül egy mérőlombikba, és alaposan, többször öblítse le desztillált vízzel a tölcsért. A mérőpohár falát és a tölcsért is leöblítik. Ezután adjunk hozzá vizet a lombikba (úgy, hogy a lombik a térfogat 2/3-ig meg legyen töltve), és teljesen oldjuk fel az anyagot, sima körkörös mozdulatokkal keverjük össze a lombik tartalmát. Amikor az összes anyag feloldódik, állítsa az oldat térfogatát a jelre. Az utolsó milliméter vizet cseppenként kell hozzáadni, a lombikot úgy tartva, hogy a jel és a szem egy szintben legyen, a lombikban lévő oldat meniszkuszának alsó szélére összpontosítva. Ezt követően a lombikot dugóval szorosan lezárjuk, és az oldatot alaposan összekeverjük, a lombikot többször megforgatjuk és rázzuk (a dugót a mutatóujjával kell tartani).

2. Azonban nem minden anyag szabványos, és nem felel meg a fenti követelményeknek. Például az általánosan használt savak: sósav, kénsav, salétromsav oldatai nem készíthetők precíz mintákból, mivel a kiindulási savas oldatok változó mennyiségű vizet tartalmaznak. A lúgok mindig meghatározatlan mennyiségű vizet és karbonátot tartalmaznak, ezért bármennyire is pontosan mérjük le a lúgot, lehetetlen ismert koncentrációjú oldatot előállítani. Az ilyen oldatok pontos koncentrációját megfelelő standard oldattal végzett titrálással határozzuk meg. Ezt a folyamatot ún a megoldás szabványosítása , A a titrált oldatokat, amelyek koncentrációját a titrálás eredményeként találják meg, szabványosított, meghatározott titerű oldatoknak és néha munkaoldatoknak nevezik.

3. A standard oldatok a kereskedelemben kapható standard titerekből is előállíthatók („fixanals”). Ezek üvegampullák, amelyek pontosan meghatározott mennyiségben tartalmaznak különféle szilárd anyagokat vagy oldott anyagokat. Az ampulla kinyitása után az anyagot maradék nélkül átvisszük egy mérőlombikba, majd feloldjuk, és a lombikban lévő vizet a jelig töltjük. A titrált oldatokat olyan körülmények között tárolják, amelyek megakadályozzák a koncentráció változását a párolgás, az anyag bomlása vagy a környezetből származó szennyeződések bejutása miatt. Koncentrációjukat időszakonként ellenőrzik.

A titrálás második művelete a vizsgálati minta előkészítése térfogati elemzéshez. Ha a vizsgált minta szilárd, akkor egy mintát egy mérőlombikban fel kell oldani, vízzel a jelig fel kell tölteni, és az oldatot alaposan össze kell keverni, többször megfordítva a dugós mérőlombikot. Pipetta segítségével mérjük ki a titráló oldat alikvotjait. Az oldat alikvot frakciója az oldat pipettával mért része, amelynek térfogata pontosan megfelel a pipetta térfogatának. A pipettát úgy töltjük meg, hogy alsó végét mélyen az oldatba merítjük, és a felső végéhez erősített gumidugóval felszívjuk. Töltse meg a pipettát az oldattal úgy, hogy a folyadék szintje körülbelül 2 cm-rel a jelölés felett legyen. Ezt követően enyhén nedves mutatóujjával gyorsan rögzítse a pipetta felső lyukát, és kissé nyissa ki a lyukat, hogy a felesleges folyadék kifolyjon, és a meniszkusz alsó széle hozzáérjen a jelhez (a jelnek szemmagasságban kell lennie). Az ujjának eltávolítása nélkül vigye a pipettát a titráló lombikba, vegye ki az ujját, és hagyja, hogy az oldat szabadon befolyjon a lombikba. Amikor az összes folyadék kifolyt, érintse meg a pipetta hegyét az edény falához, és várjon 20-30 másodpercet, amíg a maradék folyadék kifolyik. A pipettában maradt oldatcsepp kifújása elfogadhatatlan!

Ha a meghatározandó anyag oldatban van, akkor a pontos térfogatot egy mérőlombikban desztillált vízzel hígítjuk, majd ugyanígy járunk el. Ezt a munkamódszert ún pipettázás.

A minták oldatba juttatásának egy másik módszerét nevezzük egyedi minták módszerével. Vegyünk külön, hasonló méretű adagokat az eredeti vagy elemzett anyagból, és mindegyiket tetszőleges térfogatú vízben feloldva, a keletkező oldatokat teljes egészükben titráljuk.

A térfogatelemzés harmadik művelete a büretta titrálóval való feltöltése és a titrálás végrehajtása. A büreták lehetővé teszik a folyadék szükséges térfogatának mérését, és öntésre kalibrálva vannak. A hagyományos laboratóriumi makrobüretták kúpos végű, beosztásos hengeres csövek, amelyek speciális elzárócsappal vannak ellátva, vagy gumicsővel egy meghosszabbított üvegcsőhöz csatlakoznak. Egy kis üveggolyót helyeznek a gumicsőbe; Ha enyhén megnyomja a gumiszalagot azon a helyen, ahol a labda van, a folyadék kifolyik a bürettából. A büretták kapacitása változó (általában 10-100 ml). Ezeket milliliterekben és tizedmilliliterekben kalibrálják (azaz a büretta minden kis osztása 0,1-0,2 ml-nek felel meg). A félmikroanalízishez kényelmesek az 1–5 ml-es űrtartalmú, 0,01 ml-es osztásértékű büretták. A nulla osztás a büretta tetején található. Titrálás előtt egy alaposan kimosott bürettát megtöltünk titrálóval. Gondoskodni kell arról, hogy az egész büretta a hegyéig legyen töltve oldattal; Nem lehetnek légbuborékok, különösen a keskeny részén. A légbuborékok bürettából való eltávolítása érdekében a folyadék egy részét erős sugárral kiengedik. Ezt követően az oldatot ismét a nulla jel fölé öntjük, és beállítjuk az oldat kezdeti nulla szintjét, amelyet a meniszkusz alsó széle mentén szemmagasságban mérünk.

Titrálás végrehajtása. A titrálásra előkészített oldatot tartalmazó Erlenmeyer-lombikot a büretta hegye alá helyezzük egy fehér papírlapra úgy, hogy a titrált oldat színváltozása jól látható legyen. A csapot enyhén kinyitva vagy a golyót a gumihegyben megnyomva, kis részletekben adjuk hozzá a titrálót a titráló lombikba. A titrálószer hozzáadásával egyidejűleg a lombik tartalmát sima körkörös mozdulatokkal mozgatjuk. Az ekvivalenciapont közelében az oldat egy csepp titrálószerrel való érintkezés helyén rövid ideig az ekvivalenciapontra jellemző színt kap. Ez azt jelzi, hogy a titrálás vége közeledik. A titrálószert egyenként cseppenként adagoljuk, folyamatosan keverve az oldatot. Egy csepp titrálószer hozzáadásával színváltozásnak kell bekövetkeznie. Amint az oldat színe tartósan megváltozik, a titrálást leállítjuk, és a büretta leolvasásait feljegyezzük. Az első titrálás egy hozzávetőleges térfogat megállapítására szolgál, és ennek eredménye nem szerepel a kontroll mérésekben. Ezután a titrálást még legalább háromszor végezzük el. A második és az azt követő kísérleteket felgyorsítja a titráló egyszeri olyan térfogata, amely csak egy milliliter töredékével kisebb, mint az első titrálás eredménye. A titrálószert ezután cseppenként hozzáadjuk az ekvivalenciaponthoz. A titrálások közötti eltérés nem lehet több 0,1 ml-nél (vagy 0,01 ml-nél, a bürettaosztás értékétől függően). Több titrálás eredményének megszerzése után meghatározzuk a három térfogat számtani középértékét, amelyet a további számításokhoz felhasználunk. A nyilvánvalóan hibás eredményeket (kihagyásokat) nem veszik figyelembe az átlag meghatározásakor.

A titrimetriás analízis véletlenszerű hibáinak forrása a nulla szint beállításának elkerülhetetlen eltérése, a skálán a térfogat leolvasásának pontatlansága, valamint a reagens feleslegének bizonytalansága a titráló utolsó cseppjének hozzáadása után. Szisztematikus hibák adódhatnak a standard oldatok koncentrációjának helytelen meghatározása, a standard oldatok koncentrációjának változása, a koncentráció változása a tárolás során, a mérőedények pontatlansága, az indikátor helytelen megválasztása, az indikátorok színének szubjektív jellemzői, olvasási mennyiségek stb. Több párhuzamos meghatározás elvégzése lehetővé teszi a hibák kiküszöbölését és az eredmények statisztikai feldolgozását.

A titrimetriás elemzés a meghatározandó anyaggal való reakció során elfogyasztott reagens mennyiségének pontos mérésén alapul. Egészen a közelmúltig ezt a fajta analízist általában volumetrikusnak nevezték, mivel a gyakorlatban a reagens mennyiségének mérésének legáltalánosabb módja a reakció során elfogyasztott oldat térfogatának mérése volt. Napjainkban térfogatelemzés alatt a folyadék-, gáz- vagy szilárd fázisok térfogatának mérésén alapuló módszerek összességét értjük.

A titrimetriás név az oldat koncentrációját jelző titer szóhoz kapcsolódik. A titer azt mutatja, hogy hány gramm oldott anyag van 1 ml oldatban.

A titrált vagy standard oldat olyan oldat, amelynek koncentrációja nagy pontossággal ismert. A titrálás egy titrált oldat hozzáadása a vizsgálati oldathoz a pontosan egyenértékű mennyiség meghatározásához. A titráló oldatot gyakran munkaoldatnak vagy titrálószernek nevezik. Például, ha egy savat lúggal titrálunk, a lúgos oldatot titrálónak nevezzük. Azt a titrálási pontot, amikor a hozzáadott titrálószer mennyisége kémiailag megegyezik a titrált anyag mennyiségével, ekvivalenciapontnak nevezzük.

A titrimetriában használt reakcióknak meg kell felelniük a következő alapvető követelményeknek:

1) a reakciónak kvantitatívan kell lezajlania, azaz. a reakció egyensúlyi állandójának elég nagynak kell lennie;

2) a reakciónak nagy sebességgel kell lezajlania;

3) a reakciót nem bonyolíthatják a mellékhatások;

4) meg kell határozni a reakció végét.

Ha egy reakció nem felel meg legalább az egyik követelménynek, akkor nem használható fel titrimetriás elemzésben.

A titrimetriában van közvetlen, fordított és közvetett titrálás.

A közvetlen titrálási módszereknél az analit közvetlenül reagál a titrálóval. A módszerrel végzett elemzéshez egyetlen munkamegoldás is elegendő.

A visszatitrálási módszerek (vagy más néven maradéktitrálási módszerek) két titrált munkaoldatot használnak: egy főoldatot és egy segédoldatot. Például a kloridionok visszatitrálása savas oldatokban széles körben ismert. Először ismert feleslegben titrált ezüst-nitrát oldatot (a fő munkaoldatot) adunk az elemzett klorid oldathoz. Ebben az esetben a reakció enyhén oldódó ezüst-klorid képződik.

A nem reagáló AgNO 3 feleslegét ammónium-tiocianát oldattal (segédmunkaoldat) titráljuk.

A titrimetriás meghatározás harmadik fő típusa a szubsztituens titrálása, vagy szubsztitúciós titrálás (indirekt titrálás). Ennél a módszernél egy speciális reagenst adnak a meghatározandó anyaghoz, amely reakcióba lép vele. Az egyik reakcióterméket ezután a munkaoldattal titráljuk. Például a réz jodometriás meghatározása során szándékosan KI-t adnak a vizsgált oldathoz. A 2Cu 2+ +4I - =2CuI+ I 2 reakció megy végbe. A felszabaduló jódot nátrium-tioszulfáttal titráljuk.

Létezik az úgynevezett fordított titrálás is, amelyben egy standard reagens oldatot titrálnak a vizsgált oldattal.

A titrimetriás elemzési eredmények kiszámítása az ekvivalencia elvén alapul, amely szerint az anyagok egyenértékű mennyiségben reagálnak egymással.

Az ellentmondások elkerülése érdekében minden sav-bázis reakciót javasolt egyetlen közös bázisra redukálni, amely lehet hidrogénion is. A redoxreakciókban célszerű a reaktáns mennyiségét az adott félreakcióban az anyag által elfogadott vagy leadott elektronok számához viszonyítani. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy a következő definíciót adjuk.

Az ekvivalens egy valós vagy fiktív részecske, amely egy hidrogénionnal kapcsolódhat, szabadulhat fel vagy más módon ekvivalens lehet sav-bázis reakciókban, vagy egy elektronnal redox reakciókban.

Az „ekvivalens” kifejezés használatakor mindig fel kell tüntetni, hogy melyik konkrét reakcióra vonatkozik. Egy adott anyag egyenértéke nem állandó érték, hanem annak a reakciónak a sztöchiometriájától függ, amelyben részt vesznek.

A titrimetriás elemzésben különféle típusú reakciókat alkalmaznak: - sav-bázis kölcsönhatás, komplexképzés stb., amelyek kielégítik a titrimetriás reakciók követelményeit. A titrálás során fellépő reakció típusa képezi a titrimetriás elemzési módszerek osztályozásának alapját. Jellemzően a következő titrimetriás elemzési módszereket különböztetjük meg.

1. A sav-bázis kölcsönhatás módszerei a protontranszfer folyamatához kapcsolódnak:

2. A komplexképzési módszerek a koordinációs vegyületek képződésének reakcióit alkalmazzák:

3. A kicsapási módszerek rosszul oldódó vegyületek képződési reakcióin alapulnak:

4. Az oxidációs-redukciós módszerek a redox reakciók nagy csoportját egyesítik:

Egyes titrimetriás módszereket a titrálás során fellépő fő reakció típusa vagy a titrálószer neve alapján neveznek el (például az argentometriás módszerekben a titrálószer AgNO 3 oldat, permanganatometrikus módszerekben - KMn0 4 oldat stb.).

A titrálási módszereket nagy pontosság jellemzi: a meghatározási hiba 0,1 - 0,3%. A működő megoldások stabilak. Az ekvivalenciapont jelzésére különféle mutatók állnak rendelkezésre. A komplexképző reakciókon alapuló titrimetriás módszerek közül a komplexonokat alkalmazó reakcióknak van a legnagyobb jelentősége. Szinte minden kation stabil koordinációs vegyületet képez komplexonokkal, ezért a komplexometriai módszerek univerzálisak és sokféle objektum elemzésére alkalmazhatók.

A sav-bázis titrálási módszer savak és bázisok közötti reakciókon, azaz semlegesítési reakciókon alapul:

H + + OH - ↔ H 2 O

A módszer munkaoldatai erős savak (HCl, H 2 S, HNO3 stb.) vagy erős bázisok (NaOH, KOH, Ba(OH) 2 stb.) oldatai. A titrálószertől függően a sav-bázis titrálási módszert a következőkre osztjuk acidimetria , ha a titráló savas oldat, és lúgmérés , ha a titráló egy bázis oldata.

A munkaoldatokat főként másodlagos standardoldatként készítik, mivel az előállításukhoz használt kiindulási anyagok nem standardok, majd standard anyagokkal vagy standard oldatokkal szemben standardizálják őket. Például: a savas oldatok szabványosíthatók aszerint standard anyagok- nátrium-tetraborát Na 2 B 4 O 7 ∙10H 2 O, nátrium-karbonát Na 2 CO 3 ∙10H 2 O vagy NaOH, KOH standard oldatai; és bázisoldatok - oxálsav H 2 C 2 O 4 ∙H 2 O, borostyánkősav H 2 C 4 H 4 O 4 vagy HCl, H 2 SO 4, HNO 3 standard oldatai.

Egyenértékűségi pont és titrálás végpontja. Az egyenértékűségi szabály szerint a titrálást addig kell folytatni, amíg a hozzáadott reagens mennyisége egyenértékűvé nem válik a meghatározandó anyag tartalmával. A titrálási folyamat során azt a pillanatot, amikor egy standard reagens oldat (titráló) mennyisége elméletileg szigorúan ekvivalenssé válik egy bizonyos kémiai reakcióegyenlet szerint meghatározott anyag mennyiségével, ún. egyenértékűségi pont .

Az ekvivalenciapont meghatározása többféle módon történik, például a titrált oldathoz adott indikátor színének megváltoztatásával. Azt a pillanatot, amikor az indikátor színében megfigyelt változás következik be, nevezzük titrálás végpontja. Nagyon gyakran a titrálás végpontja nem esik pontosan egybe az ekvivalenciaponttal. Általában legfeljebb 0,02-0,04 ml (1-2 csepp) titrálószerrel különböznek egymástól. Ez az a titráló mennyiség, amely az indikátorral való kölcsönhatáshoz szükséges.

titrimetriás elemzés

Titrimetriás (térfogati) elemzés a titrálási folyamaton alapuló kvantitatív kémiai elemzés módszereinek egy csoportját egyesíti. Ez a meghatározandó anyaggal egyenértékű kölcsönhatáshoz felhasznált reagens oldat térfogatának méréséből áll. A reagens oldat koncentrációja és térfogata alapján számítják ki a meghatározandó anyag tartalmát. A titrimetriás elemzési módszer közepes és magas (1% feletti) anyagtartalom meghatározására alkalmazható.

A titrimetriában használt reakcióknak meg kell felelniük a következő alapvető követelményeknek:

– a reakciónak kvantitatívan kell lezajlania, azaz a reakció egyensúlyi állandójának kellően nagynak kell lennie;

– a reakciónak gyorsan kell végbemennie;

– a reakciót ne bonyolítsák mellékhatások;

– meg kell határozni a reakció végét.

Ha egy reakció nem felel meg legalább az egyik követelménynek, akkor nem használható fel titrimetriás elemzésben.

A meghatározás alapjául szolgáló reakció típusától függően a következő titrimetriás elemzési módszereket különböztetjük meg: sav-bázis, redox, precipitációs és komplexmetrikus.

A végpont jelzésének módszere szerint vannak vizuális, potenciometrikus, fotometriai, konduktometrikus, amperometrikus titrálás satöbbi.

Az alkalmazott módszertől függően a titrálás lehet közvetlen, inverz, indirekt (szubsztituenssel).

A titrálás elvégezhető től egyedi adagok és pipettázás. Az első esetben az analit teljes mennyiségét titráljuk. Pipettázáskor a vizsgálati oldatot (vagy az anyag mintáját) kvantitatívan átvisszük egy mérőlombikba, vízzel a jelig beállítjuk és alaposan összekeverjük. Ezután a mérőlombikból pipettával több mintát (alikvot részeket) veszünk az oldatból párhuzamos titráláshoz.

A titrimetriás elemzésben használt alapfogalmak

Titrálás- egy pontosan ismert koncentrációjú oldat fokozatos, szabályozott hozzáadásának folyamata egy másik oldat bizonyos térfogatához.

Titráló (titrált, munkaoldat)– a kiöntött oldat koncentrációja pontosan ismert.

Titrált oldat- oldat, amelyhez a titrálószert adjuk.

Titrimetriás rendszer– a titráló és a titrált anyag kölcsönhatásával létrejövő anyagok keveréke.

Egyenértékűségi pont (azaz.)– a titrálás pillanata, amikor a titrálószer ekvivalenseinek száma megegyezik az analit ekvivalenseinek számával.

Indikátor- a titrálás végpontjának megállapítására használt anyag vagy eszköz, amely általában alig tér el az ekvivalencia ponttól.

Titrálási fok ( f) – a titrálás bármely pontján a titráláshoz használt titráló ekvivalenseinek számának és a meghatározandó anyag kezdeti ekvivalenseinek számának aránya:

DIV_ADBLOCK129">

A büretta cm3-es beosztású, egy vagy két tized cm3-es osztásokkal. Az SI rendszer szerint a térfogatokat dm3-ben és cm3-ben javasolt megadni, azonban a régi mértékegységek: liter és milliliter is elfogadható. 1 liter 1 dm3 térfogatot foglal el, 1 milliliter - 1 cm3. A hagyományos büretták űrtartalma 10, 25 és 50 cm3 (ml), és a bennük lévő oldat térfogatát három digitális számjeggyel - tízes, egységnyi és tized milliliter - mérik. A száz millilitereket hozzávetőlegesen határozzuk meg.

A mérőlombikok általában 25, 50, 100, 200, 250, 500 és 1000 cm3 (ml) űrtartalmúak. A pipetták általában 5, 10, 15, 20, 25, 50 cm3 (ml) térfogattal készülnek.

A mérőeszközök használatakor ne feledje, hogy kapacitásuk gyakran nem felel meg pontosan a jelzettnek. A 10 ml-nél nagyobb űrtartalmú 1. osztályú edények 0,1%-os pontossággal alkalmasak a 2. osztályú edényekhez, a megengedett eltérések kétszer nagyobbak.

Büretták megtöltése oldattal

Töltsön meg egy tiszta bürettát 1/3-ig titrálóval, győződjön meg arról, hogy a redőny jó állapotban van, és nincs benne légbuborék. Ehhez emelje meg a büretta hegyét, és kissé nyissa ki a bilincset. Ha a folyadék egyenletes áramlásban, légbuborékok nélkül folyik, a büretta megfelelően meg van töltve. A büretta megdöntésével és elfordításával nedvesítse meg a falakat az oldattal, majd az oldat szinte teljes mennyisége a kifolyón keresztül lefolyik. A titrálás megkezdése előtt a bürettát szigorúan függőlegesen kell elhelyezni, és titrálóval nulláig meg kell tölteni. Ebben az esetben a folyékony meniszkusz és a homorú rész szintjének meg kell egyeznie a skála nulla felosztásával (a nulla osztásnak szemmagasságban kell lennie) színtelen oldatok esetében. Színes oldatok esetén a nullát a meniszkusz felső szélén kell beállítani.

Oldatok mérése pipettával

Töltsön meg egy tiszta pipettát a titrált oldattal, amíg a tágulás meg nem kezdődik. A felső végét a mutatóujjával takarva fordítsa el többször a pipettát, és próbálja meg nedvesíteni a teljes belső felületet az oldattal kissé a jel felett. Engedje le az oldatot.

Most töltse meg a pipettát egy gumigömb segítségével, kissé a jelzés felett. Távolítsa el az izzót, finoman zárja be a lyukat az ujjával, a pipetta jelét szemmagasságban tartva, óvatosan öntse le a felesleges oldatot úgy, hogy a folyékony meniszkusz homorú része egybeessen a jellel. Ezt követően a pipettanyílást rögzítjük és áthelyezzük egy másik edénybe. A pipetta felső részét kinyitjuk, és hagyjuk, hogy a folyadék csendesen kifolyjon. Miután a folyadék kifolyt a pipettából, az utolsó cseppeket leöntjük az edény falának érintésével, amelybe a folyadékot öntik. Ezután a pipettát eltávolítják, nem figyelve a benne maradt folyadékra. Ne fújjon ki folyadékot a pipettából.

Titrálási szabályok

A titrálás helyének jól előkészítettnek és megvilágítottnak kell lennie. Helyezzen egy fehér papírlapot a bürettaállvány aljára. A bürettát az állványrúddal párhuzamosan erősítik meg.

Kis adagokban titráljuk – cseppenként. Nyissa ki a bürettabilincset a bal kezével, és tartsa a titrálólombikot a jobb kezével, folyamatosan keverve a tartalmát forgó mozdulatokkal. Miután az oldat kifolyt, 20-30 másodperc múlva megszámoljuk a bürettán lévő osztásokat, hogy a büretta falán maradt folyadék lefolyhasson.

A leolvasás a meniszkusz alsó (színtelen oldatok) vagy felső (színes oldatok) széle mentén történik. A meniszkusznak szemmagasságban kell lennie. A megbízható eredmények eléréséhez ismételje meg a titrálást legalább háromszor. Minden ismételt titrálás a bürettán nulla leolvasással kezdődik.

Titrálási hibák

A titrálás során véletlenszerű és szisztematikus hibák is előfordulhatnak. A véletlenszerű hibák a minta térfogatának és tömegének mérésével járnak, ha a titrálás végpontja nem egyezik meg az ekvivalencia ponttal.

Mérési hibákmegoldásokat az anyag és a titráló oldat mérésének pontatlansága miatt merülnek fel. Ezek egy csepp térfogatából (V ~ 0,05 ml), amellyel az oldatot általában titrálják, és a mérőórák (büretta, pipetta, mérőlombik) kalibrációs hibáiból állnak, amelyek ± (0,01 - 0,02) ml eltérést tesznek lehetővé. A titrálás relatív hibája a titrálandó titrálószer vagy oldat térfogatától függ, és egyenlő:

ahol v a csepptérfogat (~ 0,05 ml) és a térfogati eltérések összege

büretták (~0,02 ml) és pipetták (~0,02 ml);

V a titrált oldat vagy titrálószer térfogata, ml.

A titrált oldatokkal végzett munka során a következő szabályokat kell betartani.

A titrált oldatokkal végzett munka során használt összes edénynek kifogástalanul tisztának kell lennie.

Minden mérőedényben a leolvasást a meniszkusz alsó pontján kell elvégezni, és a megfigyelő szemének a meniszkusz szélével azonos szinten kell lennie. A meniszkusz tisztább körvonalának elérése érdekében általában egy fehér papírlapot helyeznek az ér falára a megfigyelővel szemben.

A mérőedények kapacitása fűtéskor változik, ezért hőforrásoktól távol kell tartani.

Mielőtt a titrált oldatot desztillált vízzel mosott bürettába öntjük, az utóbbit kétszer átöblítjük a munkaoldattal. A titrálás során a folyadékot cseppenként öntik, és a büretta kifolyócsőnek olyan keskenynek kell lennie, hogy egy csepp térfogata ne haladja meg a 0,03 ml-t. Ha a büretta orra túl széles, akkor óvatosan, égő lángon vörösre hevítve szűkítjük és kihúzzuk. Gondoskodni kell arról, hogy a büretta orrában ne legyenek légbuborékok vagy az anyag kristályai. A bürettából történő titrálást mindig valamilyen meghatározott osztásból kell kezdeni, lehetőleg nulláról.

A titrált oldat feltöltéséhez a pipettát a hüvelykujjával és a középső ujjával a felső végénél tartják; a mutatóujjal zárjuk be a pipetta felső lyukát. A térfogat mérése a következőképpen történik. Szívjon folyadékot a pipettába a jel felett, törölje le a hegyét szűrőpapír darabokkal vagy tiszta ruhával, állítsa a folyadék szintjét a jelig, és a pipetta hegyét egy Erlenmeyer-lombik falához támasztva, desztillált vízzel mossuk le, hagyja kifolyni a folyadékot; majd számoljon tízig, és csak ezután vegye le a pipetta hegyét a lombik faláról.

A titrált oldatokat gondosan védeni kell a nedvességveszteségtől és a vízzel való hígítástól, mivel ez megváltoztatja a titerüket. Ezért a titrált oldatokat tartalmazó palackokat szorosan le kell zárni, a lehető legtávolabb kell tartani a hőforrásoktól és védeni a közvetlen napfénytől.

Amikor elpárolgott vízcseppek jelennek meg az oldattal ellátott palack tetején, az oldatot fel kell rázni. Egyes oldatok csapadékot képeznek. Ebben az esetben az oldatot teljesen tiszta, száraz üvegbe kell szűrni, és ellenőrizni kell a titert.

Az oldat bürettába öntéséhez a legjobb, ha azt egy üveg háromszög és egy gumicső segítségével csatlakoztatja az oldatos palackhoz. A bürettát vagy az oldat bürettába szívásával, vagy gravitációval töltjük meg, amihez az oldatot tartalmazó palackot a büretta fölötti polcra helyezzük, és a biretta elengedésekor az oldat belefolyik a bürettába.

A titráló telepítés a következőképpen történik. A titrált oldatot tartalmazó palackot három lyukkal ellátott gumidugóval szorosan lezárjuk. Az egyik lyukon keresztül a dugó közelében két helyen derékszögben meghajlított üvegcső (külső átmérője 6-7 mm) majdnem a palack aljáig süllyeszthető. Gumi- és üvegcsövek, valamint egy póló segítségével csatlakoztassa a büretta alsó végéhez. A bürettát csap nélkül használjuk (űrtartalma általában 50 ml). Felső vége a titrálóasztal azon polcához van rögzítve, amelyen a palack áll. A bürettát alulról drót- vagy gumilapokkal rögzítik a keresztrúdra. A büretta felső vége szorosan le van zárva egy dugóval, amelyen egy rövid üvegcsövet vezetnek át.

A bürettacsőhöz gumicsővel összekötött rövid üvegcsövet vezetnek be a palackot lezáró dugó második furatába. A dugó harmadik furatába nátronmésszel (CaO és NaOH ötvözete granulátum formájában) töltött kalcium-klorid csövet helyeznek, amely megvédi a lúgoldatot a bejutott levegő CO 2 -től.

A készülékben lévő dugóknak és csöveknek jól és szorosan kell illeszkedniük. Az oldatot tartalmazó palackot körülbelül 80-90 cm magasságban kell elhelyezni a titrálási táblázat szintje felett.

Ha a leírt berendezés valamilyen okból nem szerelhető össze, a bürettát egy kis tölcsér segítségével töltjük fel oldattal, amelyet először kétszer öblítünk le titrált oldattal, majd a töltés után kivesszük a bürettából.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete