что такое метод титрования

Принцип анализа

Титриметрический метод анализа основан на измерении объема раствора известной концентрации (титранта), вступившего в реакцию с исследуемым веществом.

Для анализа понадобится специальное оборудование, а именно, бюретка – тонкая стеклянная трубка с нанесенной градуировкой. Верхний конец этой трубки открыт, а на нижнем находится запорный кран. Прокалиброванную бюретку с помощью воронки заполняют титрантом до нулевой отметки. Анализ проводят до конечной точки титрования (КТТ), добавляя небольшое количество раствора из бюретки к исследуемому веществу. Конечную точку титрования идентифицируют по изменению цвета индикатора или какого-либо физико-химического свойства.

Конечный результат рассчитывается по затраченному объему титранта и выражается в титре (Т) – массе вещества, приходящейся на 1 мл раствора (г/мл).

Обоснование процесса

Титриметрический метод количественного анализа дает точные результаты, поскольку вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах. Это означает, что произведение их объема и количества тождественны друг другу: C₁V₁ = C₂V₂. Из этого уравнения легко найти неизвестное значение С₂, если остальные параметры задаются самостоятельно (С₁, V₂) и устанавливаются в ходе анализа (V₁).

Обнаружение конечной точки титрования

Поскольку своевременное фиксирование конца титрования – наиболее важная часть анализа, нужно правильно подобрать его способы. Наиболее удобным считается использование цветных или флуоресцентных индикаторов, но можно применять и инструментальные методы – потенциометрию, амперометрию, фотометрию.

Окончательный выбор способа обнаружения КТТ зависит от требуемой точности и селективности определения, а также его скорости и возможности автоматизации. Особенно актуально это для мутных и окрашенных растворов, а также агрессивных сред.

Требования к реакции титрования

Чтобы титриметрический метод анализа дал верный результат, нужно правильно подобрать реакцию, которая будет лежать в его основе. Требования к ней следующие:

Подходящие реакции могут принадлежать любому типу.

Виды анализа

Классификация методов титриметрического анализа основана на типе реакции. По этому признаку различают следующие методы титрования:

В основе каждого вида лежит свой тип реакции, подбираются специфические титранты, в зависимости от которых в анализе выделяют подгруппы методов.

Кислотно-основное титрование

Если титрант образует гидроксид-ион, метод называется алкалиметрией. Используемые вещества – щелочи, например, NaOH, или соли, полученные взаимодействием сильного основания со слабой кислотой, как Na₂CO₃.

Индикаторы при этом используется цветные. В качестве них выступают слабые органические соединения – кислоты и основания, у которых различаются структура и окраска протонированных и не протонированных форм. Чаще всего в кислотно-основном титровании используется одноцветный индикатор фенолфталеин (прозрачный раствор в щелочной среде становится малиновым) и двухцветный метиловый оранжевый (красное вещество становится желтым в кислой среде).

Их широкое применение связано с высоким светопоглощением, благодаря которому их окраска хорошо заметна невооруженным глазом, и контрастности и узкой области перехода цвета.

Окислительно-восстановительное титрование

Окислительно-восстановительный титриметрический анализ – это метод количественного анализа, основанный на изменении соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм: aOx₁ + bRed₂ = aRed₁ + bOx₂.

Делится метод на следующие подгруппы:

В ряде случаев роль индикатора может играть реагент, участвующий в реакции и меняющий свою окраску с приобретением окисленной или восстановленной формы. Но также применяют специфические индикаторы, например:

Кроме того, есть специальные редокс-индикаторы – органические соединения, имеющие разную окраску окисленной и восстановленной форм.

Комплексометрическое титрование

Если кратко, титриметрический метод анализа, называемый комплексометрическим, основан на взаимодействии двух веществ с образованием комплекса: M + L = ML. Если используются соли ртути, например, Hg(NO₃)₂, метод называется меркуриметрией, если этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) – комплексонометрией. В частности, с помощью последнего метода проводится титриметрический метод анализа воды, а именно, ее жесткости.

В комплексонометрии используют прозрачные металлоиндикаторы, приобретающие окраску при образовании комплексов с ионами металлов. Например, при титровании солей трехвалентного железа ЭДТА в качестве индикатора используют прозрачную сульфосалициловую кислоту. Она окрашивает раствор в красный цвет при образовании комплекса с железом.

Однако чаще металлоиндикаторы имеют собственный цвет, который меняют в зависимости от концентрации иона металла. В качестве таких индикаторов применяются многоосновные кислоты, образующие достаточно устойчивые комплексы с металлами, которые при этом быстро разрушаются при воздействии ЭДТА с контрастным изменением окраски.

Осадительное титрование

Титриметрический метод анализа, в основе которого лежит реакция взаимодействия двух веществ с образованием твердого соединения, выпадающего в осадок (М + Х = МХ↓), является осадительным. Он имеет ограниченное значение, так как обычно процессы осаждения протекают неколичественно и нестехиометрично. Но иногда он все-таки используется и имеет две подгруппы. Если в методе используются соли серебра, например, AgNO₃, он называется аргентометрией, если соли ртути, Hg₂(NO₃)₂, то меркурометрией.

Для обнаружения конечной точки титрования используют следующие способы:

Последний метод в последнее время практически не используется.

Способы титрования

Титрование классифицируется не только по лежащей в основе реакции, но и по способу выполнения. По этому признаку выделяют следующие виды:

Первый случай используют только в условиях идеального протекания реакции. Титрант при этом добавляют непосредственно к определяемому веществу. Так с помощью ЭДТА определяют магний, кальций, медь, железо и еще около 25 металлов. Но в других случаях чаще используют более сложные способы.

Обратное титрование

Идеальную реакцию удается подобрать не всегда. Чаще всего она медленно протекает, или для нее сложно подобрать способ фиксирования конечной точки титрования, или среди продуктов образуются летучие соединения, из-за чего определяемое вещество частично теряется. Преодолеть эти недостатки можно, используя метод обратного титрования. Для этого к определяемому веществу приливают большое количество титранта, чтобы реакция прошла до конца, а затем определяют, какое количество раствора осталось непрореагировавшим. Для этого остатки титранта от первой реакции (Т₁) титруются другим раствором (Т₂), и его количество определяется по разности произведений объемов и концентраций в двух реакциях: С_Т1V_T1-C_T2V_T2.

Применение титриметрического метода анализа обратным способом лежит в основе определения диоксида марганца. Его взаимодействие с сульфатом железа протекает очень медленно, поэтому соль берется в избытке и реакция ускоряется при помощи нагревания. Непрореагировавшее количество иона железа титруется дихроматом калия.

Титрование заместителя

Титрование заместителя используется в случае нестехиометричных или медленных реакций. Его суть в том, что для определяемого вещества подбирается стехиометричная реакция со вспомогательным соединением, после чего титрованию подвергают продукт взаимодействия.

Именно так поступают при определении дихромата. К нему добавляют иодид калия, в результате чего выделяется эквивалентное определяемому веществу количество йода, которое затем титруется тиосульфатом натрия.

Таким образом, титриметрический анализ позволяет определить количественное содержание широкого круга веществ. Зная их свойства и особенности протекания реакций, можно подобрать оптимальный метод и способ титрования, который даст результат с высокой степенью точности.

Источник

Титриметрический анализ

Условия для эффективного титрования

Чтобы титрование было эффективным, должны соблюдаться определенные условия:

Условие 1: Титрант T должен иметь предпочтение для реакции только с аналитом A, а не с другими химическими веществами, которые могут присутствовать в растворе.

Примеры:

Условие 2: Должно быть известно соотношение между количеством молекул титранта, которые реагируют с каждой молекулой аналита, также известное как стехиометрия реакции.

Примеры:

Условие 3: Концентрация титранта (Т) должна быть точно известна. Объем (или иногда вес) смеси проб должен быть точно известен. Опять же, это потребуется при расчете концентрации неизвестного аналита в образце.

Условие 4: Необходим датчик для обнаружения изменений в концентрации одного из реагентов (T или A) или продукта (P), чтобы точно определить, когда к смеси было добавлено точное количество титранта (T) для реакции с аналитом (А). Это называется конечной точкой (иногда, точкой эквивалентности) титрования. В зависимости от выбранного вами метода анализа, в качестве датчика может служить глаз оператора, который обнаружит внезапное изменение цвета раствора. Для более точных измерений концентрации лучше использовать электрохимический датчик.

Условие 5: Наконец, необходимо устройство для точного измерения количества титранта (T), добавляемого к смеси образцов. Как только датчик обнаружит конечную точку, вам нужно будет обратиться к этому измерительному устройству, чтобы определить, сколько титранта было добавлено. Существуют различные типы инструментов для измерения объема титранта, от простых пипеток (метод капельного титрования: опреатор подсчитывает каждую добавленную каплю, затем расчитывается концентрация путем умножения кол-ва капель на определенный коэфициент согласно методике) до автоматических бюреток.

На нашем сайте представлен широкий асортимент необходимых приборов и реагентов HACH LANGE для проведения эффективного титриметрического анализа в соответсвии с вашим применением. В числе определяемых параметров вы найдете: pH, бромное число, диоксид серы, диоксид хлора, жесткость общая (Ca Mg), кислотность, Общее кислотное число (TAN), Общее щелочное число (TBN), содержание влаги (Карл Фишер), содержание соли, сульфит, тиол в нефтепродуктах, хлор свободный и общий, щелочность и пр. В зависимости от необходимой точности мы можем предложить вам универсальные автоматические титраторы, ручные титраторы или же тест наборы (реактивы и необходимые аксессуары):

Компания АкваАналитикс® 💧 является официальными представителем Hach Lange на территории России и стран СНГ. Для получения консультации или подбора лабораторного / промышленного оборудования и реагентов для выполнения титриметрического анализа на вашем предприятии или в лаборатории, свяжитесь с нами удобным для вас способом.

Источник

Основы титрования — широко распространенного метода количественного анализа

Титрование — это аналитический метод, предназначенный для количественного определения отдельного вещества, растворенного в пробе. Из этого руководства вы узнаете основные принципы титрования и другие полезные сведения.

Цель данного руководства — познакомить читателей с основными принципами титрования.

В нем приведены сведения, необходимые для понимания этого метода, описаны и проиллюстрированы разные типы титрования и способы анализа результатов. Руководство содержит максимум информации для правильной организации титрования и получения надежных результатов. И наконец, в нем кратко описана суть химических реакций, происходящих при титровании.

В справочнике рассматриваются следующие вопросы:

Титрование — это аналитический метод, предназначенный для количественного определения отдельного вещества (аналита), растворенного в пробе. Метод основан на измерении количества реагента, который полностью реагирует с анализируемым веществом, при этом концентрация реагента (титранта) известна. Хорошо известный пример — титрование уксусной кислоты (CH₃COOH) в уксусе гидроокисью натрия (NaOH).

Аналит Реагент Продукты реакции

Титрант добавляется до тех пор, пока реакция не завершится. Реакция пригодна для аналитических целей, если момент ее завершения можно легко наблюдать. Это значит, что полноту протекания реакции нужно контролировать подходящим методом, например потенциометрическим (измерение потенциала специальным датчиком), или с помощью окрашенных веществ-индикаторов.
Концентрация аналита рассчитывается по израсходованному на титрование количеству титранта на основе стехиометрии химической реакции. Реакция, используемая для титрования, должна протекать быстро, количественно и стехиометрично, а момент ее окончания должен быть хорошо заметен.

Классический способ

Титрование — широко распространенный классический метод анализа. Изначально его выполняли, добавляя титрант из стеклянного цилиндра с делениями (бюретки). Количество добавляемого титранта регулировалось вручную с помощью крана. Момент завершения реакции титрования (конечную точку) определяли по изменению цвета индикатора. На первых порах использовались только такие реакции титрования, которые сопровождались заметным изменением цвета. Позже стали добавлять специальные вещества-индикаторы, изменяющие свой цвет. Точность результатов зависела прежде всего от квалификации исполнителя и, в частности, его умения различать цветовые оттенки.

Современный способ

Титрование серьезно усовершенствовалось: ручные, а затем и автоматические поршневые бюретки стали выполнять точное и воспроизводимое добавление титранта. Потенциометрические датчики пришли на смену цветовым индикаторам, обеспечив высокую точность результатов. Путем математической оценки и по кривой изменения потенциала при добавлении титранта можно намного точнее определить конечную точку, чем по изменению цвета. С помощью микропроцессоров можно управлять титрованием и полученными данными в автоматическом режиме. Это большой шаг на пути к полной автоматизации.

3.1. Типы химических реакций

Существует несколько видов химических реакций, изменения в которых можно обнаруживать и, таким образом, использовать для титриметрического анализа. Эти реакции указаны ниже вместе с примерами и некоторыми типичными областями применения.

Кислотные и основные реакции:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Примеры: содержание кислоты в вине, молоке, кетчупе. Содержание HCl, HNO₃, H₂SO₄.

3.2. Добавление титранта
3.3. Принципы индикации
3.4. Титрование до конечной точки и титрование до точки эквивалентности
3.5. Области применения
3.6. Преимущества титрования

4.1. Определение

Титратор — это прибор, который позволяет автоматизировать все операции, связанные с титрованием: добавление титранта, мониторинг реакции (получение сигнала), распознавание конечной точки, хранение данных, расчет и хранение результатов.

4.2. Принцип работы автоматических титраторов

При автоматическом титровании операции выполняются в определенной последовательности. Эта последовательность практически не отличается в титраторах разных моделей и производителей. Она выполняется и повторяется несколько раз до достижения конечной точки или точки эквивалентности (цикл титрования).

4.3. Добавление титранта
4.4. Сбор измеренных значений
4.5. Методы оценки

Основная цель любого анализа — быстро получить точные результаты. Часто пренебрежение мелочами может оказать огромное влияние на надежность и качество конечного результата. В этой главе обсуждаются некоторые критические факторы, влияющие на результаты титрования, и даются советы о том, как избежать типичных ошибок.

Управление качеством процессов титрования

Управление качеством стало актуальной темой для пользователей аналитических приборов. Обычно оно подразумевает документирование проверенных технических требований, измерений и используемых аналитических методов. Такая документация — основа любой системы управления качеством и обязательно должна быть представлена аудиторам во время периодических проверок.

Зачем нужно управление качеством?

Обе эти задачи можно решить путем полного документирования результатов, соблюдения технических требований и проверок методик. Процедура документирования аналитической работы в лаборатории регулируется применяемой системой управления качеством (например, GLP). За подтверждение технических характеристик отвечает процедура сертификации, а конкретные аналитические методы необходимо проверять для получения правильных результатов, то есть методы требуют валидации. И последнее, но не менее важное: для получения правильных результатов прибор необходимо правильно обслуживать. На каждом этапе качество регулируется следующими процедурами:

GLP (Надлежащая лабораторная практика):

Качество планирования, выполнения, контроля и отчетности в лабораторных работах.

Сертификация:

Качество прибора и значений, измеренных с помощью данного прибора.

Аттестация:

Качество аналитического метода и, следовательно, полученных результатов.

Квалификация:

Проверка качества на протяжении всего срока эксплуатации прибора.

5.1. Точность и достоверность
5.2. Типы ошибок
5.3. Выбор наилучшего метода
5.4. Работа с реагентами
5.5. Работа с датчиками и их обслуживание
5.6. Влияние температуры на результаты
5.7. Уход за прибором и его обслуживание
5.8. Работа с образцами
5.9. Введение

В следующих главах приводится краткое описание химических параметров, связанных с титрованием. Более подробную информацию о химических реакциях можно найти в документе «Основы титрования» (ME-704153A).

6.1. Моль

Основные единицы измерения в химических расчетах связаны с понятием «количество вещества» и единицей его измерения, которой в Международной системе единиц (СИ) является «моль». Эти понятия определены IUPAC (Международным союзом теоретической и прикладной химии).

6.2. Реакционная стехиометрия
6.3. Концентрация титранта
6.4. Химия в титровании
6.5. Ионный продукт воды
6.6. Сила кислот и оснований
6.7. Кислоты и основания в неводных растворителях

Титрование, титрант, первичный стандарт, индикация, окончание титрования, точка эквивалентности, анализ, стандартизация, стехиометрия

Источник

Аналитическая химия OLD

12.1. Основные понятия титриметрии

Титрование – это процесс определения вещества, при котором к нему постепенно прибавляют небольшие порции реагирующего с ним другого вещества до того момента, пока всё определяемое вещество не вступит в реакцию.

Момент титрования, при котором изменение свойства системы указывает на достижение эквивалент ности, называется конечной точкой титрования (точкой конца титрования ).

12.2. Классификация титриметрических методов анализа и способов титрования

В зависимости от способа выполнения различают:

Если хотя бы одно из перечисленных требований к реакции не выполняется, приходится использовать другие способы титровани я. Так, например, прямое титрование иона NH₄ + раствором щёлочи невозможно из-за малой константы равновесия реакции, титрование K₂Cr₂O₇ раствором Na₂S₂O₃ – из-за нестехиометрического протекания реакции и т.д.

Рис. 12.1. Метод отдельных навесок (1) и метод пипетирования (2)

12.3. Стандартные растворы и стандартные вещества

В качестве первичных стандартных веществ используют соединения, обладающие следующими свойствами:

Растворы титрантов можно готовить также из фиксаналов и методом ионного обмена. Фиксаналом (нормадозой, стандарт-титром) называются приготовленные и расфасованные в промышленных условиях порции вещества, содержащие точно известное его количество. Содержимое фиксанала растворяют в указанном объёме растворителя (обычно объём раствора составляет 1 л) и получают раствор с точной концентрацией растворённого вещества.

12.4. Расчёты, связанные с приготовлением растворов титрантов и титрованием

Расчёты, связанные с приготовлением растворов

Количественный состав раствора можно описывать с помощью безразмерных величин и величин, имеющих размерность. Безразмерные величины иначе называются долями.

Из всех видов долей чаще всего, по крайней мере, в аналитической химии, используется массовая доля.

Доли могут выражаться в процентах. Процент – это не единица измерения, а всего лишь синоним величины «одна сотая».

К размерным величинам, используемым для описания количественного состава растворов, относят концентрации вещества в растворе и моляльность растворённого вещества.

Концентрация – это отношение массы или количества растворённого вещества к объёму раствора.

Массовая доля – это, согласно современному подходу, не концентрация и называть её «процентной концентрацией » не следует. Слово « концентрация » переводится на русский язык как «сосредоточение» и относится к растворённому веществу, а не к раствору, т.е. говорят « концентрация растворённого вещества в растворе», а не « концентрация раствора».

Моляльность растворённого вещества представляет собой отношение количества этого вещества, находящегося в растворе, к массе растворителя. Обозначают моляльность как m(В), b(В), С_m(В). Размерность моляльности – моль/кг. Её используют в тех случаях, когда раствор находится в неизотермических условиях.

Для количественной характеристики стандартных растворов обычно используют молярную концентрацию (вещества или эквивалента вещества). Иногда для этой цели пользуются титром раствора.

Титр соответствия рассчитывается заранее для определённой концентрации вещества в стандартном растворе. Представим себе, что в лаборатории закончился 0,1000 М HCl и новый приготовленный раствор HCl оказался немного более концентрированным (или более разбавленным), чем исходный, например 0,1005 М. В таких случаях удобнее не пересчитывать величину титра соответствия, а ввести поправочный коэффициент (k), например, в данном случае он равен 1,005.

Пример 12.1. Какой объём раствора HCl с массовой долей растворённого вещества 16,5% и плотностью 1,08 г/мл необходимо взять для получения 500 мл 0,1 М HCl?

Если объём получаемого раствора брать в мл, а массовую долю вещества в исходном растворе в %, то формула для расчёта будет иметь следующий вид:

Расчёты, связанные с титрованием

В основе всех количественных расчётов в титриметрических методах анализа лежит закономерность: количество эквивалента определяемого вещества равно количеству эквивалента титранта

Согласно ИЮПАК эквивалентом называется реальная или условная частица, которая в конкретной кислотно-основной реакции эквивалент на тем или иным образом одному протону или в конкретной окислительно-восстановительной реакции одному электрону.

Понятие « эквивалент » можно применять только к конкретной реакции. Нельзя говорить об эквивалент е вещества вообще.

Аналогично понятиям «количество вещества» и «молярная масса» существуют понятия «количество эквивалента вещества» и «молярная масса эквивалента вещества». Например, в реакции 2 1 моль молекул серной кислоты соответствует 2 моль «половинок молекул» серной кислоты, а M(1/2 H₂SO₄) = 49 г/моль.

Понятие « эквивалент » отнюдь не является «священной коровой» в химии, а используется всего лишь для облегчения расчётов, так как позволяет проводить их без использования стехиометрических коэффициентов в уравнении соответствующей реакции. Для веществ, у которых формульная единица и эквивалент равны между собой (например, HCl или NaOH при кислотно-основном взаимодействии), лучше вообще не пользоваться понятием эквивалент а.

Пусть нам необходимо найти массовую долю вещества ω(В),% имеющего молярную массу M(В), г/моль, в некотором анализ ируемом объекте, имеющем массу g, г. Для титрования используют раствор с молярной концентрацией эквивалента титранта C(f_эквB_T). Для титрования израсходовано V’, мл этого раствора.

Пример 12.2. Навеску массой 1,9500 г образца глазной мази, содержащей HgO, поместили в делительную воронку и растворили мазевую основу в 10 мл диэтилового эфира. К образовавшейся смеси прибавили раствор KI, а затем 10,00 мл 0,1045 М HCl. Для титрования избытка кислоты потребовалось 7,00 мл 0,0998 М NaOH. Рассчитайте массовую долю HgO в анализ ируемом образце.

Источник

• ← лом меди микс что это такое
• что такое бронзовая смесь →