Класифікація методів титриметричного аналізу.
Зміст лекції
Сутність титриметричного (об’ємного) аналізу.
На відміну від методів кількісного аналізу, які ґрунтуються на способах використання аналітичної реакції, об’ємні методи відносяться до другої групи методів, які передбачають вимірювання кількості реактиву, що витрачається на реакцію з визначуваним компонентом. Реактив зручніше застосовувати у вигляді розчину точно відомої концентрації, причому вимірювати не його масу, а об’єм. Саме тому назва цієї групи – об’ємні методи.
Титриметричний (об’ємний) аналіз – один із розділів кількісного аналізу, оснований на точному вимірюванні об’єму розчину реагенту (титранту), який вступає в хімічну реакцію з досліджуваною речовиною. Розчин реагенту (титранту) з точно відомою концентрацією називають стандартним, або титрованим робочим розчином. Найважливішою операцією титриметричного аналізу є процес титрування, тобто додавання титрованого робочого розчину до розчину досліджуваної речовини. Титрування виконують до тих пір, поки кількість титранту не стане еквівалентною кількості реагуючої з ним досліджуваної речовини.
Момент титрування, коли титрант додано в кількості, еквівалентній досліджуваній речовині, називається точкою еквівалентності. Слід зазначити, що на практиці частіше фіксують не точку еквівалентності, а кінцеву точку титрування. Ці точки часто не співпадають, але близькі.
Кінцеву точку титрування можна визначати за зміною забарвлення розчину, за зміною физико-хімічних властивостей розчину, що титрується, або ж за допомогою індикатору. Найчастіше для її визначення вводять індикатор (свідок) – допоміжну речовину. Його дія зводиться до того, що після закінчення реакції між досліджуваною речовиною і титрантом у присутності невеликого надлишку титранту індикатор зазнає видимих змін (змінює забарвлення розчину або осаду, утворює осад). У ряді випадків під час титрування можна обходитися без індикаторів (безіндикаторне титрування). Наприклад, кінцеву точку титрування в перманганатометрії встановлюють в результаті забарвлення, яке виникає у процесі додавання зайвої краплі забарвленого розчину титранту (КМnO4).
Переваги титриметричних методів аналізу: швидкість визначення, висока точність, простота обладнання, що використовується, можливість визначати декілька речовин в аналізованій пробі, можливість автоматизації процесу титрування.
Вимоги до реакцій, які використовують у титриметричному аналізі.
Хімічні реакції, що застосовуються в титриметричних методах аналізу, повинні відповідати таким вимогам:
• реакція повинна перебігати з достатньою швидкістю і бути практично необоротною;
• взаємодія між досліджуваною речовиною і титрантом має відбуватись стехіометрично, з чітким фіксуванням кінцевої точки титрування;
• не повинні відбуватися побічні реакції;
• в розчині не повинно бути речовин, що заважають основній реакції або фіксуванню кінцевої точки титрування.
Класифікація методів титриметричного аналізу.
Титриметричні методи аналізу класифікують за типом реакцій, що покладені в основу методу, за титрантом та за способом титрування.
3.1. Класифікація за типом хімічних реакцій
Методи кислотно-основного титрування. Ці методи ґрунтуються на використанні реакції нейтралізації. Їх застосовують для визначення кислот, основ та солей, які внаслідок гідролізу утворюють кислу або лужну реакцію середовища.
Методи осаджувального титрування. У цих методах досліджувана речовина під час взаємодії з титрантом утворює малорозчинну сполуку. Наприклад, галогенід-йони визначають титруванням стандартним розчином АgNО3.
Методи комплексиметричного титрування. Ці методи ґрунтуються на утворенні слабкойонізованних комплексів під час взаємодії титранту з досліджуваною речовиною. Наприклад, галогенід-йони Наl – визначають титруванням стандартним розчином Hg(NO3)2 (меркуриметрія).
Методи окисно-відновного титрування (редокс-методи). Ці методи ґрунтуються на окисно-відновних реакціях, що відбуваються між досліджуваною речовиною і титрантом. У залежності від властивостей титранту, який використовують, методи окисно-відновного титрування поділяють на оксидиметрію та редуктометрію. Оксидиметрія – метод визначення відновників шляхом титрування їх стандартними розчинами окисників. Наприклад, у перманганатометрії як титрант використовують стандартний розчин калій тетраоксоманганату, в броматометрії – розчин калій бромату, в хроматометрії – розчин калій хромату (дихромату). Редуктометрія – метод визначення окисників шляхом титрування їх стандартними розчинами відновників. Наприклад, в гідразинометрії як титрант використовують стандартний розчин гідразин гідрохлориду, в аскорбінометрії – розчин аскорбінової кислоти, у ферометрії – розчини солей феруму(ІІ).
3.2. Класифікація за типом титранту.
Це більш широкий спосіб класифікації титриметричних методів. Назва методу походить від назви титранту. В методах кислотно-основного титрування, якщо титрантом є кислота, метод називають ацидиметрія, якщо титрант основа, метод – алкаліметрія. В методах осадження: під час титрування розчином АgNО3 метод називають аргентометрія, під час титрування розчином Hg2(NO3)2 метод називають меркурометрія.
В методах комплексиметричного титрування: під час титрування розчином натрій едетату (трилону Б, комплексону III) – метод називають трилонометрія (комплексонометрія), під час титрування розчином Hg(NO3)2 метод називають меркуриметрія. В методах окисно-відновного титрування: під час титрування розчином КМnО4 (калій тетраоксоманганату) – метод називається перманганатометрія, під час титруваннярозчином КВrО3 – броматометрія, під час титрування розчином NаNO2 – нітритометрія.
3.3.Класифікація за способом титрування.
Пряме титрування. Спосіб прямого титрування полягає в тому, що до певного обєму розчину досліджуваної речовини додають краплями титрант у присутності індикатору до досягнення кінцевої точки титрування.
Зворотне титрування (титрування за залишком). До розчину досліджуваної речовини додають надлишок титранту, який взаємодіє з цією речовиною. Після завершення хімічної реакції надлишок титранту, що не прореагував, визначають прямим титруванням іншим титрантом. Метод використовують у випадках, коли реакція перебігає повільно, досліджувана речовина летка або неможливо підібрати індикатор для прямого титрування. Замісникове титрування. До розчину досліджуваної речовини додають допоміжний реагент, з яким вона утворює нову сполуку (замісник) у кількості, еквівалентній досліджуваній речовині. Концентрацію останньої визначають прямим титруванням. Цей метод використовують тоді, коли досліджувана речовина не реагує з титрантом або реагує нестехіометрично.