Приготовление стандартных растворов.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ.
Титриметрический метод анализа заключается в том, что к раствору анали-зируемого вещества постепенно прибавляют раствор с точно известной кон-центрацией реагента, вступающего во взаимодействие с анализируемым ве-ществом. Прибавление реагента ведут до тех пор, пока реакция не завершится. Окончание реакции определяют различными способами, позволяющими обна-ружить изменение какого-либо свойства раствора в этот момент. Например, изменение окраски, выпадение осадка, изменение окислительного потенциала и др.
Наиболее часто для этой цели используют индикаторы, т.е. вещества, изменя-ющие свой цвет при изменении свойств раствора.
Раствор с точно известной концентрацией реагента называют стандартным или титрантом. Процесс его постепенного прибавления к анализируемому раствору называют титрованием.
Титриметрический метод анализа широко используется в практике химичес-ких исследований, в пищевом анализе, при проведении товарной экспертизы, при контроле качества сырья и т.д.
Как следует из определений, при проведении титрования необходимо измере-ние объемов как титранта, так и растворов анализируемого вещества.
-2-
Для точного измерения объемов применяется т.н. мерная посуда, которая
подразделяется на мерную посуду «на выливание» (пипетки, бюретки) и на мерную посуду «на вливание» (мерные колбы).
1.1. Мерная посуда.
Мерные колбы служат для приготовления стандартных растворов и растворов анализируемого вещества, а также для точного из разбавления. Они представляют собой сосуды с длинной узкой шейкой, на которую нанесена кольцевая метка (черта), отмечающая точный объём колбы. Мерные колбы обычно выпускаются объемом 50, 100, 200, 250, 500, 1000, 2000 мл.
Для титрования используют бюретки, которые заполняют титрантом. Бюрет-ка представляет собой градуированную стекляную трубку, соединенную с так называемым «носиком» с помощью резиновой трубки. Трубка из резины, на которую надевают зажим или вставляют стеклянный шарик (бусинку), предна-значена для выливания титранта по каплям.
Бюретки отградуированы сверху вниз, т.е. нулевое значение на бюретке на-ходится в верхней части, что позволяет сразу отсчитывать объем вытекаемого из них раствора. Отсчет показаний производят с точностью до 0,02 (±0,01) мл, последние сотые доли определяют, мысленно разделив маленькое деление на 5 равных частей. Бюретки обычно бывают объёмом на 25 и 50 мл.
Пипетки служат для отмеривания и перенесения из мерной колбы в колбу для титрования (коническую колбу) анализируемого раствора. Пипетки бывают ме-рные и градуированные. Мерные пипетки представляют собой стеклянные труб-ки с расширением посередине. Верхняя узкая часть имеет кольцевую метку.
Градуированные пипетки представляют собой стеклянные трубки с делени-ями. Пипетки обычно бывают ёмкостью: мерные (1; 5; 10; 15; 20; 25; 50; 100 мл) и градуированные (0,5; 1; 5; 10; 20мл).
Колбы для титрования представляют собой сосуды конической формы с су-женным горлом. В аналитической практике чаще всего применяют конические колбы объёмом 50, 100, 200 мл.
1.2. Приемы работы с мерной посудой.
Для приготовления растворов с заданной концентрацией, поступают следу-ющим образом. В мерную колбу через широкогорлую воронку вносят навеску вещества или определенный объём раствора; смывают с воронки небольшим количеством дистиллированной воды вещество; наливают воды до половины
-3-
объёма колбы, вещество растворяют, помешивая содержимое вращательным движением, и далее доводят объем почти до метки. Затем капельной пипеткой
добавляют растворитель до метки, держа колбу так, чтобы метка находилась на уровне глаз. После этого колбу закрывают пробкой и, взяв шар колбы в левую руку, а горло и пробку колбы в правую, перемешивают содержимое колбы, пе- реворачивая ее вверх дном и встряхивая. Перемешивание повторяют 15-20 раз.
Бюретку заполняют титрантом через воронку несколько выше нулевой метки. Затем воронку снимают и кладут на чистый лист фильтрованной бумаги. Если
в “носике” бюретки имеются пузырьки воздуха, то их следует удалить. Для это-го «носик» следует держать несколько вверх, пустив при этом достаточно силь-ную струю жидкости, освободив зажим или нажав на бусинку. Первые порции
титранта используют для ополаскивания бюретки.
При титровании рекомендуется придерживаться следующих правил. Сначала титрант сливают из бюретки по 1-2 мл, по мере приближения к точке эквивален-тности скорость слива уменьшается до нескольких капель в секунду.
Сначала проводят пробное титрование, чтобы определить примерно объем титранта, идущий на титрование, затем проводят три точных титрования.
Каждое титрование следует производить только с нулевого деления. Объём титранта, который будет расходоваться при титровании, должен составлять половинный объём бюретки, т.к. величина относительной ошибки находится в обратной зависимости от объёма, который затрачивается на титрование.
Для взятия жидкости пипеткой ее берут за верхнюю часть большим, средним и указательным пальцами правой руки, погружают оттянутый конец глубоко в раствор и засасывают его с помощью груши на 10-15 мм выше кольцевой метки. Указательным пальцем закрывают верхнюю часть пипетки и осторожно, осла-бив палец, закрывают верхнюю часть пипетки до метки, при этом пипетку дер-
жат так, чтобы пипетка находилась на уровне глаз. Затем, плотно закрыв отвер-стие указательным пальцем, переносят анализируемый раствор в коническую колбу.
Выливание жидкости из пипетки производят путем свободного истечения жидкости, держа пипетку вертикально. Если в «носике» пипетки после исте-чения жидкости остается большая капля раствора, то рекомендуется оттянутым концом пипетки прикоснуться к внутренней стенке сосуда. Не рекомендуется выдувать или стряхивать капли раствора из пипетки. Перед употреблением пи-петку ополаскивают анализируемым раствором.
-4
Приготовление стандартных растворов.
Стандартные растворы подразделяются на первичные и вторичные.
Первичные растворы характеризуются постоянством состава, устойчивостью.
Готовятся на основе стандартов-веществ с высокой молярной концентрацией эквивалента. Стандарты должны легко очищаться кристаллизацией и не изме-нять своего состава при высушивании, взвешивании, они не должны окислять-ся, поглощать влагу и углекислый газ из воздуха, терять влагу при хранении.
Первичные стандартные растворы готовятся по точной навеске вещества. Для этого на аналитических весах берется рассчитанная по формуле масса вещества.
C(1/z В) × M (1/z В) × Vр-ра (В) 1.3.I.
m(В)= --------------------------------------------
где m(В) – требуемая навеска (масса вещества), г
C(1/z В) – требуемая молярная концентрация эквивалента, моль/л
M (1/z В) – молярная масса эквивалента, г/моль
Vр-ра(В) – объём раствора, мл
Навеска количественно переносится в мерную колбу (см. раздел 1.2.). Кон-центрация полученного раствора рассчитывается по формуле:
m(В) 1.3.2.
C(1/z В)= -----------------------------
M (1/z В)·Vр-ра(В)
Концентрация вторичных стандартных растворов (не стойких) устанавливается
по раствору стандарта известной концентрации (первичного раствора) или по
навеске стандарта, растворенного в воде (способ отдельных навесок) и титрова-нием части раствора навески (способ пипетирования). К преимуществам спосо-ба отдельных навесок относится его высокая экспрессность.
Вторичные стандартные растворы готовятся по навеске, разбавлением или из фиксаналов.
Фиксаналом называется запаянные в стеклянные ампулы, изготовленные на
предприятии, растворы какого-либо реагента, например кислоты, щелочи, и т.д. или навеска сухого реагента, например щавелевой кислоты, перманганата калия и т.д. На ампулах указано, какая концентрация (как правило 0,1н) будет созда-на, если указанный фиксанал растворить в мерной колбе на 1 литр.
-5-