что такое титрование в лаборатории

Титриметрия. Посуда, титрованные растворы, способы и методы

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

ТИТРИМЕТРИЯ

Основные понятия титриметрии

Титриметрический анализ основан на точном измерении реактива, израсходованного на реакцию с определяемым веществом. Раньше этот вид анализа называли объемным, так как в расчетах используют объем раствора, пошедшего на реакцию. Титриметрия отличается от гравиметрии малой трудоемкостью, простотой аппаратурного оформления. Титриметрический анализ в отношении скорости выполнения дает огромное преимущество по сравнению с гравиметрическим, являющимся, однако, наиболее точным химическим методом анализа.

Титриметрия возникла в середине XVIII века. Многие ученые внесли вклад в ее развитие. У. Льюис (1767) дал определение понятия «точки насыщения», т. е. точки эквивалентности. Благодаря работам Ж. Гей-Люссака титриметрия превратилась из метода анализа в самостоятельный раздел науки. Э. Мор разработал много методик по данному виду анализа, написал учебник по химико-аналитическому методу титрования (1856); В. Оствальд и А. Ганч развили теорию индикаторов (1894).

Титриметрия широко применяется в настоящее время для научных исследований и при контроле технологических процессов.

Титруемое вещество — вещество, количество которого определяется непосредственно в процессе титрования.

Титрант — вещество, вступающее в реакцию с титруемым веществом. Концентрация стандартного раствора титранта должна быть определена перед началом анализа с точностью не менее трех значащих цифр после запятой.

Аликвота — объем раствора, точно отмеренный при помощи калиброванной пипетки.

Титрование — прибавление титрованного раствора к анализируемому с целью определения точно эквивалентного его количества. Отсюда ясно, что при титровании необходимо достаточно точно установить момент наступления эквивалентности или, как говорят, фиксировать точку эквивалентности.

Реакция, используемая в титриметрическом анализе, должна протекать количественно, т. е. должны выполняться следующие условия:

Если не выполняется хотя бы одно условие, то метод титриметрии непригоден. Для этого метода необходимо:

В титриметрии концентрации растворов веществ выражают в молях эквивалентов вещества в одном кубическом дециметре или в одном литре раствора. Нормальная концентрация, используемая в аналитической химии, учитывает то, что эквиваленты веществ для разных реакций различаются, поэтому следует указывать (в скобках) фактор эквивалентности. Например, 0,1н КМnО4 (f экв = 1/5).

В полуреакции восстановления участвуют 5 электронов, следовательно, f экв (КМnО4) = 1/5, а эквивалент перманганата калия равен 1/5 молярной массы КМnО4.

Химическая лабораторная посуда и ее назначение

Для точного определения объемов используются бюретки, пипетки и мерные колбы (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Мерная посуда а — цилиндры; б — мерные колбы; в — химический стакан; г — бюретки с краном; д — пипетка Мора

Бюретка — цилиндрическая трубка с суженым концом, к которому с помощью резинового шланга присоединена стеклянная трубка с оттянутым кончиком. На резиновый шланг надет зажим, либо вставлен в него стеклянный шарик. Если для титрования применяют агрессивные для резины растворы, то используют полностью стеклянную бюретку (пермангонатометрия). Бюретка градуиронана на миллилитры и десятые их доли. В титриметрии используют бюретки объемами 10, 25 и 50 мл. Заполненная раствором бюретка имеет вогнутую поверхность (мениск). По правилам показания по бюретке берут по нижнему краю мениска; глаз должен находиться на уровне этого нижнего края (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Правила определения результатов исследований

Показания по бюретке могут быть с существенными погрешностями. Такие погрешности являются источником ошибок в объемном анализе.

Бюретка должна быть тщательно промыта и обезжирена (хромовой смесью — смесь концентрированной серной кислоты и бихромата калия или смесью раствора перманганата калия со щелочью). Затем бюретку многократно промывают водопроводной водой, 2−3 раза — дистиллированной водой и 2−3 раза — небольшими порциями раствора, которым заполняют бюретку для анализа. Затем заполняют бюретку раствором для титрования через воронку. При промывании бюретки нельзя затыкать ее сверху пальцами, так как пальцы никогда не бывают химически чистыми.

Пипетка используется для измерения точного объема раствора для метода титриметрии. Это стеклянная длинная узкая трубка с расширением или без него в середине. В верхней узкой части пипетки имеется черта, до которой и нужно заполнять пипетку раствором 5, 10, 20, 25, 50, 100 мл. На пипетке указана ее вместимость и температура, при которой градуирована пипетка. При необходимости используют измерительные пипетки (с градуировкой). Такие пипетки особенно необходимы для работы с небольшими объемами растворов (до 5 мл).

Рис. 3.3. Мерные стеклянные колбы

Используют мерные колбы для приготовления титрованных, стандартных растворов, а также для их разбавления. Моют колбы так же, как пипетки и бюретки, но не споласкивают рабочим раствором. Вначале раствор заливают через воронку в колбу, а затем доводят объем до черты прикапыванием воды из пипетки. Правило заполнения — по нижнему мениску.

Калибровка объемов мерной посуды идет при температуре 20–25 о С, точное значение температуры приготовления растворов указано на ней.

Приготовление титрованных растворов

Большая разница значений температур, при которых идет приготовление растворов, недопустима. Есть вещества, которые можно растворить только в горячей воде. Например, бура Na2B4O7 ∙10H2O. Растворение ее ведут в горячей воде, в половине объема, затем охлаждают до комнатной температуры и доводят объем водой до метки.

Существуют два способа приготовления титрованных растворов.

Вещество, удовлетворяющее указанным требованиям, называется первичным стандартом.

Второй способ — с установленным веществом. Если вещество не удовлетворяет требованиям, указанным выше, то используют установочные вещества. Например, для установления точной концентрации раствора NaOH используют в качестве установочного вещества щавелевую кислоту Na2C2O4 ∙2H2O, для соляной кислоты — буру Na2B4O7 ∙10H2O. Очень удобно использовать фиксаналы, выпускаемые промышленностью.
Фиксанал — запаянные ампулы с веществом для приготовления, как правило, 1 л раствора концентрации 0,1 н.

Основные способы и методы титрования

1. Способ прямого титрования. Определяемое вещество непосредственно реагирует с титрантом. Например, для определения концентрации кислоты ее титруют щелочью.

2. Способ обратного титрования (или титрование по остатку). Для этого способа необходимы два рабочих раствора, в раствор определяемого вещества вносят избыток основного рабочего раствора, а остаток оттитровывают вспомогательным рабочим раствором.

Например, в кислый раствор хлорида добавляют
AgNO 3 Ag + + Cl – = AgCl.

Затем избыток серебра оттитровывают роданидом Ag+ + CSN – = AgCSN.

3. Титрование по замещению, или косвенное титрование. К определяемому веществу (например, Cu +2) добавляют специальный реагент (I −) для проведения реакции, образовавшийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия. Конец реакции определяют по крахмальному индикатору (исчезновение синей окраски).

Титрование проводят по следующим правилам:

Различают методы титриметрического анализа по типу основной реакции, протекающей при титровании. Выделяют следующие методы титриметрического анализа кислотно-основное взаимодействие, реакция нейтрализации; окисление-восстановление (оксидиметрия); комплексообразование; осаждение.

Расчеты в титриметрии основаны на законе эквивалентов. Вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах. Поэтому наиболее удобный способ выражения концентрации — нормальная концентрация. Объемы [V(A) и V(B)] и нормальные концентрации реагирующих веществ [С_N(А) и C_N(В)] в точке эквивалентности выражается соотношением

С_N(А) и V(A) известны, а V(B) был определен после титрования раствором (А). Тогда:

Масса вещества m(B), содержащего в объеме V(B), находится по формуле:

Методы разделения и концентрирования

Процесс разделения состоит в выделении компонентов, составляющих исходную смесь. Процесс концентрирования состоит в увеличении концентрации микрокомпонентов в пробе анализируемого вещества. Концентрирование является частным случаем разделения. Эти методы чрезвычайно многочисленны и разнообразны. Методы разделения гомогенных и гетерогенных систем отличаются друг от друга по своей сущности.

Система — совокупность находящихся во взаимодействии веществ, обособленных мысленно или фактически.

Компонент — составная часть системы.

Фаза — однородная часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела. Гомогенная система состоит из одной фазы (например, истинный раствор). Гетерогенная система состоит из двух и более фаз (например, вода + лед, раствор + осадок).

Разделение гетерогенных систем происходит следующими методами:

Для разделения гомогенных систем используют следующие методы:

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

Часто задаваемые вопросы о титровании и определение титрования — молярное уравнение, кривая титрования, расчеты и т. д.

База знаний по титрованию

Посмотрите видеоролик: Что такое титрование?

Титрование — это аналитический метод, предназначенный для количественного определения отдельного вещества (анализируемого компонента), растворенного в образце. Метод основан на наблюдении полного прохождения химической реакции между анализируемым компонентом и добавляемым к раствору реагентом (титрующим веществом) известной концентрации.

анализируемое вещество + реагент (титрант) → продукты реакции

Найдите все ответы на вопросы о титровании!

Титрование — это аналитический метод, предназначенный для количественного определения отдельного вещества (анализируемого компонента), растворенного в образце. Метод основан на наблюдении полного прохождения химической реакции между анализируемым компонентом и добавляемым к раствору реагентом (титрующим веществом) известной концентрации.

анализируемое вещество + реагент (титрант) = продукты реакции

Хорошо известным примером является титрование уксусной кислоты (CH₃COOH) в уксусе гидроксидом натрия NaOH:

Титрант добавляется до тех пор, пока реакция не будет полностью завершена. 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 веществ-цветовых индикаторов. Концентрация анализируемого вещества рассчитывается по израсходованному количеству титранта на основе стехиометрии химической реакции. Реакция, используемая для титрования, должна быть быстрой, однозначной, полной и четко наблюдаемой.

Кривые титрования отображают количественный ход титрования. Они позволяют быстро оценивать метод титрования. Делается различие между логарифмическими и линейными кривыми титрования.

Кривая титрования имеет в своей основе две переменные:

объем титранта как независимая переменная; и отклик раствора, то есть значение pH для кислотно-основного титрования, как зависимая переменная, зависящая от состава двух растворов.

Кривые титрования могут принимать четыре разные формы и должны анализироваться с помощью соответствующих алгоритмов оценки. Этими четырьмя формами являются: симметричная кривая, асимметричная кривая, кривая с минимумами/максимумами и сегментированная кривая.

Кислотно-основное титрование представляет собой количественный анализ, используемый для определения концентрации раствора неизвестной кислоты или основания методом добавления измеряемых объемов известного кислого или основного титранта, которым нейтрализуется анализируемое вещество.

При титровании гиалуроновой кислоты сильным основанием (например, NaOH) имеют место два химических равновесия:

Кислотно-основные реакции протекают очень быстро, и химическое равновесие устанавливается крайне быстро. Кислотно-основные реакции в водных растворах идеально подходят для титрования. Если используемые растворы не слишком разбавлены, форма кривой титрования зависит только от константы кислотности K_a.

Концентрация количества вещества Х (символ c(X)) в растворе, или молярная концентрация, определяется как количество вещества n, разделенное на объем V раствора.

Обычные единицы измерения, используемые для анализов, — это моль/л и ммоль/л.

Режим титрования до конечной точки (EP)

Титрование до конечной точки — классический способ титрования. Титрант добавляется до наблюдаемого окончания реакции, например, до изменения цвета индикатора. В автоматическом титраторе процесс титрования образца продолжается до достижения заранее установленной величины, например, pH = 8,2.

Режим титрования до точки эквивалентности (EQP)

Точка эквивалентности — это момент титрования, в котором определяемое вещество и реагент присутствуют в растворе в абсолютно одинаковых количествах. В большинстве случаев точка эквивалентности практически совпадает с точкой перегиба кривой титрования, например, в случае кривых, полученных кислотно-основным титрованием. Точка перегиба кривой определяется соответствующим значением pH или величиной потенциала (мВ) и значением расхода титранта (мл). Точка эквивалентности рассчитывается исходя из значения расхода титранта с известной концентрацией. Произведение концентрации титранта и расхода титранта дает количество вещества, которое прореагировало с образцом. В автоматическом титраторе измеренные точки оцениваются в соответствии со специальными математическими методами, что позволяет построить расчетную кривую титрования. Затем на основе этой расчетной кривой вычисляют точку эквивалентности.

При обратном титровании используются два реагента: один реагирует с исходным образцом (А), а второй реагирует с первым реагентом (В).

Сначала к образцу добавляется точно измеренный избыток реагента А. После окончания реакции оставшийся избыток реагента А подвергается обратному титрованию вторым реагентом В. Разность между добавленными количествами первого и второго реагентов дает эквивалентное количество анализируемого вещества. Обратное титрование используется в основном, когда реакция при прямом титровании идет слишком медленно, или при неудовлетворительной прямой индикации точки эквивалентности. Например, для определения содержания кальция используются реагенты EDTA (A) и ZnSO₄ (B).

В титровании используются реакции нескольких видов.

Реакции нейтрализации (кислота-щелочь)

Примеры: кислотность вина, молочных продуктов; содержание кислоты в кетчупе; концентрация неорганических кислот, в том числе серной.

Реакции осаждения

Примеры: содержание соли в пищевых продуктах, в том числе в чипсах и кетчупе; содержание серебра в монетах; содержание сульфатов в минеральной воде; содержание сульфатов в гальванической ванне.

Окислительно-восстановительные реакции

Примеры: содержание меди, хрома и никеля в гальванической ванне.

Комплексометрические реакции

Примеры: общая жесткость воды (Mg и Ca); содержание кальция в молоке и сыре; анализ цемента.

Реакции осаждения из коллоидных растворов

Примеры: содержание анионного ПАВ в моющих средствах; содержание анионного ПАВ в стиральных порошках; содержание анионного ПАВ в жидких чистящих средствах.

Найдите нужный метод!

Титрование подразделяется на разные виды в зависимости от принципа индикации и протекающих химических реакций.

Потенциометрия

Прямое измерение гальванического потенциала, образующегося в системе электродов, называется потенциометрией, тогда как выполнение титрования с помощью этого метода называется потенциометрическим титрованием.

Образующийся потенциал U должен измеряться, если это возможно, при нулевом токе усилителем сигнала с высоким импедансом по следующим причинам:

Для очень высокоомных датчиков, таким образом, необходимы усилители сигналов с входным сопротивлением 10 12 Ом.

Вольтаметрия

Эта методика индикации включает измерение разности потенциалов между двумя металлическими электродами, поляризуемыми слабым током. Как и в случае потенциометрии, кривая полярографического титрования представляет собой кривую потенциал-объем.

Требуется следующее измерительное оборудование:

Источник стабилизированного тока. Включаемое в цепь сопротивление R, которое необходимо выбрать таким образом, чтобы мог генерироваться ток поляризации Ipol в диапазоне 0,1-20 мкА. Потенциал U, появляющийся между электродами, измеряется точно так же, как при потенциометрии. Одним из главных применений полярографии является определение содержания воды по методу Карла Фишера.

Фотометрия

Основой фотометрического метода является уменьшение интенсивности на определенной длине волны светового пучка, проходящего через раствор. Светопропускание — первичная измеряемая переменная в фотометрии и дается как:

I₀: Интенсивность падающего света

I: Интенсивность прошедшего света

В случае поглощения всего света I = 0 и, следовательно, T = 0. Если нет никакого поглощения света,

I = I₀ и T = 1 (или %T = 100%).

При фотометрии работа часто выполняется с использованием поглощения как измеряемой переменной. Отношение между светопропусканием и поглощением описывается законом Бугера-Бера-Ламберта:

A = − log T = A = ε · b · c

ε: Коэффициент экстинкции

c: Концентрация поглощающего вещества

d: Длина пути света через раствор

Из отношения выше можно видеть, что имеется линейное соотношение между поглощением А и концентрацией с.

По сравнению с потециометрическими датчиками фотоэлектрические датчики имеют ряд преимуществ при титровании:

Фотометрическая индикация доступна для многих аналитических реакций:

При фотометрическом титровании должна выбираться такая длина волны, которая дает наибольшую разницу светопропускания перед точкой эквивалентности и после нее. В видимой области спектра такие длины волн обычно находятся в диапазоне 500-700 нм.

Примеры использования: комплексометрические и турбидиметрические реакции.

Электропроводность

Электропроводность — это способность раствора пропускать через себя электрический ток. Единица измерения электропроводности — мкСм/см (микросименс/сантиметр) или мСм/см (миллисименс/сантиметр). Высокое значение означает большое количество ионов. Сила тока, проходящего через раствор, пропорциональна количеству ионов. Если известна электропроводность раствора, можно определить суммарное содержание ионов. Кроме того, если известны ионы, можно даже сделать заключение об их концентрации.

Для измерения электропроводности прикладывается напряжение между двумя пластинами, погруженными в раствор. Можно использовать металлические пластины или графитовые стержни. Когда растворенные ионы начнут перемещаться к пластинам, между ними потечет электрический ток.

Принцип кондуктометрического титрования.

В процессе титрования одни ионы заменяются другими, и в любом случае эти два иона отличаются по ионной проводимости, в результате чего электропроводность раствора в ходе титрования изменяется. Поэтому, если добавить раствор одного электрода к другому, окончательная электропроводность будет зависеть от происходящей реакции. Однако если в растворах электролита не происходит никаких химических реакций, это приведет к повышению уровня электропроводности. Точку эквивалентности можно найти графически, изобразив изменение электропроводности как функцию объема добавленного титранта.

Термометрическое титрование

В основе термометрического титрования лежит элементарный принцип, что любая химическая реакция сопровождается изменением энергии. В процессе эндотермических реакций поглощается энергия и наблюдается падение температуры. Обратное верно для экзотермических реакций, когда энергия выделяется. Точку эквивалентности (EQP) титрования можно найти, проследив за изменением температуры (рис. 1). В ходе экзотермического титрования температура повышается, пока не достигается точка эквивалентности EQP. После этого температура первоначально стабилизируется и затем падает. При эндотермическом титровании происходит противоположное явление.

Как описано выше, в ходе реакции эндотермического титрования температура уменьшается. Сразу при достижении точки эквивалентности температура стабилизируется. Конечная точка определяется расчетом второй производной кривой (сегментированная оценка).

Минимальные требования к термометрическому титрованию: химическая реакция с большим выделением энергии, точный и быстродействующий термометр и титратор, способный выполнять сегментированную оценку кривой титрования.

Кулонометрическое титрование

Методика кулонометрического титрования первоначально была разработана Szebelledy и Somogy [1] в 1938 году. Этот метод отличается от волюмометрического титрования тем, что титрант образуется на месте за счет электролиза, а затем стехиометрически реагирует с анализируемым веществом. Количество прореагировавшего вещества рассчитывается по суммарному прошедшему электрическому заряду Q (в кулонах), а не по объему израсходованного титранта, как при волюмометрическом титровании.

Примерный список отраслей, в которых применяется титрование:

Инкрементное добавление титранта (INC)

Титрант добавляется равными по объему частями, dV. Инкрементное добавление титранта применяется при неводном титровании, в ходе которого сигнал может быть нестабильным, а также при окислительно-восстановительном и фотометрическом титровании, в которых происходит резкое изменение потенциала в точке эквивалентности. Обратите внимание: на участок кривой с наибольшей крутизной приходится сравнительно небольшое число измерений.

Динамическое добавление титранта (DYN)

Если при каждом добавлении титранта величина изменения pH или потенциала постоянна, появляется возможность изменять добавляемый объем в заданных пределах.
Анализ можно ускорить, применяя больший объем титранта на пологих участках кривой титрования. При этом количество измерений на участке с наибольшей крутизной увеличивается, что повышает точность оценки.

Такое расхождение в результатах наиболее заметно при проведении кислотно-основного титрования с использованием одного из индикаторов pH. Первая причина заключается в том, что индикаторы pH изменяют свой цвет в интервале значений pH, а не при каком-то фиксированном значении. Момент изменения цвета в значительной степени зависит от образца и может не совпадать с химической точкой эквивалентности. Это может привести к небольшому расхождению в результатах, которое легко исключается стандартизацией титранта с помощью метода, аналогичного используемому для образцов.

Вторая причина разницы связана, главным образом, с чувствительностью человеческого глаза к изменению цвета. Человеческий глаз не в состоянии мгновенно уловить уже начавшееся изменение цвета. Это можно продемонстрировать с помощью фотометрического датчика, например, фототродов DP5 МЕТТЛЕР ТОЛЕДО. При использовании таких датчиков ясно обнаруживается изменение светопропускания задолго до того, как человеческий глаз обнаружит любое изменение цвета. В типичном случае кислотно-основного потенциометрического титрования с использованием датчика pH образование малейшего избытка кислоты (или щелочи) приводит к резкому изменению сигнала, что позволяет более точно определять конечную точку.

Обычно существуют три основные проблемы с электродами при выполнении неводного титрования. Первая проблема — необходимость в водном электролите с неводным растворителем. Замена электролита в электроде легко решает эту проблему. Вторая проблема связана с тем обстоятельством, что образец не токопроводящий. Это приводит к плохой электрической связи между измерительной и эталонной частями ячейки или частями электрода при комбинированной конструкции. В результате возникает сильный шумовой сигнал, особенно при использовании в эталонном электроде датчика со стандартной керамической мембраной. Частичное решение этой проблемы — использование датчика с муфтой, такого как электрод DG113. Этот датчик имеет раствор LiCl в этаноле в качестве стандартного электролита и, в отличие от керамической мембраны, полимерную муфту, образующую большую по размеру площадь контакта между рабочей и эталонной частями и, как следствие, меньший шумовой сигнал.

Третья проблема заключается не в самом электроде, а в работе с датчиком. Для правильной работы стеклянного датчика pH необходимо, чтобы стеклянная мембрана (колбочка или электрод) была гидратирована. Это достигается кондиционированием электрода в деионизованной воде. В ходе неводного титрования такая мембрана постепенно дегидратируется, что снижает отклик электрода. Для предотвращения или решения этой проблемы электрод необходимо регулярно приводить в рабочее состояние при помощи смачивания в воде.

Это зависит от стабильности титранта и от мер, принятых для его защиты от типичных загрязнений, которые могут вызвать снижение концентрации. Наиболее распространенные приемы защиты титранта включают хранение светочувствительного раствора (например, содержащего йод) в темной посуде, использование молекулярных сит или силикагеля для защиты от влаги титрантов, применяемых в титровании по методу Карла Фишера, и предотвращение абсорбции углекислого газа сильными щелочами, например, гидроксидом натрия.

Автоматические титраторы — это приборы, управляемые с помощью микропроцессоров, которые обеспечивают автоматизацию всех операций, относящихся к титрованию, а именно:

Автоматические титраторы выполняют операции 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). Цикл титрования состоит из четырех основных этапов:

Каждый этап титрования характеризуется особыми параметрами (например, шаг титрования), которые задаются в программе. В более сложных программах титрования предусмотрены дополнительные этапы, например, добавление специального реагента для обратного титрования, разбавление, корректировка значения рН. Все эти этапы и соответствующие параметры составляют метод титрования.

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. Сначала использовались только такие реакции титрования, которые сопровождались заметным изменением цвета. Позже стали добавлять специальные вещества-индикаторы, изменяющие свой цвет. Достижимый уровень точности определялся в основном квалификацией исполнителя и, в частности, его способностью различать цветовые оттенки.

Современный способ

Со временем процесс титрования значительно усовершенствовался: ручные бюретки с поршнем были снабжены электроприводом, который обеспечивает точность и воспроизводимость при добавлении титранта. Вместо цветовых индикаторов используются электроды для измерения потенциала, за счет чего повысилась точность результатов. По кривой изменения потенциала при добавлении титранта можно гораздо 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.

Сегодня и в перспективе

Совершенствование продолжается. Современные автоматические титраторы поддерживают программирование полной аналитической процедуры, обеспечивая максимальную гибкость в разработке методов. Комбинируя простые рабочие функции, такие как «Дозирование», «Перемешивание», «Титрование», «Расчет», можно создать специальный метод для каждого анализа. Нагрузка на лаборантов снижается благодаря дополнительным устройствам (автосемплеры, насосы). Еще одно новшество — подключение к компьютерам и лабораторным информационным системам (LIMS).

Источник

• ← Что такое честный конструктор автомобиля
• что делать если у котика блохи →