Теоретические основы окислительно-восстановительного метода титрования

Н. В. Степанова

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ

(РЕДОКСИМЕТРИЯ)

Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Аналитическая химия» для студентов специальности 18.05.01 «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» и направлений подготовки 19.03.01 «Биотехнология» и 19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья» всех форм обучения

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического

университета им. И.И.Ползунова

УДК 543. 06(075.8)

Рецензент: профессор, кандидат химических наук Ю.В. Мороженко

Работа подготовлена на кафедре общей химии и экспертизы товаров

Степанова, Н.В. Окислительно-восстановительное титрование (редоксиметрия): методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Аналитическая химия» для студентов специальности 18.05.02 «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» и направлений подготовки 19.03.01 «Биотехнология» и 19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья» всех форм обучения / Н.В. Степанова; Алт. гос. техн. ун-т БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2014. –22 с.

В методических рекомендациях приведены теоретические сведения по теме данной лабораторной работы. Изложена методика проведения экспериментов. Для закрепления материала предусмотрены контрольные вопросы и задачи.

Работа выполнена в рамках современных требований СМК к изложению и качеству учебно-методического материала.

Методические рекомендации составлены в соответствии с государственными стандартами высшего образования указанной специальности и направлений.

УДК 543. 06(075.8)

Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры общей химии и экспертизы товаров

Протокол № 5 от 03.06. 2014 г

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………

1Теоретическая часть………………………………………………………………….

1.1Теоретические основы окислительно-восстановительного метода титрования………………………………………………………………………………………..

1.2 Влияние различных условий на скорость окислительно-восстановительных реакций………………………………………………………………………………………

1.3 Характеристика методовредоксиметрии……………………………………….

2 Экспериментальная часть……………………………………..................................

2.1 Лабораторная работа № 1 «Определение ионов железа (II) в соли Мора перманганатометрическим методом (6 часов)…………………………………….. 2.2 Лабораторная работа № 2 «Определение ионов железа (II) в соли Мора перманганатометрическим методом (6 часов)…………………………………….. 3 Контрольные вопросы…………………………………………………………….. 5 Основные требования техники безопасности при работе в химической лаборатории……………………………………………………………………………………. Литература…………………………………………………………………………….

ВВЕДЕНИЕ

Изучение дисциплины «Аналитическая химия» должно способствовать решению следующих задач:

- освоению студентами качественных и количественных химических методов анализа для оценки качества и идентификации органических, неорганических веществ, биологически активных веществ и лекарственных препаратов;

- изучению теоретических основ методов анализа сырья, готовой продукции и объектов окружающей среды;

- получению студентами прочных практических навыков в области физико-химических методов анализа, применяемых при аналитическом контроле производства заводскими лабораториями предприятий важнейших отраслей промышленности и в лабораториях НИИ.

Изучение дисциплины «Аналитическая химия» должно способствовать формированию у студентов следующих профессиональных компетенций по видам деятельности:

Направление подготовки 19.03.01 «Биотехнология»

- стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, приобретать новые знания в области техники и технологии, математики, естественных, гуманитарных, социальных и экономических наук (ОК-7);

- быть способным и готовым использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);

- использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы (ПК-2);

- уметь работать с научно-технической информацией, уметь использовать отечественный и зарубежный опыт в профессиональной деятельности, систематизировать и обобщать информацию по использованию ресурсов производства (ПК-6);

- владеть планированием эксперимента, обработкой и анализом полученных результатов (ПК-8).

Направление подготовки 19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья»

- использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

- обладать способностью определять и анализировать свойства сырья и полуфабрикатов, влияющие на оптимизацию технологического процесса и качество готовой продукции, ресурсосбережение, эффективность и надежность процессов производства (ПК-4).

Специализация 18.05.01 «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» - обладать пониманием экологических и технологических последствий своей профессиональной деятельности, роли охраны окружающей среды и рационального природопользования для сохранения и развития цивилизации (ОК-10);

- обладать способностью применять современные методы исследования, проводить стандартные и сертифицированные испытания материалов, изделий и технологических процессов (ПК-21);

- обладать способностью планировать и проводить необходимый эксперимент, корректно обрабатывать его результаты и анализировать полученные результаты (ПК-22);

- обладать способностью изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований (ПК-23).

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Теоретические основы окислительно-восстановительного метода титрования

Методы окислительно-восстановительного титрования основаны на реакциях, протекающих с изменением степеней окисления реагирующих веществ. Вещество может существовать в двух формах - окисленной (Ox) и восстановленной (Red), которые образуют сопряженную редокс - пару. В растворе протекает окислительно-восстановительная реакция:

Ox₁ + Red₂ ↔ Red₁ + Ox₂,

Ox₁ + е → Red₁

│восстановление

Ox₁ + Red₂ ↔ Red₁ + Ox₂,

Ox₁ + е → Red₁

│восстановление

при этом с окислителями реагируют вещества в которых элемент имеет низшие степени окисления, а с восстановителями - вещества, в которых этот элемент имеет высшие степени окисления.

В процессе титрования изменяется потенциал окислительно-восстано-вительной системы при изменении соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм.

Данный метод применяется для определения окислителей и восстановителей прямым титрованием и для ионов, не обладающих переменной валентностью, косвенным титрованием.

Для обнаружения конечной точки титрования используют:

1) исчезновение или появление окраски титранта или титруемого вещества;

2) окислительно-восстановительные и специфические индикаторы;

3) инструментальные методы.

Специфические индикаторы – образуют интенсивно окрашенное соединение с одним из компонентов окислительно-восстановительной системы.

Окислительно-восстановительные (Rеdох) индикаторы – это в основном органические вещества, окисленная и восстановленная формы которых окрашеныв различные цвета. Область изменения потенциала системы, в которой наблюдается изменения окраски индикатора, называют интервалом перехода индикатора. При выборе индикатора необходимо (как прикислотно-основном

титровании) следить, чтобы интервал перехода окраски индикатора должен полностью лежать внутри скачка на кривой титрования.

Наиболее подходящие окислители:

1) персульфат аммония, переводящий в кислой среде в присутствии ионов серебра (катализатор) ионы Мn (II), Сr(III) и V(IV) в МnО₄^-, Сr₂О₇^2- и VО₃^-- ионы и разрушающийся при нагревании:

2S₂О₈^2-+2Н₂О=4SО₄^2-+О₂ +4H⁺

2) пероксид водорода или натрия в кислой или щелочной среде; избыток разрушается при нагревании:

2Н₂О_{2 =}^t2Н₂О+О₂

3) висмутат натрия, окисляющий Мn(II) до МnО₄^-; избыток его можно удалить фильтрованием;

4) перманганат калия, окисляющий Сr(III) до Cr₂O₇^2- и V(IV) до VО₃^-; избыток реагента удаляют кипячением с НСl - при этом получается МnО₂, который отфильтровывают.

В качестве восстановителей применяют:

1) металлы (Zn, Сd, Аg, Вi), их используют в виде гранул, стержней, порошка;

2) хлорид олова (II);

3) газообразные восстановители (диоксидсеры исероводород).