Перманганатометрическое титрование

Перманганатоматрическое титрование или перманганатометрия – это метод количественного определения вещества с применением титранта – раствора перманганата калия KМnO₄.

Перманганатометрическое титрование проводят в сильно кислой среде при концентрации ионов водорода [H⁺]=1-2 моль/дм³. Кислая среда создается введением серной кислоты. Азотную кислоту применять нельзя, т.к. она сама является сильным окислителем и может окислять определяемое вещество. Соляную кислоту также нельзя применять, т.к. хлорид-ионы окисляются перманганат-ионами, при этом часть титранта расходуется.

Чаще всего перманганатометрическое титрование проводят при комнатной температуре. Исключением является реакции перманганат-иона с щавелевой кислотой и оксалатами, которые проводят при нагревании.

При пермаганатометрическом титровании обычно не применяют посторонний индикатор, так как сам титрант обладает интенсивной малиново-фиолетовой окраской. Прибавление одной избыточной капли титранта в ТЭ приводит к окрашиванию титруемого раствора в розовый цвет.

Методом перманганатометрии определяют восстановитель (прямое титрование), окислители или индифферентные вещества, например Са²⁺, (обратное титрование).

В пищевой промышленности перманганатометрическим титрованием завершают определение количественного содержания сахара в пищевых продуктах арбитражным методом. Для этого проводят серию последоватьных операций

Продукт питания → водная вытяжка, ® содержащая сахар®

® жидкость фелинга Cu₂O FeSO₄

 

10FeSO₄+2KМnO₄+8H₂SO₄=5Fe₂(SO₄)₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O

 

 

10Fe²⁺+2MnO +16H⁺=10Fe³⁺+2Mn²⁺+8H₂O.

Иодиметрия и иодометрия

Иодиметрия (иодиметрическое титрование) – метод определения восстановителей прямым титрованием стандартным раствором йода.

Иодометрия (иодометрическое титрование) – метод определения окислителей косвенным титрованием заместителя – йода стандартным раствором тиосульфата натрия.

Довольно часто оба метода объединяют под общим названием иодометрия.

Иодиметрия. Титрантом метода служит раствор йода в растворе иодида калия (КJ). Раствор йода стандартизируют по Na₂S₂O₃ (тиосульфат натрия) или As₂O₃ (оксид мышьяка).

Иодиметрическое титрование проводят на холоду в слабокислых или слабощелочных растворах. При титровании бесцветных растворов собственная темно-желтая окраска J₂ становится заметной при перетитровывании раствора менее чем одной каплей 0,1 моль/дм³ раствором йода. Появление желтой окраски иногда используют при иодиметрическом определении КТТ.

В качестве индикатора в иодиметрии применяют свежеприготовленный (обычно 1%-ный) раствор крахмала, который окрашивается в синий цвет в присутствии даже следовых количеств йода. Иодиметрически определяют анальгин, кофеин, сумму пенициллинов.

В пищевой промышленности иодиметрия применяется для определения воды в сырье и пищевых продуктах, предложенным К. Фишером. Основан он на титровании воды, содержащейся в анализируемом объекте, реактивом Фишера – раствором диоксида серы, йода и пиридина в метаноле. Реакция протекает в две стадии

H₂O+SO₂+J₂+3C₅Н₅N=2C₅H₅NHJ+C₅H₅HSO₃

C₅H₅NSO₃+CH₃OH=C₅H₅NHSO₄CH₃

На один моль воды требуется один моль йода. В отсутствии воды йод в этой реакции не расходуется.

Иодометрия. В основе метода лежит реакция взаимодействия с окислителем Ox с образованием йода и восстановителя Red:

2J^-+Ox=J₂+Red.

Йод, выделяющийся в качестве заместителя в количестве, эквивалентном количеству вступившего в реакцию окислителя Ох, оттитровывают стандартным раствором тиосульфата натрия до соломенно-желтой окраски (цвет остаточного йода), после чего добавляют несколько капель крахмала и дотитровывают раствор до исчезновения синей окраски.

В пищевой промышленности иодометрически определяют количество сахара, в пищевых продуктах ускоренным методом.

характеристики данного вещества определяют длину волны максимума (или минимума) в спектре поглощения. Атомно-абсорбционная фотометрия является арбитражным методом определения кадмия, сурьмы, меди, цинка, олова, никеля, хром и молибдена в пищевых продуктах и сырье.

Рентгеновские методы основаны на энергетических переходах внутренних электронов атомов.

Используют их в основном для исследования строения вещества. Рентгеновские методы не требуют атомизации вещества и позволяют исследовать твердые пробы без их предварительной подготовки.

Ядерные методы основаны на возбуждении ядер атомов.

.

К оптическим методам анализа относятся так же рефрактометрия, поляриметрия, молекулярный абсорбционный анализ. Рассмотрим их подробнее.

Рефрактометрия. Рефрактометрический метод основан на измерении показателя светопреломления жидкости или кристаллов.

Рефракция – это преломление луча, т.е. изменение его направления при переходе из одной среды в другую.

Луч света, попадая из воздуха в какую-либо другую среду, изменяет свое первоначальное положение. Угол a₁, образованный падающим лучом и перпендикуляром, восстановленный к поверхности двух сред в точке падения луча, называется углом падения. Угол b, образованный направлением преломленного луча и тем же перпендикуляром, называется углом преломления. Отношение , т.е. отношение синуса угла падения луча света к синусу угла его преломления называют показателем (коэффициентом) преломления (n).

Экспериментальное определение рефракции сводится к измерению показателя преломления (n). При переходе луча света из оптически более плотной среды (А на рис. 1.), например, стекло, в оптически менее плотную (исследуемая жидкость; В на рис. 1) угол падения (α) меньше угла преломления (β).

Рис. 1. Преломление луча света при переходе из среды А в исследуемую жидкость В

Увеличивая угол падения можно добиться полного внутреннего отражения, при котором луч не попадает в оптически менее плотную среду (исследуемую жидкость). Угол (α₀), при котором преломленной луч скользит по поверхности раздела сред (β₀=90⁰), называется углом полного внутреннего отражения. Измерив, этот угол можно найти показатель преломления:

.

Это явление положено в основу конструкций большинства рефрактометров. Главная часть их состоит из двух призм: осветительной и рабочей, между которыми помещают слой исследуемого вещества. Призму освещают белым светом при помощи зеркала. Свет, проходя через осветительную призму с шероховатой поверхностью, рассеивается и попадает на поверхность раздела сред под разными углами, в том числе и под углом полного внутреннего отражения (α₀). Поэтому в исследуемую жидкость попадает лишь часть лучей, проходящих через осветительную призму, и поле, видимое в окуляр, делится лучом (α₀) на светлую и темную части. Угол полного внутреннего отражения (α₀) находят по границе раздела света и тени в окуляре рефрактометра. В зависимости от типа рефрактометра это достигается либо перемещением штрихового визира (типа РПЛ) или перекрестия (тип УРЛ) маховиком до границы раздела света и тени в окуляре, либо перемещением границы радела света и тени до перекрестия (типа ИРФ). После совмещения снимают показания показателя преломления (n) по шкале.

Применение метода в количественном анализе основано на использовании зависимости между показателем преломления «n» анализируемого раствора и содержанием «х» определяемого вещества в этом растворе. Величину х определяют либо методом градуировочного графика, либо расчетной интерполяцией с использованием специальных рефрактометрических таблиц.

При использовании метода градуировочного графика измеряют показатели преломления n нескольких эталонных растворов с точно известным содержанием х определяемого вещества и по полученным данным строят градуировочный график в координатах n-x. Затем строго в тех же условиях измеряют показатель преломления анализируемого раствора и по градуировочному графику находят содержание определяемого вещества в анализируемом растворе. Градуировочный график обычно не проходит через начало координат, а отсекает от оси ординат отрезок, равный показателю преломления растворителя.

Рефрактометрический метод нашел широкое применение при исследовании жиров (определение количественного содержания жира в масличном сырье, установление вида растительного масла, его свежести), томатопродуктов, варенья, джема, содержания сухих веществ, содержания спирта в растворе (в сочетании с пикнометрическим).

Поляриметрия. Метод основан на измерении угла оптического вращения плоскости поляризации монохроматического света, при прохождении его через оптически активное вещество. Оптическая активность веществ обусловлена двумя факторами: особенностями кристаллической решетки вещества; особенностями строения молекулы вещества. В зависимости от этих факторов оптически активные вещества разделяют на два типа. К первому типу относятся твердые кристаллы (например, кварц, NaClO₃ и др.). Вещества второго типа проявляют активность только в растворенном состоянии и оптическая активность их обусловлена особенностями строения молекул. К этой категории относятся главным образом органические вещества: глюкоза, винная кислота, морфин и др. Поляриметрический метод разработан для количественного определения оптически активных веществ. У поляризованного луча (колебания луча совершаются только в какой-то только одной плоскости), пропущенного через слой раствора оптически активного вещества, меняется направление колебаний, а плоскость поляризации оказывается повернутой на некоторый угол a, называемым углом поворота плоскости поляризации. Величина a, измеряемая в угловых градусах, может быть положительной (для правовращающих веществ) или отрицательной (для левовращающих).

Угол поворота плоскости поляризации (a) связан с концентрацией оптически активного вещества в растворе (с) и толщиной раствора (l) соотношением:

a=±[a]lc, (2.7)

где [a] – удельное вращение, зависящее от природы оптически активного вещества; знаки (+) и (-) отвечают соответственно правому или левому вращению плоскости поляризации.

Для сахарозы [a]=+66,5⁰, для глюкозы [a]=+52,56⁰, для фруктозы [a]= –91,9⁰.

В определенном интервале изменения концентрации раствора наблюдается прямая пропорциональная зависимость между углом оптического вращения и концентрацией раствора.

.

Поляриметрический метод нашел широкое применение в сахарной, крахмалопаточной и кондитерской промышленности для исследования сырья и готовой продукции.