Тотығу-тотықсыздану әдісіндегі титрлеу қисықтары.

 

Tотығу-тотықсыздану титрлеу қисығын Е-V кординатында құрады, себебі тотығу-тотықсыздану жүйесінің потенциалы Нернст теңдігі бойынша концентрациялардың қатынасының логарифміне тәуелді. Титрлеу қисығын Е-V координатында құру қисықтың эквивалентті бөліміне сәйкес потенциал аралығын табуға мүмкіншілік береді, осыған сәйкес қажетті индкаторды таңдап алуды жеңілдетеді.

Титрленгенде титрант пен анықтайтын заттың тотығу-тотықсыздану жұбына сәйкес потенциалдары өзгереді:

E=E⁰+0.058/n*lg /

Мысалы, 25,00 мл 0,100N FeSO₄ ерітіндісін 0.100N Ce(SO₄)₂ ертіндісімен титрлеуін қарастырайық. Тотығу-тотықсыздану титрлеуінде титрлеу қисығының алғашқы нүктесін есептемейді, оның себебі ерітіндіде анықтайтын заттың бірақ түрі жүреді (Fe²⁺), ал екінші түрінің концентрациясы өте аз және белгісіз. Сондықтан потенциалды титрантты құйғаннан кейін ғана есептей бастайды.

Титрлегенде жүретін реакция: Fe²⁺+Ce⁴⁺ ® Fe³⁺+Ce³⁺. Эквивалентті нүктеге дейін системаның потенциалы титрлейтін заттың жұбының Fe³⁺/ Fe²⁺ потенциалымен анықталады: E=E⁰+0.058/n*lg /

Ерітіндіге титранттың 1,00 мл құйсақ нәтижесінде (нормальдықтары тең болғандықтан) сонша мл Fe³⁺ пайда болады:

= V_Се⁴⁺ × N_Се⁴⁺ =1,00 мл × 0,100N;

=N_Ғе²⁺×V_Ғе²⁺-N_Се⁴⁺×V_Се⁴⁺=25,00×0,100-1,00×0,100=24,00×0,100; / =1,0/24,0; Е= 0,77+0,058×lg1,0/24,0=0,69В.

Титрлеу нәтижесі кестеде келтірілген.

Эквивалентті нүктеде системаның потенциалы ерітіндіде жүрген екі тотығу-тотықсыздану жұбының потенциалымен анықталады: Fe³⁺/ Fe²⁺ және Се⁴⁺/Се³⁺. Сондықтан бұл потенциал екі жұптың потенциалдарының қосындысына сәйкес болады:

Е_Ғе³⁺_/Ғе²⁺+Е_Се⁴⁺_/Се³⁺ =Е⁰_Ғе³⁺_/Ғе²⁺+0,058 lg× / +Е⁰_Се⁴⁺_/Се³⁺+0,058 lg× / = Е⁰_Ғе³⁺_/Ғе²⁺+ Е⁰_Се⁴⁺_/Се³⁺+0,058lg × / × / .

Титрлеудің кез-келген нүктесінде = , ал эквивалентті нүктеде = . Осыдан: / * / =1,2Е= Е⁰_Ғе³⁺_/Ғе²⁺+ Е⁰_Се⁴⁺_/Се³⁺, себебі lg1=0

Е= Е⁰_Ғе³⁺_/Ғе²⁺+ Е⁰_Се⁴⁺_/Се³⁺/2=0,77+1,44/2=1,105В.

Күрделі тотығу-тотықсыздану жүйесін алсақ, мысалы:

5Ғе²⁺+МnО^-₄+8Н⁺ 5Ғе³⁺+Мn²⁺+4Н₂О

Е_Ғе³⁺_/Ғе²⁺= Е⁰+0,058lg /

E_MnO /_Mn²⁺=E⁰+0.058/5lg * ⁸/ =E⁰-0.058/5×8pH+0.058/5×lg / = E⁰₁+0.058/5×lg / ;

E⁰₁= E⁰-0.058/5×8pH.

Екінші теңдікте бір электронға келтірсек:

5E_MnO /_Mn²⁺=5Е +0,058 lg /

6Е= Е⁰_Ғе³⁺_/Ғе²⁺+5Е +0,058 lg* / * /

6Е= Е⁰_Ғе³⁺_/Ғе²⁺+5Е , Е= Е⁰_Ғе³⁺_/Ғе²⁺+5Е /6,

не жалпы түрінде Е=n₁*E +n₂*E /n₁+n₂

Эквивалентті нүктеден кейін ерітіндіде титранттың тотығу-тотықсыздану жұбы пайда болады Се⁴⁺/Се³⁺, системаның потенциалы осы жұптың потенциалымен анықталады:

Е =Е⁰+0,058 lg* /

Бұл жұптың тотықсызданған түрінің концентрациясы өзгермей, ал тотыққан түрінің концентрациясы титранттың көлемі артқан сайын өседі. Ерітіндіге титранттың 26,0 мл құйдық дейік: =25,00 мл*0,100;

= N_Се⁴⁺* V_Се⁴⁺- N_Ғе²⁺*V_Ғе²⁺=26,00*0,10-25,00*0,10=1,00*0,100

Табылған мәндерді теңдікке қойсақ:

Е =1,44+0,058 lg1,00*0,100/25,00*0,100 =1,44+0,058 lg1,00/25,00=1,36 В.

Тотығу-тотықсыздану титрлеу қисығының бір ерекшелігі эквивалентті бөлім ерітіндінің сұйытылуына байланысты емес, себебі концентрациялардың қатынасын алғандықтан бұл көлемдер қысқарып кетеді.

 

Е⁰_Ғе³⁺_/Ғе²⁺=0,77В, Е⁰_Се⁴⁺_/Се³⁺=1,44В.

Титранттың көлемі V мл	/	/	Е,В
1,00	4*10-2	---	0,69
20,00	4*00	---	0,80
24,00	2,4*10	---	0,85
24,90	2,49*102	---	0,91
24,99	2,50*103	---	0,97
25,00	---	---	1,10
25,01	---	4,0*10-4	1,24
25,10	---	4,0*10-3	1,30
26,00	---	3,84*10-2	1,36
30,00	---	1066*101	1,41

 

Суретте келтірілген титрлеу қисығы индикаторды дұрыс таңдап алуға мүмкіндік береді. Кестемен суреттен қисықтың эквивалентті бөлімі 0,97В-1,24В аралығында жатқанын көруге болады, сондықтан индикатор ретінде фенилантронил және 2,3-дифениламин-карбон қышқылдарын алуға болады, ал дифениламинді пайдалануға болмайды.

 

25,00 мл 0,100 NFeSO₄ ерітіндісін 0.100NCe(SO₄)₂ ерітіндісімен титрлеу қисығы.

 

Кей жағдайда комплекстүзетін реактивті пайдаланып титрлеу қисығының эквивалентті бөлімін қажетті жаққа ығыстыруға болады. Мысалы Ғе²⁺ерітіндісін Cr₂O ерітіндісімен титрлегенде дифениламинді индикатор ретінде пайдалануға болмайды, себебі дифениламин өзінің түсін эквивалентті бөлімге (0,95-1,30В) кірмейтін потенциалды өзгертеді. Егер ерітіндіге Ғе³⁺ ионымен тұрақты комплекс беретін фосфор қышқылын қосса (H₃ )Fe³⁺/Fe²⁺ жұбының потенциалы 0,53В-қа дейін азаяды. Осыған сәйкес титрлеу қисығының эквивалентті бөлімі кеңейеді де (0,68-1,33В аралығына дейін), дифениламиннің түсін өзгерту потенциалы қисықтың эквивалентті бөліміне кіреді. Сон-дықтан Ғе²⁺-ті бихроматпен фосфор қышқылы қатысында титрлесе индикатор ретінде дифениламин алынады.