Определение точки эквивалентности и конца

РЕАКЦИИ

При титровании употребляют не избыток реактива, а количество, эквивалентное количеству определяемого вещества. Необходимым условием при определении содержания вещества титриметрически является точное установление того момента, когда заканчивается реакция между титруемым веществом и титрантом, то есть фиксирование точки эквивалентности. Чем точнее определен конец реакции, тем точнее будет результат анализа.

Для определения конца реакции применяют особые реактивы, так называемые индикаторы. Действие индикаторов обычно сводится к тому, что они по окончании реакции между титруемым веществом и титрантом в присутствии небольшого избытка последнего претерпевают изменения и меняют окраску раствора или осадка. Когда из бюретки прибавлено столько титранта, что наблюдается заметное изменение окраски титруемого раствора, говорят что достигнута точка конца титрования.

В большинстве случаев индикаторы прибавляют к раствору исследуемого вещества и титрование происходит в присутствии индикатора. Это так называемые внутренние индикаторы. В некоторых случаях поступают иначе: по мере титрования от титруемого раствора отбирают капилляром по капле раствора, к которому по фарфоровой пластинке прибавляют каплю индикатора. Таким образом, реакция с индикатором происходит вне титруемого раствора. Применяемые в этом случае индикаторы называются внешними.

Для каждого титриметрического метода имеются отдельные индикаторы. При кислотно-основном титровании индикаторы меняют свою окраску при изменении рН раствора. В методах осаждения точку эквивалентности находят по прекращению образования осадка. Индикаторы, применяемые в этих методах, образуют ярко-окрашенный осадок или раствор с избытком титранта. Иногда, если титруют ярко-окрашенным раствором, например раствором KМnO_4, окончание титрования можно заметить без индикатора, так как первая капля титранта, которая не прореагирует с определенным веществом, изменяет окраску титруемого раствора.

 

КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ

(МЕТОД НЕЙТРАЛИЗАЦИИ)

Методы кислотно-основного титрования основаны на использовании реакции нейтрализации (реакции между кислотами и основаниями):

Н₃О⁺ + ОН^-→ 2Н₂О

←

или упрощенно Н⁺ + ОН^- → Н₂О

←

В зависимости от титранта различают методы ацидиметрического и алкалиметрического титрования. В ацидиметрии (acibum - кислота) в качестве титрантов применяют 0,01 – 0,1 н. Растворы сильных кислот, обычно HCl и H₂SO₄. В алкалиметрии (alcalis – щелочь) титрантами служат 0,01 – 0,1н. Растворы щелочей, обычно NaOH, KOH, Ba(OH)₂.

Методы кислотно-основного титрования позволяют определять концентрации растворов неорганических и органических кислот и оснований и некоторых солей, подвергающихся гидролизу или реагирующих с кислотами и основаниями.

Ацидиметрическое основание применяют для определения сильных и слабых оснований и некоторых солей слабых кислот, например NaOH, NH₄OH, аминов, анилина Na₂CO₃. NaHCO₃ и т.д.

Алкалиметрическое титрование применяют для определения сильных и слабых кислот и некоторых солей слабых оснований, например HCl, H₃BO₃, CH₃COOH. Фенолов, хлоридов очень слабых органических оснований, используемых в качестве лекарственных препаратов и т.д.

 

ОКСИДИМЕТРИЯ

(ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ)

 

ОВ-реакции лежат в основе ряда методов титриметрического анализа, которые объединяются под общим названием оксидиметрия. В качестве рабочих растворов (титрантов) в оксидиметрии применяют растворы окислителей и восстановителей.

Все методы оксидиметрии классифицируют в зависимости от окислителя или восстановителя, применяемого в рабочем растворе, на следующие виды:

Перманганатометрия: основным титрантом служит раствор KmnO₄; наряду с ним обычно используются растворы сульфата железа (П) FeSO₄ или щавелевой кислоты Н₂С₂О₄;

Йодометрия: титранты – растворы йода и тиосульфата натрия Na₂S₂O₃;

Хроматометрия: основной титрант – раствор дихромата калия K₂Cr₂O₇;

Броматометрия: титрант – раствор бромата калия КBrO₃;

Нитритометрия: титрант – раствор нитрата натрия NaNO₂ и т.д.

Методы оксидиметрии позволяют с помощью рабочих растворов окислителей количественно определять в растворах или смесях разнообразные восстановители: соединения железа (П), олова (П), сульфиты, сульфиды, арсениты, оксалаты, пероксид водорода и др. С помощью рабочих растворов восстановителей можно определить различные окислители: дихроматы, хлор, гипохлориты, хлориты, бром, броматы, йод, йодаты, перексид водорода и др.

К реакциям, используемым в оксидиметрии, предъявляются уже известные нам требования, заключающиеся в том, что реакция при титровании должна протекать быстро и необратимо с образованием продуктов строго определенного состава, не должна сопровождаться побочными взаимодействиями и должен существовать способ фиксирования конца реакции. Этим требованиям удовлетворяет лишь незначительная часть из огромного числа ОВ-реакций. Для оксидиметрического титрования подбирают ОВ-пары так, чтобы разность их стандартных ОВ-потенциалов была не ниже 0,4 - 0,5 В. В противном случае при титровании отсутствует резкий скачок потенциала вблизи эквивалентной точки.

В оксидиметрии применяются различные методы определения точки эквивалентности. Например, в перманганатометрии она фиксируется по изменению окраски титруемого раствора, вызываемому избытком окрашенного рабочего раствора KMnO₄ (так называемое безиндикаторное титрование). В йодометрии точку эквивалентности устанавливают с помощью индикатора крахмала, специфически реагирующего с йодом. В оксидиметрии применяют и специальные редокс-индикаторы (например, дифениламин), которые изменяют свою окраску в зависимости от значения окислительного потенциала, подобно тому как кислотно-основные индикаторы изменяют свою окраску в зависимости от рН раствора.

В практике клинических, фармацевтических, санитарно-гигиенических и судебно-экспертных исследований широко используются методы ОВ-титрования.