Редокс-титрование растворами окислителей
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
Введение
В аналитической химии применяется множество методов количественного анализа, одним из которых является титриметрия. Титриметрия основана на измерении количества реагента, необходимого для взаимодействия с определяемым компонентом в растворе в соответствии со стехиометрией химической реакции между ними. При проведении эксперимента контролируют объем добавляемого титранта с точно известной концентрацией реагента. Наибольшее распространение получила титриметрия для экспрессного определения высоких и средних концентраций веществ в растворах, в том числе и неводных. Точно известный объем V анализируемого раствора с помощью пипетки помещают в колбу и к нему прибавляют небольшими порциями титрант из бюретки, тщательно перемешивая раствор в колбе. Эту операцию называют титрованием.
В титриметрии применяют различные химические реакции: кислотно-основные, комплексообразования, окисления-восстановления. Реакция должна протекать не только стехиометрически, но также быстро и количественно (правильные результаты можно получить лишь в том случае, если при прибавлении стехиометрического кол-ва титранта полнота протекания р-ции не менее 99,9%). Кроме того, в каждом конкретном случае должен быть подходящий способ фиксирования КТТ (конечной точки титрования).
Более подробно рассмотрим метод редоксметрии. В его основе лежат реакции окисления-восстановления. Это титрование сопровождается переходом одного или большего числа электронов от восстановителя к окислителю.
Восстановленная форма одного вещества Red1, отдавая электроны, переходит в окисленную форму Ox1 того же вещества. Обе эти форму образуют редокс-пару Ox1|Red1. Окисленная форма Ox2 второго вещества, принимая электроны, переходит в восстановленную форму Red2 того же вещества. Обе эти формы так же образуют редокс-пару Ox2|Red2. Чем выше окислительно-восстановительный потенциал редокс-пары Ox2|Red2, окисленная форма которой играет роль окислителя в данной реакции, тем большее число восстановителей Red1 можно оттитровать и определить с помощью данного окислителя Ox2. В редоксметрии в качестве титрантов применяют окислители, стандартные окислительно-восстановительные потенциалы редокс-пар которых имеют как можно более высокие значения (например, Ce4+ - ; MnO4- - Если же определяемые вещества - окислители, то для их титрования применяют восстановители, стандартный окислительно-восстановительный потенциал которых имеет минимальное значение (например, )
. Особенности и классификация окислительно-восстановительного титрования
Редоксметрия имеет следующие особенности:
. Сравнительно низкие скорости реакций.
. Сложный механизм протекания реакций.
. Критерий применимости реакции для титрования: ?E0 = E0Ox - E0Red не менее 0,2В, в этом случае константа равновесия оказывается достаточно высокой.
В окислительно-восстановительном титровании используют индикаторы двух типов:
. Дающие окрашенные соединения с окисленной или восстановленной формой.
. Редоксиндикаторы, изменяющие окраску при изменении потенциала системы (слабые окислители или восстановители, имеющие различную окраску окисленной и воссстановленной формы).
Также используют безиндикаторное титрование, если одна из форм (или обе) имеют окраску. По применяемому в окислительно-восстановительном титровании титранту различают:
. Перманганатометрию (титрант - перманганат калия KMnO4);
. Иодометрию (титрант - раствор иода J2 в иодиде калия KJ - комплекс K[J(J2)] и тиосульфат натрия Na2S2O3);
. Хлориодометрию (титрант - хлорид иода JCl)
. Хроматометрию (титрант - бихромат калия K2Cr2O7);
. Броматометрию (титрант - бромат калия KBrO3);
. Цериметрию (титрант - сульфат церия (IV) Ce(SO4)2);
. Ванадатометрию (титрант - ванадат аммония NH4VO3).
Редокс-титрование может быть выполнено различными способами: прямое титрование, обратное титрование и заместительное титрование. Прямое титрование проводят при ЭДС ? 0,4 В, что обеспечивает необходимую полноту и скорость протекания реакции. Прямым титрованием можно определить:
а) ионы Fe2+ - титрант - раствор KMnO4 (ЭДС = 0,74 В; К = 10 )
10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 = 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + К2SO4 + 8 Н2О
?(1/z* FeSO4 ) = ?(1/z* KMnO4 )
б) J2 - титрант - раствор Na2S2O3 (ЭДС = 0,42 В, К = 10 )
J2 + 2 Na2S2O3 = 2 NaJ + Na2S4O6
?(1/z* J2 ) = ?(1/z* Na2S2O3 )
Метод обратного титрования основан на применении двух рабочих растворов. Сначала к титруемому раствору приливают заведомый избыток первого рабочего раствора, который содержит реактив, непосредственно реагирующий с определяемым ионом. Объем прилитого первого рабочего раствора точно измеряют с помощью пипетки или бюретки, концентрация его также должна быть точно определена. Не вошедший в реакцию с определяемым ионом избыток реактива, введенного с первым рабочим раствором, далее титруют вторым рабочим раствором, который реагирует с первым. Например, при определении сульфидов добавляют известное заведомо избыточное количество первого рабочего раствора J2, избыток которого затем оттитровывают раствором Na2S2O3.
Na2S+ J2 (изб.) + 2 НС1 = Sv + 2 NaС1 + 2 НJ(остаток) + 2 Na2S2O3 = 2 NaJ + Na2S4O6
?(1/z* Na2S) = ?(1/z* J2 ) = ?(1/z* Na2S2O3);
?(1/z* Na2S) = ?(1/z* Na2S2O3);
При определение содержания свободного или связанного формальдегида в разнообразных технических продуктах титрантом является пероксид водорода. Образующуюся метановую кислоту оттитровывают заведомо известным избытком щелочи, которую затем титруют соляной кислотой.