Методы окислительно-восстановительного титрования
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
вательно, аналитические возможности этих методов велики. В случае, если титруемый раствор содержит только один компонент, обладающий достаточно высокой способностью к присоединению электронов, а титрант - единственный источник электронов (или наоборот) и при этом имеется надежный способ индикации конечной точки титрования, применим способ прямого титрования. Если эти условия не выполняются, используют косвенные способы титрования. Окислительно-восстановительная реакция между определяемым веществом и титрантом должна удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к реакциям, используемым в титриметрии.
Если окислительно-восстановительная реакция протекает нестехеометрично или недостаточно быстро, применяют косвенные способы титрования: обратное титрование и титрование по замещению. Например, при цериметрическом определении Fe3+ используют способ титрования по замещению:
Fe3+ +Ti3+ = TiIV + Fe2+ + + CeIV = Fe3+ + Ce3+.3+ не мешает титрованию.
Окислительно-восстановительное титрование возможно, если в растворе присутствует одна подходящая степень окисления определяемого компонента. В противном случае до начала титрования необходимо провести предварительное восстановление (окисление) до подходящей степени окисления, как это делают, например, при анализе смеси Fe2+ и Fe3+ методом перманганатометрии. Предварительное восстановление (окисление) должно обеспечить количественный перевод определяемого элемента в нужную степень окисления.
Вводимый для этой цели реагент должен представлять собой такое соединение, от избытка которого перед началом титрования легко освободиться (кипячением, фильтрованием и др.). В некоторых случаях методом редоксиметрии определяют соединения, не изменяющие своей степени окисления.
Так, титрованием по замещению, определяют ионы кальция, цинка, никеля, кобальта и свинца в перманганатометрии, сильные кислоты - в иодометрии.
Табл.2. Методы окислительно-восстановительного титрования
Название методаСтандартный раствор (титрант)Уравнения полуреакций системы титрантаЕ0, ВОсобенности методаСтандартный раствор - окислительПерманга-натометрияKMnO4MnO4?+ 8H+ + 5e? = Mn2++ 4H2O MnO4?+ 4H+ + 3e? = MnO2 + 2H2O MnO4?+ 2H2O + 3e? = MnO2+ 4OH?1,51 1,69 0,60Безындикаторный метод, используется в широкой области рНБромато-метрияKBrO3BrO3?+ 6H+ + 6e? = Br?+ 3H2O 1,52Индикатор - мети-ловый оранжевый. Среда - сильнокис-лаяЦериметрияСe(SO4)2Ce4+ + e? = Ce3+1,44Индикатор - ферроин. Среда - сильнокислаяХромато-метрияK2Cr2O7Сr2O72?+ 14H+ + 6e? = 2Cr3++2H2O 1,33Индикатор - дифе-ниламин. Среда ? сильнокислаяНитрито-метрияNaNO2NO2- + 2H+ + e? = NO + H2O1,20Внешний индикатор - иодид- крахмаль-ная бумага. Среда ? слабокислаяИоди-метрияI2I2 + 2e? = 2I -0,54Индикатор - крахмалСтандартный раствор - восстановительАскорбино-метрияС6H8O6С6H6O6 +2H+ +2 e? = С6H8O60,18Индикаторы - вари-аминовый синий или для определе-ния ионов Fe3+ роданид калия. Среда - кислая Титано-метрияTiCl3TiO2+ + 2H+ + e? =Ti3+ + H2O0,1Индикатор - мети-леновый голубой. Среда - кислая ИодометрияNa2S2O3S4O62?+ 2e? = 2S2O32? 0,09Индикатор - крах-мал. Вспомогатель-ный реагент - KI. Среда - слабокислая или нейтральная
4. Перманганатометрия
Перманганатометрия - один из наиболее часто применяемых методов окислительно-восстановительного титрования. В качестве титранта используют раствор перманганата калия, окислительные свойства которого можно регулировать в зависимости от кислотности раствора.
4.1 Особенности метода
Наибольшее распространение в аналитической практике получил перманганатометрический метод определения в кислых средах: восстановление MnO4- до Mn2+ проходит быстро и стехеометрично:
Особенностью метода является сильное влияние концентрации ионов водорода на стандартный потенциал системы MnO4-/ Mn2+. При титровании в сильнокислых средах чаще всего используют серную кислоту. Хлороводородную и азотную кислоты применять не следует, так как в их присутствии могут идти конкурирующие окислительно-восстановительные реакции. Восстановление перманганат-иона в щелочной среде протекает последовательно: сначала до манганат-иона MnO42-, а затем до диоксида марганца MnO2:
,
.
Количественно восстановление перманганата в щелочной среде до манганата протекает в присутствии соли бария. Ba(MnO4)2 растворим в воде, в то время как ВаMnO4 - нерастворим, поэтому дальнейшее восстановление MnVI из осадка не происходит.
Перманганатометрически в щелочной среде, как правило, определяют органические соединения: формиат, формальдегид, муравьиную, коричную, винную, лимонную кислоты, гидразин, ацетон и др.
Индикатором конца титрования служит бледно-розовая окраска избытка титранта КMnO4 (одна капля 0,004 М раствора титранта придает заметную окраску 100 мл раствора). Поэтому, если титруемый раствор бесцветен, о достижении точки эквивалентности можно судить по появлению бледно-розовой окраски избытка титранта КMnO4 при титровании прямым способом или по исчезновению окраски при реверсивном титровании. При анализе окрашенных растворов рекомендуется использовать индикатор ферроин.
К достоинствам перманганатометрического метода относят:
1.Возможность титрования раствором КMnO4 в любой среде (кислой, нейтральной, щелочной).
2.Применимость раствора перманганата калия в кислой среде для определения многих веществ, которые не взаимодействуют с более слабыми окислителями.
.Стехеометричность большинства окислительно-восстановительных реакций с участием MnO4- ? при оптимально выбранных условиях с достаточной скоростью.