Т.3. Лекция_Растворы в биохимическом анализе

Достоинства титриметрического анализа:
1) быстрота определения;
2) простота оборудования;
3) возможность автоматизации;
4) точность – относительная погрешность 0,1 – 0,01 %.
Титриметрический метод анализа используется для определения неорганических и органических веществ. Титрование можно проводить в водных и неводных средах.

 

Методы титрования
В титриметрическом методе анализа используются различные типы химических реакций.

В зависимости от характера применяемой химической реакции различают следующие методы титриметрического анализа:
- кислотно-основное титрование;
- осадительное титрование или осаждение;
- комплексонометрическое титрование или комплексонометрия;

По применяемым реагентам титриметрические методы анализа подразделяются на следующие виды:

- ацидометрическое титрование (титрант кислота – НС1 или Н₂SO₄);

- алкалиметрическое титрование (титрант – щелочь – NaOH или

Ba(OH)2);

- перманганатометрическое титрование (титрант – KМnO₄);

- хроматометрическое титрование (титрант - K₂Cr₂O₇);

- йодометрическое титрование (титрант I₂ или KI) и т.д.

 

Способы проведения титрования

Титрование можно выполнить различными способами. И поэтому различают: прямое, обратное и заместительное титрование.

Прямое титрование – к раствору определяемого вещества (КОН) добавляют небольшими порциями титрант – НС1 (рабочий раствор).

КОН + НС1 = КС1 + Н₂О

Определяемое вещество непосредственно реагирует с титрантом. В этом
случае закон эквивалентов можно записать следующим образом:
ν (1/z*KOH) = ν(1/z* HCl)

 

Обратное титрование – используют два титранта. Сначала к анализируемому раствору добавляют избыток одного титрованного раствора – тиранта-1 (AgNO₃). Не прореагировавший титрант-1 оттитровывают другим

стандартным раствором – титрантом-2 (NH₄SCN). Количество израсходованного титранта-1 на взаимодействие с определяемым веществом определяют по разнице между добавленным объемом (V₁) и объемом (V₂), пошедшим на титрование титранта-2.

NaCl + AgNO₃ (избыток) = AgCl + NaNO3 (+AgNO₃) - (V₁)

Титрант-1

AgNO₃ + NH₄SCN = AgSCN + NH₄NO₃ - (V₂)

Титрант-2

При использовании обратного титрования закон эквивалентов можно записать таким образом:

ν (1/z* NaCl) = ν(1/z* AgNO₃) - ν (1/z* NH₄SCN)

ν (1/z* NaCl) = С(1/z* AgNO₃) ×V₁ - С (1/z* NH4SCN) ×V₂

если титрантов равны С(1/z* AgNO₃) = С(1/z* NH₄SCN), то:

ν (1/z* NaCl) = С(1/z* AgNO₃) ×∆V

где: ∆V = V₁ - V₂.

 

Заместительное титрование – применяют в тех случаях, когда прямое

или обратное титрование вещества невозможно или вызывает затруднение,

т.е. непосредственная реакция исследуемого вещества и реагента не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к реакциям, применяемым в титриметрии. К определяемому веществу добавляют какой-либо реагент, при взаимодействии с которым количественно выделяется продукт реакции. А затем продукт реакции титруют подходящим титрантом.

K₂Cr₂O₇ + 6 KI + 7 Н₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3 I₂ + 4 К₂SO₄ + 7 Н₂О

I2 + 2 Na2S2O3 = 2 NaI + Na2S4O6

Закон эквивалентов для заместительного титрования можно записать так:

ν(1/z* K₂Cr₂O₇) = ν(1/z* I₂) = ν(1/z* Na₂S₂O₃)

Согласно закону эквивалентов, количество вещества эквивалента определяемого вещества и продукта реакции одинаковы. Поэтому расчет можно выполнять, считая, что никакой промежуточной реакции не было:

ν (1/z* K₂Cr₂O₇) = ν (1/z* Na₂S₂O₃)

 

Растворы, применяемые в титриметрических методах анализа
При проведении титриметрического анализа применяют растворы реактивов с точной концентрацией.

Растворы реактивов с точной концентрацией называют титрантами
(вторичными стандартными или рабочими растворами).
Концентрацию титрантов устанавливают с помощью специальных веществ, называемых стандартами (первичными стандартами или установочными веществами).

Процесс определения концентрации вторичного стандартного раствора титрованием по первичному стандартному раствору называется стандартизацией раствора.
Например, при титровании щелочи используют соляную кислоту, которая является титрантом или вторичным раствором:
NaOH + HCl = NaС1 + Н2О

Концентрацию раствора НС1 устанавливают по точной навеске стандарта – соды Na2CO3 или буры Na2B4O7. 10 Н2О (первичного раствора)

 

2 НС1	+	Na2CO3	=	2 NaС1 + Н2О + СО2
Титрант– вторичный раствор		–стандарт первичный раствор

 

Концентрацию титранта можно устанавливать методом отдельных навесок или методом пипетирования.

Требования, предъявляемые к стандартам

 

Стандарты должны иметь:

1. большую молярную массу, так как это снижает ошибку при взвешивании;
2. постоянный состав, отвечающий определенной формуле и не изменяющейся при хранении, высушивании, взвешивании;
3. они должны легко очищаться кристаллизацией;
4. быть устойчивыми к окислению, не поглощать влагу и СО2 из воздуха.

 

Для приготовления титрантов и растворов стандартов применяют также специальные стандарт-титры – фиксаналы.

Фиксанал – раствор или сухое вещество, запаянное в ампулу, с точно известной концентрацией.

Как правило, количество вещества эквивалента в ампуле равно 0,1 моль/л.
При проведении количественного анализа необходимо:
- все процедуры анализа проводить с особой точностью и аккуратностью;
- объем растворов замеряют с точностью до 0,01 – 0,02 см3;
- титрант использую с концентрацией 0,1 н.;
- навески веществ берут с точностью до четвертого знака и не менее 0,2 г;
- необходимо проводить калибровку и настройку приборов;
- результаты анализа подвергают математической обработке.

 

Правила титрования
1. Следует устанавливать титр стандартного раствора и применять один и
тот же раствор в присутствии одного и того же индикатора.
2. Для титрования следует брать всегда одно и тоже количество индикатора и повторять титрование определяемого вещества несколько раз до тех
пор, пока не будут получены три близко сходящихся результата.
3. Необходимо брать, как правило, не более 1-2 капель индикатора, не забывая о том, что индикаторы, применяемые в методе нейтрализации, сами являются кислотами или основаниями. На их нейтрализацию также
расходуется часть раствора титранта.
4. Всегда следует титровать до одного и того же оттенка окраски раствора,
используя для титрования по возможности одинаковые объемы титруемого раствора.