Титрометрия

Титрометрия - это наиболее широко используемый в аналитической практике метод анализа. По чувствительности он близок гравиметрии (предел обнаружения 0,10%), по правильности уступает гравиметрическому анализу (точность 0,5%). Однако он намного быстрее и проще в исполнении.

Титриметрический анализ
основан на точном измерении объема раствора реагента, пошедшего на реакцию с анализируемым компонентом пробы.

Раствор реагента с точно известной концентрацией называют титрантом, а процесс постепенного прибавления титранта к анализируемому раствору называют титрованием.

Точка титрования, в которой достигается равенство эквивалентов вступивших в реакцию анализируемого вещества и титранта, называется точкой эквивалентности. До точки эквивалентности в растворе практически отсутствует титрант, а после точки эквивалентности – определяемое вещество. Вблизи точки эквивалентности резко меняются свойства системы. Это резкое изменение замеряемого свойства раствора вблизи точки эквивалентности называют скачком титрования.

Индикаторы. Скачок титрования и точку эквивалентности можно фиксировать разными способами, например с помощью тех или иных приборов, измеряющих какое-либо свойство системы (рН, потенциал и др.). В химическом анализе для этой цели используют индикаторы – вещества, резко изменяющие свое состояние, чаще всего окраску, вблизи точки эквивалентности. Момент титрования, при котором наблюдается это резкое изменение состояния индикатора, называется конечной точкой титрования (КТТ).

Для каждого индикатора в справочниках можно найти показатель титрования (рТ), который определяет КТТ, и интервал перехода окраски (ΔрХ), то есть скачок титрования. Например, для кислотно-основного индикатора фенолфталеина рТ = 9,0; ΔрН = 8,0 – 10,0.

От правильного выбора индикатора зависит точность титрометрического анализа. Необходимо, чтобы точка эквивалентности попала в интервал перехода окраски индикатора и была как можно ближе к величине рТ. Если эти условия не соблюдаются, изменение окраски индикатора наступает раньше или позже точки эквивалентности; возникает так называемая индикаторная ошибка.

Индикатор добавляется в анализируемую пробу в небольшом количестве, несколько капель. При недостатке индикатора изменение окраски трудно заметить, при избытке – на реакцию с индикатором уходит большое количество титранта, что приводит к ошибке титрования.

Методика анализа. Все расчеты в химическом титрометрическом анализе базируются на формуле:
Vт Cт = Vпробы Cх ,
где Vт и Cт – объем и нормальная концентрация титранта; Vпробы – объем пробы, взятый на анализ; Cх – нормальная концентрация анализируемого вещества, которую нужно определить по результатам титрования.

Объем пробы задается и строго измеряется с помощью пипетки. Концентрация титранта известна с очень большой точностью. Объем титранта, пошедшего на титрование, Vт измеряется с помощью бюретки. Бюретка – стеклянная трубка с приспособлением для постепенного прикапывания раствора и шкалой для измерения объема жидкости. Раствор титранта добавляется к раствору анализируемого вещества по каплям до момента изменения окраски раствора, затем по шкале бюретки измеряется Vт .

Приготовление титрантов. Титрант должен иметь точно известную концентрацию. Титр, молярность и нормальность раствора титранта определяют до четвертой значащей цифры, не считая нулей после запятой. Например, ТNaOH = 0,004014 г/мл, СHCl =0,04995 моль/л.

Стандартные растворы титрантов получают разными методами:
- по точной навеске (вещество должно быть химически чистым и устойчивым);
- по приблизительной навеске с последующим определением точной концентрации раствора титранта по стандартному раствору (метод стандартизации);
- из фиксанала, который представляет собой строго определенное количество вещества, запаянное в ампулу. При тщательном переносе этого вещества в мерную колбу определенного объема (обычно 1 л) получают раствор заданной концентрации.

Приемы титрования. В аналитической практике используют прямое, обратное и косвенное (титрование заместителя) титрование.
Если в основе количественного определения лежит непосредственная реакция между анализируемым веществом и титрантом, титрование называется прямым. Иногда по ряду причин реагент добавляют в избытке, а оставшееся после реакции количество реагента оттитровывают. Поскольку объем и концентрация раствора добавляемого реагента известны, по результатам титрования определяют количество реагента, пошедшее на реакцию. Такое титрование называется обратным. При косвенном титровании в реакцию с титрантом вступает продукт взаимодействия анализируемого вещества с известным количеством реагента.

Классификация методов титрометрического анализа. Классификация проводится в зависимости от типа реакции, лежащей в основе титрования. Различают:
- кислотно-основное титрование;
- окислительно-восстановительное титрование;
- осадительное титрование;
- комплексометрическое титрование и др.

Реакции, лежащие в основе титрования, должны удовлетворять ряду требований:
- высокая скорость;
- необратимость;
- отсутствие побочных процессов;
- низкая чувствительность к присутствию в пробе посторонних веществ (высокая селективность).