Титрлеу әдістерімен танысу

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 26 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
I БӨЛІМ.Титриметриялық анализге жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... .. ... ... .8
1.1Титрленген ерітінділер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.2 Титрлеу тәртібі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 0
II БӨЛІМ.Титриметриялық анализ әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..11
2.1 Редокс-потенциал және оның әр түрлі факторларға тәуелділігі ... ... ... ... .12
2.2 Редокс-потенциалдар және реакциялардың бағыты ... ... ... ... ... ... ... . ... ...13
2.3 Редокс- реакциялар жылдамдығы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..14
2.4 Комплексонометрия ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
2.5 Қышқылдық-негіздік титрлеу әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 7
III ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19
3.1 Титрлеу әдісінде қолданылатын есептеулер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... 19
3.2 Кері титрлеу әдісі арқылы заттың мөлшерін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ..19
3.3 Қышқыл-негіздік титрлеу қисығын тұрғызу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
3.4 Күшті қышқылды күшті негізбен титрлеу қысығын тұрғызу ... ... ... ... ... .23
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...25
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..26

Кіріспе

Аналитикалық химия - заттың құрамдас бөліктерін және олардың мөлшерін анықтау әдістері жөніндегі ғылым .
Аналитикалық химия ғылым ретінде анализдің теориялық негіздерін қалыптастырумен қатар анализдің жаңа әдістерін ұсыну және жетілдіру мәселерімен де айналысады.
Аналитикалық химия екі бөліктен тұрады: сапалық анализ және сандық анализ.
Сапалық анализ заттың қандай элементерден және иондардан тұраты- нын анықтайды. Сандық анализдің міндеті заттардың құрамдас бөліктерінің проценттік мөлшерін, массасын анықтау болып табылады.
Аналитикалық химия зертханасында әртүрлі объектердің анализі жүргізіледі,зерттелетін қоспалардың сапалық және сандық құрамы анықталады. Алдымен сапалық анализ, сонан кейін сандық анализ жүргізіледі. Себебі: сапалық анализдің нәтижесі сандық анализдің әдістерін дұрыс таңдауға мүмкіндік береді. Анализ (талдау) бірнеше сатыдан тұрады: сынама алу, компоненттерді бір-бірінен бөлу, концентрлеу, анықтау, анализ нәтижесін есептеу. Аналитикалық химия әдістеріне қойылатын негізгі талап - нәтиженің дұрыс болуы және қайталанғыштығы .
Сандық анализ әдістері үш топқа бөлінеді:
- химиялық анализ әдістері;
- физика-химиялық анализ әдістері;
- физикалық анализ әдістері.
Химиялық анализ әдістері (гравиметрия, титриметрия) химиялық реакцияларды жүргізу арқылы орындалады. Бұл әдістер ерте заманнан бері белгілі классикалық әдістер. Химиялық әдістер дәлділігі және жеделдігі жөнінен қазіргі заман талаптарына жауап бере бермейді.
Қазіргі уақытта физика-химиялық және физикалық анализ әдістері зор маңызға ие болып отыр. Бұл әдістер ертінділердің физика-химиялық қасиеттерінің (электрөткізгіштігі, электродтық потенциалы, жарықты сіңіру қаблеті, жарықтың сыну бұрышы және т.б.) олардың концентрациясына тәуелділігін анықтауға негізделген, арнайы құралдармен іске асырылады. Сондықтан бұл анализ түрлерін автоматтандыруға мүмкіндік бар. Физика-химиялық және физикалық анализ әдістері экспрессті (жылдам, аз уақытты және заттың аз мөлшерін қажет етеді) және дәлділіктері де жоғары.
Сандық анализ әдістерін іс жүзінде жүргізу біліктілігіне ие болу нәтижесінде студент тиянақтылықты, ұқыптылықты және дәлділікті қажет ететін анализ түрлерін игеріп зерттелетін объекттің құрамдас бөліктерінің мөлшерін анықтау әдістерін меңгереді.
Аналитикалық химия әдістерінің азық-түлік өнімдерін өндіру өндірісіндегі мәні зор. Шикізаттың, өнімдердің сапасы үнемі тексеруден өткізіліп отырылады. Экспертиза жасау үшін негізінен сандық анализ әдістері қолданылады. Сондықтан Азық-түлік өнімдерінің технологиясы Өңдеу өндірістерінің технологиясы мамандағы бойынша білім алушылар сандық анализ әдістерін саналы түрде меңгерулері керек.
Титриметрия (көлемдік анализ) - анықталатын заттың пипеткамен өлшеп алынған дәл көлемін титрлеуге кеткен титранттың көлемін анықтауға негізделген сандық анализ әдісі. Титрантты жұмыс ертіндісі деп те атайды. Титриметриялық анализ әдістерін іске асырудың бірнеше тәсілдері бар: тура титрлеу, кері титрлеу, орнын басып титрлеу.
Жұмыстың мақсаты: Жұмысты орындай отырып титриметриялық анализді кеңінен зерттеп танып білу.Зерттеу әдістерімен танысу.
Жұмыстың міндеттері:
1.Титриметриялық анализ жайлы жалпы мағлұмат алу.
2. Титрлеу әдістерімен танысу.
3.Титрленген ерітінділер жайлы ақпарат алу.
4. Титрлеу әдісінде қолданылатын есептеулер жүргізу.
Жұмыстың өзектілігі: Титриметриялық анализдің пайдасы ерітінділердің дәл концентрациясын, көлемін анықтауға мүмкіндік береді.
Зерттеу нысаны: Титриметриялық анализ.
Зерттеу орны: ТарМПУ. 6 оқу ғимараты.

I Бөлім. Титриметриялық анализге жалпы сипаттама

Титриметрия (көлемдік анализ) - анықталатын заттың пипеткамен өлшеп алынған дәл көлемін титрлеуге кеткен титранттың көлемін анықтауға негізделген сандық анализ әдісі. Титрантты жұмыс ертіндісі деп те атайды. Титриметриялық анализ әдістерін іске асырудың бірнеше тәсілдері бар: тура титрлеу, кері титрлеу, орнын басып титрлеу[1].
Тура титрлеу. Өлшеуіш колбада анализденетін ерітіндініің көлемін дистилденген сумен шекті белгіге дейін жеткізеді. Осы ерітіндінің бір бөлігін (аликвотасын) пипеткамен өлшеп алып конусты колбаға көшіріп индикатор қатысында титрантпен титрлейді. Индикатор түсін өзгерткен соң титрлеуді тоқтатып титрлеуге жұмсалған титрант көлемін бюретка бойынша жазып алады.
Кері титрлеу. Еріген зат мөлшерін тура титрлеу тәсілі арқылы анықтауға мүмкіндік болмаған жағдайда (сәйкес индикатор жоқ болғанда; реакция өте баяу жүргенде) қолданылады. Бұл тәсілде екі жұмыс ертіндісі, яғни екі түрлі титрант қолданылады. Анализденетін ертіндіге бірінші титранттың белгілі көлемі артық мөлшерде құйылады. Анықталатын затпен бірінші титранттың бір бөлігі түседі, ал реакцияға түспеген екінші бөлігі индикатор қатысында екінші титрантпен титрленеді. Қатарлас бос титрлеу, яғни бірінші титранттың барлық көлемін титрлеуге екінші титранттың қандай көлемі кететіндігі анықталады. Бос титрлеуге және анализденетін ертіндіні титрлеуге жұмсалған титрант көлемінің айырмашылығы бойынша анализ нәтижесі есептеледі.
Орнын басып титрлеу. Бұл әдісте анықталатын затты басқа затпен реакцияға түсіреді, нәтижесінде басқа қосылыс түзіледі. Түзілген қосылыс титрантпен титрленеді.

Титрленген ерітінділер

Титриметриялық анализде титрленген ертінділер, яғни дәл моль-эквиваленттік концентрациялары немесе титрі белгілі ертінділер қолданылады. Титрленген ертінділердің екі түрі болады:
- стандарт ерітінділер;
- стандартталған ерітінділер (титранттар).
Стандарт ертінділер[2].
Заттың дәл өлшенген массасын сыйымдылығы көрсетілген өлшеуіш колбада еріту арқылы дайындаған ертіндіні стандарт ертінді деп атайды. Массасы дәл өлшеніп алынған затты өлшеуіш колбаға салып ерітіп көлемін дистилденген сумен белгіге дейін жеткізеді. Еріген заттың массасы m (г) және өлшеуіш колбаның көлемі V (мл) бойынша ертіндінің титрі Т (гмл) есептеледі:
Т=mV
Әрі қарай титрі бойынша ерітіңдінің нормальдық концентрациясы анықталады:
Сн=(Т*1000)Мэ
осындағы: Мэ - стандарт ертіндісі дайындалатын заттың эквиваленттік массасы.
Стандарт ертінді маркасы химиялық таза заттан даярланады. Ол зат келесі талаптарға жауап беруі керек: ұзақ сақтағанда құрамы өзгермеуі керек, құрамы химиялық формулаларына сәйкес болуы тиіс және суда жақсы еруі керек[2].
Стандартты ерітінділерді дайындау үшін заттың дәл өлшемесін көлемі белгілі өлшегіш колбаға ерітіп, сосын титрін есептейді. Мұндай ерітінділерді тек стандартты заттардан дайындайды. Стандартты заттар шектеулі, оларға келесі талаптар қойылады:
- Өте таза болуы керек;
- Құрамы химиялық формуласына сәйкес болуы керек;
- Ауада сақтағанда құрамы өзгермеуі керек.
Стандартты заттарға мына заттар жатады: Na2B4O7·10H2O, NaCl, K2Cr2O7, H2C2O4·2H2O
Кейде стандартты ерітіндіні фиксаналдан жасайды. Фиксанал(немесе стандарт-титр) деп ішінде құрғақ зат немесе ерітіндінің дәл мөлшері бар заводта пайдаланып, аузы бекітілген шыны ампула. Оның ішінде стандартты емес зат та болуы мүмкін[2].
Стандартталған ерітіндіні концентрациясын жуықтап дайындайды. Содан соң оны стандартты ерітіндімен титрлеп, концентрациясын есептейді. Бұндай анықтауды стандарттау деп атайды.( қышқылдар мен сілтілер, калий перманганаты, натрий тиосульфаты т.б.)
Қазіргі кезде стандартты және стандартталған ерітінділерді сәйкесінше біріншілік және екіншілік стандарт деп атайды.
Стандартталған ерітінділер
Титриметрияда қышқылдар мен сілтілер, калий перманганаты, натрий тиосульфаты сияқты реактивтерден титранттар (жұмыс ертінділері) дайындалады. Бұл реактивтердің дәл концентрациялы ертінділерін тікелей өлшенділерін ерітіп даярлауға болмайды, өйткені сақталғанда ерітінділерінің концентрациясы өзгеріп кетеді. Сол себептен титранттардың жуық концентрациялы ертінділері дайындалады. Титранттың нормальдық концентрациясы стандарт ертінді бойынша анализ жүргізер алдында анықталады. Мысалы, калий перманганатының дәл концентрациясы қымыздық қышқылының стандарт ертіндісі бойынша, тұз қышқылының дәл концентрациясы - натрий тетраборатының стандарт ертіндісі бойынша, натрий гидроксидінің концентрациясы - қымыздық қышқылының стандарт ертіндісі бойынша анықталады.
Стандартталатын ертінділердің концентрациясы стандарт ертіндіні титрлеу арқылы анықталады. Ертінді құрамындағы заттар бір-бірімен эквиваленттеріне сәйкес әрекеттеседі, эквиваленттік нүктеде олардың эквивалент мөлшерлері (n) бір-біріне тең болады. Ол математикалық түрде былай өрнектеледі:
n1 = n2 немесе
Сн1 ·V1 = Сн2 ·V2
осындағы: Сн1 - стандарт ерітіндінің нормальдық концентрациясы; V1 - стандарт ерітіндінің пипеткамен дәл өлшеніп алынған көлемі, мл;
Сн2 - титранттың нормальдық концентрациясы;
V2 - стандарт ертіндіні титрлеуге жұмсалған титрант көлемі, мл.
Титрантты стандарттау нәтижесі бойынша титранттың нормальдық концентрациясы жоғарыда келтірілген формула пайдалана отырылып есептеледі:
Cн2=Сн1*V1\V2
Стандартталатын ерітінділер қақпағы бар қалың қабырғалы шыны ыдыста (склянкада) дайындалады.

Титрлеу тәртібі

Ең бірінші титрлеу құралы - бюретканы жұмысқа дайындау қажет. Ол үшін бюретканы кран суымен бірнеше рет жуып, дистилденген сумен шаю керек. Осыдан кейін бюретка титрант ерітіндісімен шайылады. Сонан кейін бюреткаға толтырып титрант құйып, төменгі жағындағы пипеткадағы ауаны ығыстырып шығарады да, шүмекті алып тастап нольді сәйкестендіреді. Осыдан кейін титрант құйылған бюретка титрлеуге дайын болады[3].
Титрлеуді реакцияның эквиваленттік нүктесіне жеткенде тоқтатады. Эквиваленттік нүктені анықтау тәсілі екі түрге бөлінеді::
- визуалды анықтау (индикатордың түсінің өзгеруі бойынша);
- ерітіндінің физика-химиялық қасиеттерінің өгерісін өлшеу арқылы.
Титрлеуді тоқтатқан соң бюретка бойынша титрлеуге жұмсалған титранттың көлемін жазып алады. Титрлеуді қатарлас (параллель) үш рет жүргізіп титранттың титрлеуге жұмсалған орташа көлемін есептейді. Титрлеуге жұмсалған титранттың көлемдерінің айырмашылығы 0,1 мл аспауы керек. Егер айырмашылық үлкен болса, титрлеуді қайталау қажет.

II.Бөлім. Титриметриялық анализ әдістері

Титриметриялық анализ әдістері титрлеу кезінде жүретін химиялық реакция типіне қарай үш топқа бөлінеді:
- иондар қосылу реакциясына негізделген әдістер;
- тотығу-тотықсыздану реакциясына негізделген әдістер;
- комплекс түзу реакциясына негізделген әдістер.
Бірінші топқа бейтараптану реакциясына негізделген қышқылдық-негіз дік титрлеу және тұнбаға түсіру арқылы титрлеу жатады.
Екінші топқа тотығу-тотықсыздану реакциясына негізделген редокси -метрия әдістері жатады.
Үшінші топқа комплекс түзілу реакциясына негізделген комплексоно метрия әдістері жатады [4].
Қышқылдық-негіздік титрлеу әдістері екі түрге бөлінеді:
Ацидиметрия. Титрант - стандартталған күшті қышқыл ерітіндісі.
Алкалиметрия. Титрант - стандартталған сілті ерітіндісі.
Редоксиметрия әдістерін титрант ретінде қолданылатын реактивтердің атымен атайды:
Пермангонометрия.Титрант-күшті тотықтырғыш калий перманганаты- ның КМnО4 ертіндісі.
Титрлеу қышқылдық ортада жүргізіледі.
Иодометрия. Әдіс иодтың Jо2 оңай иодид-анионға J-дейін тотықсыздануына және иодид-анионның J- оңай иодқа Jо2 дейін тотығуына негізделген. Йодометрияда тура титрлеу тәсілі қолданылмайды. Титрлеу орнын басып тирлеу және кері титрлеу тәсілдерімен жүргізіледі. Орнын басып титрлеу тәсілінде титрант стандартталған натрий тиосульфатының Na2S2O3 ерітіндісі болады. Кері титрлеу тәсілінде екі титрант қолданылады: йодтың және натрий тиосульфатының стандартталған ертінділері.
Дихроматометрия. Мұнда титрант ретінде күшті тотықтырғыш калий дихроматы К2Сг2О7 ертіндісі пайдаланылады. Титрлеу қышқылдық ортада жүргізіледі.
Қышқылдық-негіздік титрлеу әдістері
Қышқылдық-негіздік титрлеу әдісі қышқыл мен негіздің әрекеттесуіне, яғни бейтараптану реакциясына негізделген:
NаОН + НСI = NаСI + Н2О
Бейтараптану реакциясының қысқаша иондық теңдеуі:
ОН- + Н+ = Н2О
Қышқылдық-негіздік титрлеу екі түрге бөлінеді:
а) Ацидиметрия. Титрант ретінде күшті қышқылдардың ертінділері (0,1 н НСI немесе 0,1 н Н2SО4) қолдынылады. Ацидиметрия әдісімен негіздердің мөлшері анықталады.
б) Алкалиметрия. Титрант ретінде күшті негіздердің - сілтілердің (0,1 н NаОН немесе 0,1 н КОН) ертінділері қолданылады. Алкалиметрия әдісімен қышқылдардың мөлшерлері анықталады.
Қышқылдық-негіздік титрлеу әдістерінің титранттары стандартталады. Өйткені олардың ертінділерінің концентрациялары ұзақ сақталғанда өзгереді. Қажет ертіндісі алдымен концентрциясы жуық түрде даярланады да, дәл концентрациясы стандарт ертінді бойынша анықталады[4].

2.1 Редокс-потенциал және оның әр түрлі факторларға тәуелділігі

Титрлеудің тотығу-тотықсыздану титрлеу әдістері тотығу-тотықсыздану реакцияларын пайдалануға негізделген. Тотығу-тотықсыздану әдісінде стандартты титрленген ерітінділер ретінде әртүрлі тотықтырғыштардың және тотықсыздандыр - ғыштардың ерітінділері қолданылады. Белгілі он мыңдаған тотығу-тотықсыздану реакцияларының ішінде титримериялық әдісте тек жылдам, аяғына шейін, қосымша реакцияға қатыспай, белгілі стехиометриялық жолмен жүретін және құрамы белгілі қосылыстар түзетін реакциялар ғана пайдаланылады. Реакция - ның толық жүрген-жүрмегенін тепе-теңдік констан - тасының (Кт) мәнімен анықтауға болады. Сандық анализде пайдаланылатын реакциялар үшін Кт= 108 болу керек. Тотығу-тотықсыздану реакцияларының бағытын және олардың толық жүргенін анықтайтын мән Кт - реакцияға қатысатын жүйелердің стационарлы тотығу-тотықсыздану потенциалдарының айырымына байланысты:
KT=10n(E1-E2)0,059
Мұнда: n - реакцияға қатысатын электрондар саны;
E1мен E2 - тотықтырғыштың және тотықсыздындырғыштың стандартты потенциалдары.
Сондықтан реакцияны аяғына дейін жүргізу үшін потен - циалдар айырымын арттыру керек. Ол үшін көп жағдайда тотығу-тотықсыздану потенциалдарына әсер ететін фактор - ларды пайдалану қажет. Егер тотығу-тотықсыздану жұптарындағы жеке компоненттердің концетрациясын өзгертсе, бұл жұптарға сәйкес потенциалдардың мәні де өзгереді, кейде реакцияның бағыты да өзгеруі мүмкін. Мысалы. Титриметриялық анализде мысты иодометриялық әдіспен анықтайды:
Cu2+ + 4I- -- 2CuI ↓ + I2
Бұл реакцияға катысатын Cu2+Cu+, жұптарының потенциалдары ECu2+Cu+ 0=0,15 В. Потенциалдардың мәніне қарағанда реакция кері жүруі керек. Бірақ CuI ↓ тұнбасының аз ерігіштігіне байланысты Cu+ ионының концентрациясы өте көп төмендейді:
Е= Е0 + 0,059ℓg([Cu2+] [Cu+])
EKCuI = [Cu+] * [I-] =1,1x10-12, ЕК теңдігінен
[Cu+] = EKCuI [I-]
Осы мәнді теңдікке қойсақ:
Е= Е0 + 0,059ℓg [Cu2+] - 0,059ℓg ( EKCuI [I-])=
Е0-0,059ℓg EKCuI + 0,059ℓg [Cu2+] * [I-] = Е01 + 0,059ℓg [Cu2+] * [J-]

Е01= Е0-0,059ℓgEKCuI = 0,15-0,059ℓg10-12= 0,15+0,70=0,85 В.
Е(Cu2+ Cu+) = 0,85 В, Е(J2 2J- ) = +0,54В - болғандықтан реакция оң бағытта жүреді [2].

2.2 Редокс-потенциалдар және реакциялардың бағыты

Әр түрлі тотықтырғыштар мен тотықсыздындырғыштардың, редокс-потенциалдың шамасымен сипатталатын,химиялық белсенділіктері де әр түрлі болады. Абсолюттік потенциалдардың өлшеуі күрделі, сондықтан электродтық потенциалдарды потенциалы нольге тең стандартты сутектік потенциалы бойынша анықтайды.
Әрбір гальваникалық элементтің электр қозғаушы күш жұптарының стандартты электродтық потенциалдардың айырмасына тең болады. Мысалы,
E2H+H20=0
EFe3+Fe2+0= +0,77 Э.Қ.К. = 0,77 - 0 = +0,77B
Әр түрлі жұптардың стандартты редокс-потенциалдардың шамаларын біліп, тотығу-тотықсыздану процестің бағыты туралы қорытынды жасауға болады. Қандай да болмасын жұптың редокс-потенциалы тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың концентрацияларына және ортаның реакциясына тәуелді. Мысалы, Cu2+ й одометриялық әдіспен анықтау барысында:
2Cu2++4I-⇆2CuI+I2
ECu2+2Cu+0= +0,15 EI22I-0=0,54, осыдан реакция оңнан солға қарай бағытталып жүру керек, бірақ CuI аз еритін зат болғандықтан Cu+ иондардың концентрациясы азаяды да, редокс-потенциалдың шамасын 0,86-ға дейін өзгертеді. Ал 0,860,54, сондықтан реакция солдан оңға қарай бағытталып жүреді. Бұл жағдайда Cu2+2Cu+ жұптың емес, Cu2+CuI жұптың потенциалын есепке алу қажет, яғни:
Е= Е0 + 0,059ℓg[Cu+] * [I-],ал қаныққан ерітіндіде [Cu+] * [I-]=1,Е= Е0=0,86B
Н+ иондарының концентрациясының әсерін NaNO2 мен KI-тың арасында жүретін реакцияны мысалға алып, түсіндіруге болады:
бейтарап ортада реакция жүрмейді, ал H2SO4 ерітіндісінің бірнеше миллилитрін қосса, реакция жақсы жүреді.
2NO2- +2I- +4H+ - I2+2NO+2H2O,
Яғни, Н+ иондарының қосуы NO2- NO жұптың редокспотенциалын өзгертеді де, оның шамасы I22I+ жұп потенциалының шамасынан асып, реакция керекті бағытта жүреді [2].

2.3 Редокс- реакциялар жылдамдығы

Көптеген тотығу-тотықсыздану реакциялары баяу жүреді, олардың жылдамдығы титриметрияға қажетті жылдамдыққа сәйкес келмейді. Мұндай жағдайда реакцияны жылдамдату амалдарын жасау керек:
1. Қыздыру.
Мысалы, сурьма (III) бромат-ионымен тұз қышқылы ортасында комнатты температурада өте баяу тотығады.Егер температураны 70-80˚С-қа дейін көтерсе, реакцияның жылдамдығы жеткілікті мөлшерге дейін артады. Осыған байланысты сурьманы броматометриялық әдіспен анықтауға болады:
3Sb (III) + BrO3- + 6H+ = 3 Sb (V) + Br- + 3H2O
2. Ерітіндінің қышқылдығын өзгерту[5].
Мысалы, перманганатометрия, хроматометрия әдістері МnO4- пен Cr2O72- иондарының қышқылдық ортадағы тотықтырғыш әсеріне негізделген:
МnO4- +8Н++5e -- Мn2+ + 4H2O
Cr2O72- +14Н+ +6e -- 2Cr3+ + 7H2O
3. Катализаторлар пайдалану.
Мысалы, церийді екі зарядталған темірдің стандартты ерітіндісімен титрлеу үшін Се3+ иондарын K2S2O8 ерітіндісімен катализатор ретінде Ag+, не Со2+иондарын пайдаланып Се (IV) - ке дейін тотықтырады. Персульфат күміс (I) ионын күміс (II) - ге дейін тотықтырады. Күміс (II) церий (III) ионын церий (IV) - ке дейін тотықтырады, пайда болған күміс (I) тағы персульфатпен тотығады да, цикл қайталанады:
Ag+ S2O82- Ag 2+
Ag2+ + Се3+ - Се4+ + Ag+
Артық қалған персульфатты ерітіндіні қайнатып бұзады:
2 S2O22- + 2H2O -- 2 SO42- + О2 + 4Н+
Содан кейін: Се (IV) + Fe2+ -- Се3+ + Fe 3+
Кей жағдайда катализатор реакцияның нәтижесінде пайда болады (автокатализ). Алғашқыда:
5 C2O42- + 2 МnO4- + 16Н+ = 2Мn 2+ + 8H2O + 10СО 2
реакциясы өте баяу жүреді. Жүйеде Мn2+ ионының белгілі мөлшері пайда болғанда реакцияның жылдамдығы артады, себебі Мn2+ ионы МnO4- -пен әрекеттесіп аралық Мn 3+ және МnO2+ иондарын түзеді, ал бұл иондар оксалат анионын тотықтырады.
Мn2+ + МnO4- -- МnO2+ + МnO3-
Мn2+ + МnO3- -- МnO2+ + МnO2-
МnO2- +4Н+ -- Мn3+ + 2H2O
Пайда болған аралық бөлшектер оксалат анионымен әрекеттесіп:
МnO2+ + C2O4 2- -- Мn2+ + СО2
Мn3+ + C2O42- -- Мn 2+ + СО2
реакцияны жылдамдатады.
Редокс-реакциялардың тепе-теңдік константасы[5].
Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың арасында тепе-теңдік орнауы мүмкін:
lgKT-T=(E10-E20)n0,059
n - реакцияға қатысатын электрондар саны;
E10 мен E20 - тотықтырғыштың және тотықсыздындырғыштың стандартты редокс-потенциалдары.
(E10-E20) айырмасы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым KT-T жоғары болады.
Тепе-теңдік күйін әртүрлі бағыттарда ығыстыруға болады, ол үшін тотықтырғыштың концентрациясын жоғарлатып, тотықсыздандырғыштың концентрациясын төмендету керек[2].
Мысалы,
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4 - 5Fe(SO4)3+2 MnSO4+K2SO4+8H2O
5Fe2+ +MnO 4-+8H+ - 5Fe 3+ +Mn 2+ +4H2O
EFe3+Fe2+0= +0,77 EMnO4-Mn2+0= +1,51
lgKT-T=(1,51 -0,77 )50,059=63,8
KT-T=1063,8
KT-T=[Fe3+]5 [Mn2+],[Fe2+]5 * [MnO4-][H+]8

2.4 Комплексонометрия

Комплексонометрия - металл катиондары мен комплексондардың комплекс түзу реакциясына түсуіне негізделген титриметриялық анализ түрі. Комплексондар - құрамында бірнеше карбоксил топтарымен қатар донорлы-акцепторлы байланыс түзуге бейім бөлінбеген электрон жұптары бар аминді азот атомдары бар аминполикарбонқышқылдары. Комплексондар металл катиондарымен тұрақтылығы жоғары хелатты комплекстер түзеді. Комплексонометрия әдісі 40 астам металл катиондарының (сілтілік металдардан басқаларының) мөлшерін анықтау үшін қолданылады. Комплексонометрияда титрант ретінде Трилон Б (комплексон ІІІ, этилендиаминтетрасірке қышқылының динатрий тұзы) кең қолданылады:
НООССН2 · · · · СН2-СООNа
N -СН2-СН2-N
NаООССН2 СН2-СООН
Трилон Б (Nа2Н2Y - қысқаша жалпы формуласы) суда ерігенде диссоциацияланады:
Nа2Н2Y -- 2Nа+ + Н2Y 2-
Металл катиондарымен хелатты комплексті Трилон Б-ның анионы (Н2Y 2-) түзеді:
Са2+ + Н2Y 2- -- СаY 2- + 2Н+
Эквиваленттік нүктені анықтау үшін металл катиондарымен түрлі-түсті комлексті қосылыстар түзетін органикалық бояғыш заттар (металл-индикаторлар) пайдаланады. Индикатор ретінде көбінесе хромоген қара мен мурексид қолданылады. Бұл заттар - көп негізді органикалық әлсіз қышқылдар болып табылады, қайтымды диссоциацияланады[6].
Комплексонометрияда кең қолданылатын индикаторлардың бірі хромоген қара (ЕТ-ОО). Сілтілік ортада (рН = 8-11) хромоген қара көк түсті, ал металл катиондарымен түзген комплекстері қызыл түсті. Титрлеу барысында хромоген қараның осылайша түсінің өзгеруі эквиваленттік нүктені анықтауға мүмкіндік береді. Хромоген қараның қысқаша формуласы Н2Іnd-. Хромоген қара қышқылдық-негіздік индикаторларға ұқсас қайтымды диссоциацияланады:
рН 6 рН 11,5
Н2Іnd- НІnd2- Іnd3-
қызыл көк қызыл-сары
рН = 7 - 11 аралығында индикатор көк түске боялған. Көптеген металл катиондары сутектік көрсеткіштің осы аралығында хромоген қарамен қызыл түске боялған комплекс түзеді:
НІnd2- + Ме2+ МеІnd- + Н+
көк қызыл
Мысалы, кальций тұзының ерітіндісіне хромоген қара қосылса, ерітінді қызыл түске боялады. Осыдан кейін трилон Б-мен титрлейтін болсақ, Са2+-иондары трилон Б-мен түссіз комплекс түзе бастайды. Реакцияның эквиваленттік нүктесіне жеткенде барлық Са2+- иондары титрантпен реакцияға түседі, сондықтан хромоген қара көк түске боялған бос күйіне көшеді.
СаІnd- + Н2Y 2- -- СаY 2- + НІnd 2- + Н+
қызыл трилон Б түссіз көк
Ерітінді түсінің өзгерісі рН = 8 - 10 аралығында анық байқалады. Титрлеу барысында ортаның рН-ын осы көрсетілген аралықта тұрақты ұстап тұру үшін аммонийлі буферлік қоспа (NН4ОН + NН4СІ) қолданылады
Комплексонометриялық титрлеу әдісін іске асырудың бірнеше тәсілдері бар: тура титрлеу, кері титрлеу, орнын басып титрлеу.
Тура титрлеу. Өлшеуіш колбада анализденетін ерітіндіні шектеулі белгіге дейін дистилденген сумен сұйылтады. Титрлеу үшін осы ерітіндінің дәл көлем бөлігін (аликвотасын) пипеткамен алады. Титрлеу сілтілік ортада жүргізіледі. Ортаның рН-ын аммонийлы буферлік қоспамен тұрақтандырады. Индикатор ретінде хромоген қараны немесе мурексидті қолданады. Эквиваленттік нүктеде ерітіндінің түсі қызылдан көк түске аумасады. Тура титрлеу тәсілімен Мg 2+, Са 2+, Sr 2+, Ва 2+, Zn 2+, Со 2+, Ni 2+, Сu 2+, Fе 3+ және т.б. металл катиондары анықталады.
Кері титрлеу. Бұл әдісті тура титрлеу арқылы металл катионын анықтауға мүмкіндік болмаған жағдайда (сәйкес индикатор жоқ болғанда; комплекс түзу реакциясы өте баяу жүргенде) қолданады. Анализденетін ерітіндіге трилон Б-ның моль-эквиваленттік концентрациясы белгілі ерітіндісінің реакцияға қажет мөлшерден артық алынған дәл көлемін құяды. Реакцияны аяғына дейін жүргізу үшін ерітіндіні қыздырады, содан кейін суытады. Анықталатын затпен реакцияға түспеген трилон Б-ның артық мөлшерін концентрациясы белгілі магний сульфатының ерітіндісімен титрлейді. Индикатор ретінде хромоген қара немесе мурексид қолданады. Ерітіндінің түсі эквиваленттік нүктеде көк түстен қызылға аумасады[7].
Орнын басып титрлеу. Титрлеу тәсілі трилон Б-ның магний иондарымен түзген комплексінің басқа металл катиондарымен түзген комплекстерімен салыстырғанда тұрақтылығының төмен болуына негізделген. Сондықтан басқа металдар магнийді оның трилон Б-мен түзген комплексінен ығыстырып шығарады. Мысалы, магнийдің трилон Б-мен түзген комплексінің үстіне кальций катиондары бар ерітінді қосылса мына реакция жүреді:
МgY 2- ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.