Окислительно-восстановительное титрование и его методы. Кривые титрования и точка эквивалентности.
Методы окислительно-восстановительного титрования основаны на использовании реакций, связанных с переносом электронов, то есть окислительно-восстановительных процессов.
Реакции окисления-восстановления – это реакции, в которых реагирующие вещества присоединяют или отдают электроны. Окислителем называется частица (ион, молекула, элемент), которая присоединяет электроны и переходит при этом из более высокой степени окисления в более низкую, т.е. восстанавливается. Восстановитель – это частица, которая отдает электроны и переходит при этом из более низкой степени окисления в более высокую, т.е. окисляется. В зависимости от используемого титранта различают перманганатометрию, йодометрию, дихроматометрию, броматометрию. В этих методах в качестве стандартных растворов применяют соответственно KMnO4, I2, K2Cr2O7, KBrO3 и т.д. Отличительным признаком ОВР является перенос электронов между реагирующими частицами, в результате чего степень окисления реагирующих частиц изменяется.При этом одновременно происходят два процесса – окисление одних и восстановление других.
Кривые титрования. В титриметрических методах расчет и построение кривой титрования дают возможность оценить, насколько успешным будет титрование, и позволяют выбрать индикатор. При построении кривой окислительно-восстановительного титрования по оси ординат откладывают потенциал системы, а по оси абсцисс - объем титранта или процент оттитровывания.
Точка эквивалентности — момент титрования, когда число эквивалентов добавляемого титранта эквивалентно или равно числу эквивалентов определяемого вещества в образце. В некоторых случаях наблюдают несколько точек эквивалентности, следующих одна за другой, например, при титровании многоосновных кислот или же при титровании раствора, в котором присутствует несколько определяемых ионов. На графике кривой титрования присутствует одна или несколько точек перегиба, соответствующих точкам эквивалентности.
Титранты, индикаторы, анализируемые вещества перманганатометрии, хроматометрии, йодометрии, бромометрии и броматометрии.
Перманганатометрия - в качестве титранта используют раствор перманганата калия (KMnO4). Без индикатора (в бесцветных растворах). При анализе окрашенных растворов рекомендуется использовать индикатор ферроин. При титровании в сильно кислых средах чаще всего используют серную кислоту. В щелочной среде, как правило, определяют органические соединения: формиаты, формальдегид, муравьиную, коричную, винную, лимонную кислоты, гидразин, ацетон и др.
Йодометрия - основана на применении стандартного раствора тиосульфата натрия (Na2S2O3) для титрования иода (I2). Широко используемым индикатором в иодометрии является водная суспензия крахмала. Применяют в аналитической практике для определения неорганических и органических соединений.
Хроматометрия - рабочим раствором хроматометрии является раствор дихромата калия K2Cr2O7. В качестве индикаторов используют дифениламин, а также дифениламинсульфоновую кислоту, фенилантраниловую кислоту и др. Наиболее важными практическими применениями хроматометрии являются определение железа в различных пробах после предварительного восстановления его до Fe(II), а также урана, который предварительно переводят в U(IV).
Бромометрия и броматометрия - растворы брома неустойчивы и очень токсичны, поэтому в качестве титранта не применяются. Источником брома является бромат‑бромидная смесь KBrO3 +KBr, которая содержит бромат калия точно известной концентрации и примерно пятикратный избыток бромида калия. Конечную точку титрования устанавливают с помощью окислит.-восстановит. индикаторов (метилового оранжевого, метилового красного, нафтофлавона, хинолинового желтого и др.) Бромид-броматометрию применяют для определения фенола, крезола, анилина, резорцина, салициловой к-ты, 8-гидроксихинолина, ненасыщенных соед.
Титранты, индикаторы, анализируемые вещества комплексометрического титрования. Определение общей жёсткости воды.
Комплексометрия основана на реакциях образования комплексов. Основой комплексного соединения является донорно-акцепторная связь. Наибольше применение находят методы комплексонометрии, меркуриметрия, фториметрия, цианидометрия. Трилон Б в комплексометрии используют для определения металлов в водных растворах. Прямым титрованием можно обнаружить: Ba, Ca, K, In, Mg, St, Zn, Cd. Методом обратного титрования: Al‚ Bi‚ Со, Cr‚ Fe‚ Mn‚ Pt, Sc. Трилон Б используется для аналитических определений жесткости воды. В комплексонометрии используют несколько методов титрования: прямое и обратное титрование, алкалиметрическое титрование и титрование заместителя.
Определение общей жесткости воды комплексометрическим методом проводят путем титрования пробы исследуемой воды раствором трилона Б — двунатриевой соли этилендиаминотетрауксусной кислоты, связывающей в слабощелочной среде катионы кальция и магния в комплексные соединения.При этом в комплекс сначала связываются катионы кальция, а затем уже катионы магния.
Титрование проводят в присутствии хромовых красителей как индикаторов, из которых обычно применяют хромовый черный специальный (кислотный хром черный специальный, хромоген черный ЕТ-00) или хромовый темно-синий (кислотный хром темно-синий). Эти индикаторы образуют с катионами кальция и магния комплексные соли, придающие раствору окраску, резко отличающуюся (особенно у комплексов магния) от окраски в присутствии обычных солей этих индикаторов. Устойчивость комплексов катионов жесткости с индикаторами меньше, чем с трилоном Б. Эти индикаторы обладают также свойствами кислотно-основных индикаторов, изменяя окраску растворов в зависимости от pH среды, а поэтому титрование трилоном Б ведут при значении pH = 9-10, обеспечивая это введением аммиачного или боратного буферных растворов.