бесплатно рефераты скачать
  RSS    

Меню

Быстрый поиск

бесплатно рефераты скачать

бесплатно рефераты скачатьАналитическая химия

Аналитическая химия

5

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ»

Кафедра общей, органической и физической химии

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по количественному анализу

для студентов очного и очно-заочного отделений

Составители: доц. Е.В. Зиненко, проф. А.Ю. Ершов

Рецензент: к.т.н., доцент В.В. Митрофанов

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРИЕМЫ РАБОТЫ В ТИТРИМЕТРИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ

1.1. Подготовка посуды

1.1.1. Соизмерение мерной колбы и пипетки

1.2. Приготовление раствора в мерной колбе и отбор аликвотной части

1.3. Приготовление титрованных растворов

1.4. Подготовка бюретки

1.5. Взятие навески.

1.6. Титрование

2. МЕТОДЫ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО ТИТРОВАНИЯ

2.1. Приготовление раствора хлороводородной кислоты

2.2. Стандартизация 0,1 М раствора НСl

2.2.1. Приготовление раствора тетрабората натрия

2.2.2. Определение точной концентрации раствора хлороводородной кислоты.

2.3. Приготовление раствора гидроксида натрия

2.4. Стандартизация 0,1 н раствора NаОН

2.4.1. Приготовление раствора щавелевой кислоты

2.4.2. Определение точной концентрации раствора гидроксида натрия

2.5. Стандартизация рабочих растворов потенциометрическим методом

Лабораторная работа №1 "Определение содержания КОН в растворе"

Лабораторная работа №2 "Определение содержания серной кислоты в растворе"

Лабораторная работа №3 "Определение содержания карбоната- и гидро-карбоната натрия при совместном присутствии"

Лабораторная работа №4 "Определение содержания соды в смеси с хлори-дом натрия"

Лабораторная работа №5 "Определение содержания щавелевой кислоты в смеси с хлоридом натрия"

3. МЕТОДЫ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ТИТРОВАНИЯ.

3.1. ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЯ

3.2. Стандартизация раствора КМnО4

Лабораторная работа №6 "Определение содержания Fе(II) и Fе(III) при сов-местном присутствии с применением редуктора

3.3. ЙОДОМЕТРИЯ

3.4. Стандартизация раствора тиосульфата натрия

3.5. Стандартизация раствора йода

Лабораторная работа №7 "Определение гексацианоферрат (II) калия"

4. МЕТОДЫ ОСАДИТЕЛЬНОГО ТИТРОВАНИЯ

4.1.АРГЕНТОМЕТРИЯ

4.2. Стандартизация раствора нитрата серебра методом Мора

4.3. Стандартизация раствора роданида аммония

Лабораторная работа №9 "Определение бромида калия методом Фольгарда"

Лабораторная работа №10 "Потенциометрическое определение хлорид-, бро-мид- и йодидионов при совместном присутствии"

5. МЕТОДЫ КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ

5.1. Стандартизация раствора Трилон Б

Лабораторная работа №11 "Определение содержания Аl3+ методом обрат-ного титрования"

Лабораторная работа №12 "Определение общей жесткости воды"

6. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА

6.4. Правила работы на рН-метре-милливольтметре

6.5. Обработка результатов потенциометрического титрования

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Практическое применение методов титриметрического анализа требует знания теоретических основ, поэтому к выполнению лабораторных работ можно приступать только после изучения соответствующих разделов курса, а также методических указаний. При выполнении лабораторных работ экспериментальные данные записывают в рабочем журнале, там же выполняют все необходимые расчеты.

Наиболее важной операцией в титриметрическом анализе является титрование ? процесс непрерывного контролируемого смешивания стандартного раствора и раствора определяемого вещества.

Для титрования используют раствор химического реагента точно известной концентрации, называемый стандартным или титрованным. Стандартный раствор, применяемый для титрования, называют также титрантом или рабочим раствором.

При титровании к раствору определяемого вещества А постепенно приливают из мерного сосуда (бюретки) титрованный раствор реагента В:

аА + bВ > продукты реакции, где а и b стехиометрические коэффициенты реакции, причем а > b.

Когда количества мг-экв реагирующих веществ становятся стехиометричными (эквивалентными), т.е. q(А) = q(В), достигается точка эквивалентности и титрование заканчивают. Этот момент обычно определяют с помощью индикаторов по изменению их окраски в анализируемом растворе. В этот момент можно записать:

А + (b/а)В > продукты реакции.

Отношение b/а обозначают символом fэкв и называют фактором эквивалентности вещества, т.е. fэкв(В) = b/а. Фактор эквивалентности ? величина безразмерная, равная или меньшая единицы. При работе с растворами необходимо использовать их количественную характеристику ? концентрацию растворенного вещества. Известно несколько способов выражения концентрации раствора:

Молярность (с) ? показывает, какое количество моль (ммоль) вещества растворено в 1 литре (1 мл) раствора.

Нормальность (N или н) ? показывает, какое количество грамм-эквивалентов (мг-экв) вещества растворено в 1 литре (1 мл) раствора.

Титр (Т) ? показывает число грамм или миллиграмм растворенного вещества в 1 миллилитре раствора.

Массовая доля (щ) ? показывает число грамм вещества, растворенное в 100 граммах раствора.

Расчет результатов объемного анализа основан на принципе эквивалентности, и количество вещества (q) можно выразить через различные концентрации:

mн · 1000 Т· V · 1000 V · с · щ ·1000

q = N·V = --------------- = ---------------- = --------------------, где

Мэ Мэ Мэ · 100%

q - количество вещества, мг-экв;

N - нормальность раствора, мг-экв/мл;

V - объем раствора, мл;

mн - масса навески вещества, г;

1000 - коэффициент, переводящий граммы в миллиграммы;

Т - титр раствора, г/мл;

с - плотность раствора, г/мл3;

щ - массовая доля раствора, % или как часть от 1;

Мэ ? масса эквивалента вещества (Мэ = М · fэкв , где М ? молярная масса вещества).

1. ПРИЕМЫ РАБОТЫ В ТИТРИМЕТРИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ

1.1 Подготовка посуды

Чистота стеклянной посуды определяется по смачиваемости стенок водой: чистое стекло легко смачивается водой, и при выливании ее из сосуда на чистой поверхности остается сплошная тонкая пленка, тогда как на загрязненной поверхности стекла вода собирается в капли. Если отмыть сосуд водой не удается, применяют активные реагенты, например «хромовую смесь» (насыщенный раствор бихромата калия в концентрированной серной кислоте). После этого посуда промывается проточной водой и ополаскивается дистиллированной водой.

1.1.1. Соизмерение мерной колбы и пипетки

Во многих случаях мерной колбой пользуются параллельно с другим измерительным сосудом, например, с пипеткой Мора. Поэтому часто практичнее проверить не абсолютную вместимость мерной колбы, а соответствие объемов колбы и пипетки (произвести их соизмерение). Это важно в тех случаях, когда некоторое количество исследуемого вещества растворено в объеме мерной колбы, а для его определения титрованием пипеткой отбирают лишь аликвотную (кратную) часть раствора (метод пипетирования). Пипетки Мора градуированы по объему вытекающей воды. Для работы в лаборатории используются пипетки на 5 мл. Перед началом работы ее необходимо тщательно промыть, обтереть снаружи насухо и подписать этикеткой со своей фамилией выше метки. Мерная колба рассчитана на объем 50 мл, а значит, в колбу помещается 10 пипеток раствора, причем уровень воды может не совпадать с заводской меткой на колбе.

Для соизмерения из пипетки дозируют 10 порций дистиллированной воды в сухую мерную колбу. При установке мениска глаза наблюдателя должны находиться на уровне метки, нанесенной на пипетке. После внесения десяти порций воды верхний край этикетки, подписанной своей фамилией, прикрепляется на шейке колбы по касательной к нижней части мениска.

Таким образом, после завершения соизмерения отмеренная пипеткой аликвотная часть анализируемого раствора содержит 1/10 часть растворенного в мерной колбе вещества.

1.2. Приготовление раствора в мерной колбе и отбор аликвотной части

В мерную колбу переносят навеску стандартного вещества и добавляют примерно до половины объема дистиллированной воды. Частицы твердого вещества полностью растворяют, и объем воды доводят до метки.

Раствор тщательно перемешивают, закрыв колбу пробкой и переворачивая ее на 180? не менее 10 раз. Раствор перемешивают всплывающим воздушным пузырьком.

Чистую пипетку, обтертую снаружи фильтровальной бумагой насухо, промывают приготовленным в мерной колбе раствором, который затем сливают в отходы. Промыв пипетку, дозируют порцию раствора в колбу для титрования, пользуясь теми же приемами, что и при соизмерении. Наполняя пипетку, нужно следить за тем, чтобы ее конец находился в жидкости (лучше опускать пипетку до дна колбы).

1.3. Приготовление титрованных растворов

По способу приготовления рабочие растворы делятся на растворы с приготовленным титром и растворы с установленным титром.

Для получения раствора с приготовленным титром взвешивают точную навеску стандартного вещества, количественно переносят ее в мерную колбу, растворяют в дистиллированной воде, доводят до метки, тщательно перемешивают и рассчитывают титр приготовленного раствора:

Т = ------- , где

mн ? масса навески стандартного вещества, г;

Vк ? объем мерной колбы, мл.

Рабочие растворы многих веществ нельзя приготовить по точной навеске, так как они содержат примеси. Поэтому растворы таких веществ готовят приблизительной концентрации, а затем их точную концентрацию устанавливают в процессе титрования навески стандартного вещества. Концентрацию таких растворов рассчитывают по закону эквивалентов:

mн(А) · 1000

= N*(В) · V(В)

Мэ(А)

1.4. Подготовка бюретки.

Перед титрованием бюретку промывают дистиллированной водой, а затем дважды новыми порциями стандартного (рабочего) раствора. При заполнении бюретки рабочим раствором в третий раз носик бюретки заполняют раствором. Для этого носик задирают кверху, и зажим бюретки медленно отпускают. Раствор плавно вытесняет воздух из носика бюретки. Уровень раствора устанавливают на нулевой отметке. При этом глаза наблюдателя должны находиться на уровне мениска, чтобы не возникала погрешность из-за неправильного угла зрения. Если раствор бесцветен или бледно окрашен, уровень измеряют по нижнему темному краю вогнутого мениска, который четко виден на фоне освещенного листка белой бумаги. Уровень установлен правильно, если метка имеет вид прямой, касательной к нижнему темному краю мениска. При работе с темно окрашенными или непрозрачными растворами уровень измеряют по верхнему «ровному» краю мениска, который должен совпадать с нулевой отметкой.

По окончании титрования бюретку промывают и наполняют дистиллированной водой.

1.5. Взятие навески

На столе возле аналитических весов должен находиться рабочий журнал, ручка для записей, фарфоровый тигель для взвешивания, мерная колба и разновесы. Пустой, чистый тигель ставят на левую чашку весов и определяют его точный вес (mт). Затем массу на левой чашке весов увеличивают на желаемую величину навески и всыпают в тигель столько вещества, чтобы равновесие устанавливалось в пределах положительной части шкалы, наблюдаемой на светящемся экране весов. Массу тигля с навеской записывают в рабочий журнал (mт+н). Вещество из тигля количественно переносят в мерную колбу через сухую воронку, тигель вновь взвешивают и результат записывают в рабочий журнал (mт+о). Потери вещества при пересыпании в мерную колбу недопустимы.

Массу навески перенесенную в мерную колбу, вычисляют по разности двух взвешиваний: mн = mт+н ? mт+о.

1.6. Титрование

Аликвотную часть исследуемого раствора (пипетка), взятую из мерной колбы, переносят в коническую колбу для титрования. К раствору в конической колбе при постоянном перемешивании постепенно из бюретки приливают стандартный (рабочий) раствор до достижения точки эквивалентности. Сначала раствор добавляют по нескольку капель, а ближе к концу титрования его добавляют уже по одной капле, чтобы не перетитровать исследуемый раствор (не пропустить точку эквивалентности). Объем стандартного раствора, ушедшего на титрование, отмечают по бюретке с точностью до 0,01 мл. Результат записывают в рабочий журнал. При титровании в присутствии индикатора колбу с титруемым раствором на время титрования помещают на белый лист бумаги. Результат первого титрования в большинстве случаев неточен, поэтому считается ориентировочным. Каждый исследуемый раствор титруют не менее трех раз, повторяя заново весь процесс титрования. Если результаты трех титрований отличаются не более чем на ±0,02 мл, титрование заканчивают и проводят расчет, учитывая, что титровалась только аликвотная часть.

2. МЕТОДЫ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО ТИТРОВАНИЯ

Методы основаны на взаимодействии кислот с основаниями, в результате которых изменяется характер среды. В общем виде процесс может быть выражен реакцией нейтрализации:

Н+ + ОН? = Н2О или Н3О+ + ОН? = 2Н2О

Реакции такого типа протекают с большой скоростью, строго стехиометрично, поэтому данный метод характеризуется высокой точностью (погрешность составляет 0,1-0,2%).

Методы кислотно-основного титрования позволяют определить содержание большого числа органических и неорганических сильных и слабых кислот и оснований, а также солей, подвергающихся гидролизу.

При титровании используют рабочие растворы кислот или оснований. Чаще всего их готовят приблизительной концентрации, а точную концентрацию устанавливают с помощью стандартных веществ путем титрования.

2.1. Приготовление раствора хлороводородной кислоты

Раствор готовят из концентрированной соляной кислоты (~ 34,18%) путем разбавления. Приготовить раствор НСl точно заданной концентрации технически трудно, так как концентрация кислоты в исходном растворе указывается приближенно (раствор НСl гигроскопичен), поэтому готовится раствор приблизительной концентрации ~ 0,1 М (разбавленный) из концентрированного раствора.

По закону эквивалентов: qконц.НСl = qразб.НСl или

Vконц.НСl · с · щ · 1000

= Nразб.НСl Vразб.НСl , откуда

100% · Мэ НСl

Nразб.НСl Vразб.НСl 100% Мэ НСl 0,1 250 100 36,5

Vконц.НСl = ------------ = -------------- ? 2,3 мл.

с щ 1000 1,17 34,18 1000

Рассчитанный объем концентрированной соляной кислоты вливают цилиндром в склянку на 250 мл к 247?248 мл дистиллированной воды. Склянку закрывают стеклянной притертой пробкой и раствор тщательно перемешивают. При работе с кислотой необходимо соблюдать все меры предосторожности!

2.2. Стандартизация 0,1 М раствора НСl

В качестве стандартного вещества используют кристаллический тетра-борат натрия (буру), который хранят таким образом, чтобы его состав точно соответствовал химической формуле Na2B4O7 · 10H2O.

Титрование основано на суммарной реакции:

2НСl + Na2B4O7 + 5H2O = 4H3BO3 + 2NaCl

По реакции соотношение моль реагентов составляет:

n(НСl) = 2n(Na2B4O7) = n(? Na2B4O7),

т.е фактор эквивалентности буры fэкв(Na2B4O7 · 10Н2О) = ?.

В точке эквивалентности раствор содержит смесь NaCl и свободной борной кислоты H3BO3, поэтому величина рН раствора определяется присутствием слабой кислоты H3BO3. Пренебрегая изменением объема в процессе титрования и учитывая, что показатель рКI борной кислоты равен 9,24, рассчитываем рН раствора в точке эквивалентности:

рН = ? рКкисл ? ? lgNкисл. = ? • 9,24 ? ? lg 10-1 = 5,12

Скачек титрования соответствует рН = 4,0 ? 6,2. Следовательно, для титрования лучше всего подойдут индикаторы метиловый красный (рТ = 5,5) и метиловый оранжевый (рТ = 4).

2.2.1. Приготовление раствора тетрабората натрия

Расчет интервала навески буры осуществляется на основании закона эквивалентов: q(Na2B4O7 · 10Н2О) = q(HCl).

При расчетах необходимо учитывать, что титруется только 1/10 часть навески буры:

mн(Na2B4O7 10H2O) N(HCl) V(HCl)

-------------------------- = ---------------------

10 Mэ(Na2B4O7 10H2O) 1000

Для уменьшения относительной ошибки определения навеска буры должна быть такой величины, чтобы на ее титрование затрачивался объем рабочего раствора, не превышающий объема бюретки. Предпочтительнее, чтобы объем находился в средней части бюретки. Если бюретка рассчитана на 10 мл, то объем рабочего раствора должен быть не менее 5 и не более 7 мл. Подставляя в приведенную формулу соответствующие объемы кислоты V1 = 5 мл и V2 = 7 мл, при расчете получим интервал навесок m1 ? m2, г.

Рассчитанную навеску буры взвешивают на аналитических демпферных весах (см. 1.5) и переносят в мерную колбу. Оставшиеся на воронке кристаллы буры смывают горячей (60-70°С) дистиллированной водой (30-35 мл), содержимое колбы перемешивают круговыми движениями до полного растворения кристаллов в горячей воде, раствор в мерной колбе охлаждают до комнатной температуры с помощью холодной водопроводной воды и затем объем в мерной колбе доводят до метки. Колбу закрывают пробкой, и раствор тщательно перемешивают.

2.2.2. Определение точной концентрации раствора хлороводородной кислоты

Бюретку заполняют рабочим раствором НСl (см. 1.4). Аликвотную часть раствора буры из мерной колбы переносят пипеткой в коническую колбу для титрования. К раствору добавляют 1 каплю метилового оранжевого и титруют раствором кислоты до перехода окраски индикатора из желтой в оранжевую от одной избыточной капли кислоты. Объем кислоты записывают в рабочую тетрадь (V1, мл). Титрование повторяют трижды и рассчитывают средний объем Vср(НСl), мл, который ушел на титрование аликвотной части навески буры.

Страницы: 1, 2, 3, 4


Новости

Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

  бесплатно рефераты скачать              бесплатно рефераты скачать

Новости

бесплатно рефераты скачать

© 2010.