Определение солей аммония формальдегидным методом

Суть: Одним из самых точных методов определения солей аммония является формальдегидный. Он основан на реакции

4NH₄Cl + 6H₂CO = (CH₂)₆N₄ + 6H₂O + 4HCl. Образующуюся в результате реакции кислоту титруют раствором NaOH в присутствии фенолфталеина . Этот индикатор необходимо применять, потому что ТЭ находится при pH>7, т.к. в результате приведенной ниже реакции образуется слабое основание – гексаметилентетраамин (уротропин). Кроме того, H2CO часто загрязнен муравьиной кислотой, которая также оттитровывается раствором щелочи.

Возможные титранты: гидроксид натрия NaOH, стандартный, 0,1000 М раствор.

Выполнение определения: В колбу для титрования емкостью 100 мл из бюретки вносят 5,0 мл формальдегида и 4-5 капель фенолфталеина. Титруют 0,1000 М раствором NaOH до появления бледно-розовой окраски.

К полученному раствору добавляют 10,00 мл анализируемого раствора, содержащего соли аммония, оставляют на 1-2 мин и затем титруют стандартным раствором гидроксида натрия до появления бледно-розовой окраски, устойчивой в течение 30 сек. Рассчитывают содержание NH₄Cl по формуле:

m_NH₄_Cl,г =C(NaOH) ·V_ср(NaOH) ·M_экв(NH₄Cl) ·P·10^-3.

Подобный вид титрования называется титрованием по методу вытеснения (титрование заместителя). Этот вид титрования применяется тогда, когда определяемое вещество напрямую не взаимодействует с титрантом или реакция между определяемым веществом и титрантом протекает нестехиометрически. Титрование заместителя заключается в титровании не определяемого вещества, а эквивалентного ему количества заместителя Х’, получающегося в результате предварительно проведенной реакции между определяемым веществом и каким-либо определяемым реагентом.

Другие способы титрования: 1) прямое титрование – титрование раствора определяемого вещества непосредственно подходящим раствором титранта. 2) Обратное титрование – применяют, когда реакция между Xи Rпротекает недостаточно быстро, отсутствует подходящий индикатор или наблюдается нечеткий переход окраски индикатора, а также когда возможны потери определяемого компонента вследствие его летучести. 3) Косвенное титрование – титрование, когда определяемое вещество непосредственно не взаимодействует с титрантом, но определяется косвенно в результате использования стехиометрическипротекаемой промежуточной реакции его с другим веществом, реагирующим с титрантом.

Стандартизация рабочего раствора, первичные и вторичные стандарты. Поскольку в титриметрическом анализе содержание определяемого вещества рассчитывают по объему титрованного раствора, израсходованного на титрование, от тщательности приготовления последнего зависит успех анализа. Концентрация титрованного раствора (его титр) должна быть определена очень точно.

В титриметрическом анализе пользуются титрованными растворами: первичными и вторичными стандартами.

В тех случаях, когда вещество, применяемое для приготовления раствора строго соответствует химической формуле и является химически чистым, навеску этого вещества можно рассчитать в соответствии с заданным титром раствора и отвесить его на аналитических весах с точностью до 0,0002 г.

Навеску для приготовления раствора рассчитывают по формуле:

Взвешенное вещество помещают в откалиброванную мерную колбу, растворяют в воде или другом подходящем растворителе, доводят объем раствора до метки и тщательно перемешивают. Приготовление растворов известной концентрации требует соблюдения очень точных приемов работы и большого опыта.

В тех случаях, когда вещество не может быть получено в чистом виде или когда оно отличается неустойчивостью (легко теряет кристаллизационную воду, подвергается действию углекислого газа или воздуха, вступает во взаимодействие с примесями, содержащимися в воде и т.д.), из него готовят растворы приблизительной концентрации (беря навеску на технических весах с точностью до 0,01 г). Затем их стандартизуют, т.е. устанавливают истинную концентрацию, либо по так называемым исходным веществам (первичным стандартам), либо по рабочим растворам с уже точно определенной концентрацией (вторичным стандартам). Проверяют концентрацию приготовленного раствора и выводят коэффициент поправки К: .

17. Титриметрический кислотно-основной метод определения гидроксида калия в техническом продукте: возможные титранты, стандартизация рабочего раствора, первичные и вторичные стандарты, кривая титрования гидроксида калия, возможные индикаторы, индикаторные погрешности.

Титриметрический метод анализа – это метод основанный на измерении количества реагента, затраченного на реакцию с определяемым компонентом.

Возможные тиранты: C(НСl) = 0,1 моль/л

Стандартизация рабочего раствора, первичные и вторичные стандарты:

В титриметрическом анализе пользуются титрованными растворами: первичными и вторичными стандартами.

Когда вещество, соответствует химической формуле и является химически чистым, навеску этого вещества можно рассчитать в соответствии с заданным титром раствора и отвесить его на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Навеску для приготовления раствора рассчитывают по формуле и готовят раствор:

Когда вещество не может быть получено в чистом виде или когда оно отличается неустойчивостью, из него готовят растворы приблизительной концентрации (навеску на технических весах с точностью до 0,01 г). Затем их стандартизуют, т.е. устанавливают истинную концентрацию, либо по так называемым исходным веществам (первичным стандартам), либо по рабочим растворам с уже точно определенной концентрацией (вторичным стандартам). Проверяют концентрацию приготовленного раствора и выводят коэффициент поправки К:

Определение К раствора HCl методом отдельных навесок: Коэффициент поправки устанавливают по буре (Na2B4O7·10H2O) методом отдельных навесок.

Преимущество данного исходного вещества заключается в высокой молярной массе эквивалента, кислота слабая, что дает более резкий переход в конце титрования.

Реакция:

Na₂B₄O₇ + 2HCl + H₂O ® 4HBO₂ + 2NaCl; fэкв(Na₂B₄O₇) =1/2.

Недостаток при хранении постепенно теряет часть кристаллизационной воды. Поэтому ее подвергают перекристаллизации из воды. Водный раствор буры благодаря гидролизу имеет щелочную реакцию среды:

Na₂B₄O₇ + 7H₂O ® 4H₃BO₃ + 2NaОН,

поэтому его можно титровать кислотой: 2NaОН + 2HCl ® 2Н2O + 2NaCl.

Ход титрования:

Навеску буры, взятую на аналитических весах на часовом стекле или в ампуле, соответствующую 15 – 25 мл 0,1 моль/л раствора, количественно переносят в коническую колбу, растворяют в 50 мл теплой дистиллированной воды, охлаждают, добавляют 2 – 3 капли метилового оранжевого и титруют до перехода окраски из желтой в оранжево-розовую. Определение повторяют три раза. Рассчитывают КHCl, усредняют три значения, отличные не более, чем на 0,005:

Расчет кривой титрования:

Указание веществ, существующих в системе в тот или иной момент титрования:

До начала титрования – V(KOH)=100% V(HCl)=0%

До ТЭ:

V(KOH)=100% V(HCl)=50%

V(KOH)=100% V(HCl)=99%

V(KOH)=100% V(HCl)=99,9%

В ТЭ – V(КОН)=100 % V(HCl)=100%

После ТЭ

V(KOH)=100% V(HCl)=100,1%

V(KOH)=100% V(HCl)=101%

V(KOH)=100% V(HCl)=110%

Представление формул для расчета:

До начала титрования: pОH= - lg C0

До ТЭ: pОH= = =

В ТЭ: pH=pOH= =7,0

После ТЭ: pОH= = =

При условии С0=СТ

Кривая титрования:

Расчёты для построения кривой титрования 0,10 М HCl 0,10 М раствором NaOH

, мл	f	Формула для расчёта рН	рН
			1,00
50,0	0,500		1,48
90,0	0,900	аналогично	2,28
99,0	0,990	аналогично	3,30
99,9	0,999	аналогично	4,30
100,0	1,000		7,00
100,1	1,001		9,70
101,0	1,010	аналогично	10,7
110,0	1,100	аналогично	11,7
150,0	1,500	аналогично	12,3

Рис. 13.1. Кривые титрования 0,10 М NaOH 0,10 M раствором HCl (1) и 0,10 M HCl 0,10 M раствором NaOH (2)

Представление возможных индикаторов с указанием структурных формул

Индикатор	Структурная формула	рТ	Интервал перехода рН и окраска индикатора
Метиловый оранжевый		4,0	3,1–4,4 Красная – оранжево-желтая
Бромтимоловый синий		7,0	6,0–7,6 Желтая – синяя
Фенолфталеин		9,0	8,2–10 Бесцветная – фиолетовая