Стандартизация раствора перманганата калия по щавелевой кислоте

· Хорошо вымытую бюретку с краном промойте раствором перманганата калия и подготовьте к титрованию.

· Ополосните пипетку раствором щавелевой кислоты и перенесите 10,00 мл его в коническую колбу.

· Прибавьте 8 – 10 мл 2 н. серной кислоты, нагрейте до 70 – 80°С (не допуская кипения, при котором щавелевая кислота разлагается) и горячий раствор титруйте перманганатом калия.

· В процессе титрования раствор перманганата калия приливайте медленно, по каплям, при непрерывном взбалтывании жидкости. Каждую следующую каплю добавляйте лишь после того, как обесцветилась предыдущая. Первоначально обесцвечивание перманганата будет происходить медленно, но затем по мере образования сульфата марганца, играющего роль катализатора, оно ускорится. Титрование прекратите, когда избыточная капля перманганата сообщит раствору бледную розовую окраску, не исчезающую в течение 1 – 2 мин. Объемы раствора перманганата калия отсчитывайте по верхнему краю мениска, так как нижний плохо виден. Повторите титрование до 3^х сходящихся результатов, из сходящихся отсчетов возьмите среднее значение (данные занесите в таблицу 1.

Таблица 1

№ отсчета	1	2	3	Среднее
Значение

· Вычислите нормальную концентрацию раствора перманганата калия по формуле:

где: N(щ.к.) – нормальность щавелевой кислоты; V(щ.к.) – объем щавелевой кислоты, взятый на титрование; V(KMnO₄) – объем перманганата калия, пошедший на титрование.

Ход определения содержания железа (II) в соли Мора

· В мерную колбу вместимостью 100 мл возьмите для анализа указанное преподавателем количество раствора соли Мора;

· доведите объем его водой до метки и перемешайте;

· ополосните полученным раствором пипетку;

· перенесите 10,00 мл его в коническую колбу;

· подкислите 8 –10 мл 2 н. H₂SO₄ на холоде (при нагревании Fe²⁺ окисляется кислородом воздуха до Fe³⁺);

· титруйте раствором перманганата калия до появления бледно-розовой окраски, не исчезающей при встряхивании в течение 1 – 2 мин. Повторите титрование несколько раз до 3^х сходящихся результатов, из сходящихся отсчетов возьмите среднее значение (данные занесите в таблицу 2).

Таблица 2

№ отсчета	1	2	3	Среднее
Значение

· Рассчитайте нормальную концентрацию соли Мора по формуле:

где: V(с.м.) – объем соли Мора, взятый на титрование;N(KMnO₄) – нормальность раствора перманганата калия; V(KMnO₄) – объем перманганата калия, пошедший на титрование.

· Рассчитаем содержание железа (II) в соли Мора:

m = N(с.м.)* Э(железа)*V(р-ра)

где: N(с.м.) – нормальная концентрация соли Мора; Э(железа) – эквивалентная масса железа (Э(железа)=55,85 г/моль); V(р-ра) – объем раствора (мерной колбы), полученного от преподавателя (в литрах).

КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ

Комплексонометрическое титрование основано на реакциях, при которых определяемые ионы образуют комплексные соединения с некоторыми органическими соединениями. Если при этом получаются внутрикомплексные соединения – хелаты, как, например, с комплексонами, то имеет место омплексонометрическое (хелатометрическое) титрование.

Цель работы: Практическое определение общей жесткости природных вод (которую характеризуют молярной концентрацией эквивалентов кальция и магния и выражают в ммоль/л), методом хелатометрического титрования.

Теоретическая часть

СУЩНОСТЬ КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ

Комплексоны — это класс органических соединений — производных аминополикарбоновых кислот, из которых простейшими можно считать иминодиуксусную кислоту, нитрилотриуксусную кислоту, или комплексон I, этилендиаминтетрауксусную кислоту, иликомплексон II. В практике технического и агрохимического анализа наиболее широко применяют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты — комплексон III:

Это соединение (иногда называемое трилоном Б) – комплексон III содержит наряду с карбоксильными группами ~СООН еще и третичные аминогруппы. Поэтому он считается не только органической кислотой, дающей соли с различными катионами, но также и комплексообразующим веществом.

Комплексон III образует со многими катионами достаточно прочные и растворимые в воде внутрикомплексные соли. Последние получаются в тех случаях, когда катион металла замещает атомы водорода функциональных групп органического соединения и одновременно взаимодействует с другими группами посредством координационной связи.

Образование комплексоном III внутрикомплексного соединения с каким-нибудь двухзарядным катионом происходит путем замещения металлом атомов водорода карбоксильных групп и одновременного взаимодействия катиона с атомами азота аминогрупп.

Комплексон III получил широкое применение в химическом анализе, потому что он образует внутрикомплексные соли с катионами щелочноземельных металлов (Са²⁺; Мg²⁺; Ва²⁺), которые очень трудно перевести в комплексные соединения другими способами. Титрование комплексоном III используют для количественного определения этих катионов, при этом приходится устанавливать точку эквивалентности с помощью индикаторов.

ИНДИКАТОРЫ ХЕЛАТОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ

Точку эквивалентности при хелатометрическом титровании определяют несколькими способами.

Реакции комплексообразования сопровождаются обычно выделением ионов водорода в количестве, эквивалентном катионам. Ионы водорода можно определить алкалиметрически с одним из кислотно-основных индикаторов.

Иногда точку эквивалентности хелатометрического титрования определяют физико-химическими методами.

Но чаще всего используют индикаторы-комплексообразователи, т.е. органические красители, образующие с катионами окрашенные комплексные соединения (так называемые металл - индикаторы). Например, катионы кальция, магния (и некоторые другие) дают с такими индикаторами внутрикомплексные соединения красного цвета. Эти соединения, однако, менее прочны, чем комплексы тех же катионов с комплексоном III. Поэтому при титровании анализируемого раствора комплексоном III ионы металла переходят от индикатора к комплексону и выделяется свободный ион индикатора, имеющий синюю окраску. Таким образом, в точке эквивалентности красная окраска раствора сменяется синей.

В настоящее время для хелатометрического титрования используют главным образом индикаторы: хромоген черный специальный ЕТ-00 и мурексид.

Хромоген черный специальный ЕТ-00. Анион этого красителя, имеет в щелочной среде (рН 11,5) синюю окраску. С катионами двухвалентных металлов (магния и других) он образует комплексы винно-красного цвета:

Me²⁺ +	HInd^2– =	MeInd^– +	H⁺
	синий	винно-красный

При последующем титровании комплексоном III эти комплексы разрушаются: ионы металла связываются комплексоном в более прочные (менее диссоциирующие) комплексные соединения, а анионы индикатора переходят в раствор, сообщая ему синюю окраску:

MeInd^– +	[H₂Y]^2– =	[MeY]^2– +	HInd^2– +	H⁺
вино-красный	бесцветный	бесцветный	синий

В результате этого винно-красная окраска раствора сменяется синей. Наиболее четко она изменяется в щелочной среде, при рН 8—10. Поэтому к титруемому раствору добавляют аммонийную буферную смесь (NH₄C1 + NH₄OH), которая поддерживает заданное значение рН. Переход окраски считают не менее четким, чем в случае кислотно-основных индикаторов.

Мурексид — аммонийная соль пурпурной кислоты. В принципе, анион этого индикатора взаимодействует в щелочной среде с двухзарядными катионами некоторых металлов по схеме:

Me²⁺ +	Ind^–=	MeInd⁺
	сине-фиолетовый	красный

Комплексы металлов с мурексидом, окрашенные в интенсивно-красный цвет, также менее устойчивы, чем аналогичные комплексы с комплексоном III. Поэтому при титровании катионы связываются комплексоном, а анионы индикатора освобождаются и сообщают раствору сине-фиолетовую окраску (при рН > 10,9):

MeInd⁺ +	[H₂Y]^2–=	[MeY]^2–+	Ind^–+	2H⁺
красный	бесцветный	бесцветный	сине-фиолетовый

Мурексид используют для хелатометрического определения ионов кальция, никеля и меди. Комплексы мурексида с ионами бария и магния очень нестойки. При определении кальция титруемый раствор сильно подщелачивают гидроксидом натрия до рН не менее 12. Индикатором служит свежеприготовленный водный раствор мурексида. Иногда используют твердую смесь мурексида с хлоридом натрия в соотношении 1:100 по массе.

СПОСОБЫ ХЕЛАТОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ

Существует несколько способов хелатометрического титрования: прямое и обратное титрование, титрование заместителя.

Прямое титрование. Анализируемый раствор разбавляют в мерной колбе водой до метки и берут для титрования определенную (аликвотную) часть пипеткой. Титруют в щелочной среде при рН ≈ 10; это значение рН поддерживают при помощи аммонийной буферной смеси. Для титрования используют стандартный раствор комплексона III. Индикаторами служат хромоген черный специальный ЕТ-00 или мурексид.

При прямом титровании комплексоном III концентрация определяемого катиона сначала понижается постепенно, но вблизи точки эквивалентности падает очень резко. Это позволяет определять конечную точку титрования по мгновенному изменению окраски индикатора. Прямое титрование комплексоном III применяют для определения катионов магния, кальция, стронция, бария, цинка, кобальта (II), никеля (II), меди (II), железа (III) и некоторых других.

Обратное титрование используют, когда прямое титрование невозможно по тем или иным причинам, например, если для определяемого катиона нет подходящего индикатора или комплексообразование протекает слишком медленно.

К анализируемому раствору прибавляют определенный объем стандартного раствора комплексона III, нагревают смесь для завершения реакции, охлаждают и оттитровывают избыток комплексона точным раствором сульфата магния. Конечную точку титрования определяют при помощи индикатора, реагирующего на ионы магния (мурексид черный).

Титрование заместителя основано на том, что ионы магния образуют с комплексоном III менее устойчивый комплекс,чем большинство других катионов. Поэтому при смешении катионов определяемого металла (например, кальция) с магниевым комплексом комплексона происходит обменная реакция:

Ca²⁺ + Na₂[MgY] Û Na₂[CaY] + Mg²⁺

Поскольку комплекс иона Са²* с комплексоном устойчивее аналогичного комплекса магния, равновесие реакции смещается вправо.

Выделившиеся ионы магния, т.е. заместители кальция, оттитровывают комплексоном III в присутствии хромогена черного. Вычисляют содержание катионов кальция в растворе.

Практическая часть

Ÿ В колбу для титрования отмерьте пипеткой 100,0 мл. исследуемой воды;

Ÿ прилейте 5 мл аммонийной буферной смеси;

Ÿ прибавляйте по каплям раствор индикатора (хромогена черного) до появления хорошо заметной, но не очень темной винно-красной окраски (вместо этого можно внести на конце шпателя 20—30 мг сухой смеси индикатора с хлоридом натрия).

Ÿ Титруйте воду 0,05 н. раствором комплексона III до перехода винно-красной окраски в синюю. В конце титрования раствор комплексона прибавляйте по одной капле, добейтесь, чтобы красноватый оттенок совершенно исчез.

Повторите титрование несколько раз и 3 из сходящихся отсчетов занесите в таблицу 1, возьмите среднее.

Табл. 1.

№ измерения	1	2	3	Среднее
Значение

Общую жесткость воды (содержание ионов Са²⁺ и Mg²⁺)вычислите по формуле в ммоль/л:

Ж=N_kV_k 1000 /V_в

где: N_к – нормальная концентрация раствора комплексона III;V_к– объем рабочего раствора комплексона III; V_в – объем воды (мл), взятый для определения.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1325; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 45

Мы поможем в написании ваших работ!