El análisis valorimétrico se basa en la medición precisa de la cantidad de reactivo consumido en la reacción con la sustancia que se está determinando. Hasta hace poco, este tipo de análisis se denominaba volumétrico debido a que la forma más común en la práctica de medir la cantidad de un reactivo era medir el volumen de solución consumida en la reacción. Hoy en día se entiende por análisis volumétrico un conjunto de métodos basados en la medición del volumen de fases líquidas, gaseosas o sólidas.
El nombre titrimétrico está asociado a la palabra título, que indica la concentración de la solución. El título muestra la cantidad de gramos de soluto en 1 ml de solución.
Una solución titulada o estándar es una solución cuya concentración se conoce con gran precisión. La titulación es la adición de una solución titulada a la solución de prueba para determinar una cantidad exactamente equivalente. La solución valorante a menudo se denomina solución de trabajo o valorante. Por ejemplo, si un ácido se titula con un álcali, la solución alcalina se llama valorante. El punto de titulación cuando la cantidad de valorante agregado es químicamente equivalente a la cantidad de sustancia titulada se llama punto de equivalencia.
Las reacciones utilizadas en titrimetría deben cumplir los siguientes requisitos básicos:
1) la reacción debe proceder cuantitativamente, es decir la constante de equilibrio de la reacción debe ser suficientemente grande;
2) la reacción debe proceder a alta velocidad;
3) la reacción no debe complicarse con reacciones adversas;
4) debe haber una manera de determinar el final de la reacción.
Si una reacción no satisface al menos uno de estos requisitos, no se puede utilizar en el análisis titrimétrico.
En valoración, existen valoraciones directas, inversas e indirectas.
En los métodos de valoración directa, el analito reacciona directamente con el valorante. Para realizar análisis con este método, es suficiente una solución de trabajo.
Los métodos de titulación inversa (o, como también se les llama, métodos de titulación de residuos) utilizan dos soluciones de trabajo tituladas: una solución principal y una auxiliar. Por ejemplo, es ampliamente conocida la valoración inversa de iones cloruro en soluciones ácidas. Primero, se agrega un exceso conocido de una solución titulada de nitrato de plata (la principal solución de trabajo) a la solución de cloruro analizada. En este caso, se produce una reacción para formar cloruro de plata ligeramente soluble.
El exceso de AgNO 3 que no ha reaccionado se titula con una solución de tiocianato de amonio (solución de trabajo auxiliar).
El tercer tipo principal de determinación titrimétrica es la titulación de un sustituyente o la titulación por sustitución (titulación indirecta). En este método se añade a la sustancia a determinar un reactivo especial que reacciona con ella. A continuación se titula uno de los productos de la reacción con la solución de trabajo. Por ejemplo, durante la determinación yodométrica de cobre, se añade un exceso intencionado de KI a la solución analizada. Se produce la reacción 2Cu 2+ +4I - =2CuI+ I 2. El yodo liberado se titula con tiosulfato de sodio.
También existe la llamada titulación inversa, en la que se titula una solución de reactivo estándar con la solución analizada.
El cálculo de los resultados del análisis titrimétrico se basa en el principio de equivalencia, según el cual las sustancias reaccionan entre sí en cantidades equivalentes.
Para evitar contradicciones, se recomienda que todas las reacciones ácido-base se reduzcan a una única base común, que puede ser un ion hidrógeno. En las reacciones redox es conveniente relacionar la cantidad de reactivo con el número de electrones aceptados o donados por la sustancia en una semirreacción determinada. Esto nos permite dar la siguiente definición.
Un equivalente es una partícula real o ficticia que puede unirse, liberarse o ser equivalente a un ion hidrógeno en reacciones ácido-base o a un electrón en reacciones redox.
Cuando se utiliza el término "equivalente", siempre es necesario indicar a qué reacción específica se refiere. El equivalente de una determinada sustancia no es un valor constante, sino que depende de la estequiometría de la reacción en la que intervienen.
En el análisis valorimétrico se utilizan reacciones de varios tipos: - interacción ácido-base, complejación, etc., que satisfacen los requisitos de las reacciones valorimétricas. El tipo de reacción que se produce durante la titulación constituye la base para la clasificación de los métodos de análisis titrimétricos. Normalmente, se distinguen los siguientes métodos de análisis titrimétricos.
1. Los métodos de interacción ácido-base están asociados con el proceso de transferencia de protones:
2. Los métodos de complejación utilizan reacciones de formación de compuestos de coordinación:
3. Los métodos de precipitación se basan en reacciones de formación de compuestos poco solubles:
4. Los métodos de oxidación-reducción combinan un gran grupo de reacciones redox:
Algunos métodos titrimétricos se denominan por el tipo de reacción principal que ocurre durante la titulación o por el nombre del valorante (por ejemplo, en los métodos argentométricos el valorante es una solución de AgNO 3, en los métodos permanganatométricos, una solución de KMn0 4, etc.).
Los métodos de titulación se caracterizan por su alta precisión: el error de determinación es del 0,1 al 0,3%. Las soluciones de trabajo son estables. Para indicar el punto de equivalencia, existe un conjunto de varios indicadores. Entre los métodos titrimétricos basados en reacciones de complejación, las reacciones que utilizan complexonas son las de mayor importancia. Casi todos los cationes forman compuestos de coordinación estables con complexones; por lo tanto, los métodos de complexometría son universales y aplicables al análisis de una amplia gama de objetos diferentes.
El método de titulación ácido-base se basa en reacciones de reacción entre ácidos y bases, es decir, reacciones de neutralización:
H + + OH - ↔ H 2 O
Las soluciones de trabajo del método son soluciones de ácidos fuertes (HCl, H 2 S, HNO3, etc.) o bases fuertes (NaOH, KOH, Ba(OH) 2, etc.). Dependiendo del valorante, el método de valoración ácido-base se divide en acidimetría , si el valorante es una solución ácida, y alcalimetría , si el valorante es una solución de una base.
Las soluciones de trabajo se preparan principalmente como soluciones patrón secundarias, ya que los materiales de partida para su preparación no son estándar, y luego se estandarizan frente a sustancias estándar o soluciones estándar. Por ejemplo: las soluciones ácidas se pueden estandarizar según sustancias estándar- tetraborato de sodio Na 2 B 4 O 7 ∙10H 2 O, carbonato de sodio Na 2 CO 3 ∙10H 2 O o soluciones estándar de NaOH, KOH; y soluciones básicas: utilizando ácido oxálico H 2 C 2 O 4 ∙ H 2 O, ácido succínico H 2 C 4 H 4 O 4 o soluciones estándar de HCl, H 2 SO 4, HNO 3.
Punto de equivalencia y punto final de titulación. Según la regla de equivalencia, la titulación debe continuar hasta que la cantidad de reactivo añadido sea equivalente al contenido de la sustancia que se está determinando. El momento durante el proceso de titulación en el que la cantidad de una solución reactiva estándar (titulador) se vuelve teóricamente estrictamente equivalente a la cantidad de la sustancia que se determina de acuerdo con una determinada ecuación de reacción química se denomina Punto de equivalencia .
El punto de equivalencia se determina de varias maneras, por ejemplo, cambiando el color del indicador agregado a la solución titulada. El momento en el que se produce un cambio observado en el color del indicador se llama punto final de titulación. Muy a menudo el punto final de la titulación no coincide exactamente con el punto de equivalencia. Como regla general, se diferencian entre sí en no más de 0,02-0,04 ml (1-2 gotas) de valorante. Esta es la cantidad de valorante necesaria para interactuar con el indicador.
Tema 7. Método de análisis valorimétrico.
1. La esencia del método de análisis titrimétrico.
2. Clasificación de los métodos de análisis titrimétricos.
3. Cálculos en titrimetría. Soluciones estándar y de trabajo.
4. Errores del método titrimétrico
5. Construcción de curvas de titulación.
El método de análisis titrimétrico se basa en el hecho de que las sustancias reaccionan entre sí en cantidades equivalentes:
Dóndenorte1 Ynorte2 cantidades de sustancia 1 y 2, [ norte ]= mol
DóndeCequivalente de concentración molar;Vvolumen de solución [V]=l
Entonces, para dos sustancias que reaccionan estequiométricamente se cumple la siguiente relación:
El análisis titrimétrico es un método para determinar la cantidad de una sustancia midiendo con precisión el volumen de soluciones de sustancias que reaccionan entre sí.
Título– la cantidad de g de sustancia contenida en 1 ml de solución o equivalente a la sustancia que se está determinando. Por ejemplo, si el título de H2SO4 es 0,0049 g/ml, esto significa que cada ml de solución contiene 0,0049 g de ácido sulfúrico.
Una solución cuyo título se conoce se llama titulada. Valoración- el proceso de añadir una cantidad equivalente de una solución titulada a la solución de prueba o una alícuota de la misma. En este caso, se utilizan soluciones estándar: soluciones con una concentración exacta de la sustancia (Na2CO3, HCl).
La reacción de titulación debe cumplir los siguientes requisitos:
1) La reacción debe desarrollarse cuantitativamente y ser estrictamente estequiométrica.
2) La reacción debe desarrollarse a alta velocidad;
3) La reacción debe completarse, no debe haber procesos competitivos;
4) Para una reacción dada, debe haber una manera conveniente de fijar el final de la reacción (punto de equivalencia).
Por ejemplo, titulación ácido-base:
HCl + NaOH → NaCl + H2O (indicador naranja de metilo)
Clasificación de los métodos de análisis titrimétricos.
Los métodos de análisis valorimétricos se pueden clasificar según varios criterios. Por ejemplo, según el tipo de reacción principal que se produce durante la titulación:
1) titulación ácido-base (neutralización): H3O+ + OH - ↔ 2H2O
este método determina la cantidad de ácido o álcali en la solución analizada;
a) acidimetría
b) alcalimetría
2) titulación redox (redoximetría):
Ox1 + Rojo2 ↔ Ox2 + Rojo1
a) permanganatometría (KMnO4);
b) yodometría (I2);
c) bromatometría (KBrO3);
d) dicromatometría (K2Cr2O7);
e) cerimetría (Ce(SO4)2);
f) vanadometría (NH4VO3);
g) titanometría (TiCl3), etc.
3) titulación de precipitación: Me + X ↔ MeX↓
a) argentometría Ag+ + Cl - " AgCl $
b) mercurometría
4) valoración complexométrica Mem+ + nL ↔ m+
a) mercurimetría
b) complexometría (EDTA)
La tarea principal del análisis titrimétrico no es sólo utilizar una solución de concentración conocida con precisión, sino también determinar correctamente el punto de equivalencia. Hay varias formas de fijar el punto de equivalencia:
1. Según el color intrínseco de los iones del elemento que se está determinando, por ejemplo, iones de permanganato MnO4 - tener un color carmesí
2. Con la ayuda de indicadores, por ejemplo, en la reacción de neutralización, se utilizan indicadores ácido-base: tornasol, fenolftaleína, naranja de metilo, compuestos orgánicos que cambian de color al pasar de un ambiente ácido a uno alcalino.
Indicadores– tintes orgánicos que cambian de color cuando cambia la acidez del ambiente. Esquemáticamente (omitiendo las formas intermedias), el equilibrio del indicador se puede representar como una reacción ácido-base.
HIn +H2O En - + H3O+
La región de transición de color del indicador (posición e intervalo) está influenciada por todos los factores de los que depende la constante de equilibrio (fuerza iónica, temperatura, sustancias extrañas, disolvente), así como por el indicador.
3. Según el material testigo
Ejemplo: Ag+ + Cl - " AgCl $
Ag+ + CrO4" Ag2CrO4$ (color naranja brillante)
Se añade una pequeña cantidad de sal K2CrO4 (testigo) al matraz donde se va a determinar el ion cloro. Luego se añade gradualmente la sustancia problema desde la bureta, reaccionando primero los iones de cloro y se forma un precipitado blanco (AgCl), es decir, AgCl PR.<< ПР Ag2Cr O4.
Así, una gota extra de nitrato de plata dará un color naranja brillante, ya que todo el cloro ya ha reaccionado.
Métodos de titulación.
1. titulación directa, en titulación directa El valorante se añade directamente a la sustancia que se está valorando. Este método solo es aplicable si se cumplen todos los requisitos enumerados anteriormente.
2. valoración inversa(en exceso), utilizado para reacciones lentas. Si la velocidad de reacción es baja, o no es posible seleccionar un indicador, o se observan efectos secundarios, por ejemplo, pérdida del analito debido a la volatilidad, se puede utilizar la técnica valoración inversa: agregue un exceso conocido de valorante T1 a la sustancia que se está determinando, complete la reacción y luego encuentre la cantidad de valorante que no reaccionó titulándolo con otro reactivo T2 con concentración C2. Es obvio que en el analito se gasta una cantidad de valorante T1 igual a la diferencia CT1VT1 = CT2VT2.
3. titulación indirecta (por sustitución), utilizado en el análisis de compuestos orgánicos. Si la reacción no es estequiométrica o avanza lentamente, entonces se utiliza la titulación del sustituyente, para lo cual se lleva a cabo una reacción química del analito con un reactivo auxiliar, y el producto resultante en una cantidad equivalente se titula con un valorante adecuado.
Formas de expresar la concentración de una solución.
Concentración molar – mol/l
1M – 1 litro contiene 1 g/mol de sustancia
Concentración molar de equivalentes (soluciones normales) (la solución debe contener un número determinado de masas equivalentes en 1 litro).
Un equivalente químico es una cantidad de una sustancia equivalente a un g de átomo de hidrógeno.
Título de la solución t
Título de la sustancia de trabajo: https://pandia.ru/text/79/035/images/image004_113.gif" width="133" height="48 src="> [g/ml]
El título de la sustancia de trabajo debe convertirse al título del analito, utilizando el factor de conversión: Tonp = Trab · F
Ejemplo: https://pandia.ru/text/79/035/images/image006_73.gif" width="72" height="46 src=">
a – porción pesada del analito
Soluciones estándar y de trabajo.
Un valorante con una concentración conocida se llama solución estándar. Según el método de preparación, se distinguen soluciones estándar primarias y secundarias. Una solución estándar primaria se prepara disolviendo exactamente la cantidad de una sustancia químicamente pura de composición estequiométrica conocida en un volumen específico de disolvente. Se prepara una solución de estándar secundario de la siguiente manera: Prepare una solución de concentración aproximada y determine su concentración (estandarícela) frente a un estándar primario adecuado.
Las sustancias estándar primarias deben cumplir una serie de requisitos:
1. La composición de la sustancia debe corresponder estrictamente a la fórmula química. Contenido de impurezas inferior al 0,05%.
2. La sustancia debe ser estable a temperatura ambiente, no higroscópica, no oxidada por el oxígeno atmosférico, no absorber dióxido de carbono y no ser volátil.
3. La sustancia debe tener un peso molecular suficientemente elevado para reducir los errores de pesaje.
Para preparar una solución estándar primaria, puede utilizar un fixanal, una ampolla en la que se sella una cantidad conocida de una sustancia o solución estándar.
Clasificación de métodos de análisis titrimétricos.
Química analítica
Los métodos de análisis titrimétrico se pueden clasificar según la naturaleza de la reacción química subyacente a la determinación de sustancias y el método de titulación.
Por su naturaleza, las reacciones utilizadas en el análisis titrimétrico pertenecen a diferentes tipos: reacciones de combinación de iones y reacciones de oxidación-reducción. De acuerdo con esto, las determinaciones titrimétricas se pueden dividir en los siguientes métodos principales: método de titulación ácido-base (neutralización), métodos de precipitación y complejación, método de oxidación-reducción.
Método de titulación ácido-base (neutralización). Esto incluye definiciones basadas en la interacción de ácidos y bases, es decir. para reacciones de neutralización:
El método de titulación (neutralización) ácido-base se utiliza para determinar la cantidad de ácidos (alcalimetría) o bases (acidimetría) en una solución determinada, la cantidad de sales de ácidos débiles y bases débiles, así como las sustancias que reaccionan con estas sales. . El uso de disolventes no acuosos (alcoholes, acetona, etc.) ha permitido ampliar la gama de sustancias que pueden determinarse mediante este método.
Métodos de precipitación y complejación. Esto incluye determinaciones titrimétricas basadas en la precipitación de un ion particular en forma de un compuesto poco soluble o su unión en un complejo ligeramente disociado.
Métodos de oxidación - reducción (redoximetría). Estos métodos se basan en reacciones de oxidación y reducción. Suelen denominarse según la solución reactiva titulada utilizada, por ejemplo:
permanganatometría, que utiliza reacciones de oxidación con permanganato de potasio KMnO4;
yodometría, que utiliza reacciones de oxidación con yodo o reducción con iones I;
la bicromatometría, que utiliza reacciones de oxidación con dicromato de potasio K2Cr2O7;
bromatometría, que utiliza reacciones de oxidación con bromato de potasio KBrO3.
Los métodos de oxidación-reducción también incluyen cerimetría (oxidación con iones Ce4+), vanadatometría (oxidación con iones VO3), titanometría (reducción con iones T13+). Según el método de titulación, se distinguen los siguientes métodos.
Método de titulación directa. En este caso, el ion a determinar se titula con la solución reactiva (o viceversa).
Método de sustitución. Este método se utiliza cuando, por una razón u otra, es difícil determinar el punto de equivalencia, por ejemplo, cuando se trabaja con sustancias inestables, etc.
Método de titulación inversa (titulación de residuos). Este método se utiliza cuando no existe un indicador adecuado o cuando la reacción principal no avanza muy rápidamente. Por ejemplo, para determinar CaCO3, se trata una muestra de la sustancia con un exceso de una solución titulada de ácido clorhídrico:
Cualquiera que sea el método utilizado para determinarlo, siempre se supone:
1) medición precisa de los volúmenes de una o ambas soluciones reactivas;
2) la presencia de una solución titulada con la que se realiza la titulación;
3) cálculo de los resultados del análisis.
De acuerdo con esto, antes de pasar a considerar los métodos individuales de análisis titrimétrico, nos centraremos en la medición de volúmenes, el cálculo de concentraciones y la preparación de soluciones tituladas, así como en los cálculos para determinaciones titrimétricas.
Punto de equivalencia
El punto de equivalencia (en análisis titrimétrico) es el punto de titulación cuando el número de equivalentes del valorante agregado es equivalente o igual al número de equivalentes del analito en la muestra. En algunos casos se observan varios puntos de equivalencia uno tras otro, por ejemplo al valorar ácidos polibásicos o al valorar una solución en la que se encuentran varios iones a determinar.
El gráfico de la curva de titulación contiene uno o más puntos de inflexión correspondientes a puntos de equivalencia.
El punto final de la titulación (similar al punto de equivalencia, pero no igual) se considera el momento en el que el indicador cambia de color durante una titulación colorimétrica.
Métodos para determinar el punto de equivalencia.
Usando indicadores
Son sustancias que cambian de color debido a procesos químicos. Los indicadores ácido-base, como la fenolftaleína, cambian de color según el pH de la solución en la que se encuentran. Los indicadores redox cambian de color tras un cambio en el potencial del sistema y, por tanto, se utilizan en valoraciones redox. Antes de comenzar la titulación, agregue unas gotas de indicador a la solución de prueba y comience a agregar el valorante gota a gota. Tan pronto como la solución cambia de color siguiendo el indicador, se detiene la titulación; este momento es aproximadamente el punto de equivalencia.
La regla para elegir un indicador es que al valorar se utiliza un indicador que cambia de color cerca del punto de equivalencia, es decir El intervalo de transición del color del indicador debe coincidir, si es posible, con el salto de titulación.
potenciometria
En este caso, se utiliza un dispositivo para medir el potencial del electrodo de la solución. Cuando se alcanza el punto de equivalencia, el potencial del electrodo de trabajo cambia bruscamente.
Usando medidores de pH
Un medidor de pH también es esencialmente un potenciómetro, que utiliza un electrodo cuyo potencial depende del contenido de iones H+ en la solución; este es un ejemplo del uso de un electrodo selectivo de iones. De esta manera, se pueden monitorear los cambios en el pH durante todo el proceso de titulación. Cuando se alcanza el punto de equivalencia, el pH cambia drásticamente. Este método es más preciso que la valoración que utiliza indicadores ácido-base y puede automatizarse fácilmente.
Conductividad
La conductividad de una solución electrolítica depende de los iones presentes en ella. Durante una titulación, la conductividad a menudo cambia significativamente (por ejemplo, en una titulación ácido-base, los iones H+ y OH- reaccionan para formar la molécula neutra H2O, provocando un cambio en la conductividad de la solución). La conductividad general de una solución también depende de otros iones presentes (por ejemplo, contraiones), que le hacen diferentes contribuciones. Esto, a su vez, depende de la movilidad de cada ion y de la concentración total de iones (fuerza iónica). En este sentido, predecir cambios en la conductividad es mucho más difícil que medirla.
Cambio de color
Cuando ocurren algunas reacciones, se produce un cambio de color incluso sin agregar un indicador. Esto se observa con mayor frecuencia en valoraciones redox, donde los materiales de partida y los productos de reacción tienen diferentes colores en diferentes estados de oxidación.
Precipitación
Si durante la reacción se forma una sustancia sólida insoluble, se formará un precipitado al final de la titulación. Un ejemplo clásico de tal reacción es la formación del cloruro de plata AgCl, altamente insoluble, a partir de iones Ag+ y Cl-. Sorprendentemente, esto no permite determinar con precisión el punto final de la valoración, por lo que la valoración por precipitación se utiliza con mayor frecuencia como valoración inversa.
Valoración calorimétrica isotérmica
Se utiliza un calorímetro de titulación isotérmico que, en función de la cantidad de calor liberado o absorbido por el sistema reactivo, determina el punto de equivalencia. Este método es importante en valoraciones bioquímicas, por ejemplo para determinar cómo se une un sustrato enzimático a una enzima.
Valorimetría termométrica
La titulación termométrica es una técnica extremadamente flexible. Se diferencia de la valoración calorimétrica en que el calor de reacción, indicado por una caída o un aumento de la temperatura, no se utiliza para determinar la cantidad de sustancia contenida en la solución de muestra que se está estudiando. Por el contrario, el punto de equivalencia se determina en función de la región donde se produce el cambio de temperatura. Dependiendo de si la reacción entre el valorante y la sustancia problema es exotérmica o endotérmica, la temperatura aumentará o disminuirá en consecuencia durante el proceso de titulación. Cuando toda la sustancia de prueba ha reaccionado con el valorante, cambiar la región en la que la temperatura sube o baja nos permite determinar el punto de equivalencia y la curvatura de la curva de temperatura. El punto de equivalencia exacto se puede determinar tomando la segunda derivada de la curva de temperatura: un pico claro indicará el punto de equivalencia.
Espectroscopia
El punto de equivalencia se puede determinar midiendo la absorción de luz de una solución durante la valoración si se conoce el espectro del producto, valorante o sustancia de prueba. El contenido relativo del producto de reacción y la sustancia de prueba nos permite determinar el punto de equivalencia. En este caso, la presencia de valorante libre (que indica la finalización de la reacción) se puede detectar en valores muy pequeños.
Amperometria
Un método que le permite determinar el punto de equivalencia en función del valor actual a un potencial determinado. La magnitud de la corriente debida a la reacción de oxidación/reducción de la sustancia o producto de prueba en el electrodo de trabajo depende de su concentración en la solución. El punto de equivalencia corresponde a un cambio en el valor actual. Este método es más útil cuando es necesario reducir el consumo de valorante, por ejemplo, al valorar haluros con iones Ag+.
Titulación directa e inversa.
En la versión más simple de titulación, el analito interactúa directamente con el valorante. La cantidad de analito se calcula en función de la concentración molar del valorante, el volumen requerido para alcanzar el punto de equivalencia y la estequiometría de la reacción entre el analito y el valorante.
En una valoración inversa, el analito no reacciona con el valorante, sino con otro reactivo presente en exceso. A continuación se determina el exceso mediante titulación. Si se conoce la cantidad inicial de reactivo y se determina su exceso, entonces la diferencia entre ellos es la cantidad de reactivo que reaccionó con la sustancia que se está determinando.
La valoración inversa se utiliza, por ejemplo, cuando la constante de equilibrio de una reacción de valoración directa es demasiado pequeña. Otras razones para utilizar la titulación inversa incluyen la falta de un método de indicación adecuado o la velocidad de reacción insuficiente de la titulación directa.
Titulación por sustitución.
A la solución analizada que contiene los iones metálicos que se están determinando se le añade el complejo de magnesio MgY2-. Porque es menos estable que el complejo del ion metálico que se determina con una complexona, entonces se produce una reacción de sustitución y se libera el ion Mg2+.
Luego se titula el ion Mg2+ con complexona III en presencia de negro de eriocromo T.
En función del volumen de EDTA gastado en la titulación, se calcula la masa del ion metálico que se está determinando. Este método de valoración sólo es posible si los compuestos complejos de los metales que se determinan son más estables que el complejo de magnesio.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE KIRGUIZ que lleva el nombre. J. BALASAGYNA
FACULTAD DE QUÍMICA Y TECNOLOGÍA QUÍMICA
Cátedra UNESCO de Educación Ambiental y Ciencias Naturales
ABSTRACTO
por disciplina: Química analítica
en el tema:
MÉTODO DE NEUTRALIZACIÓN EN EL MÉTODO DE ANÁLISIS TITRIMETRICA
Estudiantes de segundo año gr. хт-1-08
Nombre completo: Baytanaeva A.
Profesor: Profesor asociado Lee S.P.
Bishkek-2010
Introducción
Química analítica. Métodos de determinación
Método de análisis titrimétrico.
Preparación de solución titulada.
Valoración. Indicadores
Métodos para establecer puntos de equivalencia. Clasificación de métodos de análisis titrimétricos.
Material de vidrio utilizado para la titulación.
Cálculos en análisis volumétrico.
Métodos de valoración ácido-base o métodos de neutralización.
Conclusión
Referencias
Introducción
La química analítica es una ciencia química fundamental que ocupa un lugar destacado entre otras disciplinas químicas. Al mismo tiempo, la química analítica está estrechamente relacionada con la práctica cotidiana, ya que sin datos de análisis sobre el contenido de los principales componentes e impurezas en las materias primas o en el producto final, es imposible llevar a cabo de manera competente el proceso tecnológico en los sectores metalúrgico, químico y farmacéutico. y muchas otras industrias.
Se requieren datos de análisis químicos para resolver cuestiones económicas y otras cuestiones importantes.
El desarrollo moderno de la química analítica se debe en gran medida al progreso de diversas ramas de producción.
Química analítica. Métodos de determinación
neutralización titrimétrica de química analítica
Química analítica- es la ciencia que determina la composición química de las sustancias y, hasta cierto punto, su estructura química. Los métodos que crea la química analítica nos permiten responder preguntas sobre en qué consiste una sustancia y qué componentes se incluyen en su composición. Los métodos analíticos a menudo permiten descubrir en qué forma está presente un componente determinado en una sustancia, por ejemplo, cuál es el estado de oxidación del elemento.
Los métodos de determinación se pueden clasificar según la propiedad de la sustancia que se utiliza como base para la determinación. Si se mide la masa del sedimento, el método se llama gravimétrico; si se determina la intensidad del color de la solución, se llama fotométrico; y si se determina el valor de la fem, se llama potenciométrico.
Los métodos de determinación a menudo se dividen en químico(clásico), físico-químico(instrumental) y físico.
Químico en química analítica se acostumbra llamar principalmente gravimétrico Y valorimétrico métodos. Estos métodos son los más antiguos, pero aún están muy extendidos en la actualidad y desempeñan un papel importante en la práctica del análisis químico.
Análisis gravimétrico (peso): medición de la masa de la sustancia que se está determinando o de sus componentes, aislados en un estado químicamente puro o en forma de los compuestos correspondientes.
Análisis titrimétrico (volumétrico): medición del volumen de un reactivo de concentración exactamente conocida gastado en una reacción.
fisicoquimico Y físico Los métodos de análisis suelen dividirse en los siguientes grupos:
1) electroquímico
2) espectral (óptico)
) cromatográfico
) radiométrico
) espectrometría de masas
Método de análisis titrimétrico.
El método de análisis titrimétrico es un método de análisis cuantitativo basado en medir la cantidad de reactivo necesaria para completar la reacción con una cantidad determinada del analito.
El método consiste en añadir gradualmente una solución de un reactivo de concentración conocida a una solución de la sustancia que se está determinando. La adición del reactivo se continúa hasta que su cantidad sea equivalente a la cantidad de analito que reacciona con él.
Las determinaciones cuantitativas mediante el método volumétrico son muy rápidas. El tiempo necesario para completar una determinación titrimétrica se mide en minutos. Esto le permite realizar varias determinaciones secuenciales y paralelas sin mucho trabajo.
El fundador del análisis titrimétrico es el científico francés J.L. Gay-Lussac.
Un elemento químico, una sustancia simple o compleja, cuyo contenido se determina en una muestra determinada del producto analizado, se denomina analito.
Las sustancias a determinar también incluyen átomos, iones, radicales libres unidos y grupos funcionales.
Una sustancia sólida, líquida o gaseosa que reacciona con una sustancia particular se llama reactivo.
Valoración - esta es la adición de una solución a otra con mezcla continua. La concentración de una solución se conoce exactamente.
valorante(solución estándar o titulada) es una solución con una concentración conocida con precisión.
Normalidad solución N: la cantidad de equivalente gramo de la sustancia contenida en 1 litro de solución.
norte 1 v 1 = norte 2 v 2
Título(T) es la concentración exacta de la solución estándar (valorante).
Expresado por el número de gramos de sustancia disuelta contenida en 1 ml de solución, g/ml.
En química analítica, el título es una de las formas de expresar la concentración de una solución.
N - normalidad de la solución, g-equiv/l
E-equivalente de soluto
Título T, g/cm 3 (ml).
Los elementos químicos o sus compuestos entran en reacciones químicas entre sí en cantidades de peso estrictamente definidas correspondientes a sus equivalentes químicos (equivalentes en gramos).
En otras palabras, Un equivalente gramo de una sustancia reacciona con un equivalente gramo de otra sustancia.
Preparación de una solución titulada pesando con precisión la sustancia de partida.
El primer método para preparar una solución de concentración conocida con precisión, es decir caracterizado por un cierto título, consiste en disolver una porción pesada con precisión de la sustancia químicamente pura original en agua u otro disolvente y diluir la solución resultante al volumen requerido. Conociendo la masa de un compuesto químicamente puro disuelto en agua y el volumen de la solución resultante, es fácil calcular el título (T) del reactivo preparado, en g/ml. :
Este método prepara soluciones tituladas de sustancias que se pueden obtener fácilmente en forma pura y cuya composición corresponde a una fórmula definida con precisión y no cambia durante el almacenamiento. El pesaje de la sustancia se realiza en un frasco pesador. De esta forma, es imposible preparar soluciones tituladas de sustancias que son altamente higroscópicas, pierden fácilmente agua de cristalización, están expuestas al dióxido de carbono atmosférico, etc.
Preparación de soluciones tituladas según "fixanal".
Muy a menudo en la práctica, para preparar soluciones tituladas, se utilizan cantidades pesadas con precisión de compuestos sólidos químicamente puros o volúmenes medidos con precisión de sus soluciones de cierta normalidad, preparados en plantas químicas o en laboratorios especiales.
Para preparar la solución titulada requerida, se rompe la ampolla sobre un embudo especial equipado con un punzón, se transfiere cuantitativamente su contenido a un matraz aforado y se ajusta el volumen hasta la marca con agua.
Normalmente, las ampollas contienen 0,1 g equivalentes de la sustancia, es decir, tanto como sea necesario para preparar 1 litro de 0,1 N. solución.
Valoración
La titulación se lleva a cabo de la siguiente manera. La bureta se llena con la solución de trabajo hasta la división cero para que no queden burbujas de aire en su extremo inferior. La solución problema se mide con una pipeta y se transfiere a un matraz cónico. Aquí también se vierten unas gotas de la solución indicadora, a menos que una de las soluciones tomadas sea un indicador. Se añade gradualmente una solución de una bureta a la solución del matraz hasta que cambia el color de la solución del matraz. Primero, la solución se vierte desde la bureta en un chorro fino, agitando continuamente la solución titulada girando el matraz. A medida que avanza la titulación, la solución de trabajo se vierte cada vez más lentamente y al final de la titulación se añade gota a gota.
Durante la titulación, es necesario operar la pinza de la bureta con la mano izquierda y simultáneamente girar el matraz con el líquido titulado con la mano derecha, mezclando así la solución titulada.
Los resultados de la titulación serán correctos si al final de la titulación el color de la solución titulada cambia bruscamente a partir de una gota de la solución de trabajo. Para hacer más visible la transición de color de la solución, durante la titulación se coloca el matraz con la solución titulada sobre un soporte blanco.
Después de cada titulación, el volumen de la solución de trabajo gastada se cuenta en la escala de la bureta y el resultado del recuento se registra en el diario del laboratorio. Cada solución se titula al menos tres veces; los resultados de la titulación no deben diferir entre sí en más de 0,1 ml. La concentración de la solución se calcula utilizando el valor promedio.
Indicadores
Los indicadores son sustancias que se utilizan para establecer el momento de equivalencia entre soluciones tituladas. Como indicadores se utilizan con mayor frecuencia sustancias que son capaces de producir una reacción de color fácilmente perceptible con uno de los reactivos. Por ejemplo, el almidón, al interactuar con una solución de yodo, se vuelve azul intenso. En consecuencia, el almidón es un indicador de yodo libre. El mismo indicador a menudo adquiere colores diferentes en diferentes condiciones. Por ejemplo, la fenolftaleína es incolora en ambientes ácidos y neutros, pero en un ambiente alcalino adquiere un color rojo violeta.
A veces, una de las sustancias que reaccionan sirve directamente como indicador. Por ejemplo, una solución del agente oxidante KMnO 4 en un medio ácido se decolora cuando se le agrega gradualmente un agente reductor. Tan pronto como aparezca un exceso de gota de KMnO 4 en la solución, la solución se volverá rosa pálida.
Métodos para establecer puntos de equivalencia.
Establecer el punto final de la titulación o el punto de equivalencia es la operación más importante del método de análisis titrimétrico, ya que la precisión de los resultados del análisis depende de la precisión de la determinación del punto de equivalencia. Normalmente, el final de una titulación se determina mediante un cambio en el color de la solución titulada o un indicador introducido al principio o durante la titulación. También se utilizarán métodos no indicadores, basados en el uso de instrumentos especiales que permitan juzgar los cambios que se producen en la solución titulada durante el proceso de titulación. Estos métodos se denominan métodos fisicoquímicos o instrumentales para determinar los puntos de equivalencia. Se basan en la medición de la conductividad eléctrica, los valores potenciales, la densidad óptica y otros parámetros fisicoquímicos de las soluciones tituladas, que cambian bruscamente en el punto de equivalencia.
El punto de equivalencia se puede determinar mediante los siguientes métodos:
) visualmente: mediante un cambio en el color de la solución, si la sustancia que se está determinando o el reactivo está coloreado; ya que en el punto de equivalencia la concentración del analito disminuye al mínimo y la concentración del reactivo comienza a aumentar.
) visualmente: por la aparición de turbidez o por un cambio en el color de la solución provocado por la formación de productos de reacción, o un indicador si son incoloros.
) mediante métodos fisicoquímicos con análisis posterior de las curvas de titulación que reflejan los cambios en los parámetros fisicoquímicos de las soluciones tituladas que ocurren durante el proceso de titulación, independientemente del color. El punto de equivalencia está determinado por la intersección de las curvas o por el salto en la curva de titulación.
Clasificación de titulación
)Método de neutralización se basa en el uso de reacciones de neutralización de ácidos, bases, sales de ácidos débiles o bases débiles que se hidrolizan fuertemente en soluciones acuosas, diversos compuestos inorgánicos y orgánicos que exhiben propiedades ácidas o básicas en soluciones no acuosas, etc.
)Método de oxidación-reducción se basa en el uso de reacciones de oxidación-reducción de elementos capaces de pasar de estados de oxidación inferiores a estados superiores, y viceversa, así como de iones y moléculas que reaccionan con agentes oxidantes o reductores sin sufrir oxidación o reducción directa.
)Método de deposición basado en el uso de reacciones de precipitación.
)Método de complejación se basa en el uso de reacciones de complejación, de las cuales las más utilizadas son las reacciones de iones metálicos con los llamados complexones.
Material de vidrio utilizado para la titulación.
Frascos volumétricos Se utilizan para medir el volumen de soluciones y preparar soluciones de una determinada concentración. El volumen de líquido que contiene el matraz se expresa en mililitros. El matraz indica su capacidad y la temperatura (20 0 C) a la que se midió esta capacidad.
Los matraces aforados se presentan en distintas capacidades: de 25 a 2000 ml.
Pipetas sirven para medir pequeños volúmenes de soluciones y transferir un cierto volumen de solución de un recipiente a otro. El volumen de líquido que contiene la pipeta se expresa en mililitros. La parte expandida de la pipeta indica su capacidad y la temperatura (generalmente 20 0 C) a la que se midió esta capacidad.
Las pipetas vienen en diferentes capacidades: de 1 a 100 ml.
Las pipetas medidoras de pequeña capacidad no tienen expansión y están graduadas entre 0,1 y 1 ml.
Buretas Son tubos de vidrio cilíndricos estrechos y graduados en longitud. Un extremo de la bureta es cónico y está equipado con una llave de paso de vidrio o un tubo de goma conectado a un capilar a través del cual se vierte la solución fuera de la bureta. El tubo de goma se sujeta desde el exterior con una abrazadera metálica. Cuando se presiona la pinza con el dedo índice y el pulgar, sale líquido de la bureta.
Una bureta bien lavada se enjuaga 2-3 veces con agua destilada y luego con la solución con la que se llenará. No deben quedar burbujas de aire en el capilar del grifo. Al contar divisiones, el ojo del observador debe estar al nivel del menisco. El volumen de líquidos claros se cuenta a lo largo del menisco inferior, los oscuros, por ejemplo, KMnO 4, I 2, - a lo largo del superior.
Erlenmeyer
Cilindros graduados
Cálculo en análisis volumétrico.
equivalente en gramos
Un equivalente gramo es el número de gramos de una sustancia equivalente (químicamente equivalente) a un átomo gramo o ion gramo de hidrógeno en una reacción determinada. De esta definición se deduce que el equivalente en gramos de la misma sustancia en diferentes reacciones puede ser diferente. Por ejemplo, Na 2 CO 3 puede reaccionar con un ácido de dos maneras:
Na 2 CO 3 +HCI= NaHCO 3 +NaCI (1) 2 CO 3 +2HCI= NaCI +H 2 CO 3 (2)
En la reacción (1), una molécula de un gramo de Na 2 CO 3 reacciona con una molécula de un gramo de HCl, que corresponde a un gramo de átomo de hidrógeno. En esta reacción, el equivalente gramo de Na 2 CO 3 es igual a un mol de M(Na 2 CO 3), que se expresa mediante la igualdad E(Na 2 CO 3) = M(Na 2 CO 3). En la reacción (2), una molécula de gramo de Na 2 CO 3 reacciona con dos moles de HCl. Por eso,
E(Na2CO3)= =53 g.
Soluciones normales y molares.
Normalidad solución N: la cantidad de equivalente gramo de la sustancia contenida en 1 litro de solución.
Molaridad solución indica cuántos moles de soluto hay en 1 litro de solución.
Conociendo la concentración de la solución, expresada en gramos por volumen determinado, se puede calcular su normalidad y molaridad:
Ejemplo: 250 ml de solución de hidróxido de calcio contienen 3,705 g de Ca(OH)2. Calcule la normalidad y molaridad de la solución.
Solución:
Primero, calculemos cuántos gramos de Ca (OH) 2 hay en 1 litro de solución:
3,705 g Ca(OH)2 - 250 ml X = 14,82 g/l
X g Ca (OH) 2 - 1000 ml
Encontremos la molécula de gramo y su equivalente en gramo:
METRO ( Ca(OH)2) = 74,10 g.E ( Ca(OH)2) = 37,05 g.
Normalidad de la solución:
05g/l - 1n. X=0,4n.
14,82 g/l - X n.
Molaridad de la solución:
10g/l - 1mol X=0,2M
82g/l - X mol
Conociendo la normalidad o molaridad de una solución, se puede calcular su título.
Ejemplo: Calcular el título 0,1N. solución de H 2 SO 4 en NaOH.
Solución:
TH 2 SO 4 / NaOH = 
gramos/ml
En el análisis volumétrico se utilizan varios métodos de cálculo.
) Cálculo de la normalidad de la solución analizada a partir de la normalidad de la solución de trabajo.. Cuando dos sustancias NaOH reaccionan, un gramo equivalente de una reacciona con un gramo equivalente de la otra. Soluciones de diferentes sustancias de la misma normalidad contienen en volúmenes iguales el mismo número de equivalentes gramos de la sustancia disuelta. En consecuencia, volúmenes iguales de tales soluciones contienen cantidades equivalentes de la sustancia. Por eso, por ejemplo, neutralizar 10 ml de 1N. HCI requiere exactamente 10 ml de 1N. Solución de NaOH.
Soluciones de la misma normalidad reaccionan en volúmenes iguales.
Conociendo la normalidad de una de las dos soluciones que reaccionan y sus volúmenes gastados en valorarse entre sí, es fácil determinar la normalidad desconocida de la segunda solución. Denotemos la normalidad de la primera solución por N 2 y su volumen por V 2 . Entonces, en base a lo dicho, podemos crear una igualdad:
V 1 norte 1 =V 2 norte 2
Ejemplo. Determine la normalidad de una solución de ácido clorhídrico si se sabe que para neutralizar 30,00 ml del mismo se necesitaron 28,00 ml de 0,1100 N. Solución de NaOH.
Solución .
HCl V HCl =N NaOH V NaOH
NHCl = = 
.
) Cálculo de la cantidad de analito a partir del título de la solución de trabajo, expresado en gramos de analito. El título de la solución de trabajo en gramos del analito es igual al número de gramos del analito, que equivale a la cantidad de sustancia contenida en 1 ml de la solución de trabajo. Conociendo el título de la solución de trabajo para el analito T= y el volumen de la solución de trabajo utilizado para la titulación, se puede calcular la cantidad de gramos (masa) del analito.
Ejemplo. Calcule el porcentaje de Na 2 CO 3 en la muestra si la muestra para titulación es de 0,100 g. Se consumieron 15,00 ml de 0,1 N. HCl.
Solución.
M(Na2CO3) = 106,00 g. E(Na2CO3) = 53,00 g.
T(HCl/Na2CO3)= 
=
g/ml(Na2CO3) = T(HCI/Na2CO3)VHCI =0,0053*15,00=0,0795 g.
El porcentaje de Na 2 CO 3 es
3)
Cálculo del número de miligramos equivalentes de la sustancia problema. Multiplicando la normalidad de la solución de trabajo por su volumen gastado en la titulación de la sustancia problema, obtenemos el número de miligramos equivalentes de la sustancia disuelta en la parte titulada de la sustancia problema. La masa de la sustancia que se está determinando es:
(gramo.)
Procesamiento estadístico de los resultados del análisis.
Al analizar sustancias (muestras), normalmente se realizan varias determinaciones paralelas. En este caso, los resultados individuales de las determinaciones deben tener un valor cercano y corresponder al contenido real de componentes (elementos) en la sustancia en estudio (muestra).
Hay dos factores por los cuales el analista juzga los resultados del análisis:
1) Reproducibilidad de los resultados obtenidos.
2) Cumplimiento de su composición de la sustancia (muestra)
La reproducibilidad de los resultados analíticos depende de errores aleatorios en el análisis. Cuanto mayor sea el error aleatorio, mayor será la dispersión de valores al repetir el análisis. El error aleatorio puede tener la dimensión de los valores medidos (mg, mg/l) o puede expresarse como porcentaje. Por lo tanto, la reproducibilidad determina la probabilidad de que los resultados de mediciones posteriores caigan dentro de un cierto intervalo específico, cuyo centro es el valor promedio de todas las determinaciones realizadas por este método.
A diferencia de los errores aleatorios, los errores sistemáticos siempre afectan a todas las mediciones en la misma medida.
El objetivo de todas las determinaciones y estudios analíticos es encontrar resultados que se acerquen más a la verdadera composición o contenido real de los componentes de la muestra.
Para evaluar la exactitud o confiabilidad de los resultados de las determinaciones analíticas, se utiliza el procesamiento estadístico de los resultados y se calculan los siguientes valores:
1) media aritmética
) Variación
Error cuadrático medio
S= 
3) Error cuadrático medio de la media aritmética
a=0,95; R=2
4)
Intervalo de confianza
Métodos de valoración ácido-base o métodos de neutralización.
Los métodos de neutralización se basan en el uso de reacciones de neutralización. La ecuación básica para el proceso de neutralización en soluciones acuosas es la interacción de iones hidronio (o hidrógeno) con iones hidroxilo, acompañada de la formación de moléculas de agua débilmente disociadas:
H 3 O + +OH - →2H 2 O o
H + +OH - →H 2 O
Los métodos de neutralización permiten la determinación cuantitativa de ácidos (usando soluciones tituladas de álcalis), bases (usando soluciones tituladas de ácidos) y otras sustancias que reaccionan en proporciones estequiométricas con ácidos y bases en soluciones acuosas.
La técnica de determinación consiste en añadir gradualmente una solución ácida (o base) titulada desde una bureta a una determinada cantidad de solución base (o ácida) hasta alcanzar el punto de equivalencia. La cantidad de base (o ácido) contenida en la solución de prueba se calcula a partir del volumen de una solución titulada de ácido (o base) utilizada para neutralizar un cierto volumen de una solución de la muestra analizada o una porción del producto de prueba.
La acidez o alcalinidad de una solución se determina mediante indicadores. Para desarrollar el color, es suficiente agregar solo 1-2 gotas de una solución indicadora al 0,1% a la solución de prueba. Los colores de varios indicadores en soluciones de ácidos y álcalis se muestran en la tabla.
Tabla 1. Color de indicadores en soluciones de álcalis y ácidos.
Veamos un ejemplo específico. Sea una solución de NaOH de concentración desconocida. Se colocaron 10,0 ml de esta solución en un matraz y se añadió 1 gota de una solución débil de fenolftaleína. La solución se volvió carmesí (Fig. 1a).
Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte.
A) Preparación 0,1 N. solución HCl
Para preparación 0,1 N. Solución de HCl, tomar un ácido de menor concentración, aproximadamente al 20%. Su densidad se determina con un hidrómetro (es igual a 1,140), para ello se vierte el ácido en un cilindro alto de vidrio, cuyo diámetro excede el diámetro de la bola del hidrómetro. Sumerja con cuidado el hidrómetro en el líquido y asegúrese de que flote libremente sin tocar las paredes del cilindro. El conteo se realiza en la escala del hidrómetro. La división de escala que coincide con el nivel del líquido muestra la densidad de la solución. Luego averiguan la concentración porcentual (del libro de referencia) y calculan la cantidad de este ácido que se debe tomar para obtener 500 ml de 0,1 N. Solución HCl.
C (HCl) = 28,18%
Cálculo del peso por volumen de matraz aforado (250 ml.)
metro=
=
36,5*0,1*0,25=0,92 gr.HCI.
gramo. El ácido inicial contiene --- 28,18 g. grado reactivo HCl.
X gr. --- 0,92 gramos. HCl.
X= 3,2 gramos. grado reactivo HCl.
Para no pesar el ácido clorhídrico, sino medirlo con un vaso de precipitados, calculemos el volumen de ácido al 28,18% necesario para preparar la solución. Para hacer esto, divida la masa de ácido al 28,18% por la densidad:
V=
=
=2,8ml. HCl
Luego medir 2,8 ml de ácido, transferirlo a un matraz aforado de 500 ml y ajustar el volumen de la solución a la marca y, cerrando el matraz con un tapón, mezclar. Habiendo recibido aproximadamente 0,1 n. Solución de HCl, establezca el título y su concentración normal utilizando una solución de tetraborato de sodio.
B) Preparación 0,1N. solución de tetraborato de sodio (bórax)
Para determinar el título de una solución de HCl, se toma hidrato cristalino de tetraborato de sodio. Esta sal satisface casi todos los requisitos de las sustancias de partida, pero es relativamente soluble en agua fría. Para establecer el título de HCl o ácido sulfúrico, utilice el producto recristalizado.
Cuando el tetraborato de sodio se disuelve en agua, se produce una reacción de hidrólisis:
B 4 O 7 2- + 5H 2 O D 2H 2 BO 3 - + 2H 3 BO 3
Los iones H 2 BO 3, a su vez, sufren hidrólisis:
H 2 BO 3 - +H 2 OD OH - + H 3 BO 3
Los iones se titulan con ácido y la hidrólisis continúa hasta completarse. La reacción de titulación general se puede expresar mediante la ecuación:
B 4 O 7 2- +2H + +5 H 2 DO 4H 3 BO 3
E (Na 2 B 4 O 7 10H 2 O) = 190,6
1000ml (H 2 O) --- 190,6 gr. (Na2B4O710H2O) X = 95, 3g. (Na2B4O710H2O)
500 ml (H 2 O) --- X gr. (Na2B4O710H2O)
95, 3 gr. --- 1n. X=9,5g. (N / A 2 B 4 oh 7 10 h 2 oh)
X gr. --- 0,1n.
Para disolver el tetraborato de sodio, verter aproximadamente la mitad del volumen del matraz con agua destilada en el matraz, calentarlo al baño maría, agitando el contenido del matraz con un movimiento de rotación hasta que la sal se disuelva por completo. Después de la disolución, el matraz con tetraborato de sodio se enfría a temperatura ambiente y se llena hasta la marca con agua destilada, primero con pequeñas gotas y luego gota a gota con una pipeta capilar. Cubra el matraz con un tapón y mezcle bien.
Al calcular el título y la concentración normal de una solución de tetraborato de sodio, se utilizan las fórmulas:
T(Na2B4O710H2O)= 
(g/ml)
norte (Na 2 B 4 O 7 10H 2 O) = 
(g-eq/l)
B) Determinación del título de solución de HCl utilizando tetraborato de sodio mediante pipeteo..
Tome una pipeta limpia de 10 ml y enjuáguela con una solución de tetraborato de sodio (de un matraz aforado). Llene la pipeta con la solución hasta la marca y transfiérala a otro matraz para la titulación, agregue 2-3 gotas de indicador de naranja de metilo. Antes de la titulación, la bureta se lava dos veces con una pequeña cantidad de HCl y luego se llena, llevando el menisco a la línea cero. Después de comprobar si hay burbujas de aire en el tubo capilar ("pico"), comience a valorar hasta que aparezca un color rojo pálido. La titulación se repite 3 veces y se calcula el valor medio.
titulación 15,0 ml de HCl
2 titulación 14,8 ml HCI V CP = 14,76 ml
3 titulación 14,5 ml de HCl
Después de la titulación, se calcula la concentración normal de la solución de HCl. La normalidad ácida se calcula a partir del promedio de tres determinaciones. El cálculo se realiza según la fórmula:
norte SAL V SAL= norteÁCIDO VÁCIDO
norte HCl = 
norte HCl == 0,06775 (g-eq/l)
D) Preparación de una solución titulada de hidróxido de sodio.
Los reactivos de hidróxido de sodio a menudo contienen impurezas de carbonato de sodio y, por lo tanto, para un trabajo preciso, la solución alcalina debe ser químicamente pura.
Al determinar el título de una solución de hidróxido de sodio con respecto al ácido clorhídrico, se toma un matraz aforado de 100 ml. Agregue agua destilada a una cantidad desconocida de NaOH hasta la marca, cierre con un tapón y mezcle. Luego, usando una pipeta de 10 ml, tomar la solución alcalina del matraz volumétrico y transferirla al matraz de titulación, agregar 2-3 gotas de fenolftaleína y valorar con ácido clorhídrico hasta la decoloración. La titulación se repite 3 veces y se calcula el valor medio.
Valoración E - 1,8 ml
2.ª valoración: 1,7 ml VSR = 1,7 ml
Tercera titulación - 1,6 ml
t HCl/NaOH = = = 0,00271 g/ml
mNaOH = 
1)
mNaOH = 
=0,04878 gramos.
) mNaOH = 0,00271*1,7*10=0,04606 g.
)
mNaOH = 0,00271*1,6*10=0,04336 g.
Procesamiento estadístico de los resultados del análisis.
|
(X yo -) 10 - 3 (X yo -) 10 - 6 Condiciones |
||||
|
0,000001 |
||||
) S 2 = = =4*10 -6
3) S = ==2*10 -3
) = ==1, 1*10 -3
6) åa=ta, R S= 4.303*1, 1*10 -3 =4*10 -3
7) a= ±åa=(0.04606±4*10 - 3)
Determinación de hidróxido de sodio y carbonato de sodio en su presencia conjunta.
Los hidróxidos de sodio y potasio absorben CO 2 del aire y se convierten en carbonatos:
NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 + H 2 O
Por lo tanto, tanto la sustancia sólida como las soluciones de estos reactivos contienen a menudo una mezcla de carbonatos. En la práctica de laboratorio, a menudo es necesario determinar el carbonato de sodio en presencia de hidróxido de sodio. Para ello se pueden utilizar 2 métodos: el primero consiste en fijar (en la curva de titulación de Na 2 CO 3 ) dos puntos de equivalencia (método de Warder); la segunda es valorando la solución de NaOH, precipitando primero el ion carbonato CO 3 2- usando el ion bario Ba 2+ (método Winkler).
Según el primer método, la titulación de una mezcla de carbonato de sodio e hidróxido de sodio con ácido clorhídrico se expresa mediante las siguientes ecuaciones:
NaOH + Na 2 CO 3 + 2HCI g 2NaCI + NaHCO 3 + H 2 O 3 + HClg NaCI+ H 2 O+ CO 2 h
La primera fase termina a pH 8,3 en la región de transición de color del indicador de fenolftaleína, y la segunda a pH 3,85 en la región de transición de color naranja de metilo. En consecuencia, en el primer punto de equivalencia, todo el NaOH y la mitad del Na 2 CO 3 se titulan con fenolftaleína, y en el segundo, la mitad restante del carbonato de sodio se titula con naranja de metilo.
Tomando una muestra de NaOH
Cálculo del peso por volumen de matraz aforado (250 ml):
Señor (NaOH) =40 m= 
==1
gramo.NaOH
E(NaOH) = 40 g.
Llevar
pesas
Na2CO3
Señor (Na 2 CO 3) =106 m= 
=53*0, 1*0,
25= 1,3
gramo
.
N / A 2
CO 3
E(Na2CO3)=53 g
Progreso
Se coloca una porción pesada de NaOH y Na 2 CO 3 en un matraz aforado de 250 ml, se disuelve con agua destilada y se ajusta el volumen hasta la marca.
Luego tomar 10 ml de esta solución con una pipeta, transferirlos a otro matraz y agregar 4-5 gotas de solución de fenolftaleína al 0,1% y valorar con solución de HCl hasta que se decolore.
La cantidad de HCl utilizada se mide usando una bureta y se registra. Luego agregar 2-3 gotas de naranja de metilo al mismo matraz con la solución, obtener un color amarillo de la solución analizada y titular con la misma bureta de HCl hasta que aparezca un color naranja. De nuevo, cuente con la bureta. La titulación se repite 3 veces y, como siempre, se toma el valor medio.
a) titulación con fenolftaleína:
1) 12,2 ml de HCl
) 12,1 ml de HCl V promedio = 12,06 ml de HCl
2.
norteNaOH = NaOH = 
=0,048 (g-eq/l)
Calculamos la cantidad de gramos de hidróxido de sodio contenidos en 250 ml de solución:
metro = 
=0,6775(g)
t También se calculan la concentración de la solución y la cantidad de carbonato de sodio:
norte (Na 2 CO 3) = 
=0,06715 (g-eq/l) = 
=0,8976 (g)
D Para aumentar la precisión del análisis, se recomienda: a) la titulación con fenolftaleína debe realizarse con cuidado, especialmente hacia el final, para reducir la posibilidad de formación de ácido carbónico; b) reducir la absorción de CO 2 del aire por la solución analizada, para lo cual no se debe permitir que la solución repose en un matraz abierto antes de la titulación, y se debe agitar cuidadosamente durante el proceso de titulación.
Prueba
Titulación con fenolftaleína:
1) 4,4ml HCl
2) 4,4ml HCl
3) 4,6ml HCl
Titulación con naranja de metilo:
1) 6,3ml HCl
2) 6,4ml HCl
3)
6,3ml HCl
1) En consecuencia, se utilizaron 4,6 ml de HCl para la titulación de NaOH y la mitad de Na 2 CO 3, y 6,6 ml de HCl para todo el NaOH y Na 2 CO 3;
mitad Na 2 CO 3 - (6,3-4,4) = 1,9 ml
para la cantidad total de Na 2 CO 3 - (1,9 * 2) = 3,8 ml
2) Se utilizaron 4,8 ml de HCl para la valoración de NaOH y la mitad de Na2CO3, y 6,7 ml de HCl para la totalidad de NaOH y Na2CO3.
mitad Na 2 CO 3 -(6,4-4,4) = 2 ml
para la cantidad total de Na 2 CO 3 - (2*2) = 4 ml
para valoración de NaOH - (6,4-4) = 2,4 ml
) Se utilizaron 5 ml de HCl para la titulación de NaOH y la mitad de Na 2 CO 3, y 6,8 ml de HCl para la totalidad de NaOH y Na 2 CO 3.
mitad Na 2 CO 3 - (6,3-4,6) = 1,7 ml
para la cantidad total de Na 2 CO 3 - (2*1,7) = 3,4 ml
para valoración de NaOH - (6,3-3,4) = 2,9 ml
HCl / NaOH = = 
gramos/ml
mNaOH = 
) m NaOH = 0,0027*2,5*10 = 0,0675 g.
) m NaOH = 0,0027*2,4*10 = 0,0648 g.
) m NaOH = 0,0027*2,9*10 = 0,0783 g.
=3
Referencias
1) Vasiliev V.P. Química analítica, parte I Moscú 1989
2) Zolotov Yu.A. Química analítica: problemas y logros Moscú 1992
) Kreshkov A.P. Fundamentos de la química analítica, parte II
) Loginov, Shapiro S.A. Química analítica Moscú1971
El análisis titrimétrico (análisis de volumen) es un método de análisis cuantitativo basado en medir el volumen o masa del reactivo necesario para la reacción con la sustancia en estudio. El análisis titrimétrico se utiliza ampliamente en laboratorios bioquímicos, clínicos, sanitarios e higiénicos y otros en estudios experimentales y análisis clínicos. Por ejemplo, al establecer el equilibrio ácido-base, determinar la acidez del jugo gástrico, la acidez y alcalinidad de la orina, etc. El análisis titrimétrico también sirve como uno de los principales métodos de análisis químico en los laboratorios farmacéuticos analíticos y de control.
La cantidad de la sustancia problema en un análisis titrimétrico se determina mediante titulación: se añade gradualmente una solución de otra sustancia de concentración conocida a un volumen medido con precisión de una solución de la sustancia problema hasta que su cantidad se vuelve químicamente equivalente a la cantidad de la sustancia problema. sustancia. El estado de equivalencia se denomina punto de equivalencia de titulación. Una solución de un reactivo de concentración conocida utilizada para la titulación se denomina solución titulada (solución estándar o valorante): la concentración exacta de la solución titulada se puede expresar mediante título (g/ml), normalidad (eq/l), etc.
Se imponen los siguientes requisitos a las reacciones utilizadas en el análisis titrimétrico: las sustancias deben reaccionar en proporciones estrictamente cuantitativas (estequiométricas) sin reacciones secundarias, las reacciones deben desarrollarse rápidamente y casi hasta su finalización; Para establecer el punto de equivalencia, es necesario utilizar métodos suficientemente fiables; se debe excluir la influencia de sustancias extrañas en el curso de la reacción. Además, es deseable que en el análisis titrimétrico las reacciones se produzcan a temperatura ambiente.
El punto de equivalencia en un análisis titrimétrico está determinado por un cambio en el color de la solución titulada o indicador introducido al inicio o durante la titulación, un cambio en la conductividad eléctrica de la solución, un cambio en el potencial del electrodo sumergido en el solución titulada, cambio en el valor actual, densidad óptica, etc.
Uno de los métodos más utilizados para fijar el punto de equivalencia es el método del indicador. Los indicadores son sustancias que permiten establecer el punto final de la titulación (el momento de un cambio brusco en el color de la solución titulada). Muy a menudo, se agrega un indicador a toda la solución que se está valorando (indicador interno). Cuando trabaje con indicadores externos, periódicamente tome una gota de la solución titulada y mézclela con una gota de la solución indicadora o colóquela en papel indicador (lo que conduce a la pérdida del analito).
El proceso de titulación se representa gráficamente en forma de curvas de titulación, que permiten visualizar todo el progreso de la titulación y seleccionar el indicador más adecuado para obtener resultados precisos, porque La curva de titulación se puede comparar con el intervalo de cambio de color del indicador.
Los errores en el análisis titrimétrico pueden ser metodológicos y específicos, debido a las características de una reacción determinada. Los errores metodológicos están asociados con las peculiaridades del método de titulación y dependen de los errores de los instrumentos de medición, la calibración de cristalería volumétrica, pipetas, buretas y el hinchamiento incompleto de líquidos a lo largo de las paredes de la cristalería de medición.
Los errores específicos se deben a las características de una reacción determinada y dependen de la constante de equilibrio de la reacción y de la precisión de la detección del punto de equivalencia. analgin de molécula de medicina farmacéutica
Los métodos de análisis titrimétrico, según las reacciones subyacentes, se dividen en los siguientes grupos principales:
- 1. Los métodos de neutralización, o titulación ácido-base, se basan en reacciones de neutralización, es decir, en la interacción de ácidos y bases. Estos métodos incluyen acidimetría (cuantificación de bases usando soluciones tituladas de ácidos), alcalimetría (determinación de ácidos usando soluciones tituladas de bases), halometría (cuantificación de sales usando bases o ácidos si reaccionan con sales en proporciones estequiométricas).
- 2. Los métodos de precipitación se basan en la titulación de sustancias que forman compuestos insolubles en un determinado ambiente, por ejemplo, sales de bario, plata, plomo, zinc, cadmio, mercurio (II), cobre (III), etc. Estos métodos incluyen la argentometría. (titulación con una solución de nitrato de plata), mercurometría (titulación con una solución de nitrato de mercurio), etc.
- 3. Los métodos de formación de complejos, o complexometría (mercurimetría, fluorometría, etc.), se basan en el uso de reacciones en las que se forman compuestos complejos, por ejemplo Ag+ + 2CN- ы Ag (CN)2]. Los métodos de complejación están estrechamente relacionados con los métodos de precipitación, porque Muchas reacciones de precipitación van acompañadas de la formación de complejos, y la formación de complejos va acompañada de la precipitación de compuestos poco solubles.
- 4. Los métodos de oxidación - reducción u oxidimetría incluyen permanganatometría, cromatometría (bicromatometría), yodometría, bromatometría, cerimetría, vanadometría, etc.