Методы химического анализа

МЕТОД НЕЙТРАЛИЗАЦИИ

 

Метод нейтрализации является одним из разделов количественного  анализа. Метод представляет собой  кислотно-основное титрование, в основу которого положена реакция нейтрализации. Этим методом производят количественные определения кислот, оснований, а также солей, гидролизующихся по катиону или аниону.

В зависимости от рабочего раствора, этот метод получает свое конкретное название:  алкалиметрия, где рабочим раствором является щелочь, и  ацидиметрия, использующий в качестве рабочего  – раствор кислоты.

Используемые в аналитических  методах химические реакции должны удовлетворять ряду требований: а) реакция между определяемым веществом и титрованным раствором реактива должна протекать быстро и практически до конца; б) вещества, вступаемые в реакцию, должны реагировать в строго определенных стехиометрических соотношениях (в соответствии с уравнениями реакции) и при этом не должно быть побочных реакций, искажающих результаты анализа; в) момент окончания реакции (точка эквивалентности) должен точно фиксироваться тем или иным способом.

Определение точки эквивалентности  является наиболее ответствен-ным моментом кислотно-основного титрования. Учитывая, что реакция нейтрализации обычно не сопровождается видимыми изменениями (перемена окраски раствора, образование осадка и др.), окончание реакции определяется с помощью индикаторов.

Индикаторами в методе кислотно-основного титрования служат вещества, окраска которых меняется в зависимости от изменения рН среды. Если точка эквивалентности лежит в щелочной среде, то используют в качестве индикатора фенолфталеин. Если же точка эквивалентности находится в кислой среде, то в качестве индикатора применяется метиловый оранжевый.

 

МЕТОД РЕДОКСИМЕТРИИ

 

Сущность метода.

Метод редоксиметрии относится к методам объемного (титриметрического) анализа. Метод основан на использовании реакций окисления-восстановления и служит для количественного определения окислителей и восстановителей.

В качестве титрантов (рабочих растворов) в редоксиметрии применяют растворы окислителей (KMnO4, I2, K2Cr2O7 и др.), а для определения окислителей  – растворы восстановителей (FeSO4,  Na2S2O3,  SnCl2 и др.).

В зависимости от названия титранта методы редоксиметрии называются: йодометрия (I2),  перманганатометрия (перманганат калия KMnO4), дихроматометрия (дихромат калия K2Cr2O7) и т.д.

Способность окислителей  присоединять электроны, а восстановителей  – их отдавать,  характеризуется стандартным окислительно-восстановительным потенциалом системы (редокспотенциалом), выраженным в вольтах  .

Во всякой окислительно-восстановительной  системе различают окисленную форму, где данный элемент имеет большую степень окисления, и восстановленную форму, где его степень окисления меньше.

Однако необходимо учитывать, что в процессе окислительно-восстановительной  реакции изменяется концентрация окислителя и восстановителя и вместе с тем величина окислительно-восстановительного потенциала.

Косвенная зависимость окислительно-восстановительного потенциала от концентрации окисленной и восстановленной форм выражается формулой Нернста:

 

 

Где  Е⁰ – стандартный ОВ-потенциал (табличные данные);

R – универсальная газовая  постоянная;

Т – температура по Кельвину;

n – число отданных или принятых электронов;

F – число Фарадея (96500 Кл).

 

МЕТОД ОСАЖДЕНИЯ

 

Метод осадительного титрования предложен К. Бартольди в 1792 г. С его помощью ученый определял содержание сульфатов в пигментных красителях. Большой вклад в развитие методов осаждения внес французский физик и химик Ж. Гей-Люссак. В частности, в 1832 г. им был предложен знаменитый метод определения с помощью осадительного титрования Ag⁺-ионов, носящий ныне имя этого ученого.

Методы осаждения основаны на применении при титровании химических реакций, сопровождающихся образованием малорастворимых химических соединений (осадков), т.е. на применении реакций осаждения.

Таких реакций известно очень много. Но в титриметрическом анализе они применяются весьма ограниченно, т.к. многие из них не соответствуют следующим условиям:

а) образующийся осадок должен быть практически нерастворимым  соединением; 
Поскольку в методах осаждения, в основном, применяют реакции, при протекании которых ионы о.в. и р.в. взаимодействуют в отношении 1:1 и имеют одинаковый по величине заряд, то состав осадка соответствует формуле KatAn (например, AgCl, CaSO₄, AlPO₄). Величина ПР(KatAn) должна быть  . 
б) результаты титрования не должны в заметной степени искажаться явлениями адсорбции, т.е. должны практически отсутствовать процессы соосаждения.

Большинство известных реакций  осаждения не отвечают необходимым  требованиям по следующим причинам:

1)недостаточно высока скорость образования осадка;

 

2)состав осадка нередко бывает не вполне определенным, т.е. реакция протекает нестехиометрично;

3)образующиеся осадки мешают фиксированию точки эквивалентности.

МЕТОД КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ

 

Метод комплексообразования основан на том, что вещество, содержащееся в рабочем растворе, образует с анализируемым катионом прочное комплексное соединение, растворимое в воде. Хотя в ходе титрования осадок не образуется, концентрация определяемого иона по мере титрования уменьшается, так как все большее количество его связывается в комплекс. В этом отношении процесс комплексообразования аналогичен процессу осаждения. Осаждение происходит тем полнее, чем меньше растворимость осадка.

Метод комплексообразования основан на том, что вещество, содержащееся в рабочем растворе, образует с анализируемым катионом прочное комплексное соединение, растворимое в воде.