Мета роботи: оволодіти методом визначення концентрації речовин способом зворотного окисно – відновного титрування.
Враховуючи леткість нітритної кислоти застосовують метод зворотного титрування. Як другий стандартний розчин використовують розчин натрію оксалату. В основу визначення покладено рівняння реакцій:
Розраховану точну наважку калію нітриту переносять у мірну колбу місткістю 100 см3, розчиняють у воді і доводять розчин водою до мітки. Дві бюретки заповнюють стандартними розчинами: першу — розчином 0,1 моль/дм3 калію перманганату, другу бюретку — розчином 0,1 моль/дм3 натрію оксалату ( 1.68 г натрію оксалату зважують і переносять у мірну колбу місткістю 50, 00 см3).
У конічну колбу для титрування з бюретки відміряють 30,00 см3 розчину KMnO4, потім додають до розчину 10 см3 гарячої розведеної (1:9) сульфатної кислоти, аліквотну частину приготовленого розчину KNO2 і перемішують. Після чого додають 10,00 см3 розчину натрію оксалату (до знебарвлення) і надлишок розчину натрію оксалату відтитровують розчином калію перманганату до стійкого (протягом 15 с) слабо-рожевого забарвлення. Враховують весь об'єм розчину калію перманганату.
Титрування повторюють до одержання відтворюваних результатів. Розраховують масову відсоткову частку калію нітриту.
ЙОДОМЕТРІЯ
Йодометричний метод аналізу побудований на використанні окисно-відновних властивостей системи [ І3]- / 3 І-.
Ці властивості оксред-пари [I3]- /3І- використовують у титри-метричному аналізі для визначення відновників, які окиснюють розчином йоду, та для визначення окисників, що відновлюють йодид-іонами.
Окисно-відновні процеси, що перебігають при йодометричних визначеннях, можна представити такою напівреакцією:
[I3]- + 2е = 3І-
Крім того, дийод здатний вступати в реакції приєднання, які використовують в хімічних аналізах для визначення подвійних зв'язків у ненасичених органічних сполуках.Ступінь ненасиченості органічних сполук визначають йодним числом, тобто кількістю дийоду у відсотках, яку приєднує речовина.
Дийод здатний також вступати в реакції заміщення атомів гідрогену в ароматичних та гетероциклічних сполуках (феноли, дифеноли, ароматичні аміни та інші), що використовують для кількісного визначення цих речовин.
Титранти методу
В йодометрії використовують два титранти:
- розчин натрію тіосульфату (при визначенні окисників);
- розчин йоду в калію йодиді (при визначенні відновників).
Розчин натрію тіосульфату (0,05—0,1 моль/дм3)
Натрію тіосульфат не є стандартною речовиною, тому що легко залишає кристалізаційну воду, а його водні розчини нестійкі й змінюють концентрацію під впливом таких факторів:
- натрію тіосульфат реагує з карбону (ІV) оксидом, що присутній у воді:
S2O32- + CO2 + H2O = HSO3-+ S + HCО3- (1)
- окиснюється оксигеном повітря:
2S2O32- + O2 = 2SO42- + 2S (2)
- титрант розкладають тіобактерії; цей процес прискорює освітлення, але він пригноблюється в присутності антисептика — меркурію (II) дийодиду.
Унаслідок першої реакції молярна концентрація приготовленого розчину зростає, а двох останніх - зменшується. Тому з натрію тіосульфату готують вторинний стандартний розчин. До його стандартизації приступають через 1-2 доби після виготовлення і концентрацію розчину періодично перевіряють.
- стандартними розчинами - йоду, калію перманганату тощо. Зберігати виготовлений розчин титранту треба в склянкахз темного скла, у захищеному від світла місці, без доступу оксисену.
Розчин йоду (0,05—0,1 моль/дм3)
Розчин йоду можна готувати як з приготовленим (первинний стандартний розчин), так і з встановленим (вторинний стандартний розчин) титром.
Стандартний розчин йоду з приготовленим титром готують по точній наважці хімічно чистого дийоду, який одержують сублімацією. Дийод леткий, його пари отруйні, викликають корозію металів, і тому всі операції з ним належить проводити під тягою. Вносити дийод у вагову кімнату і зважувати на аналітичних терезах належить тільки в зачинених посудинах. Концентрація дийоду може змінюватися внаслідок леткості, тому з нього частіше готують вторинний стандартний розчин.
Через те що дийод у воді малорозчинний, його наважку розчиняють у концентрованому розчині калію йодиду, з яким він утворює розчинні комплексні іони червоно-бурого кольору:
І2 + І- = [I3]-
Утворення комплексу [I3]- підвищує розчинність дийоду у воді і зменшує його леткість. Стандартизувати приготовлений розчин можна:
- за стандартними речовинами: барію (II) тіосульфатом, арсену (III) оксидом, гідразину сульфатом;
- за стандартним розчином: натрію тіосульфатом. Приготовлений розчин зберігають у склянках з темного скла з притертою пробкою в захищеному від світла місці.
У йодометрії можливе пряме, зворотне та замісникове титрування.
Пряме титрування. Методом прямого йодометричного титрування визначають сильні відновники (SO32-, S2O32-, SO2, аскорбінову кислоту та інші), що здатні відновлювати дийод до йодид-іонів. Цим методом визначають також дийод та його концентрацію в розчинах, як титрант використовують стандартний розчин натрію тіосульфату.
Зворотне титрування. Методом зворотного титрування в йодометрії визначають відновники, які повільно реагують з дийодом (S2-, глюкоза, антипірин та ін.). До речовини, що аналізують, додають надлишок стандартного розчину йоду та через деякий час, достатній для перебігу реакції, залишок йоду відтитровують стандартним розчином натрію тіосульфату.
Замісникове титрування. При визначенні сильних окисників їх заміщають у кислому середовищі еквівалентною кількістю йоду (що виділився при взаємодії з калію йодидом), останній титрують стандартним розчином натрію тіосульфату. Схематично визначення окисників йодометричним методом можна подати таким чином:
1-ша стадія - окисник + надлишок KI + H+ = [I3]- (над- лишок калію йодиду необхідний для розчинення дийоду, що виділівся, та зменшення його леткості);
2-га стадія - [I3]-+ 2 S2O32-= 3І-+ S4O62-
Метод використовують для визначення окисників, наприклад KMnO4, KClO3, активного хлору в білильному вапні, H2O2, солей ферум(ІІІ)-, Си(ІІ)-іонів та ін.
Кінцеву точку титрування в йодометрії визначають:
- без індикатору: розчин йоду в калію йодиді має інтенсивне забарвлення, тому при титруванні розчином йоду остання крапля його забарвлює розчин, що титрується, у світло-жовтий колір;
- без індикатору (у присутності органічних розчинників): для визначення моменту еквівалентності в йодометрії використовують органічні розчинники, що не змішуються з водою: бензен, хлороформ, CCl4 та інші, в яких дийод розчинний краще, ніж у воді, і забарвлює їх у червоно-фіолетовий колір, що дозволяє виявити меншу кількість його, ніж з крохмалем, і виконувати визначення в сильнокислому середовищі;
- з індикатором: 0,5 %-вим розчином крохмалю. У присутності крохмалю, який з дийодом утворює сполуку інтенсивного синього кольору, кінцева точка титрування визначається дуже чітко. При титруванні відновників розчином йоду крохмаль додають одразу, до початку титрування, і титрують безбарвний розчин до появи синього забарвлення. Якщо титрують розчин йоду розчином натрію тіосульфату, крохмаль додають після того, як основна маса йоду від титрована і бурий колір розчину зміниться на світло-жовтий. Цієї миті додають у розчин індикатор та продовжують титрувати до знебарвлення синього кольору розчину. У цьому випадку додавання крохмалю до початку титрування призводить до одержання завищених результатів.