Обработка и оформление результатов анализа. Кислотно-основное титрование. Часть 2

1 2

---

2 Кислотно-основное титрование

 

2.1. Общая характеристика метода

 

 

Титриметрический метод анализа основан на введении в точно измеренный объем раствора анализируемого вещества точно отмеренного объема раствора известной концентрации — титранта. Титрант вводится до тех пор, пока анализируемое вещество полностью прореагирует с ним. Такое состояние титруемой системы называют точкой эквивалентности. Её устанавливают с помощью специaльныx химических индикаторов или инструментальными методами. Среди химических методов количественного анализа это — самый распространенный метод.

Основной операцией титриметрического анализа является титрование – постепенное смешивание веществ до полного окончания реакции. Обычно в титриметрическом анализе используются растворы веществ. В ходе титрования раствор одного вещества постепенно приливается к раствору другого вещества до тех пор, пока вещества полностью не прореагируют. Раствор, который приливают, называется титрантом, раствор, к которому приливается титрант, называется титруемым раствором. Объём титруемого раствора, который подвергается титрованию, называется аликвотной частью или аликвотным объёмом [2.1] .

Точкой эквивалентности называется момент, наступающий в ходе титрования, когда реагирующие вещества полностью прореагировали. В этот момент они находятся в эквивалентных количествах, т.е. достаточных для полного, без остатка, протекания реакции.

Для титрования применяются растворы с точно известной концентрацией, которые называются стандартными или титрованными. Различают несколько типов стандартных растворов.

Первичным стандартом называется раствор с точно известной концентрацией, приготовленный по точной навеске вещества. Вещество для приготовления первичного стандарта должно иметь определённый состав и быть определённой степени чистоты. Содержание в нём примесей не должно превышать установленных норм.

Ввиду того, что подготовка вещества для приготовления стандартного раствора является длительным и трудоёмким процессом, химической промышленностью выпускаются т. наз. фиксаналы. Фиксанал представляет собой стеклянную ампулу, в которой запаяна определённая навеска вещества.

Вторичным стандартом называется раствор вещества с точно известной концентрацией, которая устанавливается по первичному стандарту. Вторичные стандарты (например, растворы KMnO4, NaOH и т.д.) хранятся при тех же условиях, что и первичные стандарты, но их концентрацию периодически проверяют по стандартным растворам так называемых установочных веществ.

Типы титрования.

Различают прямое, обратное титрование и титрование заместителя.

• При прямом титровании к раствору определяемого вещества (аликвоте или навеске, титруемому веществу) добавляют небольшими порциям раствор титрант (рабочий раствор).
• При обратном титровании к раствору определяемого вещества добавляют сначала заведомый избыток специального реагента и затем титруют его остаток, не вступивший в реакцию.
• При заместительном титровании к раствору определяемого вещества добавляют сначала заведомый избыток специального реагента и затем титруют один из продуктов реакции между анализируемым веществом и добавленным реагентом.

В основе кислотно-основного титрования лежит реакция нейтрализации между кислотой и основанием. В результате реакции нейтрализации образуется соль и вода. HAn + KtOH → KtAn + H2O

В ходе такого титрования меняется  значение рН раствора. Кислотно-основные реакции подходят для титриметрического анализа в наибольшей степени: они протекают по строго определенным уравнениям, без побочных процессов и с очень высокой скоростью. Взаимодействие сильных кислот с сильными основаниями приводит к высоким константам равновесия. Для обнаружения конечной точки титрования существует удобный и хорошо изученный способ — применение кислотно-основных индикаторов. Можно использовать и инструментальные методы, они особенно важны при титровании неводных, мутных  или окрашенных растворов.

Метод нейтрализации включает  два варианта – ацидиметрию (титрант – раствор сильной кислоты) и алкалиметрию (титрант – раствор сильного основания). Эти методы соответственно применяют для определения оснований и кислот, в том числе ионных и многопротонных. Возможность титрования сильных протолитов определяется их концентрацией; титрование возможно, если Сх > 10-4 М.  В ходе такого титрования  в водном растворе идет реакция:        H3O+  +  OH-    →    2 Н2О

Титрование слабых кислот и слабых оснований в водных растворах соответствует схемам:

НА  +  ОН-    →        Н2О                             (алкалиметрия)

В  +  Н3O+        →          НВ+   +  Н2О               (ацидиметрия)

Рабочие растворы метода чаще всего готовят с молярной концентрацией эквивалента вещества от 0,05 до 0,1 моль/л.

Рабочими растворами метода являются:

1) растворы сильных кислот – HCl, HNO3 (применяют при определении фосфора), H2SO4 и HClO4 (применяют, когда прибегают к кипячению анализируемых растворов) и др.

Рабочие растворы кислот устойчивы, могут храниться довольно долго. В случае НСl и других сильных кислот исходный реактив представляет собой не чистое вещество, а раствор с неточно известной концентрацией. Поэтому в методе нейтрализации вначале готовят раствор с приблизительно известной концентрацией, а потом  стандартизуют его. Рабочие растворы титрантов — кислот можно приготовить как первичные стандартные растворы из фиксанала либо как вторичные стандартные растворы путем разбавления более концентрированных с последующей стандартизацией. Растворы кислот стандартизуют по безводному карбонату натрия Na2CO3 (соде) или по тетраборату натрия Na2B4O7 .10Н2О (буре).

2) растворы сильных оснований (щелочей) – NaOH, KOH и др.

Растворы щелочей устойчивы, но они взаимодействуют со стеклом, поэтому их рекомендуется хранить их в парафинированной или фторопластовой посуде, чтобы не допустить взаимодействия со стеклом. Необходимо учитывать, что растворы щелочей поглощают СО2 из воздуха, при хранении их защищают с помощью трубки, заполненной негашеной или натронной известью.

Щелочи не обладают свойствами, которые позволяли бы готовить  из них стандартные растворы  просто по точной навеске. Так, твердые щелочи гигроскопичны и всегда содержат примеси карбонатов. Их можно приготовить как первичные стандартные растворы из фиксанала либо как вторичные стандартные растворы из кристаллических препаратов или путем разбавления более концентрированных растворов с последующей стандартизацией.

Растворы щелочей стандартизуют по гидрофталату калия. Молекула  гидрофталата  содержит подвижный протон и обладает свойствами слабой кислоты:

 

В качестве стандартов нередко используют бензойную кислоту С6Н5СООН, щавелевую кислоту H2C2O4.2H2O и другие слабые органические кислоты (твердые, чистые устойчивые вещества) [2.3].

Раствор установочного вещества готовится такой же концентрации, как и рабочий раствор.

При ацидиметрическом титровании водных растворов в качестве титрантов используют растворы сильных кислот (НСl, реже НNO3 или H2SO4). В алкалиметрии титранты — растворы NaOH или КОН.

Стандартные 0,1000 М растворы кислот и оснований в лабораториях обычно готовят из фиксаналов.    Приготовленный раствор кислоты можно использовать для стандартизации раствора щелочи, и наоборот.

Реакции, которые используются в титриметрическом анализе, должны быть строго стехиометрическими, протекать достаточно быстро и по возможности при комнатной температуре.

Метод кислотно-основного титрования позволяет проводить определение многих неорганических и органических веществ различных классов с использованием всех способов титрования.

1. Способом прямого титрования определяют:

— сильные и слабые кислоты, в том числе многоосновные и органические;

— сильные и слабые основания, в том числе многокислотные и органические;

— соли, образованные слабыми кислотами и/или слабыми основаниями (т. е. анионные основания и/или катионные кислоты согласно протолитической теории Бренстеда-Лоури);

— эти вещества в смеси (раздельное либо суммарное определение компонентов).

Прямое титрование кислот и оснований обычно не вызывает практических затруднений, если сила протолита позволяет получить заметный скачок на кривой титрования.

2. Способом обратного титрования определяют вещества, которые реагируют с кислотами или щелочами, но их прямое титрование по каким-либо причинам провести невозможно. К ним относятся:

— малорастворимые в воде оксиды (CaO, MgO и др.) и карбонаты (СaCО3, BaCО3 и др.), которые анализируют по следующей схеме: к навеске оксида или карбоната добавляют точно отмеренный избыток стандартного раствора кислоты HCl. После завершения реакции оттитровывают остаток кислоты стандартным раствором щелочи:

— соли аммония, которые анализируют по следующей схеме: к раствору, содержащему ионы NH4+, добавляют точно отмеренный избыток стандартного раствора щелочи. После завершения реакции и удаления аммиака оттитровывают остаток щелочи стандартным раствором: кислоты:

— некоторые сложные эфиры, которые анализируют по следующей схеме: проводят щелочное омыление эфира точно отмеренным избытком стандартного раствора щелочи. После завершения реакции титруют остаток щелочи стандартным раствором кислоты:

— некоторые металлы (Ca, Sr, Ba и др.), которые легко реагируют с кислотой. Для анализа используют следующую схему: к навеске металла добавляют точно отмеренный избыток стандартного раствора кислоты HCl. После завершения реакции оттитровывают остаток кислоты стандартным раствором щелочи:

3. Способом замещения определяют вещества, которые не реагируют с кислотами или щелочами, но могут давать продукты, обладающие кислотно-основными свойствами.

Общий подход к определению таких веществ заключается в следующем. Вещество-аналит предварительно переводят в продукт, который обладает кислотными либо основными свойствами. Затем продукт (заместитель) титруют стандартным раствором кислоты или щелочи:

или

.

Используя такой подход, можно определять следующие классы веществ:

—  некоторые органические и неорганические азотсодержащие соединения (нитриты, нитраты, нитросоединения, амины, аминокислоты и т. д.) по следующей схеме анализа: сначала переводят азот из соединения-аналита в ионы аммония NH4+ или аммиак NH3. Затем проводят обратное титрование полученных заместителей;

— катионы и анионы с использованием ионного обмена: анализируемый раствор пропускают через колонку, заполненную ионообменным материалом – ионитом. При этом для определения катионов берут катионит в водородной форме (условно R–H), в результате на выходе из колонки получается кислота, которую титруют стандартным раствором щелочи:

а для определения анионов берут анионит в гидроксидной форме (условно    R–OH), в результате на выходе из колонки получается щелочь, которую титруют стандартным раствором кислоты:

К предварительному ионному обмену часто прибегают при необходимости проведения количественного анализа на содержание так называемых «неудобных» ионов.

Такие ионы не обладают химико-аналитическими свойствами, которые позволили бы легко определить их с применением химических или инструментальных методов анализа. Из катионов к ним относятся ионы щелочных металлов (Na+, K+ и др.), из анионов – NO3–, ClO3–, ClO4–, CH3COO– и др.;

— катионы и анионы, которые образуют осадки с ионами, обладающими кислотно-основными свойствами. Например, определение катионов, которые образуют нерастворимые в воде карбонаты, проводят по схеме: осаждают карбонат металла-аналита (заместитель), затем проводят его обратное титрование:

 

2.2 Индикаторы в методе кислотно – основного титрования

 

Кислотно- основные индикаторы — это синтетические, органические красители, которые являются слабыми кислотами или основаниями и меняют свою окраску в зависимости  от рН раствора.

Различают индикаторы обратимые и необратимые. Изменение окраски обратимых индикаторов при изменении состояния системы может быть повторено многократно (например: фенолфталеина при изменении рН среды). Необратимые индикаторы подвергаются необратимым химическим превращениям.

Индикаторы, которые вводят в исследуемый раствор, называют внутренними, в отличие от внешних, реакцию с которыми проводят вне анализируемой смеси. В последнем случае одну или несколько  капель анализируемого раствора помещают на бумажку, пропитанную индикатором, или смешивают их на белой фарфоровой пластинке с каплей индикатора.

Индикаторы бывают с одной или двумя окрашенными формами; такие индикаторы называются  соответственно одноцветными (фенолфталеин) и двухцветными (метиловый оранжевый).

Изменение цвета индикатора отмечается в области, который называется интервалом перехода индикатора. Индикаторы для титрования подбирают таким образом, чтобы интервал перехода окраски включал значение рН, какое должен иметь раствор в точке эквивалентности.

Кислотно-основные индикаторы изменяют свою окраску в области интервала перехода, независимо от того, достигнута или не достигнута точка эквивалентности.

Правильно выбранный индикатор изменяет окраску в области скачка титрования. Наблюдаемое при титровании резкое изменение цвета индикатора при добавлении лишь одной капли титранта связано с резким (в несколько единиц) изменением pH в области скачка. У неправильно выбранного индикатора изменение окраски может происходить задолго до наступления точки эквивалентности (в недотитрованных растворах) или после нее (в перетитрованных). При этом изменение цвета раствора не будет столь резким, как вблизи точки эквивалентности.

Важнейшие кислотно-основные индикаторы приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Кислотно-основные индикаторы

 

Строение и свойства индикаторов приведены в справочниках. Важнейшими характеристиками каждого кислотно-основного индикатора являются интервал перехода и показатель титрования (pT). Интервал перехода – это зона между двумя значениями рН, соответствующими границам зоны, внутри которой наблюдается смешанная окраска индикатора. Так водный раствор метилового оранжевого наблюдатель охарактеризует как чисто розовый – при рН  меньше  3,1 и как чисто желтый  при рН больше 4,4, а между этими граничными значениями наблюдается смешанная, розово-оранжевая окраска разных оттенков. Ширина интервала перехода обычно составляет 2 единицы рН. Экспериментально определенные интервалы перехода индикаторов в некоторых случаях меньше или больше двух единиц рН. Это, в частности, объясняется различной чувствительностью глаза к разным участкам видимой области спектра. Для одноцветных индикаторов ширина интервала зависит и от концентрации  индикатора.

Зная характеристики разных индикаторов, можно теоретически обоснованно подбирать их,  чтобы получить правильные результаты анализа.  Придерживаются следующего правила: интервал перехода индикатора должен лежать в области скачка на кривой титрования.

Для титрования слабых кислот подходят индикаторы, меняющие свою окраску в слабощелочной среде (например, фенолфталеин), а для титрования слабого основания –  индикаторы, меняющие окраску в слабокислой среде (например, метиловый оранжевый

Существует ещё одна характеристика каждого кислотно-основного индикатора –  это показатель титрования (рТ).  Так называют значение рН, при котором наблюдатель наиболее отчетливо замечает изменение окраски индикатора и именно в этот момент считает титрование законченным. Очевидно,  рТ = рНК.Т.Т..  Выбирая подходящий индикатор, надо стремиться к тому, чтобы величина рТ была бы как можно ближе к  теоретически рассчитанной величине рНТ.ЭКВ.. Обычно значение рТ  близко к середине интервала перехода.

Сделать правильный выбор индикатора для титриметрического анализа можно лишь зная теорию индикаторов. Существует так называемая ионно-хромофорная теория индикаторов, объясняющая свойства таких индикаторов. Согласно ионной теории индикаторы, используемые в методе кислотно-основного титрования, – это слабые органические кислоты (или слабые органические основания), у которых недиссоциированные молекулы и образуемые ими ионы имеют различную окраску.

Индикаторы, обладающие свойством присоединять протоны, называют основными индикаторами (IndOH). Такие индикаторы диссоциируют по схеме:   IndOH + H+ Ind+ + H2O

Индикаторы, обладающие свойством отдавать протоны, называют кислотными индикаторами (HInd). Если упрощенно обозначить молекулы фенолфталеина через HInd, а анионы его – через Ind -, то можно записать следующее уравнение:

HInd H+ + Ind —

бесцветная    малиновая

Достаточно к раствору, содержащему фенолфталеин, прибавить немного щелочи, как введенные ОН—ионы станут связывать Н+-ионы с образованием малодиссоциирующих молекул Н2О. Равновесие диссоциации индикатора сместится вправо, и накопление анионов Ind — вызовет окрашивание раствора в малиновый цвет. Наоборот, если к раствору фенолфталеина прилить несколько капель кислоты, то будет подавляться диссоциация молекул индикатора. Равновесие сместится влево, и раствор обесцветится.

Таким образом, в растворах кислотно-основных индикаторов одновременно происходят как равновесные процессы, обусловленные диссоциацией молекул, так и равновесные процессы, связанные с внутримолекулярной группировкой.

Взаимосвязь между константой диссоциации индикатора и значением рН, где происходит изменение его окраски, определяется уравнением: рН=рК± 1, т. е. интервал значений рН, в пределах которого индикатор изменяет свою окраску, простирается обычно на одну единицу рН в ту или другую сторону от величины рК индикатора. Этот интервал перехода окраски индикатора называют также областью перехода. Например, область перехода метилового оранжевого простирается от 3,1 до 4,4. При рН > 4,4 метилоранж сохраняет желтую окраску, при рН < 3,1 – розовую. Внутри этого интервала происходит изменение окраски от розового цвета до желтого.

В ходе титрования раствор титранта приливают до отчетливого изменения окраски индикатора.

Применение цветных кислотно — основных индикаторов является широко распространенным и наиболее простым, но не единственным методом определения точки эквивалентности. Наряду с цветными, используют также флуоресцентные и хемилюминесцентные индикаторы. С большим успехом применяют различные физико-химические методы: потенциометрию, кондуктометрию, фотометрию и др. Потенциометрические измерения позволяют следить за изменением pH в ходе всего процесса титрования, экспериментально получать кривую титрования и по скачку pH определять точку эквивалентности. В ходе реакции кислотно-основного взаимодействия существенно изменяется электрическая проводимость раствора поэтому во многих случаях для обнаружения точки эквивалентности используют кондуктометрические измерения.

 

2.3 Техника титрования

 

Взятие аликвотных частей является ответственной операцией в титриметрическом анализе. Набрав пипеткой определённый объём жидкости дают ему свободно вытечь в колбу. Затем на несколько секунд прикасаются кончиком пипетки к стенке колбы. Выдувать остаток раствора, который всегда остаётся в пипетке не следует. Все растворы должны иметь одинаковую температуру примерно 200С.

Рабочее место должно быть хорошо освещено. Под колбу, в которой производят титрование, подкладывают лист белой бумаги. Бюретка должна быть укреплена строго вертикально. Перед заполнением её 2-3 раза ополаскивают раствором титранта. После того как произведены предварительные приготовления, приступают к титрованию. Колбу с титруемым раствором вносят под бюретку и начинают приливать титрант малыми порциями, перемешивая раствор круговыми движениями колбы. От момента начала титрования и до его окончания выносить колбу из-под бюретки нельзя, т. к. при этом часть раствора может пролиться мимо колбы, что приведёт к потерям и искажению результатов анализа. Приливать титрант из бюретки следует таким образом, чтобы он непосредственно попадал в раствор, находящийся в колбе, а не стекал по стенке.

Вблизи точки эквивалентности окраска раствора начинает изменяться. В этот момент раствор нужно прибавлять по каплям. В точке эквивалентности происходит резкое изменение  окраски титруемого раствора от одной капли титранта. В момент изменения окраски индикатора титрование следует прекратить и измерить объём титранта по бюретке. Если возникают сомнения в правильности определения точки эквивалентности, то нужно записать объём титранта, а затем прилить некоторое количество титранта в колбу. Если наблюдается резкое изменение окраски раствора, то записанный объём титранта считается объёмом, пошедшим на титрование. Если окраска не изменилась, продолжают приливать титрант по каплям. Титрование проводят обычно до получения не менее трёх сходящихся результатов.

Правильное определение точки эквивалентности при титровании зависит не только от выбора индикатора, но и от порядка титрования. По методу нейтрализации титруют растворы кислот растворами оснований или наоборот. Этот порядок следует учитывать при выборе индикатора (Табл. 2.2).

Таблица 2.2. Выбор индикатора в зависимости от типа титрования

Например, если титруют кислоту основанием и в качестве индикатора используют метиловый оранжевый (или метиловый красный), то розовая окраска индикатора от избыточной капли щелочи должна перейти в желтую. Такое изменение окраски гораздо хуже улавливается глазом, чем переход ее из желтой в розовую. Поэтому с метиловым оранжевым (или метиловым красным) рекомендуют титровать растворы оснований растворами кислот. С фенолфталeином удобнее титровать растворы кислот растворами оснований, так как при этом бесцветный раствор становится малиновым. Следует заметить, что при использовании индикаторов для фиксирования конечной точки титрования возможно появление индикаторной ошибки. Она образуется в случае несовпадения рН раствора в точке эквивалентности и рТ индикатора. Если такое несовпадение имеет место, то раствор обычно либо несколько перетитровывают, либо наоборот — недотитровывают.

Для уменьшения индикаторной ошибки титрование проводят с так называемым «свидетелем». В запасную коническую колбу (или стакан) наливают дистиллированную воду в количестве, приблизительно равном объему жидкости, получающейся в конце титрования. Прибавляют к воде столько же капель индикатора, например метилового оранжевого, сколько и к титруемому раствору, и приливают из бюретки 1-2 капли кислоты, вызывающей слабое  порозовение раствора. Приготовленный таким образом «свидетель» используют в качестве образца при титровании, добиваясь, чтобы окраска анализируемого раствора и «свидетеля» была одинакова. С помощью «свидетеля» вводят также поправку в результаты титрования на прибавленный избыток кислоты, то есть из затраченного ее объема вычитают объем двух капель (≈ 0,04 мл), использованных на окрашивание индикатора в «свидетеле».

Наконец, правильное определение точки эквивалентности зависит от количества прибавленного индикатора. Опытным путем найдено, что на 10-15 мл анализируемого раствора следует брать одну каплю раствора индикатора, а на 25 мл — не более 2 капель.

Таким образом, результат объемного определения зависит не только от выбора индикатора, но также от взятого количества его и от принятого порядка титрования [2.2].

 

2.4. Определение содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод титриметрическим и потенциометрическим методами

 

Метод определения содержания свободной углекислоты включает три этапа:

1) определение общей кислотности;

2) определение свободной кислотности;

3) определение кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами [2.4].

 

1. Средства измерений, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы

Термометр стеклянный лабораторный по ГОСТ 28498 с ценой деления 2 °С, с диапазоном измерений от 0 до 100 °С.

РН-метр с погрешностью измерения не более ±0,1 ед. рН.

Бюретка 25 см3

Пипетки 100,00; 10,00 см3

Электроплитки с закрытой спиралью

Колбы конические вместимостью 250 см3.

Стаканы химические

Натрия гидроокись 0,1н

Натрия гидроокись 40 %

Соляная кислота 0,1н

Фенолфталеин (индикатор),

Метиловый оранжевый (индикатор)

Буферные растворы с рН=4,01; рН=6,86, рН=9,18.

Мерный цилиндр вместимостью 100 см3.

 

2 Подготовка к выполнению измерений

2.1 Подготовка оборудования  к работе

Провести калибровку прибора по двум буферным растворам, третий раствор – контрольный

2.2 Установление поправочных коэффициентов растворов гидроксида натрия

В коническую колбу вместимостью 250 см3 наливают 70÷80 см3 дистиллированной воды, 10 см3 соляной кислоты (VHCl), см3, добавляют 3 —              5 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия, (V(NaOH)), см3, до бледно-розового окрашивания, не исчезающего в течение 10÷30 секунд. Титрование, повторяют 3 раза. Из полученных результатов берут среднее. Поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия вычисляют по формуле:

К=  V(HCl)/V(NaOH)

Значение поправочного коэффициента должно быть равным (1,00 ± 0,03). Если поправочный коэффициент выходит из указанных пределов, то раствор гидроксида натрия, соответственно, укрепляют или разбавляют.

3 Выполнение измерений

3.1 Определение общей кислотности

В коническую колбу вместимостью 250 см3 помещают пипеткой 100 см3 исследуемой пробы (Приложение Б, рис.1), добавляют 5÷10 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия (Приложение Б, рис.2) , до появления слабо розовой окраски, не исчезающей в течение 2÷3 мин (Приложение Б, рис.3). Если при добавлении фенолфталеина к исследуемой пробе раствор сразу приобретает розовую окраску, отмечают, что углекислота отсутствует.

При необходимости определение общей кислотности повторяют следующим образом: в коническую колбу вместимостью 250 см3 помещают 5 ÷ 10 капель раствора фенолфталеина, почти весь объем титрованного раствора гидроксида натрия, затем 100 см3 исследуемой пробы, после чего дотитровывают по каплям до устойчивого розового окрашивания, либо до рН (8,3± 0,1) при потенциометрическом титровании.

Конечную точку титрования определить потенциометрически, проводя титрование до получения устойчивого значения рН = (8,3 ± 0,1) (Приложение Б, рис.4).

 

3.2 Определение свободной кислотности

В коническую колбу вместимостью 250 см3 помещают пипеткой 100 см3 исследуемой воды, добавляют 3 капли раствора метилового оранжевого и титруют раствором гидроксида натрия, до перехода окраски в золотисто-розовую.

Конечную точку титрования определить потенциометрически, проводя титрование до получения устойчивого значения рН = (4,5 ± 0,1).

Если при добавлении раствора метилового оранжевого к исследуемой пробе раствор становится желтым, отмечают, что свободная кислотность отсутствует (значение содержания свободной кислотности равно нулю).

 

3.3 Определение кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами

Оттитрованную по 3.2 пробу воды кипятят в течение 2 мин для удаления свободной двуокиси углерода, быстро охлаждают, добавляют 5 ÷ 10 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия, до появления устойчивого слабо-розового окрашивания. Конечную точку титрования определить потенциометрически, проводя титрование до получения устойчивого значения        рН = (8,3 ± 0,1).

4 Вычисление результатов измерений

4.1 Значение общей кислотности, Cоб ммоль/дм3, вычисляют по формуле:

Соб=(С×К×VТ(об )×1000)/V,

где С — молярная концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм3;

K — поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия;

VToб — объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, см3;

1000 — коэффициент массового пересчета;

V — объем пробы, взятой для определения, см3.

 

4.2 Значение свободной кислотности, Cсв, ммоль/дм3, вычисляют по формуле:

С_св=(С×К×VТ(св )×1000)/V,

где С — молярная концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм3;

K — поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия;

VTcв — объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, см3;

1000 — коэффициент массового пересчета;

V — объем пробы, взятой для определения, см3.

 

4.3 Значение кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами, Cснк, ммоль/дм3, вычисляют по формуле:

С_снк=(С×К×VТ(снк )×1000)/V,

где С — молярная концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм3;

K — поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия;

VTснк — объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, см3;

1000 — коэффициент массового пересчета;

V — объем пробы, взятой для определения, см3.

4.4 Значение содержания свободной углекислоты, у, мг/дм3, вычисляют по формуле:

у= 44×(Соб – Ссв — Сснк ),

где 44 — коэффициент пересчета.

 

4.5 При необходимости проверки приемлемости результатов измерения в условиях повторяемости получают два результата измерений содержания свободной углекислоты в пробах природных и питьевых вод по разделу 3 в условиях повторяемости.

Проверяют приемлемость результатов измерений, сравнивания расхождение между ними с пределом повторяемости (r для n = 2, таблица 1). Если полученное значение расхождения не превышает предела повторяемости, то за результат измерений содержания свободной углекислоты в пробе принимают среднее из двух полученных значений.

5 Оформление и представление результатов измерений

Проверка на сходимость результатов

(У1-У2) )*100% /У ср≤ r

Результаты измерений содержания свободной углекислоты в анализируемой пробе представляют в виде:

Уср ± ∆, мг/дм3,

где ∆ — погрешность измерения:     ∆=(σ)×0,01×У,

где σ– стандартное отклонение повторяемости % из таблицы 1.

Таблица 1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Обработка и оформление результатов анализа является неотъемлемой частью любого  количественного анализа.

В настоящей работе я изучила требования к обработке и оформлению результатов  пробирного анализа  с классическим гравиметрическим окончанием и  с  атомно-абсорбционным окончанием. Мною рассмотрены преимущества и недостатки пробирного анализа; изучены особенности проведения пробирного анализа с гравиметрическим окончанием, с атомно-абсорбционным окончанием; обработка результатов измерений; требования к  оформлению результатов измерений, также  описано выполнение контроля качества результатов атомно-абсорбционного анализа в условиях повторяемости на конкретном примере.

Количественное определение компонентов в сложных смесях осуществляется с использованием химических, физических и  физико-химических методов. Преимущества имеют химические методы, так как эти методы являются абсолютными, они не требуют использования стандартных образцов. Титриметрия относится к химическим методам анализа.

В титриметрии одной из основных операций является операция по измерению объема стандартного раствора при котором используется бюретка и измерение объёма аликвоты анализируемого раствора с помощью пипетки. Фиксирование точки конца титрования проводят обычно не инструментально, а визуально с помощью индикаторов.

Химические методы являются экономически обоснованными и не требуют дорогостоящего оборудования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Раздел 1.

1. ГОСТ ИСО/МЭК-17025 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий
2. Жучков А. М. Пробирный анализ. Методы определения благородных металлов в сухих сыпучих пробах: учеб. Пособие.- Иркутск: ИрГТУ, 2000.- 82 с.;
3. Житенко Л.П. Пробирный анализ анализа [Электронный ресурс]. — режим доступа: https://bigenc.ru/chemistry/text/3178459
4. Маякова Т.И.  Пробирный анализ: от древнего мира до наших времен анализа [Электронный ресурс]. —  режим доступа: https://zolotodb.ru/article/10064
5. Методика измерений массовых долей золота и серебра в пробах руд золотосодержащих и продуктов их переработки пробирным методом и массовых долей золота пробирно-атомно-абсорбционным методом» МА ИАЦ-43-2010, Иркутск 2017 г.
6. ОСТ 41-08-214-82. Управление качеством аналитической работы. Оперативный лабораторный контроль воспроизводимости результатов количественных анализов минерального сырья. М.: ВИМС, 1982.
7. Пробирный анализ руд: курс лекций / Л. П. Панова ; М-во образования и науки Рос. Федерации, ГОУ ВПО БГПУ. — Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2010. — 167 с.;
8. РМГ 76-2014 Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа.
9. Швецов В.А. Пробирный анализ при разведке золоторудных месторождений Диссертация, Камчатский ГТУ

 

Раздел 2.

1. Аналитическая химия: учебник для студ.  учреждений сред. проф. образования / [Ю.М. Глубоков, В.А. Головачева и др.] под ред. А.А. Ищенко. – 12-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 464 с.
2. Борисов, А.Н. Аналитическая химия. Расчеты в количественном анализе: учебник и практикум для СПО/ А.Н. Борисов, И.Ю. Тихомирова. – 2-е изд. испр. и доп.  – М.: Издательство Юрайт, 2019. – 119 с.
3. ГОСТ 25794. 1 -83.  Методы приготовления титрованных растворов для кислотно-основного титрования.
4. ЦВ 1.01.17-2004. ФР.1.31.2005.01580. КАЧЕСТВО ВОДЫ. Методика выполнения измерений содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод.

Титриметрический метод. Санкт-Петербург, 2005

---

1 2