Окислительно-восстановительное титрование
Сущность и классификация методов окислительно-восстановительного титрования
Методы редоксометрии основаны на реакциях окисления-восстановления. Разработано очень много методов. Их классифицируют в соответствии с применяемым стандартным (рабочим, титрантом) раствором. Наиболее часто применяются следующие методы:
Перманганатометрия - метод, который основан на окислительной способности р
абочего раствора перманганата калия KМnO4. Титрование ведется без индикатора. Применяется для определения только восстановителей при прямом титровании.
Иодометрия – метод, в котором рабочим титрованным раствором служит раствор свободного иода в КI. Метод позволяет определять как окислители, так и восстановители. Индикатором служит крахмал.
Дихроматометрия основана на использовании в качестве рабочего раствора дихромата калия K2Cr2O7. Метод может применяться как для прямых так и косвенных определений восстановителей.
Броматометрия основана на использовании в качестве титранта бромата калия KBrO3 при определении восстановителей.
Иодатометрия применяет в качестве рабочего раствора раствор иодата калия KIO3 при определении восстановителей.
Ванадатометрия дает возможность использовать окислительную способность ванадата аммоноя NH4VO3. Кроме перечисленных методов в лабораторной практике используются и такие методы как цериметрия (Ce4+), титанометрия и другие.
Для вычисления молярной массы эквивалента окислителей или восстановителей учитывается число электронов, принимающих участие в окислительно-восстановительной реакции (Мэ = М/ne , где n – число электронов е). Для определения числа электронов необходимо знать начальную и конечную степень окисления окислителя и восстановителя.
Из большого числа окислительно-восстановительных реакций для химического анализа используют только те реакции, которые:
· протекают до конца;
· проходят быстро и стехиометрично;
· образуют продукты определенного химического состава (формулы);
· позволяют точно фиксировать точку эквивалентности;
· не вступают в реакцию с побочными продуктами, присутствующими в исследуемом растворе.
Наиболее важными факторами, оказывающими влияние на скорость реакции, являются:
· концентрация реагирующих веществ;
· температура;
· значение рН раствора;
· присутствие катализатора.
В большинстве случаев скорость реакции находится в прямой зависимости от температуры и рН раствора. Поэтому многие определения методом окислительно-восстановительного титрования следует проводить при определенном значении рН и при нагревании.
Индикаторы окислительно-восстановительного титрования
окислительный восстановительный титрование
При анализе методами окислительно-восстановительного титрования используется прямое, обратное и заместительное титрование. Точка эквивалентности окислительно-восстановительного титрования фиксируется как с помощью индикаторов, так и безиндикаторным способом. Безиндикаторный способ применяется в тех случаях, когда окисленная и восстановленная формы титранта отличаются. В точке эквивалентности, при введении 1 капли избытка раствора титранта изменит окраску раствора. Безиндикаторным способом можно проводить определения перманганатометрическим методом, т.к. в точке эквивалентности от одной капли раствора перманганата калия титруемый раствор окращивается в бледнорозовый цвет.
При индикаторном способе фиксирования точки эквивалентности применяют специфические и редоксиндикаторы. К специфическим индикаторам относится крахмал в иодометрии, который в присутствии свободного иода окрашивается в интенсивно-синий цвет вследствие образования адсорбционного соединения синего цвета. Редокс-индикаторы – это вещества, у которых окраска меняется при достижении определенного значения окислительно-восстановительного (редокспотенциала). К редокс-индикаторам относится, например, дифениламин NH(C6H5)2. При действии на бесцветные растворы его окислителями он окрашивается в сине-фиолетовый цвет.
Редокс-индикаторам предъявляют следующие требования:
· окраска окисленной и восстановленной формы должна быть различна;
· изменение цвета должно быть заметно при небольшом количестве индикатора;
· индикатор должен реагировать в точке эквивалентности с весьма небольшим избытком восстановителя или окислителя;
· интервал действия его должен быть как можно меньше;
· индикатор должен быть устойчив к воздействию компонентов окружающей среды (О2, воздуха, СО2, света и т.п.).
Интервал действия редокс-индикатора рассчитывается по формуле:
Е = Ео ± 0,058/n ,
где Ео - нормальный окислительно-восстановительный потенциал индикатора (в справочнике), n - число электронов, принимающих в процессе окисленияили восстановления индикатора.
Перманганатометрия
В основе перманганатометрии лежит реакция окисления различных восстановителей рабочим раствором перманганата калия, т.е. ионом MnO4-. Окисление перманганатом калия можно проводить в кислой, нейтральной и в щелочной среде
В сильнокислой среде перманганат-ионы (МnО4-) обладают высоким окислительно-восстановительным потенциалом, восстанавливаясь до Мn2+, и их применяют для определения многих восстановителей:
МnО4- + 8Н+ + 5е = Мn2+ + 4Н2О
Е0 МnО4- / Мn2+ = 1,51 В
В щелочной среде МnО4- восстанавливается до манганат иона:
МnО4- + е = МnО42-
В нейтральной или слабощелочной среде перманганат ион восстанавливается до марганцовистой кислоты MnO(OH)2 или до MnO2:
МnО4- + 2Н2О + 3е = МnО2↓ + 4ОН-
Е0 МnО4- / МnО2 = 0,59 В
При титровании перманганатом не применяют индикаторы, так как реагент сам окрашен и является чувствительным индикатором: 0,1 мл 0,01М раствора КМnО4 окрашивает 100 мл воды в бледно-розовый цвет. В результате реакции перманганата калия с восстановителем в кислой среде образуются бесцветные ионы Мn2+, что позволяет четко фиксировать точку эквивалентности.
Раствор КМnО4 относится к титрантам с установленным титром. В связи с этим перед использованием его в анализе в качестве титранта раствор КМnО4 стандартизируют по концентрации растворов исходных веществ шавелевой кислоты или оксалата натрия. Раствор перманганата калия очень трудно получить в чистом виде. Обычно он загрязнен следами оксида марганца (IV). Кроме того, чистая дистиллированная вода обычно содержит следы веществ, которые восстанавливают перманганат калия с образованием оксида марганца (IV):
4 КМnО4 + 2Н2О = 4 МnО2↓ + 4ОН- + 3О2
При хранении в твердом виде перманганат калия разлагается под действием света, загрязняясь также МnО2:
КМnО4 = К2МnО4 + МnО2↓ + О2
Раствор перманганата калия может быть приготовлен из стандарт - титра и по навеске взятой на технических весах. В первом случае содержимое ампулы количественно переносится в мерную колбу вместимостью 2л, опаласкивая ампулу и воронку теплой дистиллированной водой. Внести в мерную колбу небольшой объем горячей воды для растворения кристаллов, затем полученный раствор охладить до комнатной температуры, объем раствора довести до метки и пермешать. Молярная концентрация полученного раствора составляет 0,05 моль/л.
Скачать реферат