Mavzu: Eritmadagi temir(II)ni bixromatometrik aniqlash reja

2.1 Gravimetrik analizning mohiyati
Gravimetrik analiz asosida modda tarkibiga kiruvchi elementlar massalari nisbatlari doimo bir xilligini ifodalovchi tarkibning doimiylik qonuni va reaksiyada ishtirok etuvchi elementlar massalarining bir-biriga nisbati o’zgarmasligini ifodalovchi ekvivalentlar qonuni yotadi. Gravimetrik analiz tekshiriladigan namuna tarkibidagi qandaydir element, radikal yoki kimyoviy birikmaning massasi va tarkibini protsentlarda aniqlaydi. Qizdirilayotgan tarkibiy qism yo toza holda, yoki ma’lum bir birikma holida ajratib olinadi.
Aniqlash tekshiriladigan moddaning tortimini olib, uni eritmaga o’tkazishdan boshlanadi. So’ng aniqlanuvchi komponentni eritmadan qandaydir qiyin eruvchan birikma holida cho’ktiriladi (cho’ktiriladigan shakl). Hosil bo’lgan cho’kmani eritmadan ajratib, begona qo’shimchalardan tozalanadi va quritish, hamda qizdirish yordamida ma’lum tarkibli barqaror birikmaga aylantiriladi (tortma yoki gravimetrik shakl). Bu birikmani massasini aniqlab, izlanayotgan komponentning namuna tarkibidagi massasi va prosent miqdorini oson hisoblab topish mumkin bo’ladi.
Gravimetrik aniqlashlarda quyidagi ishlar ketma – ket izchillikda bajariladi:

1. 
   O’rtacha na’muna olish va uni analizga tayyorlash.
   
2. 
   Tortim olish.
   
3. 
   Olingan na’munani eritish.
   
4. 
   Aniqlanuvchi namunani eritish.
   
5. 
   Cho’kmani filtrlab ajratib olish va uni yuvish.
   
6. 
   Cho’kmani quritish va qizdirish.
   
7. 
   Gravimetrik shaklni tortish va analiz natijalarini hisoblash.
   

Gravimetriya (lot.gravis-ogʻir va yunoncha metro-I oʻlchov soʻzlaridan) — tahlil qilinayotgan namunadan erkin holatda yoki birikma holida ajratib olingan tahlil qiluvchi moddaning massasini oʻlchashga asoslangan miqdoriy tahlil usullari majmui. ma'lum kompozitsiya. Gravimetriyada analitik signal massa hisoblanadi. Gravimetriya tahlil qilinadigan ob'ektning deyarli har qanday komponentini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin, agar ularning namunadagi miqdori 0,1% dan oshsa. Gravimetriya standartsiz usuldir. Gravimetriyaning asosiy afzalligi - natijalarning yuqori ishonchliligi. Aniqlash xatosi 0,1-0,2% dan oshmaydi. Kamchiliklar analitik operatsiyalarning yuqori mehnat talabchanligi va davomiyligi, juda oz miqdordagi moddalarni aniqlashdagi qiyinchiliklar, shuningdek, past selektivlik bilan bog'liq. Shuning uchun, ommaviy laboratoriya tahlillarida, agar iloji bo'lsa, boshqa usullar bilan almashtiriladi. Gravimetrik tahlilda odatda ikkita usul guruhi ajratiladi: cho'ktirish va distillash. Eng buyuk amaliy ahamiyati joylashtirish usullari mavjud. Ma'lum massa (namuna) bo'lgan tekshirilayotgan moddaning bir qismidan aniqlanishi kerak bo'lgan komponent birikma shaklida u yoki bu tarzda ajratiladi.

To'g'ridan-to'g'ri ajratish faqat bir nechta hollarda mumkin, masalan, gigroskopik yoki kristallanish suvini isitish orqali olib tashlash. Biroq, odatda, qattiq moddaning tortilgan qismi eritmaga o'tkaziladi, undan mos reagent yordamida tahlil qilinadigan modda amalda erimaydigan modda (cho'kma shaklida) shaklida ajratiladi. Cho‘kma filtrlash, dekantatsiya yoki boshqa usullar bilan ajratiladi, sorblangan komponentlar izlaridan yuviladi va ko‘pincha qayta cho‘ktiriladi. Keyin massasi o'lchanadigan qat'iy belgilangan tarkibdagi (og'irlik, gravimetrik shakl) barqaror birikma hosil bo'lguncha quritiladi yoki kaltsiylanadi.
Masalan, Ca2 + ni aniqlashda cho'kma shakli CaC2O4, og'irlik shakli esa CaO yoki CaCO3 bo'ladi. Namuna massasini (a) va vazn shaklini (b) bilib, aniqlanadigan komponentning x tarkibini (massa bo'yicha%) hisoblang:
= (bF / a). 100 (2)
Gravimetrik koeffitsient deb ataladigan F omili tahlil qilinadigan moddaning 1 g og'irlik shaklidagi tarkibiga teng:
MM1 / nM2 (3),
Bu erda m va n - chiqarilgan komponentni uning og'irlik shakliga kimyoviy o'zgartirish tenglamasidagi stoxiometrik koeffitsientlar, M1 - aniqlangan komponentning molyar massasi, M2 - gravimetrik shaklning molyar massasi. Masalan, Fe2O3 og'irligi bo'yicha temirni aniqlashda m = 2, n = 1. Aniqlanishi kerak bo'lgan komponentlar uchuvchi birikmalar hosil qilgan hollarda distillash usullaridan foydalanish mumkin. Namunalarning gazsimon mahsulotlarning chiqishi bilan parchalanishi kalsinlash yoki qizdirilganda reagentlar (kislotalar, ishqorlar va boshqalar) ta'sirida erishiladi. Uchuvchi komponent absorber eritmasidan o'tkaziladi va namunadan chiqarilgan gazsimon mahsulot miqdori eritma massasining ortishidan (to'g'ridan-to'g'ri usullar) hisoblanadi. Moddaning qoldig'ining massasini undan uchuvchi mahsulotni olib tashlangandan keyin aniqlash mumkin. Bunday hollarda komponentning tarkibi distillashdan oldin va keyin massa farqi bilan topiladi (bilvosita usullar).

2 Titrimetrik tahlil usuli

Titrimetrik tahlil usullari - bu analit bilan to'liq reaksiyaga kirishish uchun sarflangan reagent miqdorini o'lchashga asoslangan. Reaktiv miqdori ko'pincha reaksiyaga kirgan uning eritmasi hajmini aniq o'lchash yo'li bilan aniqlanadi. Titrlash - bu iste'mol qilingan reaktiv miqdori analit miqdoriga ekvivalent bo'lgunga qadar, tekshirilayotgan moddaning eritmasiga standart reaktiv eritmasining kichik qismlari asta-sekin qo'shiladigan operatsiya. Titrimetrik aniqlashda ishlatiladigan reaktivlar titrantlar deyiladi. Qo'shilgan titrant miqdori analit miqdoriga ekvivalent bo'ladigan titrlash momenti ekvivalent nuqta deb ataladi. Moddalar bir-biri bilan ekvivalent miqdorda reaksiyaga kirishadi. Ekvivalent - kislota-asos reaktsiyalarida bitta vodorod ionini qo'shishi, chiqarishi, o'rnini bosishi yoki oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida bitta elektronga ekvivalent bo'lishi mumkin bo'lgan shartli yoki haqiqiy zarracha.
Bu erda n - kimyoviy miqdor, N - ekvivalentning molyar konsentratsiyasi va V - moddaning erigan hajmi, u holda ikkita stexiometrik reaksiyaga kirishuvchi moddalar uchun quyidagi bog'liqlik to'g'ri keladi:
Shuning uchun moddalardan birining noma'lum konsentratsiyasini topish mumkin, agar uning eritmasi hajmi va u bilan reaksiyaga kirishgan moddaning hajmi va konsentratsiyasi ma'lum bo'lsa. Titrlash uchun olingan titrlangan eritma hajmidagi aniqlanuvchi moddaning (A) massasini hisoblash quyidagi formula bo'yicha amalga oshiriladi:
(A) = Vt Nt E (A) (5)
Bu yerda: m (A) - tahlil qilinadigan moddaning massasi, g; Vt - titrlash uchun sarflangan titrant hajmi, l; Nt - titrant ekvivalentining molyar konsentratsiyasi, mol / l; E (A) - analit ekvivalentining molyar massasi, g / mol-ekv.
Titrlash reaksiyasi quyidagi talablarga javob berishi kerak: - qat'iy stoxiometrik bo'lishi;tez oqim;miqdoriy oqim;
ekvivalentlik nuqtasini aniqlashning ishonchli usuli bo'lishi kerak.
Eksperimental ravishda titrlash jarayonining tugashi eritmaning indikator rangi yoki har qanday fizik-kimyoviy xossasi o'zgargan paytda amalga oshiriladi. Titrlashning oxirgi nuqtasi deb ataladigan bu nuqta, odatda, nazariy jihatdan hisoblangan ekvivalentlik nuqtasiga to'g'ri kelmaydi. Titrimetrik tahlil usullari quyidagilarga bo'linadi:
moddalarni tahlil qilish asosidagi kimyoviy reaksiya turi bo'yicha. Shunga ko'ra titrimetrik aniqlashlar quyidagi asosiy usullarga bo'linadi: kislota-asos, kompleksometrik, oksidlanish-qaytarilish va cho'kma titrlash.
bajarilish usuli bo'yicha (to'g'ridan-to'g'ri, teskari, o'rnini bosuvchi, bilvosita, teskari);
parallel aniqlashni amalga oshirish usuli bilan (alohida og'irliklar usuli va pipetlash usuli).
Hajmlarni o'lchash. Miqdoriy kimyoda hajmni aniq o'lchash uchun o'lchov kolbalari, pipetkalar va byuretkalar qo'llaniladi.
Volumetrik kolbalar. Ular standart eritmalar tayyorlash va tekshiriladigan eritmalarni ma'lum hajmgacha suyultirish uchun ishlatiladi. Bular dumaloq belgisi bo'lgan uzun, tor bo'yinli tekis tubli kolbalardir. Kolba devorida ko'rsatilgan hajm suyuqlikning hajmiga (kalibrlash haroratida) to'g'ri keladi, agar kolba suyuqlik meniskusining pastki qismi belgiga tegishi uchun to'ldirilgan bo'lsa va suyuqlik hajmi bo'lishi kerak. kuzatuvchining ko'zlari va belgi bir xil darajada bo'lishi uchun belgiga ko'tariladi (belgi tekis chiziqqa birlashadi). Belgidan yuqori bo'lgan kolba bo'ynida suyuqlik tomchilari bo'lmasligi kerak, kolbaning ichki devorlari toza bo'lishi kerak va suyuqlik ularni tekis qatlamda namlashi kerak. Kolbalar maxsus maydalagichlar bilan yopiladi. O'lchov kolbalarini isitish mumkin emas, aks holda shisha deformatsiyasi yuzaga kelishi mumkin, bu ularning sig'imini o'zgartirishga olib keladi.
Standart echimlar. Titrimetrik tahlil qilish uchun titrantning konsentratsiyasini bilish kerak. Konsentratsiyasi ma'lum bo'lgan titrant standart eritma deb ataladi. Tayyorlash usuliga ko'ra birlamchi va ikkilamchi standart eritmalar farqlanadi. Birlamchi standart eritma ma'lum miqdorda stexiometrik tarkibga ega bo'lgan sof kimyoviy moddani belgilangan hajmdagi erituvchida eritib tayyorlanadi. Ikkilamchi standart quyidagicha tayyorlanadi: kerakli konsentratsiyaga yaqin bo'lgan eritma tayyorlanadi va uning konsentratsiyasi mos keladigan birlamchi standartga nisbatan aniqlanadi (standartlashtiriladi).
Birlamchi standartlar bir qator talablarga javob berishi kerak:
birikmaning tarkibi kimyoviy formulaga to'liq mos kelishi kerak. Nopokliklar miqdori 0,05% dan oshmasligi kerak.
modda xona haroratida barqaror boʻlishi, gigroskopik boʻlmasligi, atmosfera kislorodi bilan oksidlanishi, havodan karbonat angidridni oʻziga singdirishi, quritilganda uning massasini oʻzgartirishi kerak.
tortish xatolarining ta'sirini kamaytirish uchun moddaning iloji boricha yuqori molekulyar og'irligiga ega bo'lishi kerak.
Ko'pgina standart echimlarni tayyorlash uchun siz tuzatish kanallaridan foydalanishingiz mumkin. Fixanal - bu standart modda yoki eritmaning aniq ma'lum miqdori muhrlangan ampuladir.
Oksidlanish-qaytarilish titrlash. Yodometriya
Yodometrik titrlash - qaytaruvchi xususiyatga ega boʻlgan modda bilan toʻliq reaksiyaga kirishish uchun sarflangan yoki KI ning oksidlovchi xossaga ega boʻlgan modda bilan reaksiyasi natijasida ajralib chiqadigan yod miqdorini aniqlashga asoslangan titrimetrik tahlil usuli. Yodometrik aniqlash quyidagi balansga asoslanadi:
2? = 3I-; E0 = + 0,545 V.
Yod va natriy tiosulfat yodometrik titrlashda titrant sifatida ishlatiladi.
Misol. Natriy tiosulfat eritmasini standartlashtirish. Kaliy dixromati natriy tiosulfat eritmalarini standartlashtirish uchun ishlatiladi. Na2S2O3 ning K2Cr2O7 va boshqa kuchli oksidlovchilar bilan reaktsiyalari stoikiometrikdir, shuning uchun natriy tiosulfat eritmasi almashtirish titrlash usuli bilan standartlashtiriladi: K2Cr2O7 ortiqcha KI bilan o'zaro ta'sirlashganda, birinchi moddaga ekvivalent yod miqdori hosil bo'ladi. Keyin standartlashtirilgan Na2S2O3 eritmasi bilan titrlanadi:
O72- + 6I- + 14H + = 2Cr3 + + 3I2 + 7H2O + S2O32- = 2I- + S4O62- (yoki - + S2O32- = 3I- + S4O62-)
Yodometriyada titrlashning yakuniy nuqtasi, ko'pincha, yod-kraxmal kompleksi rangining yo'qolishi yoki paydo bo'lishi bilan topiladi.
Kislota-asos titrlash. Kislota-asos titrlash usuli titrimetrik aniqlashlarni o'z ichiga oladi, ular reaksiyaga asoslangan: + + OH- = H2O
Bu usul yordamida turli kislotalar, asoslar, ayrim tuzlarni aniqlash, suvning qattiqligini, organik birikmalardagi azot va hokazolarni aniqlash mumkin. Odatda titrant sifatida xlorid va sulfat kislotalarning eritmalari va ishqor eritmalari ishlatiladi.
Redoks titrlash. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalaridan foydalanishga asoslangan titrimetrik tahlil usullari guruhi. Redoks titrlashning eng muhim usullariga yodometriya, permanganatometriya, bixromatometriya, serimetriya va boshqalar kiradi.
Permanganatometriya. Permanganatometrik titrlash deyiladi
titrant sifatida KMnO4 eritmasidan foydalanishga asoslangan titrimetrik tahlil usuli. Titrant intensiv rangga ega bo'lganligi sababli, permanganatometrik titrlash indikatorsiz amalga oshiriladi. Titrlashning oxirgi nuqtasi KMnO4 rangining paydo bo'lishi yoki yo'qolishi bilan aniqlanadi. Permanganatometrik titrlash ko'pincha kislotali muhitda, kamroq neytral muhitda amalga oshiriladi. Sulfat kislota kislotali muhit yaratish uchun ishlatiladi, chunki nitrat kislotaning o'zi kuchli oksidlovchi vositadir, xlorid kislota esa, aksincha, titrant bilan oksidlanishi mumkin. Usul quyidagi balansga asoslanadi:
MnO4- + 5? + 8H + = Mn2 + + 4H2O; E0 = +1,51 V.
Bikromatometriya. Bixromatometriya - titrant sifatida K2Cr2O7 eritmasidan foydalanishga asoslangan titrimetrik tahlil usuli. Usul quyidagi balansga asoslanadi:
Cr2O72- + 14H + + 6 ?? 2Cr3 + + 7H2O; E0 = +1,33 V
Redoks indikatorlari bikromatometrik titrlashda oxirgi nuqtani aniqlash uchun ishlatiladi.
Kompleksometrik titrlash
Kompleksometrik titrlash metall kationlarining aminopolikarboksilik kislotalar (komplekslar) bilan o‘zaro ta’sirida xelat komplekslarini hosil qilish reaksiyalariga asoslanadi. Ko'pgina aminopolikarboksilik kislotalardan etilendiamintetraasetik kislota (H4Y) eng ko'p qo'llaniladi:
Suvda past eruvchanligi tufayli kislotaning o'zi titrant eritmasini tayyorlash uchun mos emas. Buning uchun odatda uning natriy tuzining Na2H2Y2H2O (EDTA, Trilon B) dihidrati ishlatiladi. Eritmadagi turli kationlarning EDTA bilan oʻzaro taʼsir qilish reaksiyalari tenglamalar bilan ifodalanishi mumkin:
Ca2 + + H2Y2- = CaY2- + 2H ++ + H2Y2- = BiY- + 2H +++ H2Y2- = ThY + 2H +
Ko'rinib turibdiki, kationning zaryadidan qat'i nazar, komponentlar nisbati 1: 1 bo'lgan komplekslar hosil bo'ladi. Binobarin, EDTA ekvivalentining molyar massasi va aniqlangan metall ioni ularning molekulyar og'irliklariga teng. Reaksiya darajasi kompleksonatning pH va barqarorlik konstantasiga bog'liq. Turg'un kompleksonatlar hosil qiluvchi kationlar, masalan, Fe (III) kislotali eritmalarda titrlash mumkin. Nisbatan kamroq barqaror kompleksonatlar hosil qiluvchi Ca (II), Mg (II) ionlari va boshqalar pH da titrlanadi? 9 va undan yuqori. Titrlashning oxirgi nuqtasi metall indikatorlar - eritmadagi metall kationlarining konsentratsiyasiga qarab rangini (yoki floresansini) o'zgartiradigan organik moddalar yordamida aniqlanadi. Ko'pincha tahlil qilishda metall kationlari bilan kompleks ichidagi birikmalar hosil qiluvchi metalloxrom ko'rsatkichlari qo'llaniladi, ularning rangi erkin indikator rangidan farq qiladi va aniqlangan metallning komplekson bilan kompleksi kompleksga qaraganda kuchliroqdir. bu metall indikator bilan. Eng keng tarqalgan metalloxrom ko'rsatkichi erioxrom qora T (xromogen). U qattiq shaklda qo'llaniladi: indikator 1: 200 nisbatda ba'zi bir befarq plomba bilan aralashtiriladi, masalan, NaCl yoki KCl.