Иодометрия. Перманганатометрия. Трилонометрия

Содержание

Слайд 2

Граф структуры

Граф структуры

Слайд 3

Восстановитель – молекула, атом или ион, отдающий электроны, при этом степень

Восстановитель – молекула, атом или ион, отдающий электроны, при этом степень

окисления его растет.

Окислитель – молекула, атом
или ион, принимающий электроны,
при этом степень окисления
его уменьшается.

Окислительно-восстановительное титрование

Слайд 4

В 1888-1889 гг. Нернст изучал поведение электролитов при пропускании электрического тока

В 1888-1889 гг. Нернст изучал поведение электролитов при пропускании электрического

тока и открыл фундаментальный закон, известный как уравнение Нернста.
Закон устанавливает зависимость между электродвижущей силой (разностью потенциалов) и концентрацией ионов и позволяет предсказать максимальный потенциал, который может быть получен в результате электрохимического взаимодействия.
Нобелевская премия по химии (1920)
«в признание его работ по термодинамике».

Уравнение Нернста.

Слайд 5

Электродные потенциалы в водных растворах при 25оС и при парциальном давлении

Электродные потенциалы в водных растворах при 25оС и при парциальном давлении

газов, равном нормальному атмосферному давлению.

Окислительно-восстановительные потенциалы

Слайд 6

Пользуясь значениями ео, можно прогнозировать возможность протекания и направление окислительно-восстановительной реакции.

Пользуясь значениями ео, можно прогнозировать возможность протекания и направление окислительно-восстановительной

реакции.

F2 + 2e → 2F- е0 = 2.87 В
I2 +2e → 2I- е0 = 0.54 В
F2 + 2I- = I2 + 2F-
F2 + 2KI = I2 + 2KF

Из пары с большим е0 берем окислитель.
Из пары с меньшим е0– берем восстановитель.
Оставшиеся вещества есть продукты реакции.

Направление окислительно – восстановительных реакций

Слайд 7

I2 +2e → 2I- φ0 = 0.54 В S4O62- +2e →

I2 +2e → 2I- φ0 = 0.54 В
S4O62- +2e

→ 2S2O32- φ0 = 0.17 В
I2 + S4O62- → 2S2O32- + 2I-
I2 +2Na2S2O3 → Na2 S4O6 + 2NaI

Иодометрия

Значение стандартного окислительного потенциала системы I2/2I- находится между сильными восстановителями и сильными окислителями, что позволяет использовать метод иодометрии для определения как восстановителей, так и окислителей. Меняется только способ титрования.

I2 +2Na2S2O3 → Na2 S4O6 + 2NaI

В качестве рабочих растворов используют растворы I2
и тиосульфата натрия - Na2S2O3 . Вспомогательный - раствор KI.

Слайд 8

Электродные потенциалы в водных растворах при 25оС и при парциальном давлении

Электродные потенциалы в водных растворах при 25оС и при парциальном давлении

газов, равном нормальному атмосферному давлению.

Окислительно-восстановительные потенциалы

Слайд 9

Растворы тиосульфата обычно готовят из кристаллического Na2S2О3∙5Н2О, который при хранении постепенно

Растворы тиосульфата обычно готовят из кристаллического Na2S2О3∙5Н2О, который при хранении

постепенно теряет часть кристаллизационной воды.
Важнейшими факторами, определяющими устойчивость  раствора тиосульфата, являются:
значение рН
присутствие микроорганизмов и примесей
концентрация раствора
присутствие атмосферного кислорода
воздействие прямого солнечного света.
Слайд 10

Приготовление и стандартизация раствора иода. Кристаллический иод мало растворим в воде

Приготовление и стандартизация раствора иода.
Кристаллический иод мало растворим в воде

(0,00133 моль/л), но его растворимость существенно повышается в водном растворе иодида калия вследствие образования трииодит-иона (I3-):
I2 + I- = I3- 
Трииодид-ион и молекулярный иод в окислительно-восстановительных реакциях выступают как реагенты практически равной окислительной способности . Растворы I2 в KI обычно называют для простоты растворами иода.
Слайд 11

В качестве индикатора в иодометрии используется раствор крахмала в воде, который

В качестве индикатора в иодометрии используется раствор крахмала в воде,

который с I2 дает интенсивно синюю окраску.
В зависимости от титранта окраска в точке эквивалентности может появляться или исчезать.

При титровании раствора тиосульфата натрия раствором I2 в точке эквивалентности появляется интенсивно синяя окраска.

I2 +2Na2S2O3 → Na2 S4O6 + 2NaI

Слайд 12

При титровании раствора йода раствором тиосульфата синяя окраска исчезает. Для исключения

При титровании раствора йода раствором тиосульфата синяя окраска исчезает.

Для

исключения потерь I2 за счет адсорбции крахмал добавляют перед концом титрования, когда раствор приобретает соломенно-желтую окраску. Раствор окрашивается в темно-синий цвет.

Продолжают титрование, добавляя по одной капле тиосульфата.
В точке эквивалентности раствор обесцвечивается.

I2 +2Na2S2O3 → Na2 S4O6 + 2NaI

Слайд 13

Приборы для определения йода в иодидах металлов.

Приборы для определения
йода в иодидах металлов.

Слайд 14

Прямое титрование используется для определения активных восстановителей. I2 + 2Na2S2O3 =

Прямое титрование
используется для определения активных восстановителей.
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI

+ Na2S4O6
К определенному объему тиосульфата натрия добавляем раствор йода (в присутствии крахмала), в точке эквивалентности появится синяя окраска.
Слайд 15

Растворами иода можно непосредственно титровать соединения As(III), Sb(III), Sn(II), сульфиты, сульфиды,

Растворами иода можно непосредственно титровать соединения As(III), Sb(III), Sn(II), сульфиты, сульфиды,

тиосульфаты, сероводород и некоторые другие восстановители.
Иодометрическое титрование арсенита протекает по уравнению:
AsO2-  + I2 + 2Н2О → НAsO42- + 2I- + 3H+.

Ацетон в щелочном растворе под действием I2 образует иодоформ
СН3СОСН3 + 3I2 + 4ОН- → СНI3 + СН3СОО- + 3I- + 3Н2О.

Тиомочевину можно титровать в кислом растворе, однако более хорошие результаты дает окисление в щелочной среде
СS(NН2)2 + 4I2 + 10ОН- → СО(NН2)2 + SО42- + 8I- + 5Н2О.
Определение заканчивается обратным титрованием иода в кислом растворе

Слайд 16

Метод заместителя Иодометрическое определение окислителей основано на окислении иодид-иона и тировании

Метод заместителя
Иодометрическое определение окислителей основано на окислении иодид-иона и

тировании выделившегося иода тиосульфата натрия.
(например, определение активного хлора в белильной извести).
CaOCl2 + 2HCl = CaCl2 + Н2О + Cl2
Cl2 + KI = 2KCl + I2
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6
К определенному объему окислителя, добавляем произвольный избыток KI. Выделяется I2 в количестве эквивалентном окислителю. Выделившийся I2 титруем раствором Na2S2O3 до исчезновения синей окраски.
Слайд 17

Одной из наиболее важных реакций этого типа является реакция иодида с

Одной из наиболее важных реакций этого типа является реакция иодида с

дихроматом
Сr2О72- + 6I- + 14Н+ → 2Сr3+ + 3I2 + 7Н2О.
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6
Эти реакции используется для определения хрома в сталях и других материалах с предварительным окислением Сr3+ до Сr(VI).
Одним из практически важных применений реакции является использование ее для иодометрического определения катионов, образующих малорастворимые хроматы (барий, свинец и др.). В этом методе анализируемый катион осаждают в виде хромата, который затем растворяют в кислоте:
2ВаСrО4 + 2Н+ → 2Ва2+ + Сr2О72- + Н2О
Дихромат в растворе определяют иодометрически по приведенной выше реакции.I
Слайд 18

Определение железа Ионы Fе3+ окисляют I- в кислом растворе: 2Fе3+ +

Определение железа
Ионы Fе3+ окисляют I- в кислом растворе:
2Fе3+ + 2I- =

2Fe2+ + I2
Выделившийся I2 оттитровывают
тиосульфатом натрия:
I2 +2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI
Слайд 19

Определение витамина С в чёрной смородине Отмеряем 20 мл отжатого сока

Определение витамина С в чёрной смородине 
      Отмеряем 20 мл отжатого сока

чёрной смородины и разбавляем его водой до объёма 100 мл;
Добавляем 1 мл крахмального клейстера;
Добавляем по каплям 5 % р-ра йода до появления устойчивого синего окрашивания, не  исчезающего в течении 10-15 сек.
Слайд 20

Обратное титрование ( используется для определения малоактивных и летучих восстановителей). I2

Обратное титрование
( используется для определения
малоактивных и летучих

восстановителей).
I2 + Na2S = 2NaI + S0↓
К определенному объему Na2S добавляем фиксированный избыток йода. Часть йода вступает в реакцию, оставшийся йод определяем титрованием Na2S2O3.
Слайд 21

Перманганатометрия Метод химического титриметрического анализа, основанный на применении растворов перманганата калия

Перманганатометрия

Метод химического титриметрического анализа, основанный на применении растворов перманганата калия (KMnO4)

для количественных объемных определений.
Преимущество перманганатометрии заключается в том, что для нее отпадает необходимость в применении специального индикатора при установлении точки эквивалентности, так как раствор KMnO4 имеет характерный фиолетово-красный цвет.
Слайд 22

В большинстве случаев титрование восстановителей (например, Fe(II) и Mn(II), Mo(III) и

В большинстве случаев титрование восстановителей (например, Fe(II) и Mn(II), Mo(III) и

Ti(III), -C2O42-, AsO2-, NO2- , H2O2 ) стандартным раствором KMnO4 проводится в кислой среде;
Окислительно-восстановительная реакция протекает тогда по схеме:
MnO4- + 8H+ + 5е ↔ Mn2+ + 4H2O

Исходные вещества:
H2C2O4, Na2C2O4

2KMnO4 + 5Na2С2O4 + 8H2SO4→2MnSO4 + K2SO4 + 5Na2SO4 +10CO2↑ + 8H2O

Слайд 23

Некоторые вещества (например, сульфиты, сульфиды, тиосульфаты, гидразин) окисляются легче в нейтральной

Некоторые вещества (например, сульфиты, сульфиды, тиосульфаты, гидразин) окисляются легче в нейтральной

или щелочной среде; в этом случае реакция идет по схеме:

MnO4- + 4H+ + 3e = MnO2↓ + 2H2O

Слайд 24

Рабочим раствором в этом методе является раствор KMnO4. Например, нужно приготовить


Рабочим раствором в этом методе является
раствор KMnO4.
Например, нужно приготовить

1 л 0,1н. раствора KMnO4.
В 1 л такого раствора должно содержаться 0,1 моль -эквивалентов KMnO4, что соответствует 3,1610 г KMnO4.
Учитывая, что в сухом KMnO4 всегда есть примеси, на технических весах берут навеску чуть больше рассчитанной, например 3,3 г.
Кристаллы KMnO4 растворяются в воде довольно медленно, поэтому часть воды нагревают, горячей водой обрабатывают навеску перманганата калия при тщательном перемешивании в стакане или колбе.
Поскольку перманганат калия окисляет
резиновые и корковые пробки, бумагу,
нельзя допускать соприкосновения
раствора с ними.


Слайд 25

Хранить раствор KMnO4 следует в склянке из темного стекла либо в


Хранить раствор KMnO4 следует в склянке
из темного стекла либо

в темном месте.
Охлажденный приготовленный раствор сливают в темную посуду емкостью 1 л и туда же добавляют оставшуюся воду из мерного цилиндра, все тщательно перемешивают, закрывают плотно стеклянной пробкой и оставляют
в темном месте на 7-10 дней.
Слайд 26

Затем раствор фильтруют и устанавливают точную концентрацию, используя исходные вещества: H2C2O4, Na2C2O4


Затем раствор фильтруют и устанавливают точную концентрацию, используя исходные вещества:


H2C2O4, Na2C2O4
Слайд 27

Для определения концентраций: а) перекиси водорода Н2О2 (пергидроль) – методом прямого

Для определения концентраций:
а) перекиси водорода Н2О2 (пергидроль) –
методом прямого титрования

2KMnO4

+ 5H2O2 + 3H2SO4 →2MnSO4 + 5O2↑ + K2SO4 + 8H2O

Применение

Слайд 28

б) Ионов Fe(II), Cr(III), TI(I), W(V), V(IV), Sb(III), гидразина, других органических

б) Ионов Fe(II), Cr(III), TI(I), W(V), V(IV), Sb(III),
гидразина, других органических восстановителей


методом прямого титрования
в) Окислителей - дихроматов, персульфатов, ванадатов, MnO2, PbO2, Pb3O4 и др. Их предварительно восстанавливают с помощью Fe(II), избыток которого оттитровывают раствором KMnO4
методом обратного титрования
Слайд 29

г) Восстановителей, медленно реагирующих с KMnO4 (иодиды, цианиды, тиоцианаты), а также

г) Восстановителей, медленно реагирующих с KMnO4 (иодиды, цианиды, тиоцианаты), а также

летучих, например НСООН, Н2S
методом обратного титрования
Суть метода обратного титрования:
К определенному объему восстановителя добавляют фиксированный избыток КMnO4. Часть перманганата вступает в реакцию.
НСООК + 2КMnO4 + 3КOH → К2CO3 + 2К2MnO4 + 2Н2O
оставшийся КMnO4 оттитровывают раствором щавелевой кислоты.
2КMnO4 + 5Н2C2O4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + К2SO4+ 10CO2↑ + 8H2O
Слайд 30

В медицине: а) для контроля качества пероксидов водорода, лактата и глюконата

В медицине:
а) для контроля качества пероксидов водорода, лактата и

глюконата кальция, нитрита  натрия, левомицетина, фумарата железа.
Слайд 31

б) для клинического определения в крови: — мочевой кислоты; — кальция

б) для клинического определения в крови:
— мочевой кислоты;
— кальция (в

виде оксалата кальция - CaC2O4).
Слайд 32

Комплексоны (хелаты) - полидентатные лиганды – органические соединения, образующие комплексные соединения

Комплексоны (хелаты) - полидентатные лиганды – органические соединения, образующие комплексные соединения

с ионами металлов.

Трилонометрия

Происхождение термина хелат от греческого «клешня краба».

Комплексонометрия

Слайд 33

Комплексонометрическое титрование: Метод основан на образовании хорошо растворимых в воде и

Комплексонометрическое титрование:

Метод основан на образовании хорошо растворимых в воде и слабо

диссоциированных комплексных соединений при реакции большинства катионов с аминополикарбоновыми кислотами

Рабочими растворами являются растворы аминополикарбоновых кислот, титр которых устанавливается по исходному веществу.

Исходными веществами являются растворы MgCI2, MgO, ZnO, CaCO3

Слайд 34

Аминоуксусная кислота Нитрилуксусная кислота Этилендиамин Наибольшее значение в количественном анализе имеет

Аминоуксусная кислота

Нитрилуксусная кислота

Этилендиамин

Наибольшее значение в количественном анализе имеет комплексон III,

или, иначе, трилон Б, представляющий собой динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА):
Слайд 35

Состав комплекса Ме-Трилон «Б» всегда 1:1!!! И все они бесцветны!

Состав комплекса Ме-Трилон «Б» всегда 1:1!!! И все они бесцветны!

Слайд 36

Чем выше заряд иона Мех+, тем образующийся комплекс прочнее! По возрастающей

Чем выше заряд иона Мех+, тем образующийся комплекс прочнее!

По возрастающей степени

устойчивости комплекса металл-ЭДТА
двухвалентные металлы располагаются в таком порядке:
Sr, Mg, Ca, Fe, Mn, Co, Zn, Cd, Pb, Cu, Hg, Ni.
Слайд 37

Индикаторы в трилонометрии (металлохромные): — эриохром черный Т (ЭХЧТ)

Индикаторы в трилонометрии (металлохромные):

— эриохром черный Т (ЭХЧТ)

Слайд 38

— эриохром темно-синий

— эриохром темно-синий

Слайд 39

— мурексид

— мурексид

Слайд 40

— пирокатехиновый фиолетовый

— пирокатехиновый фиолетовый

Слайд 41

Эриохром черный «Т» (ЭХЧТ) является натриевой солью 1-окси-2-нафтилазо-6-нитро-2-нафтол-4-сульфокислоты: NaH2Ind

Эриохром черный «Т» (ЭХЧТ) является натриевой солью 1-окси-2-нафтилазо-6-нитро-2-нафтол-4-сульфокислоты:

NaH2Ind

Слайд 42

Титрование проводится в «идеальном» аммиачном буфере с рН=9,25, в котором индикатор

Титрование проводится в «идеальном» аммиачном буфере с рН=9,25, в котором

индикатор имеет синюю окраску.
Индикатор также образует с ионами металлов комплексы 1:1, но менее прочные, чем с трилоном «Б».
Комплексы металл-индикатор – винно-красного цвета!
Слайд 43

Определение содержания Ca2+ в биологической жидкости В колбу для титрования пипеткой

Определение содержания Ca2+
в биологической жидкости

В колбу для титрования пипеткой

добавляем 10 мл раствора Ca2+ и ЭХЧТ. Раствор приобретает винно-красную окраску (CaInd-).

Индикатор лишился Ca2+ и превратился в HInd2- (синего цвета)!
Окраска из винно-красной перешла в синюю!

По мере добавления Трилона «Б», ионы Са2+ постепенно покидают индикатор, превращаясь в более прочный бесцветный комплекс с Трилоном «Б» поскольку

Слайд 44

Слайд 45

Расчёты ведём по формулам:

Расчёты ведём по формулам:

Слайд 46

Применение: 1. Для определения жесткости воды. Раствор с индикатором до начала

Применение:

1. Для определения жесткости воды.

Раствор с индикатором до начала титрования

В точке эквивалентности цвет раствора приобрел синюю окраску, на этом титрование прекращают
Слайд 47

2. В медицине для определения в различных жидкостях и тканях человеческого

2. В медицине для определения в различных жидкостях и тканях человеческого

организма микроэлементов и содержания различных катионов металлов в фармацевтических препаратах
Слайд 48

3. Комплексоны успешно применяются для растворения камней, образующихся в почках, печени

3. Комплексоны успешно применяются для растворения камней, образующихся в почках, печени

и желчном пузыре.
Такое применение комплексонов требует очень большой осторожности, чтобы вместе с растворением камней не происходило разрушение минеральной основы костной и других тканей человеческого организма.
Слайд 49

5. При свинцовых и ртутных отравлениях. 4. Для лечения лучевой болезни.


5. При свинцовых и ртутных
отравлениях.

4. Для лечения лучевой болезни.


Слайд 50

6. Для устранения жесткости воды (уменьшения концентрации ионов Са 2+ и Mg 2+

6. Для устранения жесткости воды
(уменьшения концентрации ионов Са 2+ и Mg

2+
Слайд 51

Методы осаждения Ag+ + Cl- = AgCl↓ Ba2+ + SO42- =

Методы осаждения 

Ag+ + Cl- = AgCl↓
Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓
3Ca2+

+ 2PO43- = Ca3(PO4)2 ↓
Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2 ↓

 Для осаждения большинства ионов тяжелых металлов из сточных растворов часто применяется гидроксид кальция (гашеная известь). Если годовой объем очищаемой воды равен 1000 м3, а содержание в нем ионов  никеля составляет 295 мг/дм3, то с учетом 10 %-го избытка реагента, необходимого для полного осаждения, расход гидроксида кальция составит ______ кг в год. Ar(Ni) = 59.) 
Ni2+ + Ca(OH)2 = Ni(OH)2 ↓ + Ca2+