I . Метод нейтрализации (кислотно-основное титрование)
В основе этого метода лежит реакция нейтрализации - взаимодействие кислоты с основанием.
Используя метод нейтрализации, можно определять количество кислот, оснований и других веществ, реагирующих с кислотами и основаниями. Используя ионообменники, можно также определять вещества, не реагирующие с кислотами и основаниями(например NaCl, Na2SO4.и др.).
II . Методы окисления – восстановления (оксидиметрия)
Известно много методов, основанных на реакциях окисления-восстановления, применяемых в объемном анализе. Наиболее широко используются:
а) Перманганатометрия
В основе этого метода лежат реакции окисления перманганатом калия в кислой среде:
MnO4- + 5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O
б) Йодометрия
В этом методе используются окислительные свойства свободного йода и восстановительные свойства йодид-ионов:
I2 + 2e = 2I-
III. Комплексонометрия
Комплексонометрический метод основан на реакции образования прочных, хорошо растворимых в воде внутрикомплексных соединений ионов металлов с аминополикарбоновыми кислотами и их солями, получившими общее название комплексонов. Наибольшее аналитическое применение нашел комплексон III (трилон Б) – кислая динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты –
Раствор комплексона III является рабочим раствором метода.
Рассмотрим более детально один из методов количественного анализа.
Метод нейтрализации
С помощью метода нейтрализации определяют кислоты (алкалиметрия) и основания (ацидиметрия). Реакциями нейтрализации в водных растворах являются все реакции между кислотами и основаниями, один из продуктов которых является вода.
|
|
|
В соответствии с протолитической теорией Бренстеда - Лоури кислотой является любое вещество-донор протона , а основанием- акцептор протона.
Кислота и получившееся при отдаче протона основание составляют сопряженную пару. Таким образом, реакция нейтрализации согласно протолитической теории представляет собой протолитическое равновесие:
НА + В = ВН+ + А-
кислота 1 + основание 2 → (кислота 2)+ + (основание 1)-
Одним из компонентов протолитической реакции является растворитель. С точки зрения кислотно-основных свойств растворители можно разделить на три группы:
1.Апротонныерастворители, не обладающие ни кислотными, ни основными свойствами (например, бензол, гексан, хлороформ).
2.Протофильныерастворители, обладающие только основными свойствами (например, ацетон, диоксан, диэтиловый эфир, пиридин).
3.Амфипротныерастворители, обладающие как кислотными, так и основными свойствами(вода, спирты, карбоновые кислоты, первичные и вторичные амины).
Важнейшая особенность амфипротных растворителей - способность к передаче протона от одной молекулы к другой. Такие процессы называются автопротолизом.
|
|
|
Например,
для воды: Н2О + Н2О = Н3О++ ОН-
для аммиака NH3+ NH3 = NH4+ + NH2-
для муравьиной кислоты НСООН + НСООН = НСОО- + НСООН2+
Характеристикой равновесия автопротолиза служит константа автопротолиза.
Для воды константа автопротолиза обозначается Кw и называется ионным произведением воды : Kw = ан3о +· аон- = 1,0 · 10-14 ( при 25оС).
Величина, равная –lgан3о+ обозначается рН.
Если ан3о+ = аон-рН = ½ рКw - среда нейтральная
ан3о+ > аон-рН < ½ рКw - среда кислая
ан3о+ < аон-рН = ½ рКw - среда щелочная
При взаимодействии с амфипротными растворителями растворенные вещества могут проявлять как кислотные, так и основные свойства:
CH3COO- + H2O = OH- + CH3COOH
NH3 + H2O = NH4+ + OH-
В неводных растворителях:
NH3 + HCOOHбезв.= NH4+ HCOO-
NH4+ + CH3OHбезв. = CH3OH2+ + NH3
Простейшей реакцией нейтрализации является взаимодействие сильной кислоты со щелочью в водном растворе:
Н3О++ ОН-= 2Н2О
Реакция между ионами гидроксония и гидроксила сильно смещена вправо в соответствии с малой величиной ионного произведения воды. Таким образом, эта реакция является практически необратимой. Кроме того, реакция переноса протона является очень быстрой.
|
|
|
Поэтому в эквивалентной точке ан3о+ = аон- и рН=7
Если в реакции нейтрализации участвует слабая кислота, например, уксусная кислота (СН3СООН + ОН-= СН3СОО-+ Н2О), то реакция нейтрализации заметно обратима. В эквивалентной точке реакция среды отличается от нейтральной и вследствие наличия в равновесной смеси группы ОН- рН >7.
В объемном анализе применяется также взаимодействие сильной кислоты и слабого основания. Слабыми основаниями являются аммиак, амины, анионы слабых кислот, входящие в состав солей.
Примеры таких реакций:
NH3 + H3O+ = NH4+ + H2O
CO32- + H3O+ = HCO3- + H2O
Реакция нейтрализации слабого основания является заметно обратимой, и в момент эквивалентности имеются ионы Н3О+. Следовательно, в точке эквивалентности в этом случае рН <7.
Таким образом, используя метод нейтрализации, можно определять количество кислот, оснований и других веществ, реагирующих с кислотами и основаниями. Используя ионообменники, можно также определять вещества, не реагирующие с кислотами и основаниями (например, NaCl, Na2SO4 и др.).
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 37; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!