Аналитика

17.Титриметрлік анализ, түрлері. Титриметриялық анализде қолданылатын реакцияларға қойылатын талаптар.Титриметриялық әдіс анықтайтын затпен реакцияласуға жұмсалатын реактивтің мөлшерін дәл өлшеуге негізделген. Жиі реактивтің мөлшерін табу үшін концентрациясы белгілі ерітіндінің әрекеттесуге кеткен көлемін анықтайды, сондықтан бұл әдіс көлемдік анализ деп те аталады.

Аналитикалық химияда титр (Т) ерітіндінің  концентрациясын белгілеудің бір  жолы. Титр 1 мл ерітіндідегі еріген заттың грамм не миллиграмм мөлшері. Титрі  анық белгілі ерітіндіні титрленген, не стандартты ерітінді дейді. Титрлеу  деп стандартты ерітіндіні анализдейтін ерітіндіге ептеп эквивалентті нүктеге  жеткенше қосу процесін айтады. Эквивалентті нүкте қосылған титранттың анықтайтын затқа химиялық эквивалентті мәні. Химиялық элементтер, не олардың қосылыстары  бір-бірімен олардың химиялық эквиваленттеріне сәйкес белгілі массалық мөлшерде әрекеттеседі. Басқа сөзбен айтқанда бір заттың мольэквиваленті екінші заттың соншамольэквивалентімен  реакцияласады. Титрлейтін ерітіндіні жиі жұмысшы ерітінді, не титрант  деп атайды.

Стандартты ерітінділер 

Ерітіндіні стандарттау – бұл оның дәл концентрациясын анықтау (қателігі ≤ ±0,1%).

Стандартты ерітінділерді  даярлау тәсілдері:

1.Алғашқы заттың дәл өлшенген массасы бойынша (Na₂B₄O₇×10Н₂О, NaCl,   K₂Cr₂O₇, KВrO₃, Na₂C₂O_4, т.б.).

2.Концентрациясы жуық мәнімен белгілі ерітінді дайындалады да, оны белгілі стандартты ерітіндіні бойынша стандарттайды.

3.Фиксаналдарды қолдана арқылы.

Бірінші ретті стандарттарға  қойылатын талаптар: 
1.Зат химиялық таза болуы керек. 
2. Заттың құрамы белгілі химиялық формулаға сәйкес болуы керек. 
3. Заттың құрамы ауада тұрақты болуы керек. 
4. Өлшеу қатесінің мәнін азайту үшін заттың молекулалық массасы ұлкен болғаны қажет.

Титрелеу әдістердің жіктелуі:

1) Жүретін реакциялар бойынша

-Протондарды тасымалдау реакциялары

Қышқылды-негіздік (протолиттік) титрлеу

Н₃О⁺ + ОН^- = 2Н₂О,

 -электрондарды тасымалдау реакциялары

Тотығу-тотықсыздану титрлеу

аОх₁ + bRed₂ = aRed₁ + bOx₂

-Нашар диссоцияланатын комплексті қосылыстардың түзулуі

Комплексометрлік титрлеу 

 М + L = ML,

-Нашар еритін қосылыстар түзілуі

 тұндырып титрлеу 

 M + X = MX¯

2) Титрлеу жолы бойынша 
а) Тура титрлеу  - анықтайтын зат концентрациясы белгілі ерітіндімен титрленеді      n(A)=n(B); 
б) Кері титрлеу – анализденетін ерітіндіге артық мөлшерде «Б” зат алынады да, әрекеттеспей қалған “Б” заттың мөлшері “С” затпен титрленеді: А + Б(арт) → өнімдер + Б(қалғ)  
  Б(қалғ) + С → өнімдер 
  n(A) = n(Б) – n(C) 
в) Жанама (ауыстыру) титрлеу – Концентрациясы анықталуға тиісті А заты  Д затымен әрекеттесіп, С және Е өнімдерін түзеді. Түзілген С немесе Е өнімін концентрациясы белгілі стандартты Б затының ерітіндісімен титрлейді:  А + Д → С + Е 
                С + Б → өнімдер  
   n(A) = n(C)= n (Б)

Титриметриялық әдісте кез-келген химиялық реакциялар пайдалана  берілмейді. Титриметрияда пайдаланылатын реакциялар белгілі талаптарға жауап беруі керек:

1. Реакция аяғына шейін жүруі  керек. Анализдің нәтижесі дұрыс  болу үшін титранттың эквивалентті  мөлшері қосылғанда реакцияның  толық жүру мәні 99,9%-тен кем  болмау керек.

2. Реакция үлкен жылдамдықпен  жүруі керек.

3. Ерітіндіде титрант тек анықтайтын  затпен белгілі стехиометриялық  қатынаста реакцияласуы қажет.

4. Реакцияның аяқталғанын, яғни  эквивалентті нүктені анықтайтын  мүмкіншілік болу керек. Егер  бұл нүкте тәжрибеде индикатордың  түсінің өзгеруіне, не ерітіндінің  электрохимиялық не физикалық  қасиетінің өзгеруіне сүйеніп  табылса, оны титрлеудің соңғы  нүктесі деп атайды. Титранттың  теориялық жолмен есептеген мөлшері  құйылған нүктені титрлеудің  эквивалентті нүктесі дейді. Идеалды  жағдайда титрлеудің соңғы нүктесі  мен эквивалентті нүкте бір-біріне  сәйкес келеді, бірақ әртүрлі  себептерлің нәтижесінде (мысалы, индикатордың бояуының титранттың  сәл артық мөлшерін құйғанда  өзгеруі т.б.) бұл нүктелердің  арасында азырақ айырмашылық  болуы мүмкін.

18. эквиваленттік фактор, оның түрлі  реакцияларға қатысты есептелінуі. Мысал келтіріңіз. Эквиваленттік яакторы f – берілген қышқылдық негіздік реакцияларда сутегінің бір ионвна немесе берілген тотығу-тотықсыздану реакциясында бір электронға x заттың (мысалы, В затының молекуласы) нақтылы бөлшегінің қай үлесі эквивалентті екенін білдіретін сан, эквиваленттіктің факторын осы реакцияның стехиометриясы негізінде есептеп шығарады: 

f_экв(B)= 1 / Z_B

Мұнда Z_B – алмасқан (немесе қосылған) сутек иондарының (қышқылдық-негіздік реакциясы үшін) саны немесе берген (немесе қабылданған) электрондардың (тотығу-тотықсыздану реакциясы үшін) саны; В – заттың химиялық формуласы. Эквиваленттік факторы бірге тең немесе одан аз болады. Реакция үшін

Н₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O   f_экв(H₂SO₄) = 1/2

f_экв(H₂SO₄) = 1/2; яғни Н₂SO₄-тің ½ молекуласы бұл реакция үшін сутегінің бір ионын береді; f_экв(NaOH) = 1; яғни NaOH-тың бір молекуласы бұл реакция сутегінің бір ионынақосылады.

Эквиваленттің молярлы массасы: Mэ(А) = М(А)*fэкв(А)  
fэкв(А) – заттың эквиваленттік факторы (реакция бойынша анықталады).

Мысалы: 
а) қышқылды-негіздік реакция 
NaOH + H₃PO₄ → NaH₂PO₄ + H₂O, f_экв(H₃PO₄) = 1  
2NaOH + H₃PO₄ → Na₂HPO₄ + 2H₂O, f_экв(H₃PO₄) = ½ 
3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O, f_экв(H₃PO₄) = 1/3

б) тотығу-тотықсыздану реакция  
MnO₄^- + 8H⁺ +5e →Mn²⁺ + 4H₂O, f_экв(KMnO₄) = 1/5