Титрование — количественные метод анализа между определяемым компонентом и реагентом. Зная концентрацию и количество добавленного реагента, прореагировавшего с определяемым, вычисляют его содержание.
Сущность метода
При проведении какого-то химического процесса можно определить содержание интересующего компонента М по объему раствора реагента BC, который добавляют в интересующий исследователя компонент M, причем раствор реагента BC должен иметь точно известную концентрацию, а его объем измеряют в тот момент, когда этот реагент BC провзаимодействовал с компонентом М в эквивалентных количествах.
MA + BC → MC + AB
Титриметрический метод основан на точном измерении объема реактива точно известной концентрации! Изначально и до недавнего времени сам метод называли объемным (волюмометрическим).
Процесс титрования
Титрование — это процесс добавления реагента BC (титранта) маленькими порциями к определяемому компоненту M до тех пор, пока они не прореагируют в эквивалентных количествах. Зная концентрацию и количество добавленного реагента, прореагировавшего с определяемым, вычисляют содержание интересующего компонента М.
Пример:
Так, у нас есть раствор кислоты. Нам нужно определить ее концентрацию путем добавления раствора щелочи известной концентрации.
HCl + NaOH = NaCl + H2O
Медленно добавляйте раствор NaOH из бюретки в колбу с HCl, перемешивая раствор. В точке эквивалентности (когда кислота полностью нейтрализована щелочью), индикатор должен изменить цвет (например, фенолфталеин станет розовым). Далее фиксируем объем NaOH, израсходованный до изменения цвета индикатора.
- Используя концентрацию и объем NaOH, а также объем, можно рассчитать концентрацию HCl в исходном растворе.
- Формула для расчета: C1V1 = C2V2, где C1 и V1 — концентрация и объем NaOH, а C2 и V2 — концентрация и объем HCl.
Реакции в титровании
Какие реакции можно считать «хорошими», подходящими для титрования? Это реакции, обладающие следующими свойствами:
· Проходит быстро
· Необратимая
· Не имеет вариантов протекания и всегда происходит одинаково
· Иногда для протекания реакции нужно создавать определенные условия, в которых будут выполняться указанные условия.
Список реакций в основе титрования:
- Кислотно-основное водное титрование, нейтрализация.
- Окислительно-восстановительное
- Кислотно-основное неводное
- Осадительное
- Комплексонометрия
- Определение воды по Карлу Фишеру
Как проводится титрование
Возникновение метода относят к середине XVIII века, когда стало бурно развиваться мануфактурное производство. Титрование стало надежным и быстрым инструментом для контроля качества продукции, особенно в химической отрасли, где используются соляная и серная кислоты, селитра и т.д. С помощью этого метода стало возможным контролировать состав и качество применяемых реагентов. Благодаря Жозефу Луи Гей-Люссаку уже в XIX в. титриметрический метод стал самостоятельным и важным направлением в химии.
Разумеется, три века назад не существовало специальных приборов для проведения титриметрического анализа. Выполняли его вручную, капая раствор титранта из пипетки. Этот способ по-прежнему используется в современных лабораториях, но подходит в том случае, когда партии анализов небольшие.
Для самых распространенных видов анализа выпускают тест-наборы с готовыми растворами титрантов и индикаторов. Например, наборы на определение жесткости и щелочности производства нашей компании содержат все необходимое для проведения анализа в лаборатории или даже в полевых условиях. Так, флаконы-капельницы позволяют точно дозировать реактив, независимо от заполненности флакона. А в мерные стаканчики разного объема удобно можно не только наливать пробу, но и разбавлять ее, если нужен более точный результат. Наборы на жесткость и щелочность, несмотря на кажущуюся простоту, способны давать результат, сравнимый по точности с анализом в лаборатории.
При больших объемах проб незаменимы автоматические титраторы, которые точно дозируют стандартный раствор (титрант), позволяют отслеживать процесс в режиме реального времени, сохраняют результаты исследований. Но принцип их работы строится на изменении цвета (за редким исключением, когда используются фотометрические сенсоры), а на изменении физико-химических свойств раствора по завершении реакции. Самый распространенный метод контроля — потенциометрический, еще один распространенный метод — амперометрический. Некоторые титраторы позволяют также выполнять титрования с контролем проводимости или с термометрическим контролем.