153 әдісі, тотығу-тотықсыздану әдісі, комплексонметрлеу әдіс, тұндыру әдісі. Әр әдістің өзіне тән жұмысшы ерітінділері, анықтайтын заттары және қолданатын индикаторлары болады. Титриметриялық анализ әдістерінің классификациясы (жіктелуі) Титриметриялық анализ әдістерін анализде пайдаланылатын химиялық реакциялардың түріне қарай бөледі. Бұл реакциялар: протондар алмасатын, электрондар алмасатын, аз диссоциацияланатын (комплекстік) бөлшектер түзетін және нашар еритін қосылыстар түзетін реакциялар. Осыған байланысты титриметриялық анықтауды мынадай әдістерге бөлуге болады: 1. Қышқыл-негіздік титрлеу (протолитометрия); 2. Тотығу-тотықсыздану титрлеуі (редоксиметрия); 3. Комплексометриялық титрлеу (комплексометрия); 4. Тұнба алып титрлеу (седиметрия). Титриметриялық әдістерді титрлеу жолына қарап та бөледі: 1. Тікелей титрлеу әдісі – анықтайтын зат концентрациясы белгілі ерітіндімен титрленеді; 2. Ауыстыру (жанама) әдісі – бұл әдіс анықтайтын зат пайдаланатын реагентпен әрекеттеспейтін, не реакция стехиометриялық жолмен жүрмейтін жағдайда пайдаланылады. Мысалы, кальций иондарын перманганатометрия әдісімен анықтау. Кальций иондарын қымыздық қышқылы аниондарымен тұнбаға түсіреді: Ca2++C2O4 2-→CaC2O4↓ Жуылған тұнбаны күкірт қышқылында ерітеді: CaC2O4↓+2H3O +→H2C2O4+Ca2++2H2O Пайда болған қымыздық қышқылын калий перманганаты ерітіндісімен титрлейді: 5H2C2O4+2MnO4 -+6H3O + 10CO2+2Mn2++14H2O
154 3. Кері титрлеу әдісі – анализдейтін ерітіндіге артық мөлшерде алынған титранттың белгілі көлемін құяды, яғни анықтайтын компонентпен реакция толық жүргеннен кейін ерітіндіде титранттың бос мөлшері қалады. Реакцияласпай қалған титранттың мөлшерін концентрациясы белгілі басқа ерітіндімен титрлейді. Алғашқы қосылған титранттың көлемі мен оның реакцияласпай артық қалған көлемінің арасындағы айырмашылық титранттың анықтайтын затпен әрекеттесуге кеткен көлемін көрсетеді. Титриметрлік талдаудағы есептеулер Титриметрлік талдау есептеулерінде көбінесе ерітінділер концентрациясының мынандай түрлері пайдаланылады: еріген заттың массалық үлесі (ω - проценттік концентрация), молярлық концентрация, эквиваленттің молярлық концентрациясы (нормальді концентрация) және титр. Химиялық таза, сақтағанда тұрақты болып келетін заттарды бастапқы затттар деп атайды, ал олардың титрленген ерітінділерін даярланған дейді. Осындай заттардың титрленген ерітінділері арқылы басқа ерітінділердің титрін анықтауға болады. Ерітіндінің титрі (Т) – ерітіндінің бір куб сантиметріндегі немесе бір миллилитріндегі еріген заттың массасы. Титрдің өлшем бірлігі - г/мл. Титрді төмендегі формула бойынша есептеуге болады: T = m/V мұнда: m – еріген заттың массасы, г; V – ерітіндінің көлемі, мл. Ерітіндінің титрі белгілі болса, эквиваленттің молярлық концентрациясын мына формула бойынша есептеуге болады: CЭ = T·1000/ MЭ мұнда: МЭ - еріген зат эквивалентісінің молярлық массасы. Ерітіндідегі әрекеттесуші заттар үшін эквивалент заңы мына теңдеумен өрнектеледі: CЭ(1) · V1 = CЭ(2) · V2 мұнда: CЭ(1), CЭ(2) – әрекеттесуші ерітінділердің эквивалентісінің молярлық концентрациялары, моль/л; V1, V2 – әрекеттесуші ерітінділердің көлемдері, мл.
155 Әрекеттесуші заттар ерітінділерінің біреуінің концентрациясы мен көлемі белгілі болса, осы теңдеуді пайдаланып екінші ерітіндінің концентрациясын анықтауға болады: C Э(1) = (C Э(2) · V2 ) / V1 Ерітіндідегі талдайтын заттың массасын (г) анықтау үшін мына теңдеуді қолданады: m = СЭ ·MЭ· V / 1000 мұнда: CЭ және V – жұмысшы ерітіндісінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен көлемі; МЭ – анықтайтын зат эквивалентісінің молярлық массасы. Ал егер талдау барысында зерттелініп отырған ерітіндінің көлемін өлшеуіш колбада белгілі бір көлемге дейін сумен сұйылтса және титрлеуге оның қажетті аликвотты мөлшері алынатын болса, онда заттың массасын мына формула бойынша есептейді: m = MЭ· СЭ ·V ·Vө.к. / 1000·Vал. мұнда: CЭ және V – жұмысшы ерітіндісінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен көлемі; МЭ – анықтайтын зат эквивалентісінің молярлық массасы, Vө.к. – өлшеуіш колбаның көлемі; Vал. – аликвоттың көлемі. Ерітінділердің концентрациясын белгілеу Молярлы концентрация, СМ әрпімен белгіленеді, 1 дм3 (л) ерітіндідегі еріген заттың моль санын nA, не 1 см3 (мл) ерітіндідегі еріген заттың миллимоль санын көрсетеді. Заттың бір молі оның граммен не миллиграммен алынған молярлы массасы М(X): n(моль)=m(г)/М(X)г/моль; n(ммоль) = m(мг) / М(X) г/ммоль. Ерітіндідегі еріген заттың массасын (m) табу үшін оның моль санын бір мольдің массасына (молярлық масса) көбейту керек. Мысалы, концентрациясы 0,2 M күкірт қышқылының ерітіндісінде CH2 SO4 =0,2 M=0,2 моль/л; M(H2SO4)=98,08 г/моль; m(H2SO4)=0,2 моль/л . 98,08 г/моль=19,6 г/л, яғни 19,6 г H2SO4 бір литр ерітіндіде еріп жүр. Жалпы түрде: m(X)=С . M(X).
156 Эквиваленттің молярлы концентрациясы С(fэ, Х) әрпімен белгіленеді, 1 дм3 (л) ерітіндідегі еріген заттың мольэквивалент санын nЭ, не 1 см3 (мл) ерітіндідегі еріген заттың миллимольэквивалент санын көрсетеді. Мысалы: H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O, немесе: 1/2H2SO4+NaOH=1/2Na2SO4+H2O мольэквивалент H2SO4=1/2 моль H2SO4 1/2 – «эквиваленттік фактор» деп аталады – fэкв. Қышқылдынегіздік реакцияларда fэкв әрекеттесуге қатысқан сутек иондарының санымен, ал тотығу-тотықсыздану реакцияларында тотығу, не тотықсыздану реакциясына қатысқан электрондар санымен анықталады. fэкв мәні жүретін реакцияның теңдігіне байланысты 1сутегі ионына не 1 электронға сәйкес (эквивалентті) заттың (ион, молекула т.б.) үлесін көрсетеді: H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O fэкв(H3PO4)=1 H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O fэкв(H3PO4)=½ H3PO4+3NaOH=Na3PO4+3H2O fэкв(H3PO4)=1/3 не: KMnO4+5FeCl2+8HCl=MnCl2+5FeCl3+4H2O+KCl MnO4 -+8H++5e→Mn2++4H2O fэкв(KMnO4)=1/5 Fe2+ –1e→Fe3+fэкв(Fe)=1 С(fэ, Х) концентрациясы арқылы берілген ерітіндідегі еріген заттың массасын табу үшін оның мольэквивалент санын бір мольэквиваленттің массасына n(Мэ) көбейту керек. Бір мольэквиваленттің массасы молярлық масса мен эквиваленттік фактордың көбейтіндісіне тең: Мысалы, мольэквивалент H2SO4: M(1/2H2SO4) = fэкв(H2SO4) . M(H2SO4) = 1/2 . 98,08=49,04 г/моль. Мольэквивалент KMnO4: M(1/5 KMnO4)=fэкв(KMnO4) . M(KMnO4)=1/5. 158,0=31,6 г/моль. С(1/2H2SO4 ) = 0,1М = 0,1. fэкв моль/л, m(H2SO4) = 0,1fэкв(H2SO4)·M(H2SO4) = 0,1 моль/л 2 1 . 98,08 г/моль = 4,904 г/л C( 5 1 KMnO4)=0,5М
157 m(KMnO4)=0,5.M( 5 1 KMnO4)=0,5. fэкв(KMnO4); m(KMnO4)=0,5 моль/л . 31,16 г/моль=15,8 г/л. Жалпы түрде: m(X)=Сн . fэкв . M(X). Ерітіндінің титрі, Т әрпімен белгіленеді, ол – 1 мл ерітіндідегі еріген заттың грамм, не миллиграмм мөлшері. Егер ерітіндінің молярлы, не нормальды концентрациялары белгілі болса бұл ерітіндінің титрін былай табуға болады: 1000 M(X) V m Т = = CМ ; немесе: ( ) ( ) ; 1000 1000 , f М(Х) Т С f э Х экв Cн М э Х = = Керісінше, ерітіндінің титрі белгілі болса, оның молярлы не нормальды концентрациясы жеңіл табылады: М (Х) Т 1000 М С = ; С С(f X ) н э , f М (Х) T 1000 экв = = ; Мысалы, 250 мл ерітіндіде 24,52 г H2SO4 еріп жүр. Осы ерітіндінің Т, СМ және Сн (fэкв = 1/2) неге тең деген сұраққа былай жауап беруге болады: 0,09804 г/мл 250,0мл 24,52 г V m(H SO ) T 2 4 4 SO 2 H = = = 2 4 2 4 M 1M H SO 98,04 98,04 98,04 0,09804 1000 М (Н SO ) Т 1000 C = = = = 2 4 экв 2 4 2 4 н 2 4 2М H SO 98,04 2 1 0,09804 1000 f (H SO ) M(H SO ) T 1000 2 1 = = = С = С Н S O Жұмысшы ерітіндінің анықтайтын зат арқылы титрі – TЖ/А, бұл анықтайтын заттың 1 мл жұмысшы ерітіндімен әрекеттесетін грамм мөлшері. Мысалы: TH2 SO4 /CaO=0,004679 г/мл, 1 мл күкірт қышқылы 0,004678 г CaO-мен әрекеттеседі. Ерітіндінің эквивалентінің молярлы концентрациясы белгілі болса, оның анықтайтын зат арқылы титрін табу қиын емес: ( ) 1000 f (CaO) M(CaO) T н 2 4 экв / CaO 4 SO 2 H = С Н S O ; ( ) f (СаО) М (СаО) T 1000 2 C 1 C экв /CaO 4 SO 2 H H 2 4 = H S O =
158 Ерітіндінің концентрациясын анықтайтын зат арқылы титрмен белгілеудің тиімділігі – анализдің нәтижесін есептеу жеңілденеді: mА=VЖ . ТЖ/А. Мысалы, темір анықталатын ерітіндіні титрлеуге 20,00 мл ТKMnO4 /Fe=0,005850 г/мл KMnO4 ерітіндісі жұмсалады. Егер 1 мл KMnO4 ерітіндісі 0,005850 г темірмен әрекеттесетін болса, онда 20,00 мл KMnO4 20,00 мл . 0,005850 г/мл грамм темірмен әрекеттеседі: mFe = TKMnO4 / Fe . VKMnO4 = 0,005850 г/мл . 20,00 мл = 0,1170 г. Ерітіндінің проценттік концентрациясы (С %) 100 г ерітіндідегі еріген заттың грамм мөлшерімен белгіленеді. Мысалы, 3 % NaCl ерітіндісі десе, ол 100 г ерітіндіде 3 г NaCl және 97 г су барын көрсетеді. Процентті концентрациядан молярлы не эквиваленттің молярлы концентрациясына ауысу үшін ерітіндінің тығыздығын еске алу керек. Ерітіндінің массасы (Р), оның тығыздығы () және көлемінің (V) арасындағы байланыс P = V . , немесе: V = Р . Мысалы: тығыздығы 1,14 г/мл 20,0 % күкірт қышқылының молярлы және эквивалентінің молярлы концентрацияларын табайық: fэкв (H2SO4) = 1/2. Алдымен 100 г 20,0 % ерітіндінің алатын көлемін табамыз: V= 1,14 Р 100 = = 87,7 мл. 20,0 % ерітіндінің 100 г не 87,7 мл мөлшерінде 20,0 г H2SO4 бар. Содан кейін бұл ерітіндінің титрін, молярлығын және эквиваленттің молярлы концентрациясын табамыз: 0,228 г/мл; 87,7 20,0 V m Т = = = CM (H S O ) 2,32M 98,08 0,228 1000 М (H SO ) Т 1000 2 4 2 4 = = = C H С( H S O ) 4,65М 98,08 2 1 0,228 1000 f (H SO ) M(H SO ) T 1000 2 1 экв 2 4 2 4 2 4 = = = = Жалпы түрде: 100 M(X) C % 1000 = CM ;
159 ( ) (X) C % 10 100 f (X) M(X) C % 1000 2 C 1 экв 2 4 М H S O э = = Стандартты ерітінділерді дайындау Стандартты (титрленген) ерітінділерді дайындаудың бірнеше жолы бар: 1. Алғашқы стандартты заттың дәл массасын аналитикалық таразыда өлшеп, оны өлшеуіш колбада еріту (стандарттық заттар, не фиксаналдар әдісі). Еріген заттың массасы (m) мен алынған ерітіндінің көлемі белгілі болса (V), бұл ерітіндінің титрін табу қиын емес: T = m/V. Дәл массасын өлшеуге мынадай шарттарға жауап беретін заттар пайдаланылады: а) Зат химиялық таза болуы керек, бөгде қоспалардың мөлшері 0,05-0,1 %- тен аспауы керек. б) Заттың құрамы белгілі химиялық формулаға сәйкес болуы керек. в) Қатты және ерітінді түріндегі заттың құрамы ауада сақтағанда тұрақты болуы керек. г) Өлшеу қатесінің мәнін азайту үшін алған заттың молекулалық массасы үлкен болғаны қажет. Тәжрибеде стандартты ерітінділер дайындауға жиі фиксаналдар пайдаланылады. Фиксанал – дәнекерленген шыны ампулаға салынған, 1 л белгілі концентрациялы (С(fэкв,Х)=0,1М ерітінді дайындауға сәйкес, дәл өлшенген зат. Фиксаналды пайдаланып ерітінді дайындау үшін ампуланың ішіндегі затты толығымен 1 л өлшем колбасында ерітеді. 2. Егер зат жоғарыда келтірілген шарттарға жауап бермесе, онда концентрациясы жуық мәнмен белгілі ерітінді дайындалады да, оның дәл концентрациясы басқа стандартты ерітіндіні пайдаланып анықталады. Ерітіндінің концентрациясын анықтағанда да және анализ жүргізгенде де титрлеудің келесідей екі жолын пайдалануға болады: 1. Алғашқы стандартты не анализдейтін заттың нақты мөлшерін өлшем колбасында ерітеді, белгіге шейін сумен толтырып
160 ерітіндіні дұрыстап араластырады. Ол үшін тығынмен жабылған колбаны бірнеше рет аударады. Осы ерітіндінің пипеткамен аликвотты мөлшерін алып, оны титрлейді. 2. Алғашқы стандартты (не анализдейтін) заттың массасы бір-біріне жуық жеке нақты мөлшерлерін алады, әрқайсысын суда ерітіп, алынған ерітінділерді титрлейді. Бұл әдіс жеке нақты мөлшерлер әдісі деп аталады. Титриметриялық анализдегі есептеулердің негізі эквиваленттер заңдылығына сүйенген. Реакцияласатын заттардың эквиалентті мөлшерлері бір-біріне тең (nЭ1 = nЭ2 ). Осыдан эквиваленттің молярлы концентрациясына ауыссақ химиялық анализдің негізгі есептеу теңдіктерін аламыз. Эквиваленттің молярлы концентрацияның анықтамасы бойынша ол 1 л ерітіндідегі еріген заттың мольэквивалент (мэкв), не 1 мл ерітіндідегі – миллимольэквивалент (ммэкв) мөлшері. Сондықтан, көлемнің осы концентрацияға көбейтіндісі (С1(fэ) . V1) осы көлемдегі заттың реакцияға қатысатын ммэкв мөлшерін көрсетеді. Екінші заттың да осындай ммэкв мөлшері реакцияға қатысады (С2(fэ) . V2), яғни, С1(fэ) .V1 = С2(fэ) .V2 немесе: Cн1 V1 Cн2 V2 = Мысалдар: 1. 25,00 мл тұз қышқылын титрлеуге 32,20 мл 0,0950 М натрий гидроксидінің ерітіндісі жұмсалады. Тұз қышқылы эквивалентінің молярлы концентрациясы неге тең? СHCl . VHCl = СNaOH . VNaOH 0,1224M 25,00 0,0950 32,20 V C V C HCl NaOH NaOH HCl = = = 2. 1 л 0,1 М тұз қышқылының ерітіндісін дайындау үшін оның 12,10 М ерітіндісінің қандай көлемін алу керек? С΄HCl . V΄HCl = С΄΄HCl . V΄΄HCl 8,60 12,10 1000 0,1 12,10 V 1000м0 0,1 = = = мл 3. 250 мл өлшемдік колбадағы барий гидроксидінің ерітіндісінен титрлеуге оның 20,0 мл алынды, онымен реакцияласуға 22,40 мл 0,09884 М HCl ерітіндісі жұмсалды. Барий гидроксидінің мөлшерін (m) табу керек.
161 Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O, fэкв (Ba(OH)2 = ½ С(1/2Ba(OH)2 ) .VBa(OH)2 = СHCl.VHCl ( ) Ba(OH)2 2 C 1 20,00=0,09884. 22,40 ( ) 0,1108 20,00 22,40 0,09884 Ba(OH) 2 C 1 2 = = М Осыдан: ( ) 0,009491 1000 171,36 2 1 0,1108 1000 ) 2 ) M(Ba(OH) 2 (Ba(OH) экв f 2 Ba(OH) 2 C 1 2 Ba(OH) T = = = г/мл . 250,0 мл ерітіндіде: m=T. 250,0 = 0,009491 г/мл . 250,0 мл = 2,373 г Ba(OH)2 бар. Жалпы түрде: V 1000 C V f (Ba(OH) ) M(Ba(OH) ) 250,0 m 2 Ba(OH) HCl HCl экв 2 2 / 250мл 2 Ba(OH) = 4. 2,606 г техникалық сода 250,0 мл өлшемдік колбада ерітілген. Осы ерітіндінің 25,00 мл көлемімен әрекеттесуге 22,45 мл 0,1095 М тұз қышқылы жұмсалды (индикатор метил-оранж). Na2CO3-тің массалық үлесі неге сәйкес? Метилоранж индикаторы қатысындағы реакцияның теңдігі: Na2CO3 + 2HCl = H2O + CO2 + 2NaCl, fэкв.(Na2CO3) = 1/2 = = 3 CO 2 Na 1000 V о.к. ) V 3 CO M(Na2 ) 3 CO 2 (Na экв f HCl C HCl V 3 CO 2 Na m 1,303 25,00 1000 105,98 250 2 1 0,1095 22,45 = = г. ( ) 50,00% 2,606 1,303 100 m m 100 Na CO % лш. 3 CO 2 Na 2 3 = = = Жеке нақты мөлшерлер әдісі бойынша есептеу Мысалдар: 1. 0,1590 г кез келген судың көлемінде еріген қымыздық қышқылын титрлеуге 24,60 мл NaOH ерітіндісі жұмсалған. Осы ерітіндінің эквивалентінің молярлы концентрациясы мен титрі неге сәйкес? (Қымыздық қышқылы – H2C2O4 . 2H2O).
162 Бұл есепті шығару үшін екі реакцияға қатысатын заттың мольэквивалент мөлшерлерін табу керек. Реакция мынандай теңдікпен жүргендіктен: H2C2O4 + 2NaOH = Na2C2O4 + 2H2O, fэкв (H2C2O4) = 1/2 Mr/fэкв(Х)М(Х)г/моль, немесе: мэкв. 126,05 2 1 0,1590 M(H C O 2H O) 2 1 m 2 2 4 2 O2 2H 4 O2 C2 H = Екінші жағынан NaOH ерітіндісінің бастапқы концентрациясы болса, ол 1 л ерітіндіде С мольэквивалент NaOH, не 1 мл-де С/1000 мольэквивалент NaOH бар екенін көрсетеді. Осыдан реакцияға қатысқан 24,60 мл NaOH ерітіндісіндегі мольэквивалент мөлшері: 1000 24,60 C 1000 VNaOH CNaOH NaOH = Эквивалент заңдылығынан: мэкв NaOH = мэкв H2C2O4 . 2H2O 63,03 0,1590 1000 24,60 CNaOH = , осыдан: 0,1026 24,60 63,03 0,1590 1000 CNaOH = = M 0,004103 1000 0,1026 39,99 1000 C f (NaOH) M(NaOH) T NaOH экв NaOH = = = г/мл Бұл есепті ерітіндінің анықтайтын зат арқылы титрін пайдаланып та шығаруға болады – TNaOH/H2 C2 O4 .2H2 O: 0,006382 24,60 0,1590 V m Т NaOH O2 2H 4 O2 C2 H O2 2H 4 O2 C2 NaOH/H = = = г/ мл Бұл 1 мл NaOH ерітіндісі 0,006382 г H2C2O4 . 2H2O -пен әрекеттесетінін көрсетеді. Эквивалентті нүктеде заттардың эквивалентті мөлшерлері әрекеттесетін болғандықтан: 1000 С f (Н С O 2H O) M(Н С O 2H O) Т NaOH экв 2 2 4 2 2 2 4 2 O2 2H 4 O2 C2 NaOH/H =
163 Осыдан: 0,1026 . 63,03 0,006382 1000 f (Н С O 2H O) M(Н С O 2H O) T 1000 С экв 2 2 4 2 2 2 4 2 O2 2H 4 O2 С2 NaOH/Н NaOH = М = = 2. Сірке қышқылының ерітіндісін титрлеуге 20,50 мл 0,1145М NaOH ерітіндісі жұмсалды. Есепте неше грамм сірке қышқылы болғаны? Жоғарыда келтірілгендей NaOH-тың мольэквивалент мөлшері 1000 С V n (NaOH) NaOH NaOH э = , реакцияға осыншама мольэквивалент (nэ(CH3COOH)) сірке қышқылы қатысады nэ(NaOH) = nэ(CH3 COOH). = = 1000 С V f (CH COOH) M(CH COOH) m NaOH NaOH экв 3 3 COOH) 3 (CH 0,1410 1000 0,1145 20,50 60,05 = = г. 3. Техникалық бураның 0,2298 г мөлшері судың белгісіз көлемінде ерітілді. Осы ерітіндіні титрлеуге 10,60 мл 0,1000 М HCl ерітіндісі жұмсалды. Таза бураның массалық үлесін табу керек. Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl fэкв(бура) = 2 1 ; nэ(бура) = nэ(HCl) 1000 C V f ( ) М (б) m HCl HCl экв О(б) 2 10H 7 O4 B2 Na = б ; ( ) 93,24% 1000 0,2298 381,38 100 2 1 0,1000 10,60 1000 m С V f ( ) М(б) 100 бура % лш HCl HCl экв = = = б Кері титрлеу әдісі бойынша есептеу Анализдейтін ерітіндіге (В) стандартты ерітіндінің (А) артық мөлшері қосылады, артық қалған А-ның мөлшерін екінші бір стандартты ерітіндімен (С) титрлейді. Мысалы, Фольгард әдісімен Cl- ионының концентрациясын анықтау:
164 NaCl + AgNO3 → AgCl + Na NO3 (артық қалған AgNO3) артық қалған AgNO3 + NH4SCN → AgSCN +NH4NO3 Егер AgNO3, NH4SCN ерітінділері эквиваленттерінің малярлы концентрациялары және титрлеуге жұмсалған көлемдері белгілі болса, хлор-ионының мөлшерін былай табуға болады: 1000 (C V C V ) f (Cl ) M(Cl ) m(Cl ) - SCN экв 4 SCN NH 4 NH 3 AgNO 3 - AgNO − = − (СAgNO3 . VAgNO3 – СNH4 SCN . VNH4 SCN) – хлор-ионымен реакцияласуға кеткен AgNO3 ерітіндісінің миллимольэквивалент мөлшері. Егер анализде өлшемдік колба мен пипетка пайдаланылса: ( ) ( ) пип A A C C экв o.к. 1000 V (C V C V ) f (B) M(B) V m(B) − = f f э э БЕЙТАРАПТАУ ӘДІСІ Бейтараптау әдісінің негізінде қышқыл мен негіз арасындағы реакция жатыр: Н + + ОН- = Н2О Жұмысшы ерітінділері: қышқылдар мен сілтілердің ерітінділері. Бұл әдіске алкалиметрия және ацидиметрия жатады. Егер қышқылдардың мөлшерін анықтау үшін концентрациясы белгілі сілті ерітінділері қолданылса, алкалиметрия деп аталады. Ал егер сілтілердің мөлшерін талдау үшін концентрациясы белгілі қышқыл ерітінділері пайдаланылса, ацидиметрия деп аталады. Анықталатын заттар: қышқылдар, сілтілер, гидролизге ұшырайтын тұздар. Әдістің маңызды индикаторлары: метил қызыл-сары, метил қызыл, лакмус, фенолфталеин. Қышқылдық-негіздік титрлеу үрдісінде сутек иондарының концентрациясы (pH) өзгереді. pH мәні эквиваленттік нүктеде күрт өзгереді.
165 Өзiн-өзi тексеру сұрақтары: 1. Титриметрлік деп қандай талдау әдісі аталады? 2. Стандартты ерітінді деп қандай ерітіндіні айтады? 3. Жұмысшы ерітіндісі (титрант) деп қандай ерітіндіні айтады? 4. Эквиваленттің молярлық концентрация нені көрсетеді? 5. Титр деген не? 6. Титриметрлік әдістің қандай түрлерін білесің? 7. Эквиваленттік нүкте деген не? 8. Қандай үрдісті титрлеу деп атайды? 9. Титрлеуге сынама алуда қандай ыдыс пайдаланылады? 10. Қышқылдардың титрі қандай зат бойынша анықталады? Бақылау сұрақтары мен жаттығулар: 1. Титриметриялық анализдің негізі, оның гравиметриялық анализден қандай айырмашылығы бар? 2. Титриметриялық анализде пайдаланылатын реакциялар қандай шарттарға жауап берулері керек? 3. Қандай заттарды “алғашқы”, “стандартты” заттар дейді, оларға қандай шарттар қойылады? 4. Фиксанал деген не? 5. Титрант, стандартты ерітінді, титрлеудің соңғы нүктесі, эквивалентті нүкте деген ұғымдардың қысқаша түсінігін беріңдер. 6. Молярлы ерітінді, эквиваленттің молярлы концентрациясы, мольэквивалент деген ұғымдардың түсінігін беріңдер. 7. Төмендегі реакциялардағы қышқыл, негіз, тұздардың мольэкиваленттері неге тең? H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + 2H2O H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O K2Cr2O7 + 2BaCl2 + H2O = 2BaCrO4 + 2HCl + 2KCl 8. Мына реакциялардағы тотықтырғыштар және тотықсыздандырғыштардың мольэквиваленттері неге тең? K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O + K2SO4
166 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5KNO3 + 3H2O KClO3 + 6HCl + 6FeCl2 = 6FeCl3 + KCl + 3H2O 9. Мына ерітінділердің титрін және эквиваленттің молярлы концентрациясын есептеңдер: а) HCl 4,0106 г/л в) BaCl2 . 2H2O 2,0036 г /250 мл б) H2SO4 2,4029 г / 500 мл г) Na2CO3 1,3250 г / 250 мл 10. Мына ерітінділердегі химиялық қосылыстардың массасын (г) табыңдар: а) 200,0 мл 0,120 М NaOH б) 50,0 мл 0,200 М H2SO4 С(1/2 H2SO4) в) 500,0 мл 0,010 М KMnO4 С(1/5 KMnO4) г) 25,0 мл 0,100 М KSCN 11. 3,0 л 0,100 М HNO3 ерітіндісін дайындау үшін 2,000 М азот қышқылының неше миллилитрін алу керек? 12. Тығыздығы 1,396 г/мл 40,00% CaCl2 ерітіндісінің эквивалентінің молярлы концентрациясын есептеңдер. 13. Тығыздығы 1,69 г/мл 85,00% H3PO4 бар ерітіндінің молярлығын есептеңдер. 14. 1,5 л 0,050 М тұз қышқылының ерітіндісін дайындау үшін тығыздығы 1,098 г/мл 20,00 % ерітіндінің қандай көлемін алу керек? 15. Құрамында 0,2586 г Na2B4O7 . 10H2O бар ерітіндіні титрлеуге 29,75 мл тұз қышқылы жұмсалды. Тұз қышқылы эквивалентінің молярлы концентрациясын және титрін есептеңдер. Тест тапсырмалары: 1. Титрлеуде индикаторлар қандай мақсатта қолданылады? 1) әрекеттесуші заттар арасындағы реакцияның аяқталғанын анықтау үшін; 2) әрекеттесуші заттар арасындағы эквивалентті қатынасты анықтау үшін; 3) әрекеттесуші заттардың реакция өнімдеріне толық ауысқан сәтін анықтау үшін; 4) ерітіндінің бейтарап реакциясының сәтін анықтау үшін;
167 5) дұрыс жауап көрсетілмеген. 2. Келтірілген теңдеулердің қайсысы А заты ерітіндісі титрін есептеуге дұрыс болып табылады? 1) ( ) ( ) 1000 V М А m A Э еріт. ; 2) 100 ( ( ) m еріт) m A ; 3) ( ) ( ) 1000 V М А m A еріт. ; 4) Vеріт. m(A) ; 5) барлық жауаптар дұрыс емес. 3. Титрлеу нәтижесі бойынша А заты массасын келтірілген теңдеулердің қайсысымен есептеуге болады? 1) о к н T Э пип V C V M А V . . 1000 ( ) ; 2) . . 1000 ( ) ïèï Ì T Ý î ê V C V M À V ; 3) . . 1000 ( ) пип н T Э о к V C V M А V ; 4) . . 1000 ( ) пип T о к V Т V M А V ; 5) А н T V C V . 4. Қайсы теңдеу жұмыс ерітіндісінің нормальдығын (Сн) оның анықталатын зат бойынша титрімен (ТА/В) дұрыс байланыстырады? (MЭ – анықталатын зат эквивалентінің молярлы массасының ). 1) А В Э Т М / А н 1000 C = ; 2) ( ) 1000 C А / н М В Т Э А В = ; 3) 1000 C А / н МЭ Т А В = ; 4) 1000 C А / н = Э А В М Т ; 5) С / 1000 А н = МЭ ТА В 5. Қандай жағдайларда жұмыс ерітіндісінің концентрациясын алғашқы зат бойынша анықтау қажет? 1) жұмыс ерітіндісін дайындауға сұйық затты қолданған жағдайда; 2) жұмыс ерітіндісін дайындау үшін қолданылатын зат кристаллогидрат болғанда; 3) жұмыс ерітіндісі интенсивті боялған жағдайда; 4) жұмыс ерітіндісінің нормальдығы уақыт бойынша өзгергенде немесе жұмыс ерітіндісін дайындау үшін қолданылатын зат гигроскопты болса; 5) нормальдықты алғашқы зат бойынша анықтауды әрқашан да өлшеумен алмастыруға болады. 6. Қандай жағдайларда кері титрлеу тәсілі қолданылады? 1) титрант пен жұмыс ерітіндісі арасындағы реакция тез жүретін жағдайда;
168 2) титрлеуге индикатор таңдап алу мүмкін болмайтын жағдайда; 3) титрлеу барысында реакция өте баяу жүретін жағдайда; 4) әрекеттесуші заттардың тотығу-тотықсыздану потенциалдары шамасының бір-бірінен айырмашылығы үлкен болған жағдайда; 5) әрекеттесуші заттардың тотығу-тотықсыздану потенциалдары шамасы жағынан бір-біріне жақын болған жағдайда. 12-зертханалық жұмыс НАТРИЙ ТЕТРАБОРАТЫНЫҢ (БУРАНЫҢ) СТАНДАРТТЫ ЕРІТІНДІСІН ДАЙЫНДАУ Жұмыстың мақсаты: Құрғақ бастапқы заттың өлшендісінен стандартты ерітінді дайындап үйрену және оның титрі мен эквивалентісінің молярлық концентрациясын есептеу. Керектi құралдар мен реактивтер: Натрий тетрабораты, көлемі 250 мл өлшеуіш колба, құйғы, ыстық дистилденген су. Тұз қышқылының эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен титрін анықтау үшін бастапқы зат ретінде ең лайықтысы натрий тетрабораты Na2B4O7 болып табылады, гидролизге ұшырайтындықтан оның судағы ерітінділері сілтілік реакция береді. Na2B4O7 + 5H2O = 2NaОН + 4H3BO3 Реакциядан шыққан негізді қышқылмен әрекеттестіруге болды. Сондықтан оларды қышқылдармен титрлейді: NaОН + 2HCl = NaCl + H2O Бура ерітіндісі мен тұз қышқылы арасындағы қорытынды теңдеу 6-зертханалық жұмыста көрсетілген. 1 мольдің массасы: Na2B4O7·10H2O = 381,42 г. Эквивалент молінің массасы: 381,42 : 2 = 191,71 г.
169 Көлемі 250 мл, эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л бура ерітіндісін дайындау үшін 4,7677 г бура қажет. Бірақ осындай өлшендіні өлшеу қиын, сондықтан 5 г өлшеп алады. Жұмысты орындау барысы: 1. Бураның өлшендісін көлемі 250 мл өлшеуіш колбаға салып, үстіне аздаған ыстық дистилденген су құйып, араластырып ерітеді. Толық еріп болған соң, салқын суқұбыры астында суытып, үстіне тағы да дистилденген су құйып, ерітінді деңгейін белгіге дейін жеткізеді. Колбаны тығынмен жауып, жақсылап араластырады. 2. Бураның титрі мен эквиваленттісінің молярлық концентрациясын мына формулалар бойынша есептейді: T = mб / Vколба CЭ(б) = Tб ·1000 / MЭ (б) мұнда: mб - бураның массасы, г; Vколба - колбаның көлемі, г/мл. 13-зертханалық жұмыс БУРАНЫҢ СТАНДАРТТЫ ЕРІТІНДІСІ БОЙЫНША ТҰЗ ҚЫШҚЫЛЫ ЕРІТІНДІСІНІҢ ЭКВИВАЛЕНТІНІҢ МОЛЯРЛЫҚ КОНЦЕНТРАЦИЯСЫ МЕН ТИТРІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Тұз қышқылы ерітіндісінің дәл концентрациясын онымен натрий тетраборатының стандартты ерітіндісін титрлеу арқылы анықтау. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквиваленттісінің молярлық концентрациясы шамамен 0,1 моль∕л тұз қышқылының ерітіндісі, бураның стандартты ерітіндісі, метил қызыл-сары, титрлеуге арналған колба, өлшеуір, сыйымдылығы 10 мл өлшемді тамшуыр. Жұмыстың мәні бураның стандартты ерітіндісін, метил қызылсары индикаторы қатысында сарыдан қызыл-сары түске айналғанша, анықталатын тұз қышқылының ерітіндісімен титрлеу болып табылады.
170 Бура ерітіндісі мен тұз қышқылы арасындағы қорытынды теңдеуді былайша көрсетуге болады: Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 2NaCl + 4H3BO3 Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірге HCI ерітіндісін құйып, деңгейін нөлге келтіреді. 2. Тамшуырмен 10 мл бураның стандартты ерітіндісін өлшеп алып, конустық колбаға құяды. 3. Үстіне 2-3 тамшы метил қызыл-сары тамызып, сарыдан қызыл-сары түске айналғанша HCI ерітіндісімен титрлейді. Өлшеуірден титрлеуге кеткен HCI көлемін жазып алады. Титрлеуді үш рет қайталап, кеткен көлемнің орташа мәнін табады. Тәжірибенің нәтижелерін кестеге енгізеді: № Vб, мл VHCl, мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 2 3 Vop Орташа шамадан ауытқуды мына формула бойынша есептейді: ∆= Vi - Vop мұнда: Vi - нақтылы титрлеуге кеткен титрант көлемі. 4. Тұз қышқылы ерітіндісінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен титрін мына формулалар бойынша есептейді: СЭ(HCI) = CЭ(б) ·Vб / V(op)HCI ТHCI = С Э(HCI)·MЭ(HCI) / 1000 14-зертханалық жұмыс СІЛТІ ЕРІТІНДІСІН ДАЙЫНДАУ ЖӘНЕ ОНЫҢ КОНЦЕНТРАЦИЯСЫН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Қымыздық қышқылының стандартты ерітіндісі бойынша натрий гидроксиді (немесе калий гидроксиді) ерітіндісінің концентрациясын анықтау.
171 Керектi құралдар мен реактивтер: Құрғақ натрий немесе калий гидроксиді, көлемі 250 мл өлшеуіш колба, эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л қымыздық қышқылының ерітіндісі, 1% фенолфталеиннің спиртті ерітіндісі, өлшеуір, титрлеуге арналған колба, сыйымдылығы 10 мл өлшемді тамшуыр. Сілтілердің жұмысшы ерітінділерінің концентрациясын анықтау үшін стандартты зат ретінде қымыздық қышқылын H2C2O4·2H2O қолданады. Жұмыстың мәні натрий (немесе калий) гидроксидінің белгісіз концентрациясын қымыздық қышқылының стандартты ерітіндісімен фенолфталеин қатысында титрлеу болып табылады. Талдау жүргізу жолы: 1. Көлемі 250 мл өлшеуіш колбаға шамамен 1 г құрғақ натрий немесе калий гидроксидін салады және үстіне аздаған дистилденген су құйып, ерітеді. Содан кейін ерітіндінің көлемін белгіге шейін жеткізеді және мұқият араластырады. 2. Өлшеуірлерді H2C2O4 және NaOH ерітінділерімен толтырып, деңгейлерін нөлге келтіреді. 3. Өлшеуірден 10 мл қымыздық қышқылының ерітіндісін өлшеп алып, титрлеуге арналған колбаға құяды, оған 2-3 тамшы фенолфталеин қосады және 30 секунд ішінде жойылмайтын әлсіз қызғылт түс пайда болғанша сілті ерітіндісімен титрлейді. Титрлеуге кеткен сілтінің көлемін өлшеп алады. Титрлеуді үш рет қайталайды. Есептеуге орташа шамасын алады. Тәжірибенің нәтижелерін кестеге енгізеді: № VNaOH, мл V қ., мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 2 3 Vop
172 4. NaOH ерітіндісінің СЭ мен T мына формулалар бойынша есептеп шығарады: СЭ(NaOH) = CЭ(H2C2O4) ·V(H2C2O4) / V(op)NaOH ТHCI = С Э(NaOH)·MЭ(NaOH) / 1000 15-зертханалық жұмыс СУДЫҢ КАРБОНАТТЫ КЕРМЕКТІГІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Судың карбонатты кермектігін анықтау. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л тұз қышқылының ерітіндісі, метил қызыл-сары ерітіндісі, өлшеуір, көлемі 100 мл өлшегіш цилиндр, 250 мл ерітіндіні титрлеуге арналған колба. Судың кермектігі өндірісте, ауыл шарушылығында және үй тұрмысында қажетсіз. Судың құрамында кальций және магний тұздарының болуы судың кермектігін тудыратыны белгілі. Кермекті деп кальций және магний иондарының мөлшері көп суды айтады. Ca2+ және Mg2+ иондары концентрацияларының қосындысы судың кермектігінің сандық өлшемі болып табылады: К(су) = С(Сa2+) + C(Mg2+) Кермектікті 1 л судағы кальций және магний иондарының эквиваленттерінің миллимоль санымен өлшейді. 1 л жұмсақ суда 4 ммоль/л-ден кем, орташа кермекті суда 4-8 ммоль/л, кермекті суда 8-12 ммоль/л және өте кермекті суда – 12 ммоль/лден артық болады. Судың жалпы кермектігі карбонатты және карбонатсыз болып бөлінеді. Карбонатты немесе уақытша кермектік, су құрамындағы кальций және магний гидрокарбонаттарының мөлшерімен анықталады. Карбонатты емес (тұрақты) кермектікті кальций мен магнийдің сульфаттары, нитраттары, хлоридттері және басқа да ерімтал тұздары тудырады. Карбонатты және карбонатты емес кермектіктердің қосындысы жалпы кермектікті береді. Судың жалпы кермектілігін комплексонметрлік әдіспен (17-зертханалық жұмыс) анықтайды. Ал карбонатты емес кермектікті жалпы
173 кермектік (17-зертханалық жұмыс) пен карбонатты кермектіктің (8-зертханалық жұмыс) айырымы береді. Карбонатты кермектікті судың белгілі бір көлемін, метил қызыл-сары индикаторы қатысында, HCI жұмыс ерітіндісімен титрлеу арқылы анықтайды: Ca(HCO3)2 + 2HCl = CaCl2 + H2O + 2CO2↑ Mg(HCO3)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O + 2CO2↑ Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді концентрациясы белгілі HCI ерітіндісімен толтырып, деңгейін нөлге келтіреді. 2. 100 мл суды өлшегіш цилиндрмен өлшеп, конустық колбаға құяды. Үстіне 4-5 тамшы метил қызыл-сары тамызып, ерітіндінің түрі сарыдан қызыл-сары түске айналғанша, HCI ерітіндісімен титрлейді. Титрлеуді үш қайтара жүргізеді, есептеуге көрсеткіштердің орташа шамасын алады. Тәжірибенің нәтижелерін кестеге енгізеді: № Vсу, мл VHCl, мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 2 3 Vop 3. Карбонатты кермектікті мына формула бойынша есептейді: Kсу = СЭ(HCI) ·V(HCI) ·1000/ V(cу) Талдау нәтижелері бойынша судың кермектігіне қорытынды жасалады. 16-зертханалық жұмыс СҮТТІҢ ҚЫШҚЫЛДЫҒЫН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Сүттің нағыз сапасын анықтайтын көрсеткіштердің бірі болып табылатын, сүттің қышқылдығын анықтаудың әдістемесімен таныстыру.
174 Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л NaOH ерітіндісі, фенолфталеиннің спирттегі 1% ерітіндісі, өлшегіш цилиндр, титрлеуге арналған колба, өлшеуір. Сүттің қышқылдығы, оның құрамындағы ақуыздардың қышқылдық қасиетінен, көмір қышқылында еріген фосфор және лимон қышқылдарының тұздары болуынан пайда болады. Сүт қантын ашытатын микроағзалардың өсуі әсерінен, сүт қанты бірте-бірте сүт қышқылына (СН5СНОНСООН) айнала береді, сүттің қышқылдығы артады. Неғұрлым сүт көбірек тұрып қалса, солғұрлым оның қышқылдығы арта түседі. Сүттің қышқылдығы Тернер градусымен өлшенеді. Тернердің бір градусы деп, 100 мл сүттегі қышқылдарды нейтралдауға кеткен эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л NaOH-тың 1 мл ерітіндісін айтады. Сүттің қышқылдығы бойынша оның жаңа екенін, яғни сапасын білуге болады. Егер сүттің қышқылдығы 16-20 Тернер градусынан төмен болса, сүт ашымаған; ал егер одан жоғары болса, онда ол ашып кеткен. Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді концентрациясы белгілі NaOH ерітіндісімен толтырады. 2. Өлшегіш цилиндрмен конустық колбаға 10 мл сүт, 50 мл дистилденген су, 4-5 тамшы фенолфталеин құяды және жақсылап араластырады. NaOH ерітіндісімен ақ шалап тәріздес ерітіндіден ақшыл қызғылт түсті шалапқа айналғанша титрлейді. Тәжирибе нәтижелерін кестеге енгізеді: № Vсүт, мл VNaOH, мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 2 3 Vop
175 3. Егер NaOH ерітіндісінің концентрациясы 0,1 моль∕л болса, сүттің қышқылдығына мына формула бойынша анықтайды: Қсүт = V NaOH ·10 Егер NaOH ерітіндісінің концентрациясы 0,1 моль∕л-ден өзгеше болса, төмендегі формула бойынша 0,1 моль∕л NaOH ерітіндісінің қандай көлемі кететінін табады: V0,1 = СЭ(NaOH) ·VNaOH / 0,1 мұнда: V0,1 - эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,1 моль ∕л NaOH ерітіндісіне сәйкес келетін сілтінің көлемі. 17-зертханалық жұмыс КҮКІРТ ҚЫШҚЫЛЫНЫҢ МАССАСЫН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Ерітіндідегі күкірт қышқылының массасын (г) анықтауды бақылау жұмысы ретінде жүргізу. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л NaOH ерітіндісі, фенолфталеиннің спирттегі 1% ерітіндісі, өлшеуір, титрлеуге арналған колба. Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді концентрациясы белгілі NaOH ерітіндісімен толтырады. 2. Оқытушыдан конустық колбада күкірт қышқылының ерітіндісін алады, үстіне 2-3 тамшы фенолфталеин тамызып, түссізден ақшыл қызғылт түс пайда болғанша NaOH ерітіндісімен титрлейді. 3. Күкірт қышқылының массасын мына формула бойынша есептейді: m(H2SO4) = (MЭ(H2SO4) · CЭ(NaOH)VNaOH) / 1000 Ал егер талдау барысында зерттелініп отырған күкірт қышқылы ерітіндісінің көлемін өлшеуіш (100 мл-лік) колбада белгілі бір көлемге дейін сумен жеткізіп сұйылтса және титрлеуге оның қажетті аликвотты (10 мл) мөлшері алынатын болса, онда күкірт қышқылының массасын мына формула бойынша есептейді: m(H2SO4) = (MЭ(H2SO4) · CЭ(NaOH) ·VNaOH · Vө.к.) / 1000· Vал
176 4. Оқытушыдан есептің жауабын тексереді және анықтаудың салыстырмалы қатесін (%) мына формула бойынша есептейді: ∆Xc= (mтеор.- mтдж)·100% / mтеор. Бақылау сұрақтары: 1. 25 мл барий гидроксидін титрлеуге 15 мл 0,2 моль∕л тұз қышқылының ерітіндісі кетті. Барий гидроксиді ерітіндісінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен титрін анықта: a) 0,2000 моль/л және 0,02035 г /мл ә) 0,1200 моль/л және 0,01026 г/мл б) 0,3001 моль/л және 0,03021 г/мл в) 0,4532 моль/л және 0,03335 г/мл г) 0,02654 моль/л және 0,0235 г/мл 2. Ерітіндінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен титрін анықта, егер 500 мл ерітіндіде 10,6 г натрий карбонаты болса: a) 0,4 моль/л және 0,02120 г/мл ә) 0,04 моль/л және 0,00212 г/мл б) 0,2 моль/л және 0,01060 г/мл в) 0,1 моль/л және 0,005300 г/мл г) 1 моль/л және 0,05300 г/мл 3. Магний гидроксидінің белгілі бір көлемін титрлеуге 20 мл 0,01 моль∕л азот қышқылының ерітіндісі кетті. Ерітіндідегі магний гидроксидінің массасын анықта: a) 0,1000 г б) 0,0580 г ә) 0,0200 г в) 0, 0356 г г) 0,4567 г 4. 200 мл суқұбыры суын титрлеуге Т = 0,0032 г/мл тұз қышқылының 12,8 мл ерітіндісі кетті. Судың кермектігін (ммоль/л) анықта: a) 0,4 ммоль/л ә) 5,6 ммоль/л б) 1,2 ммоль/л в) 2,0 ммоль/л г) 9,0 ммоль/л 5. Сүттің қышқылдығын анықта, егер оның 10 мл көлемін титрлеуге 3,5 мл 0,08 моль∕л NaOH ерітіндісі кетсе: a) 10о Тернер б) 45о Тернер ә) 20о Тернер в) 28о Тернер г) 5о Тернер
177 6. Қышқылдық-негіздік титрлеу әдісі негізінде қандай иондар арасындағы реакция жатады? а) 2I- - 2e = I2 ә) Ag+ + I- = AgI б) Ag+ +Cl- = AgCl в) H+ + OH- = H2O г) Ba2+ + SO4 2- = BaSO4 7. Судың кермектігін қандай тұздардың болуы тудырады? а) Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 ә) KCl, NaCl б) Na2SO4, K2SO4 в) Na2CO3, K2CO3 г) KNO3, NaNO3 8. Егер ерітіндінің рН = 2 болса, онда Сн+ пен Сон- неге тең? а) 10 -2 , 10 -12 б) 10 -10 , 10 -4 ә) 10 -12 , 10 -2 в) 10 -10 , 10 -2 г) 10 -4 , 10 -10 9. Қышқылдық-негіздік титрлеу сызығын қандай координаталарда тұрғызады? а) рН – титрант көлемі ә) Анықтайтын зат концентрациясы – титрант көлемі б) Титрант концентрациясы – титрант көлемі в) Сутек иондарының концентрациясы – титрант көлемі г) Гидроксид иондарының концентрациясы – титрант көлемі 10. Сүттің қышқылдығының өлшем бірлігі қандай? а) Кельвин градусы б) Тернер градусы ә) Цельсий градусы в) Фарингейт градусы г) Алкоголь градусы 11. Күкірт қышқылы эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л ерітіндісінің (ρ = 1,03 г/мл) проценттік концентрациясы қандай? а) 1,00% б) 0,5% ә) 20% в) 0,475% г) 0,003% ТОТЫҒУ-ТОТЫҚСЫЗДАНУ ТИТРЛЕУ ӘДІСТЕРІ ПЕРМАНГАНАТМЕТРЛЕУ Перманганатметрлеу деп жұмысшы ерітіндісі ретінде калий перманганаты ерітіндісі (KMnO4) пайдаланылатын титриметрлік талдау әдісін айтады. Калий перманганаты қышқылдық, бейтарап және сілтілік ортада да тотықтырғыштық
178 қасиет көрсетеді. Оның тотықтырғыштық қасиеті қышқылдық ортада күшейе түседі: MnO4 - + 8H+ + 5е- = Mn+2 + 4H2O; Е0 = +1,52 В Калий перманганаты эквиваленттісінің молярлық массасы тотықтырғыш ретінде мынаған тең: MЭ (KMnO4) = 158,04/5 = 31,6 г/моль Перманганатметрлеу әдісі арқылы тек тотықсыздандырғыштың ғана емес, сонымен қатар тотықтырғыштың да сандық мөлшерін анықтауға болады. Тотықсыздандырғышты перманганаттың жұмысшы ерітіндісімен тікелей титрлеу арқылы анықтайды. Тотықтырғыштарды анықтауда кері титрлеу әдісі қолданылады: тотықтырғыш ерітіндісіне титрленген тотықсыздандырғыштың белгілі бір көлемін құйып, оның артық қалған мөлшерін калий перманганатының ерітіндісімен титрлейді. Калий перманганаты ерітіндісінің түсі қызғылт-күлгін түсті қышқылдық ортада, оның ерітіндісімен тотықсыздандырғыш ерітіндісін титрлегенде, перманганат ерітіндісінің түсі түссізденіп отырады. Заттар перманганатпен түгел тотығып болған кезде, оның артық бір тамшысы ерітіндіні ақшыл қызғылт түске бояйды. Бұл көрсеткіш титрлеудің аяқталғанын көрсетеді. Яғни бұл әдіс индикатор қолдануды қажет етпейді (индикаторсыз титрлеу). Стандартты ерітінділерді дайындау Калий перманганатының ерітіндісі. Калий перманганатының белгілі бір мөлшерін ерітіп, титрі нақты болатын ерітінді дайындауға болмайды, себебі оның құрамында, аздаған болса да, қосалқы бөлшектер кездеседі. Сонымен қатар, жаңа дайындалған калий перманганатының ерітіндісінің концентрациясы ауадағы әр түрлі заттардың (аммиак, органикалық заттар және тағы басқа тотықсыздандырғыштардың) әсерінен өзгеріп кетуі мүмкін. Сондықтан оның ерітіндісін алдын ала, титрін анықтаудан 7-10 күн бұрын дайындайды. Калий перманганатының ерітіндісін қараңғы жерде немесе күңгірт ыдыста сақтайды.
179 Калий перманганаты ерітіндісінің титрін анықтау үшін тотықсыздандырғыштық қасиеті бар қымыздық қышқылы H2C2O4·2H2O немесе оның тұздары (натрий немесе калий оксалаты) пайдаланылады. Қымыздық қышқылының ерітіндісі. Қымыздық қышқылы қышқылдық ортада калий перманганатымен мына теңдеу бойынша әрекеттеседі: 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 10CO2 + K2SO4 + 8H2O С2О4 2- анионы 2 электрон беріп жіберіп, екі бейтарап CO2 молекуласына айналады. Сондықтан тотықсыздандырғыш ретінде қымыздық қышқылы эквивалентісінің молярлық массасы мынаған тең: MЭ(H2C2O4·2H 2O) =126,07 / 2 = 63,04 г/моль Қымыздық қышқылының стандартты ерітіндісін дайындау үшін оның өлшендісін өлшеуіш колбаға салып, дистилденген су құйып ерітіп, деңгейін белгіге дейін жеткізіп, араластырады. Дайындалған ерітіндінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен титрін мына формулалар бойынша есептейді: Tk = m/V CЭ(k) = Tk· 1000 /MЭ(k) Өзін-өзі тексеру сұрақтары: 1. Перманганатметрлеу деп титриметрлік талдаудың қандай әдісін айтады? 2. Не себептен калий перманганатының жұмысшы ерітіндісін өлшендіден дайындауға болмайды? 3. Қышқылдық ортада калий перманганатымен қандай иондарды тотықтыруға болады? 4. Перманганатметрлеу әдісінде, қандай заттар стандартты ерітінді дайындау үшін қолданылады? 5. Перманганатметрлеу әдісінде ерітіндідегі а) тотықтырғыштарды және б) тотықсыздандырғыштарды анықтау үшін титрлеудің қандай түрлері қолданылады?
180 6. Не себептен оксалаттарды титрлегенде перманганат ерітіндісінің алғашқы тамшылары баяу түссізденсе, содан кейін реакция жылдамдығы артып, тез түссіздене бастайды? 7. Перманганатметрлеу әдісін не себептен индикаторсыз жүргізеді? 18-зертханалық жұмыс КАЛИЙ ПЕРМАНГАНАТЫНЫҢ ЭКВИВАЛЕНТТІК МОЛЯРЛЫҚ КОНЦЕНТРАЦИЯСЫ МЕН ТИТРІН ҚЫМЫЗДЫҚ ҚЫШҚЫЛЫНЫҢ ЕРІТІНДІСІ БОЙЫНША АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Калий перманганатының эквивалентінің молярлық концентрациясы мен титрін қымыздық қышқылының стандартты ерітіндісі бойынша анықтау. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,05 моль∕л қымыздық қышқылының стандартты ерітіндісі, концентрациясы шамамен 0,05 моль∕л калий перманганаты ерітіндісі, концентрациясы 2 моль ∕л күкірт қышқылы ерітіндісі, өлшеуір, 10 мл-лік өлшемді тамшуыр, титрлеуге арналған колба, электрпеш. Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірге калий перманганаты ерітіндісін құяды және деңгейін нөлге келтіреді. 2. Тамшуырмен 10 мл қымыздық қышқылы ерітіндісін өлшеп алып, конустық колбаға құяды. Оған 10-15 мл 2 моль ∕л күкірт қышқылы ерітіндісін құйып, ерітіндіні 75-80°С дейін қыздырады (қайнатуға болмайды - қымыздық қышқылы ыдырап кетеді!). 3. Ыстық ерітіндіні өлшеуірден калий перманганатының ерітіндісімен титрлейді. Әрбір кезекті тамшыны алдыңғы тамшының түсі жойылғанда ғана тамызады. Калий перманганаты ерітінділерінің алғашқы тамшылары баяу түссізденеді. Осы реакцияның катализаторы болып табылатын Mn2+ иондарының аздаған мөлшері түзілгенде, реакция жылдамдығы артып, түссіздену анағұрлым жылдам жүреді.
181 4. Перманганаттың артық бір тамшысынан, 1-2 минут аралығында жойылып кетпейтін, бүкіл ерітінді ақшыл қызғылт түске боялғанда титрлеуді тоқтатады. Алынған мәндерді кестеге енгізеді: № VH2C2O4, мл V KMnO4, мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 2 3 Vop 5. Калий перманганатының Сэ мен Т мына формулалар бойынша есептейді: CЭ( KMnO4) = (СЭ( H2C2O4) · VH2C2O4) / VKMnO4(op) TKMnO4 = (CЭ( KMnO4) ·MЭ (KMnO4)) / 1000 19-зертханалық жұмыс МОР ТҰЗЫНДАҒЫ ТЕМІРДІҢ (II) МАССАСЫН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Мор тұзының ерітіндісіндегі темірдің массасын анықтау. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,05 моль∕л калий перманганатының титрленген ерітіндісі, H3PO4 (конц.) ерітіндісі, өлшеуір, титрлеуге арналған колба. Мор тұзы (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O темірдің (II) қосылыстарының ішіндегісінің ең тұрақтысы болып табылады. Мор тұзының қышқылдандырылған түссіз ерітіндісін әлсіз қызғылт түске боялғанша калий перманганатының жұмысшы ерітіндісімен титрлейді. Егер Мор тұзына 2-3 мл концентрлі фосфор қышқылын құйса, ерітіндінің түсінің өзгеруі өте анық байқалады. Себебі фосфор қышқылы Fe3+ иондарымен түссіз комплексті қосылыстар түзеді. Ал фосфор қышқылының қатысуынсыз, титрлеу аяқталғанда ерітіндінің түсі сарыдан
182 қызғылт түске ауысатындықтан, эквивалент нүктесін анықтау қиынға соғады. Титрлеу кезінде мына реакция жүреді: 2KMnO4 + 10(NH4)2Fe(SO4)2 + 8H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10(NH4)2SO4 + 5Fe2(SO4)3+ 8H2O Тотықсыздандырғыш ретінде Мор тұзының эквивалентісінің молярлық массасы оның молекулалық массасына тең. Сондықтан темірдің эквивалентісі молінің массасы сандық мөлшерде оның атомдық массасына тең, яғни 55,85 г болады. Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді калий перманганатының титрленген ерітіндісімен толтырады. 2. Оқытушыдан конустық колбада Мор тұзының ерітіндісін алады, оған 2 мл концентрлі H3PO4 қосады, калий перманганатының ерітіндісімен, оның артық бір тамшысынан ақшыл қызғылт түс пайда болғанша, титрлейді. Титрлеуге кеткен KMnO4 ерітіндісінің көлемін өлшейді. 3. Темірдің (II) массасын (г) мына формула бойынша есептейді: m(Fe2+) = (MЭ(Fe2+) ·CЭ (KMnO4)· VKMnO4) / 1000 Ал егер талдау барысында зерттелініп отырған Мор тұзының ерітіндісінің көлемін өлшеуіш (100 мл-лік) колбада белгілі бір көлемге дейін сумен жеткізіп сұйылтса және титрлеуге оның қажетті аликвотты (10 мл) мөлшері алынатын болса, онда темірдің (II) массасын мына формула бойынша есептейді: m(Fe2+) = (MЭ(Fe2+) ·CЭ (KMnO4)· VKMnO4· Vө.к.) / 1000·Vал 4. Оқытушыдан есептің жауабын тексереді және анықтаудың салыстырмалы қатесін (∆Xc, % ) мына формула бойынша есептейді: ∆Xc = (mтеор.- mтдж)·100% / mтеор.
183 20-зертханалық жұмыс ТАБИҒИ СУДЫҢ ТОТЫҒУЫН ҚЫШҚЫЛДЫҚ ОРТАДА ЗЕРТТЕУ Жұмыстың мақсаты: Табиғи судың тотығуын зерттеу және кері титрлеу әдісімен танысу. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентерінің молярлық концентрациялары 0,05 моль∕л калий перманганатының ерітіндісі, 0,05 моль∕л қымыздық қышқылының ерітіндісі, 2 моль∕л күкірт қышқылының ерітіндісі, электрпеш, шыны қылтүтіктер, өлшеуірлер, титрлеуге арналған колбалар. Табиғи судың құрамында тазалығына байланысты аздыкөпті оңай тотығатын органикалық заттар кездеседі. Күшті тотықтырғыштың сандық мөлшеріне эквивалентті оттектің сандық мөлшерін тотығу деп атайды. Оны анықтау үшін органикалық заттардың калий перманганатымен қышқылдық ортада тотығуына негізделген әдіс қолданылады. Судың тотығуы 1 л суда органикалық заттардың тотығуына кеткен оттектің мг санымен анықталады. Бұл жұмыста кері титрлеу әдісі пайдаланылады. Реакция мына теңдеу бойынша жүреді: 2KMnO4 + 3H2SO4 = K2SO4+ 2MnSO4 + 3H2O + 5O Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірлерді калий перманганаты мен қымыздық қышқылының титрленген ерітінділерімен толтырады. 2. Конустық колбаға 50 мл су құяды, 15 мл H2SO4 қосады, оған өлшеуірден 5 KMnO4 мл ерітіндісін құйып, 5 минут бойы қайнатады. Біркелкі қайнау үшін колбаға бір жағы бекітілген бірнеше шыны қылтүтіктер салады. Егер қайнау кезінде зерттелініп отырған сұйықтықтың түсі түссізденіп, яғни қызғылт түсі жойылып кетіп отырса, онда оны дистилденген сумен сұйылтып, анықтауды қайталап жасау керек. Қайнатып болған соң, колбаға 5 мл қымыздық қышқылының ерітіндісін құйып,
184 түссізденген ыстық ерітіндіні ақшыл қызғылт түс пайда болғанша, KMnO4 ерітіндісімен жылдам титрлеу керек. 3. Титрлеуге кеткен KMnO4 көлемін өлшеп алады; 4. Судың тотығуын мына формула бойынша есептеп шығарады: q(O) мг/л = (V1·CЭ(1) – V2·CЭ(2)) ·8·1000 / V3 мұнда: V1 – калий перманганатының суға құйылған жалпы көлемі, мл; V2 – қымыздық қышқылының көлемі, мл; V3 – анықтауға алынған судың көлемі, мл; CЭ(1) – KMnO4 ерітіндісінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы; СЭ(2) – қымыздық қышқылы ерітіндісінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы; 8 – оттектің эквивалентісінің молярлық массасы. 21-зертханалық жұмыс ЕРІТІНДІДЕГІ СУТЕК ПЕРОКСИДІ МӨЛШЕРІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Ерітіндідегі сутек пероксидінің массасын (г) анықтау. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентерінің молярлық концентрациялары 0,05 моль∕л калий перманганатының ерітіндісі, 2 моль∕л күкірт қышқылының ерітіндісі, өлшеуірлер, титрлеуге арналған колбалар, цилиндр. Осы жұмыстың негізінде мына реакция жатады: 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = K2SO4+ 2MnSO4 + 8H2O + 5O2 Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді концентрациясы белгілі калий перманганаты ерітіндісімен толтырады. 2. Оқытушыдан көлемі 100 мл өлшеуіш колбада зерттелінетін сутек пероксиді ерітіндісін алады, оны белгіге дейін дистилденген сумен жеткізеді және араластырады. Осы ерітіндінің 10 мл тамшуырмен өлшеп алып, конустық колбаға ауыстырады. Оған 100 мл дистилденген су, 10 мл H2SO4 ерітіндісін қосады және жақсылап араластырады.
185 3. Оны 1-2 минут ішінде жойылып кетпейтін, түссізден ақшыл қызғылт түс пайда болғанша KMnO4 ерітіндісімен титрлейді. 4. Ерітіндідегі сутек пероксидінің массасын мына формула бойынша есептейді: m(Н2О2) = (MЭ(Н2О2) ·CЭ (KMnO4)· VKMnO4· Vө.к. ) /1000·Vал 5. Оқытушыдан есептің жауабын тексереді және анықтаудың салыстырмалы қатесін (∆Xc, % ) мына формула бойынша есептейді: ∆Xc = (mтеор.- mтдж)·100% / mтеор. ЙОДМЕТРЛЕУ Тотығу-тотықсыздану титрлеудің йодметрлеу әдісі йод немесе йодидтердің қатысында жүретін тотығу-тотықсыздану реакцияларына негізделген әдістерді біріктіреді: I2 + 2e- ↔ 2I- Осы реакцияның стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалы +0,54 В тең. Йодметрлеу әдісімен тотықсыздандырғыштың да, тотықтырғыштың да мөлшерін анықтауға болады. Стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалдары +0,54 В мәнінен кем тотықсыздандырғыштарды, мысалы, натрий тиосульфатын; күкіртті сутек, күкіртті, күшән (мышьяк) қышқылдарын және олардың тұздарын анықтағанда тура титрлеу әдісін пайдаланады. Бұл тотықсыздандырғыштар йодпен әрекеттеседі. Титрант ретінде йод ерітіндісі, ал индикатор ретінде крахмал қолданылады. Стандартты электродтық потенциалдары +0,54 В мәнінен үлкен тотықтырғыштарды, мысалы, калий перманганаты мен бихроматы ерітінділерін, хлорды, бромды, мыстың екі валентті тұздарын анықтағанда кері титрлеу әдісін пайдаланады. Бұл тотықтырғыштар калий йодидінің ерітіндісімен әрекеттесіп, йодты бөліп шығарады. Негізгі жұмысшы ерітінділеріне калий йодидінің және натрий тиосульфатының ерітінділері жатады. Индикатор ретінде крахмал ерітіндісі қолданылады. Крахмал әсерінен, тіпті бос йодтың азғантай мөлшері болса да, ерітінді көк түске боялады.
186 Әдетте крахмалды титрлеу соңында, яғни ерітіндіде бос йодтын, мөлшері азайғанда құйған жөн. Себебі йод көп болса, ол крахмалмен әрекеттесіп тұрақты комплексті қосылыс түзіп, талдау дәлдігін кемітеді. Өзін-өзі тексеру сұрақтары: 1. Титриметрлік талдаудың қандай әдісі йодметрлеу деп аталады? 2. Иодметрлік әдіс көмегімен қандай заттарды анықтауға болады? 3. Иодметрлік әдісте жұмысшы ерітіндісі ретінде қандай заттардың ерітінділері қолданылады? 4. Натрий тиосульфаты жұмысшы ерітіндісін дайындаудың және оны стандарттаудың қандай ерекшеліктері бар? 5. Иодметрлік әдісте индикатор ретінде қандай зат қолданылады? 6. Иодметрлік әдісте индикатор ретінде крахмалды қолданудың қандай ерекшеліктері бар? 22-зертханалық жұмыс НАТРИЙ ТИОСУЛЬФАТЫНЫҢ ЖҰМЫСШЫ ЕРІТІНДІСІН ДАЙЫНДАУ ЖӘНЕ ОНЫҢ ЭКВИВАЛЕНТТІК МОЛЯРЛЫҚ КОНЦЕНТРАЦИЯСЫН КАЛИЙ ПЕРМАНГАНАТЫНЫҢ ЕРІТІНДІСІ БОЙЫНША АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Натрий тиосульфатының жұмысшы ерітіндісін стандарттау. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,05 моль∕л калий перманганатының стандартты ерітіндісі, 5% калий йодиді ерітіндісі, 2 моль∕л күкірт қышқылы ерітіндісі, жаңа дайындалған 1% крахмал ерітіндісі, анықталатын натрий тиосульфатының ерітіндісі, өлшеуірлер, титрлеуге арналған колбалар. Натрий тиосульфатының титрленген ерітіндісін оның өлшенген нақты мөлшерінен дайындауға болмайды, себебі оның
187 кристалдары ауада кебеді және құрамы Na2S2O3·5H2O формуласына сәйкес келмеуі мүмкін. Сонымен қатар жаңа дайындалған ерітіндісінің өзі судағы және ауадағы тотықтырғыштармен әрекеттесіп, концентрациясы өзгеріп кетеді. Сондықтан натрий тиосульфатының дәл концентрациясын 10-15 күн өткеннен кейін, калий перманганатының стандартты ерітіндісі бойынша анықтайды. Калий перманганаты қышқылдық ортада калий йодидімен әрекеттесіп йод бөлінеді: 2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 = 5I2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O бөлінген иодты анықталатын натрий тиосульфатының ерітіндісімен титрлейді: I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI Натрий тиосульфатының әр молекуласы теңдеуде көрсетілгендей бір электронын беріп жіберетіндіктен, оның эквивалентінің молярлық массасы сандық мөлшерде молекулалық массасына тең, яғни 248,21 г болады. Талдау жүргізу жолы: 1. Екі өлшеуірдің біреуін концентрациясы жуық натрий тиосульфатының ерітіндісімен, ал екіншісін титрі дәл анықталған және эквивалентінің молярлық концентрациясы белгілі калий перманганатының ерітіндісімен толтырады. 2. Конустық колбаға ретімен 10 мл 5% KI ерітіндісін, 10 мл эквивалентісінің молярлық концентрациясы 2 моль∕л H2SO4 ерітіндісін, 10 мл KMnO4 титрленген ерітіндісін өлшеуірден құяды. Нәтижесінде бос йод бөлінеді. 3. Бөлінген йодты тиосульфат ерітіндісімен титрлейді. Титрлеуді ерітіндінің қоңыр түсі ашық сары түске айналғанша жүргізеді де, үстіне 1 мл крахмал ерітіндісін қосады. Титрлеуді пайда болған көкшіл түс жойылып кеткенше жалғастырады. Титрлеуге кеткен тиосульфат ерітіндісінің көлемін өлшейді. Алынған мәндерді кестеге енгізеді:
188 № V KMnO4, мл VNa2S 2O3, мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 2 3 Vop Бөлінген йодтың эквивалент саны құйған калий перманганатының эквивалент санына тең. Калий перманганаты эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен көлемін, натрий тиосульфатының титрлеуге кеткен көлемін біле отырып, натрий тиосульфатының эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен титрін мына формулалар бойынша анықтауға болады: CЭ(Na2S2O3) = (СЭ(KMnO4) · VKMnO4) / VNa2S2O3 (op) T Na2S2O3 = (CЭ(Na2S2O3) ·MЭ (Na2S2O3)) / 1000 23-зертханалық жұмыс МЫС КУПОРОСЫ ЕРІТІНДІСІНДЕГІ МЫСТЫҢ МӨЛШЕРІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Ерітіндідегі мыстың массасын анықтау. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,01 моль∕л натрий тиосульфатының жұмысшы ерітіндісі, 5 % калий йодиді ерітіндісі, жаңа дайындалған 1% крахмал ерітіндісі, өлшеуір, титрлеуге арналған колба. Жұмыстың мәні I- иондарының Cu2+ иондарымен тотығуына және оған эквивалент мөлшерде бөлініп шыққан бос йодты, крахмал қатысында, ары-қарай натрий тиосульфатының жұмысшы ерітіндісімен титрлеу болып табылады. Осы жұмыстың негізінде мына реакция жатады: CuSO4 + 4KI = 2CuI↓ + I2 + 2K2SO4 Реакция нәтижесінде аз еритін мыс (I) йодиді CuI түзілетіндіктен, ол солдан оңға қарай жүруі тиісті. Мыс сульфаты гидролизденбеуі үш калий йодидінің артық мөлшерін
189 алады және реакцияны қышқылдық ортада жүргізеді. Теңдеуде көрсетілгендей Cu2+ катионы бір электрон қосып алады, демек, мыстың эквивалентісі молінің массасы оның атомдық массасына тең, яғни 63,54 г. Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді концентрациясы белгілі натрий тиосульфатының ерітіндісімен толтырады. 2. Оқытушыдан конустық колбада мыс купоросының ерітіндісін алады, оған 5% калий йодидінің ерітіндісінен 10 мл қосады. 3. Бөлініп шыққан йодты қызыл-күрең түстен сабан тәрізді сары түске айналғанша натрий тиосульфатының ерітіндісімен титрлейді. Үстіне 1-2 мл крахмал ерітіндісін құяды, ерітінді көкшілденеді. Осыдан кейін, ерітіндінің көк түсі жойылғанша титрлеуді одан әрі жалғастырады. Титрлеуге кеткен натрий тиосульфатының ерітіндісімен көлемін анықтайды. 4. Ерітіндідегі мыстың (II) массасын (г) мына формула бойынша есептейді: m(Cu2+) = (MЭ(Cu2+) ·CЭ (Na2S2O3)· V Na2S2O3 / 1000 Ал егер талдау барысында зерттелініп отырған мыс купоросы ерітіндісінің көлемін өлшеуіш (100 мл-лік) колбада белгілі бір көлемге дейін сумен жеткізіп сұйылтса және титрлеуге оның қажетті аликвотты (10 мл) мөлшері алынатын болса, онда темірдің (II) массасын мына формула бойынша есептейді: m(Cu2+) = (MЭ(Cu2+) ·CЭ (Na2S2O3)· V Na2S2O3· V ө.к. / 1000 ·V ал Оқытушыдан есептің жауабын тексереді және анықтаудың салыстырмалы қатесін (∆Xc, % ) мына формула бойынша есептейді: ∆Xc = (mтеор.- mтдж)·100% / mтеор. Бақылау сұрақтары 1. Төмендегі теңдеу бойынша жүретін реакцияға тотықсыздандырғыштың қанша молекуласы қатысады? H2C2O4 +KMnO4 + H2SO4 = MnSO4 + CO2 + K2SO4 + H2O a) 5 ә) 2 б) 6 в) 3 г) 8
190 2. Йодметрлік тура титрлеу арқылы қандай ионды анықтауға болады? a) SO4 2- б) S2O3 2 - ә) MnO4 - в) Cl- г) Br3. Қышқылдық ортада титрлегенде, KMnO4 қанша электрон қосып алады? a) 3 ә) 2 б) 1 в) 5 г) 4 4. Егер 20 мл Сэ = 0,05 моль∕л қымыздық қышқылын титрлеуге 25 мл KMnO4 ерітіндісі кетсе, KMnO4 ерітіндісі эквивалентісінің молярлық концентрациясы қандай: a) 0,05 ә) 0,01 б) 0,1 в) 1,0 г) 0,04 5. Қышқылдық ортада титрлеуге арналған, эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л 500 мл ерітінді дайындау үшін калий перманганатының қандай массасын (г) алу керек? a) 15,84 ә) 158,4 б) 31,6 в) 1,58 г) 3,16 6. Талданатын ерітіндідегі йодтың массасын анықта, егер оны титрлеуге Сэ = 0,05 моль∕л натрий тиосульфатының 15 мл ерітіндісі кетсе? a) 1,5342 г ә) 0,0952 г б) 0,0095 г в) 2,3543 г г) 0,0001 г 7. 1500 мл эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л ерітінді дайындау үшін қанша грамм Na2S2O3·5H2O алу керек? a) 3,720 г б) 37,20 г ә) 5,013 г в) 1,253 г г) 10,02 г 8. Төмендегі реакция бойынша титрлегенде тотықтырғыш қанша электрон қосып алады? Na3AsO3 + I2 + H2O → Na3AsO4 + 2HI a) 4 ә) 5 б) 3 в) 1 г) 2 9. Эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л қымыздық қышқылының 20 мл ерітіндісін қышқылдық ортада титрлеу үшін титрі Т = 0,001320 г/мл калий перманганаты ерітіндісінен қанша миллилитр қажет? a) 47,8 б) 3,2 ә) 10,5 в) 15,0 г) 25,2 10. Ең күшті тотықсыздандырғыштық қасиеті бар редокс-жұп қайсысы? a) Fe3+/Fe2+ E0 = + 0,77 В
191 ә) Cl2 /2Cl- E0 = + 1,36 В б) Cr2O7 2- /2Cr+3 E0 = + 1,33 В в) MnO2/Mn+2 E0 = +1,23 В г) BrO3- /Br - E0 = + 1,45 В КОМПЛЕКСОНМЕТРЛЕУ. ТРИЛОНМЕТРЛЕУ Бұл әдіс металл катиондарының (тотығу дәрежелері 2-4 тең) комплексон деп аталатын реагенттермен, суда жақсы еритін тұрақты ішкі комплексті қосылыстар түзу реакциясын негізделген. Комплексондар - аминполикарбон қышқылдарының туындылары болып табылатын органикалық қосылыстар тобы. Комплексондардың ішінде кеңінен қолданылатыны мына комплексондар: этилендиаминтетрасірке қышқылы (ЭДТС) - комплексон ІІ және оның екі натрий тұзы (ЭДТА), оны комплексон ІІІ немесе трилон Б (қысқаша формуласы Na2H2Y) деп атайды: HOOCH2C – N – CH2 – CH2 – N – CH2COONa ∕ \ NaOOCH2C CH2COOН Титрант ретінде трилон Б ерітіндісі пайдаланылатын комплексонметрлік әдіс трилонметрлеу деп аталады. Неғұрлым комплексті қосылыс берік болса, солғұрлым анықталатын катионның комплекстегі байланысы мықтырақ болады. Ең тұрақты комплексті қосылыстар сілтілік ортада түзіледі, сондықтан титрлеуді 8-13 аралығында жүргізеді. Титрлеу үрдісінде орта сілтілік болу үшін сәйкес буферлік ерітінділерді немесе NaOН немесе КОН ерітінділерін қосады. Индикатор ретінде қара хромоген (қара эриохром Т) қышқылдық қою-көк хром, мурексид пайдаланылады. Олар органикалық бояғыш заттар, металл индикаторы тобына жатады. Бұл индикаторлар анықтайтын катиондармен суда жақсы еритін түрлі-түсті тұрақсыз комплексті қосылыстар түзеді. Трилон ерітіндісімен титрлеу кезінде бұл қосылыстар бұзылып, бос күйінде индикатор бөлініп шығады. Нәтижесінде
192 ерітіндінің түсі, индикатордың анықтайтын катиондарымен түзген комплексті қосылыстарының түсінен өзгеше, индикатор аниондарының түсіне айналады. Мысалы, қара хромоген мен қышқылдық қою-көк хром индикаторларының түрі көк түсті болса, олардың металл катиондарымен комплексті қосылыстарының түрі шие қызыл түсті болады. Өзін-өзі тексеру сұрақтары: 1. Комплексонметрлік әдістің мәні неде? 2. Комплексондарға қандай органикалық реактивтер жатады? 3. Комплексондардың металдармен комплексті қосылыстарының қандай ерекше қасиеттері бар? 4. Комплексонметрлеуде қандай индикаторларды қолданады, олардың әсері неге негізделген? 5. Комплексонметрлеуде буферлік қоспалар не үшін қолданылады? 6. Судың жалпы кермектігін комплексонметрлік анықтау неге негізделген? 24-зертханалық жұмыс ТРИЛОН Б ЕРІТІНДІСІН ДАЙЫНДАУ ЖӘНЕ ОНЫ СТАНДАРТТАУ Жұмыстың мақсаты: Трилон Б ерітіндісін дайындау және оның эквивалентінің молярлық концентрациясы мен титрін анықтау. Керектi құралдар мен реактивтер: Трилон Б (эквивалентінің молярлық концентрациясы шамамен 0,02 моль∕л) ерітіндісі, эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,01 моль∕л магний сульфатының стандартты ерітіндісі, қара хромоген индикаторының спирттегі ерітіндісі (немесе қара хромогеннің натрий хлоридімен құрғақ индикаторлық қоспасы), рН = 9,3 аммиакты буферлік ерітіндісі, өлшеуір, 10 мл-лік өлшемді тамшуырлар, сыйымдылығы 100-200 мл титрлеуге арналған колба.
193 Трилон Б ерітіндісін оның дәл өлшендісінен дайындайды. Оның химиялық формуласы Na2H2C10H12O8N2·2H2O. Молекулалық массасы 372,30 г/моль. Эквивалентісінің молярлық массасы 1/2 мольге тең (металл катионының тотығу дәрежесіне байланысты емес), яғни 186,15 г/моль. Әдетте, эквивалентінің молярлық концентрациясы шамамен 0,02 моль∕л трилон Б ерітіндісін дайындайды. Ол үшін массасы 3,72 г трилон Б өлшендісін көлемі 1 л өлшеуіш колбада дистилденген суда ерітеді. Трилон Б ерітіндісінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен титрін эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,01 моль∕л ZnCl2 немесе MgSO4 стандартты ерітінділері бойынша анықтайды. Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді эквивалентінің молярлық концентрациясы жуық шамалы трилон Б ерітіндісімен толтырады. 2. Тамшуырмен 10 мл магний сульфатының ерітіндісін дәл өлшеп алады және оны сыйымдылығы 200 мл конустық колбаға құяды, оған 90 мл дистилденген су, 5 мл буферлік ерітінді және 10 тамшы қара хромогеннің спирттегі ерітіндісін (немесе қара хромогеннің натрий хлоридімен құрғақ индикаторлық қоспасы) қосады. Қоспаны жақсылап араластырады және трилон Б ерітіндісімен шие қызылдан көк түске айналғанша титрлейді. Титрлеуді үш қайтара жүргізеді, тәжірибенің нәтижелерін кестеге енгізеді: № VMgSO4, мл Vтр., мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 2 3 Vop 3. Трилон Б эквивалентінің молярлық концентрациясы мен титрін мына формулалар бойынша анықтауға болады: CЭ (Тр) = (СЭ(MgSO4) · V MgSO4) / VТр (op) TТр = (CЭ (Тр) ·MЭ (Тр)) / 1000
194 мұнда: СЭ(MgSO4) мен V MgSO4 – магний сульфатының стандартты ерітіндісінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы мен көлемі; VТр – титрлеуге кеткен трилонның көлемі. 25-зертханалық жұмыс СУДЫҢ ЖАЛПЫ КЕРМЕКТІГІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Судың кермектігіне талдау жүргізу. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,02 моль∕л трилон Б жұмысшы ерітіндісі, қара хромоген индикаторының спирттегі ерітіндісі, рН = 9,3 аммиакты буферлік ерітіндісі, өлшеуір, көлемі 5, 10 мл-лік өлшемді тамшуырлар, өлшегіш цилиндр, 200 мл ерітінді титрлеуге арналған колба. Судың жалпы кермектігі кальций мен магний иондарының жалпы санымен анықталатыны (ммоль/л) белгілі. Судың жалпы кермектігін анықтау зерттелетін суды қара хромоген немесе қышқылдық қою-көк хром индикаторы қатысында, ерітіндінің рН 9,3-9,5 ортасында, трилон Б стандартты ерітіндісімен титрлеу арқылы жүзеге асырылады. Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірлерді трилон Б титрленген ерітіндісімен толтырылады. 2. Өлшегіш цилиндрмен суқұбырынан 100 мл су өлшеп алып, оны көлемі 200 мл конустық колбаға құяды. Оған 5 мл аммиакты буферлік ерітіндіні және 10-12 тамшы қара хромоген (немесе қара хромогеннің натрий хлоридімен құрғақ индикаторлық қоспасын) қосады. Ерітіндіні араластырып, оны түсі күлгін-қызылдан көк түске айналғанша трилон Б ерітіндісімен титрлейді. Титрлеуді үш қайтара жүргізіп, тәжірибенің нәтижелерін кестеге енгізеді:
195 № Vсу, мл Vтр., мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 100,0 2 100,0 3 100,0 Vop 3. Жалпы кермектікті, яғни 1 литр судағы Mg2+ и Ca2+ иондарының қосынды мөлшерін (ммоль), мына формула бойынша есептейді: Ж(су) = (СЭ (Тр) · V Тр·1000) / Vсу 26-зертханалық жұмыс ҚАННЫҢ ҚҰРАМЫНДАҒЫ КАЛЬЦИЙ МЕН МАГНИЙ МӨЛШЕРІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Қанның құрамындағы кальций мен магнийдің жалпы мөлшерін анықтау. Керекті аспаптар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,02 моль ∕л трилон Б стандартты ерітіндісі, қара хромоген индикаторының спирттегі (немесе қара хромогеннің натрий хлоридімен құрғақ индикаторлық қоспасы), аммиакты буферлік ерітіндісі (рН=9,3), өлшеуір, өлшегіш цилиндр, титрлеуге арналған колба (сыйымдылығы 200 мл). Биологиялық сұйықтықтардағы (қант, сүт және т.б.) Mg2+ и Ca2+ мөлшерін комплексонметрлік анықтаудың маңызы өте зор. Себебі осы алынған мәліметтер арқылы, олардың құрамындағы кальций мен магнийдің суда ерімтал қосылыстарының қанша мөлшері бар екендігін білуге болады. Алдымен биологиялық сұйықтықтағы кальций мен магний иондарының жалпы мөлшерін, қара хромоген қатысында, трилон Б ерітіндісімен титрлеу арқылы анықтайды. Содан кейін сілтілік ортада, басқа индикатор – мурексид қатысында, трилон Б ерітіндісімен титрлеу арқылы кальцийдің жеке мөлшерін анықтайды. Айырымы арқылы магний мөлшерін есептеп шығуға болады.
196 Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді трилон Б титрленген ерітіндісімен толтырады. 2. Титрлеуге арналған колбаға 10 мл қан сарсуын құяды, оған цилиндрмен 90 мл дистилденген су, 5 мл аммиакты-аммоний буферлік қоспасын және 10-12 тамшы хромоген индикаторын (немесе қара хромогеннің натрий хлоридімен құрғақ индикаторлық қоспасын) қосады. Ерітіндіні араластырады және күлгін-қызыл түстен көк түске айналғанша трилон Б ерітіндісімен титрлейді. Титрлеуді үш қайтара жасап, тәжірибенің нәтижелерін кестеге енгізеді: № Vқ.с., мл Vтр., мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 10,0 2 10,0 3 10,0 Vop 3. 1 литр қан сарсуындағы кальций мен магнийдің жалпы мөлшерін мына формула бойынша анықтайды: q(O) (Са2+ + Mg2+) ммоль /л = (CЭ(Тр)· VТр·1000) / Vк.с. 27-зертханалық жұмыс СҮТТІҢ ҚҰРАМЫНДАҒЫ КАЛЬЦИЙ МӨЛШЕРІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Сүттің құрамындағы кальций мөлшерін анықтау. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,02 моль∕л трилон Б стандартты ерітіндісі, эквивалентісінің молярлық концентрациясы 2 моль∕л NaOH ерітіндісі, мурексид индикаторының натрий хлоридімен құрғақ қоспасы, 10 мл-лік өлшемді тамшуыр, өлшеуір, 200 мл ерітіндіні титрлеуге арналған колба.
197 Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді трилон Б титрленген ерітіндісімен толтырады. 2. Титрлеуге арналған колбаға 10 мл сүт құяды, оған цилиндрмен 90 мл дистилденген су, 2 мл NaOH ерітіндісін қосады. Үстіне қалақшаның ұшымен мурексид индикаторының натрий хлоридімен құрғақ қоспасын салады. Ерітіндіні араластырып, трилон Б ерітіндісімен қызғылт түстен 3 мин бойы жойылмайтын күлгін-көк (сирен) түске айналғанша трилон Б ерітіндісімен титрлейді. Титрлеуді үш қайтара жасап, тәжірибенің нәтижелерін кестеге енгізеді: № Vсүт, мл Vтр., мл Орташадан ауытқу (Δ) 1 2 3 Vop 3. 1000 мл сүттегі кальций ионының ммоль мөлшерін мына формула бойынша есептейді: q(O) (Са2+) ммоль /л = (CЭ(Тр)· V(Тр)·1000) / Vсүт Бақылау сұрақтары 1. Комплексонметрлеу әдісімен қандай иондарды анықтауға болады? a) К + , Zn2+, Ca2+ ә) Zn2+, Ca2+, Mg2+ б) Na+ , Cr3+, Fe3+ в) Cu2+, Li + , Mg2+ г) Al3+, Fe2+, Na+ 2. Трилон Б ерітіндісінің титрін қай затпен анықтауға болады? a) темір металы ә) натрий хлориді б) магний сульфаты в) калий карбонаты г) натрий фосфаты
198 3. Трилон Б-ның дұрыс химиялық аталуын көрсет: a) аминсірке қышқылы ә) нитрил үш сірке қышқылы б) этилендиаминтетрасірке қышқылы в) натрий ацетаты г) этилендианиминсірке қышқылының екінатрий тұзы 4. Металдардың комплексонмен ІІІ түзілген комплекстеріне қандай құрам сәйкес келеді? a) 1:1 ә) 1:3 б) 1:2 в) 1:4 г) 1:5 5. Анықтайтын металдардың комплексондармен түзілген комплексті қосылыстарының беріктігіне әсер ететін факторларды көрсет? a) рН ортасы, температура ә) комплекстің құрамы, бастапқы ерітінділердің концентрациясы б) комплекстің құрамы, титрлеу жылдамдығы в) комплексонның концентрациясы г) титрлеу кезінде құятын ерітінділерді араластыру қарқындылығы 6. Комплексонметрлік әдісімен қоспадағы бірнеше металдардың катиондарын, оларды алдын-ала бөліп алмай, анықтауға бола ма? Бұл жағдайда қандай фактор шешуші роль атқарады? a) жоқ, түзілген комплекстердің құрамы ә) ия, рН б) ия,түзілген комплекстердің құрамы в) жоқ, рН г) жоқ, қоспадағы металл иондарының концентрациясы 7. Кальций мен магнийдің мөлшерін комплексонметрлік әдіспен анықтағанда қандай буферлік ерітіндіні пайдаланалады? a) ацетаты ә) бикарбонатты б) аммиакты
199 в) фосфатты г) гемоглобинді 8. 300 мл эквивалентісінің молярлық концентрациясы 0,025 моль∕л ерітіндісін дайындау үшін құрамында суы бар комплексон ІІІ препаратының қандай массасын (г) алу керек? a) 5,00 ә) 10,00 б) 2,78 в) 13,95 г) 1,395 9. Мырыш хлориді ерітіндісінің эквивалентісінің молярлық концентрациясы (моль/л) қандай, егер оның 25 мл-ін титрлеуге 12,5 мл Сэ = 0,02 моль/л трилон Б ерітіндісі кетсе? a) 0,02 ә) 0,1 б) 0,001 в) 0,01 г) 0,05 10. Табиғи судың жалпы кермектігі (ммоль/л) қандай, егер оның 50 мл титрлеуге 5 мл Сэ = 0,02 моль∕л трилон Б ерітіндісі кетсе? a) 3,0 ә) 2,0 б) 4,0 в) 5,0 г) 6,0 ТҰНДЫРЫП ТИТРЛЕУ ӘДІСІ Тұндырып титрлеу әдісі тұнба алу реакциясына негізделген. Әдісте анықтайтын затты түгел тұнбаға түсіруге кеткен стандартты ерітіндінің көлемін өлшейді. Пайдаланылатын реакциялар титриметрлік әдістердегі реакцияларға қойылатын жалпы талаптарға жауап беруі керек, бірақ тұндыру әдісінде мұндай реакциялардың саны өте аз. Титрлеу кезінде тұнбаның бірден түсуі, тұнба құрамының өзгермеуі және реакция кезінде қосалқы құбылыстар байқалмауы тиіс. Сонымен қатар индикатор қолдану арқылы титрлеудің эквиваленттік нүктесін дұрыс табу керек. Титрлеу кезінде тұнбаға адсорбциялану процесі өте шамалы болуы тиіс. Тұндырып титрлеу әдісі қолдаланылатын титранттарға байланысты аргентметрлеу (титрант AgNO3) және тиоцианметрлеу (титрант NH4SCN) деп бөлінеді. Аргентометрлеу Әдіс СI- және Вr- йондарын күміс Аg+ ионымен тұндыруға негізделген. СI- + Аg+ = AgCI Вr - + Ag+ = AgBr
200 Титрант ретінде күміс нитраты қолданылады. Егер заттағы күміс мөлшері анықталатын болса, онда титрант ретінде натрий (немесе калий) хлориді ерітіндісін пайдаланады. Тұндырып титрлеу әдісімен хлорид ионын Мор тәсілімен анықтау кең тараған. Талдау индикатор ретінде калий хроматын қолданып, ерітіндіні күміс нитратымен титрлеуге негізделген. Калий хроматы күміс ионымен қызыл түсті күміс хроматы Ag2CrO4 тұнбасын береді. Алайда, оның ерігіштігі (0,65·10-4 г/л) күміс хлориді ерігіштігінен (1,25·10-5 г/л) едәуір көп болғандықтан, тұнбаға күміс хлориді толық түскен соң ғана түсе бастайды. Титрлеуді ақ тұнба қызара бастаған кезде тоқтатады. Мұнда талданатын ерітіндіге күміс нитратын кұю керек, керісінше істеуге әсте болмайды. Аргентметрлеу тек бейтарап немесе әлсіз сілтілік ортада (рН = 7-10) жүргізіледі. Қышқыл ортада күміс хроматы еріп кетеді. Орта күшті сілтілік болса, күміс нитраты ерімейтін күміс оксидін беріп ыдырайды. Аргентметрлеумен аммиак бар заттарды да талдауға болмайды. Күміс аммиакпен комплексті тұз [Ag(NH3) 2+] түзіп ериді. Талдау жүргізген соң, ерітінділерді төгіп тастамай арнайы ыдыста жинайды. Соңынан күмісті бөліп алады. Тиоцианметрлеу Бұл әдіс күміс ионын тиоцианат ионымен тұндыруға негізделген: Ag+ + SCN- = AgSCN Тиоцианат ерітіндісімен күміс немесе сынап ионы бар ерітіндіні титрлейді. Тиоцианметрлік титрлеуді Фольгард әдісімен жүргізеді. Бұл әдіс бойынша галоген ионы бар ерітіндіге күміс нитратының артық мөлшерін қосып, артық қалған күміс ионын тиоцианатпен титрлейді: CI- + Ag+ (артық) = AgCI + Ag+ (артық) Ag+ (артық) + SCN- = AgSCN
201 Фольгард әдісінің индикаторы – (NH4)Fe(SO4)2·12H2O қаныққан ерітіндісі. Титрленетін ерітіндіде күміс ионы бар кезде тиоцианат ионы SCNкүміспен әрекеттесіп, AgSCN тұнбасын түзіп отырады. Ерітіндіде күміс ионы толық тұнбаға түскен соң, тиоцианат ионы индикатор құрамындағы темір ионымен Fe3+ әрекеттесіп қан қызыл комплекс түзеді [Fe(SCN)]2+. Демек, титрлеуді ерітіндінің түсі әлсіз қызыл болған кезде тоқтатады. Бұл әдіс аргентметрлеуге қарағанда көп қолданылады, өйткені қышқылдық ортада титрлеуге кесірін тигізбейді. Бұл әдіспен хлорды сілтілік орталарда және қышқылдық ортада да анықтауға болады. Ерітіндіде бөгде Ва2+ , Рb2+, Вi3+ және басқа иондар болса да титрлеуге болады. Алайда ерітіндіде тотықтырғыштар болмауы керек, себебі олар SCN- ионын ыдыратады. Егер зерттелетін ерітіндінің ортасы сілтілік болса, титрлеу алдында оны азот қышқылымен бейтараптайды. әйтпесе индикатор құрамындағы темір Fe3+ темір гидроксидін түзіп, Fe(ОН)3 тұнбаға түсуі мүмкін. 28-зертханалық жұмыс ЕРІТІНДІДЕГІ НАТРИЙ ХЛОРИДІ МӨЛШЕРІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Ерітіндідегі натрий хлоридінің массасын (г) анықтау. Керектi құралдар мен реактивтер: Эквивалентінің молярлық концентрациясы 0,1 моль∕л AgNO3 ерітіндісі, натрий хлоридінің ерітіндісі, калий хроматы индикаторы ерітіндісі, өлшеуір, титрлеуге арналған колба, тамшуыр, дистилденген су. Бұл әдіспен физиологиялық ерітіндінің (0,9% NаСI) концентрациясын анықтауға болады. Талдау жүргізу жолы: 1. Өлшеуірді концентрациясы 0,1 моль ∕л AgNO3 ерітіндісімен толтырады.
202 2. Оқытушыдан көлемі 100 мл өлшеуіш колбада зерттелінетін натрий хлоридінің ерітіндісін алады, оны белгіге дейін дистилденген сумен жеткізеді және араластырады. Осы ерітіндінің 10 мл тамшуырмен өлшеп алып, конустық колбаға ауыстырады. 3. Оған 2-3 тамшы калий хроматы индикаторы ерітіндісін тамызады және лайлы ақ ерітіндіде ақшыл қызыл-сары түс пайда болғанша AgNO3 ерітіндісімен титрлейді. 4. Ерітіндідегі натрий хлоридінің массасын мына формула бойынша есептейді: m(NaCl) = (MЭ(AgNO3) ·CЭ (AgNO3)· V AgNO3· V ө.к. / 1000 ·V ал 5. Оқытушыдан есептің жауабын тексереді және анықтаудың салыстырмалы қатесін (∆Xc, % ) мына формула бойынша есептейді: ∆Xc = (mтеор.- mтдж)·100% / mтеор. ФИЗИКАЛЫҚ-ХИМИЯЛЫҚ ТАЛДАУ ӘДІСТЕРІ Кез келген анализ әдісінде аналитикалық сигнал алынады және ол өлшенеді. Аналитикалық сигнал – бұл заттың химиялық немесе физикалық қасиеттерінің пайда болуы және байқалуы. Химиялық анализде қолданылатын әдістерді аналитикалық сигналдың түріне байланысты: 1) химиялық; 2) физикахимиялық; 3) физикалық деп бөледі. Химиялық әдістер химиялық реакцияларға негізделген, физика–химиялық – химиялық немесе электрохимиялық реакциялардың жүруі нәтижесінде заттардың физикалық қасиеттерінің өзгеруін анықтауға негізделген, ал физикалық әдістер – анықталатын заттың физикалық қасиеттерінің өзгеруін анықтауға негізделген әдістер болып табылады. Жалпы, заттарды ашу және идентификациялау үшін олардың сандық мөлшеріне тәуелсіз қасиеттері алынады. Заттың бұндай сандық мөлшеріне тәуелсіз қасиеттерін интенсивті қасиеттер, ал заттың сандық мөлшеріне тәуелді қасиеттерін экстенсивті қасиеттер деп атайды. Экстенсивті қасиеттердің ерекшелігі – оларға аддитивтілік тән, яғни жинақталу немесе