Химические методы анализа - 97 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

193
Fe
3+
+ e ↔ Fe
2+
, E
o
= +0.77 B.
Первые порции добавленного перманганата расходуются на ре-
акцию с более легко окисляющимся ионом титана (III). До тех пор,
пока в растворе имеется значительная концентрация этих частиц, по-
тенциал системы не может достичь настолько высокого значения, что-
бы в заметной степени изменить концентрацию ионов железа (II). Та-
ким образом, первую часть кривой титрования можно определить сте-
хиометрическим соотношением концентраций титана (III) и титана
(IV) по уравнению:
E = + 0.1 - 0.0591 lg [Ti
3+
]/[TiO
2+
][H
+
]
2
.
Поэтому первая часть кривой практически идентична кривой
титрования индивидуального раствора титана (III). За первой точкой
эквивалентности раствор содержит значительные количества ионов
железа (II) и железа (III), и значения потенциалов для построения кри-
вой титрования удобнее вычислить по уравнению:
E = + 0.77 - 0.0591 lg [Fe
2+
]/[Fe
3+
].
Во всей этой области и за второй точкой эквивалентности кри-
вая практически идентична кривой титрования индивидуального рас-
твора иона железа (II) (см. рис.4.4). Таким образом, не определен
только потенциал в первой точке эквивалентности. Для его Определе-
ния удобно сложить уравнения Нернста для потенциалов железа (II) и
титана (III). Поскольку потенциалы окислительно-восстановительных
систем при равновесии равны, можно написать:
2E = +0.1+0.77-0.0591 lg [Ti
3+
][Fe
2+
]/[Fe
3+
][TiO
2+
][H
+
]
2
.
Основным источником ионов железа (III) в растворе в этой точ-
ке является реакция
2H
+
+ TiO
2+
+ Fe
2+
↔ Fe
3+
+ Ti
3+
+ H
2
O.
Следовательно, мы можем записать:
[Fe
2+
] ≅ [Ti
3+
] .
Подстановка этого соотношения в предыдущее уравнение для
потенциала дает:
E = +0.87/2 - (0.0591/2) lg [Fe
2+
]/[TiO
2+
][H
+
]
2
.
И наконец, положив, что [Fe
2+
] = [TiO
2+
] практически равны их
общим концентрациям, можно вычислить потенциал в точке эквива-
лентности.
Кривая титрования смеси железа (II) и титана (III) представлена
на рис.4.6.
194
IV.3.5. Окислительно-восстановительные индикаторы
Мы видели, что в точке эквивалентности окислительно-
восстановительного титрования происходит существенное изменение
электродного потенциала системы. Существует несколько способов
обнаружения этого изменения потенциала, пригодных для определения
конечной точки титрования.
Рис.4.6. Кривые титрования 50.0 мл раствора, содержащего 0.100 М Ti
3+
и
0.200 М Fe
2+
, 0.100 н. раствором MnO
4
−
. Предполагается, что в процессе
титрования концентрация [H
+
] = 1.00 моль/л:
а - точка эквивалентности для Fe
2+
;
б - точка эквивалентности для Ti
3+
IV.3.5.1. Химические индикаторы
Известны два типа индикаторов для окислительно-
восстановительного титрования: специфические индикаторы - веще-
ства, вступающие в химическую реакцию с одним из участников тит-
рования, и истинные окислительно-восстановительные индикато-
ры, реагирующие на изменение потенциала системы, а не на появле-
ние или исчезновение отдельных веществ в процессе титрования.
Специфические индикаторы
Для получения наиболее точных результатов количественного
анализа требуется, чтобы окраска любого окислительно-
восстановительного индикатора изменялась в окрестностях конечной
точки титрования (точки эквивалентности). Наиболее известным спе-
цифическим индикатором является крахмал, образующий с трииодид-
ионами комплекс темно-синего цвета. Образование этого комплекса 
                  Fe3+ + e ↔ Fe2+ ,          Eo = +0.77 B.                     IV.3.5. Окислительно-восстановительные индикаторы
       Первые порции добавленного перманганата расходуются на ре-
акцию с более легко окисляющимся ионом титана (III). До тех пор,               Мы видели, что в точке эквивалентности окислительно-
пока в растворе имеется значительная концентрация этих частиц, по-       восстановительного титрования происходит существенное изменение
тенциал системы не может достичь настолько высокого значения, что-       электродного потенциала системы. Существует несколько способов
бы в заметной степени изменить концентрацию ионов железа (II). Та-       обнаружения этого изменения потенциала, пригодных для определения
ким образом, первую часть кривой титрования можно определить сте-        конечной точки титрования.
хиометрическим соотношением концентраций титана (III) и титана
(IV) по уравнению:
                 E = + 0.1 - 0.0591 lg [Ti3+]/[TiO2+][H+]2 .
       Поэтому первая часть кривой практически идентична кривой
титрования индивидуального раствора титана (III). За первой точкой
эквивалентности раствор содержит значительные количества ионов
железа (II) и железа (III), и значения потенциалов для построения кри-
вой титрования удобнее вычислить по уравнению:
                     E = + 0.77 - 0.0591 lg [Fe2+]/[Fe3+].
       Во всей этой области и за второй точкой эквивалентности кри-
вая практически идентична кривой титрования индивидуального рас-
твора иона железа (II) (см. рис.4.4). Таким образом, не определен
только потенциал в первой точке эквивалентности. Для его Определе-       Рис.4.6. Кривые титрования 50.0 мл раствора, содержащего 0.100 М Ti3+ и
ния удобно сложить уравнения Нернста для потенциалов железа (II) и       0.200 М Fe2+, 0.100 н. раствором MnO4−. Предполагается, что в процессе
титана (III). Поскольку потенциалы окислительно-восстановительных        титрования концентрация [H+] = 1.00 моль/л:
систем при равновесии равны, можно написать:                                    а - точка эквивалентности для Fe2+;
         2E = +0.1+0.77-0.0591 lg [Ti3+][Fe2+]/[Fe3+][TiO2+][H+]2 .             б - точка эквивалентности для Ti3+
       Основным источником ионов железа (III) в растворе в этой точ-
ке является реакция                                                                       IV.3.5.1. Химические индикаторы
                2H+ + TiO2+ + Fe2+ ↔ Fe3+ + Ti3+ + H2O.
       Следовательно, мы можем записать:                                        Известны два типа индикаторов для окислительно-
                                                                         восстановительного титрования: специфические индикаторы - веще-
                               [Fe2+ ] ≅ [Ti3+ ] .
                                                                         ства, вступающие в химическую реакцию с одним из участников тит-
       Подстановка этого соотношения в предыдущее уравнение для
                                                                         рования, и истинные окислительно-восстановительные индикато-
потенциала дает:
                                                                         ры, реагирующие на изменение потенциала системы, а не на появле-
              E = +0.87/2 - (0.0591/2) lg [Fe2+]/[TiO2+][H+]2 .
                                                                         ние или исчезновение отдельных веществ в процессе титрования.
       И наконец, положив, что [Fe2+ ] = [TiO2+ ] практически равны их
общим концентрациям, можно вычислить потенциал в точке эквива-
                                                                                              Специфические индикаторы
лентности.
       Кривая титрования смеси железа (II) и титана (III) представлена
                                                                               Для получения наиболее точных результатов количественного
на рис.4.6.
                                                                         анализа   требуется,   чтобы    окраска    любого    окислительно-
                                                                         восстановительного индикатора изменялась в окрестностях конечной
                                                                         точки титрования (точки эквивалентности). Наиболее известным спе-
                                                                         цифическим индикатором является крахмал, образующий с трииодид-
                                                                         ионами комплекс темно-синего цвета. Образование этого комплекса

                                 193                                                                      194

Страницы