מחווני צביעה. מדדי חומצה-בסיס וטיטרציה. מדדי ה-pH המשמשים ביותר

בכימיה ישנם חומרים בעלי יכולת לשנות את צבעם בנוכחות חומצות ואלקליות. חומרים אלו נקראים אינדיקטורים ומשמשים לקביעת תווך התגובה. הסביבה יכולה להיות חומצית, בסיסית וניטרלית.

חומרים אלו מוספגים בנייר סינון. ישנם סוגים רבים של ניירות אינדיקטור שונים (מבית הספר כולם מכירים את הביטוי« מבחן לקמוס» ), ליתר דיוק, אינדיקטורים שמספגים נייר (לקמוס, פנולפטלין, מתיל כתום וכו.). כמו כן, האינדיקטורים כוללים את המיץ של כרוב אדום, דובדבנים ו-chokeberries. הנייר ספוג בתמיסה של תערובת אינדיקטורים, ולכן הוא צבוע בצבעים שונים בסביבות שונות. כדי לקבוע את החומציות או הבסיסיות של המדיום, אתה יכול להשתמש בפיסת נייר ספוגה בתמיסה של כל אינדיקטור.

בחומצה חנקתית הנייר שינה את צבעו לאדום כהה. ישנן חומצות נוספות שבהן הנייר משנה את צבעו לאדום. זהחומצה גופרתית, הידרוכלורית וכו' חומצות אלו נקראות חומצות חזקות. וחומצות כמוחומץ, לימון , יין וכו', המתייחסים בעיקר לקבוצה גדולה של כימיקלים - אורגניים, נקראים חלשים. בחומצות כאלה הנייר הופך ורוד.

זה אומר שבעזרת נייר מחוון, אתה יכול לקבוע חומצה חזקה וחלשה אם יש להם תמיסה בערך באותו ריכוז.

בתמיסה אלקלית, הנייר משנה את צבעו לכחול. היזהר בעת עבודה עם אלקליות. זה לא מקרי שהם נקראים קאוסטיים (סודה קאוסטית, אשלגן קאוסטי (ה)). אלקליים כוללים גם מי ליים ואַמוֹנִיָה ששמו לא נכון"כּוֹהֶל" . זה השם הנפוץ שלו. השם הנכון לחומר זה הוא אמוניום הידרוקסיד.

אתה צריך להגן על העיניים והידיים שלך מפני אלקליות, הם מקלקלים את הצבע, משאירים כתמים בל יימחה על השולחן.

החומציות והבסיסיות של התמיסות מתבטאות במונחים של ריכוז יוני H + . לנוחות ההערכה, ביטוי ה-pH מוכנס לכימיה (נכתב"ph" ). ה-pH נקרא pH. מושג זה הוצג על ידי הכימאי הדני סורנסן ב 1909: האות "r" - האות הראשונית של מילה דניתפוטנץ- תואר מתמטי, מכתב"N" - סמל מימן.

בפתרון ניטרלי ב 25 מעלות צלזיוס pH = 7. בתמיסות pH חומציות< 7, וכמה שפחות, התמיסה חומצית יותר; בתמיסות אלקליות pH > 7, וככל שיותר, הבסיסיות של התמיסה גדולה יותר; במילים אחרות, ככל שה-pH נמוך יותר, כך ריכוז יוני H גדול יותר + , כלומר, ככל שהחומציות של המדיום גבוהה יותר, ולהיפך, ככל שה-pH גבוה יותר, כך ריכוז יוני H נמוך יותר. + , כלומר, הבסיסיות של המדיום גבוהה יותר.

אז, למשל, ב מיץ קיבה pH 1, 7 (תגובה חומצית חזקה), pH של מי גשמים 6 (מעט חומצי), pH של מי ברז 7, 5 (אלקליין חלש), pH בדם 7, 4 (מעט בסיסי), pH של רוק 6, 9 (מעט חומצי), בדמעות וב-pH של מים מזוקקים 7 (ניטרלי).

נייר מחוון אוניברסלי משמש רק לקביעה משוערת של ערכי pH בטווח רחב עם דיוק של כיחידת pH אחת.

ראה גם " כיצד לבדוק את טריות הדגים והבשר באמצעות נייר מחוון».

אינדיקטורים(מתוך lat. indicator - מצביע) - חומרים המאפשרים לך לעקוב אחר הרכב הסביבה או התקדמות תגובה כימית. אחד הנפוצים ביותר הוא מדדי חומצה-בסיס, המשנים את צבעם בהתאם לחומציות התמיסה. זה קורה מכיוון שבסביבה חומצית ובסיסית, למולקולות האינדיקטור יש מבנה שונה. דוגמה לכך היא המדד הנפוץ phenolphthalein, ששימש בעבר גם כחומר משלשל בשם purgen. במדיום חומצי, תרכובת זו היא בצורה של מולקולות לא מפורקות, והתמיסה חסרת צבע, ובתווך אלקליין, בצורה של אניונים בעלי מטען יחיד, והתמיסה בעלת צבע ארגמן ( ס"מ. ניתוק אלקטרוליטי. אלקטרוליטים). עם זאת, בסביבה בסיסית חזקה, הפנולפטלין הופך שוב לחסר צבע! זה קורה עקב היווצרות של צורה חסרת צבע נוספת של המחוון - בצורה של אניון בעל שלושה מטען. לבסוף, במדיום של חומצה גופרתית מרוכזת, צבע אדום מופיע שוב, אם כי לא עז. האשם שלו הוא קטיון הפנולפטלין. עובדה לא ידועה זו עלולה להוביל לטעות בקביעת תגובת הסביבה.

אינדיקטורים של חומצה-בסיס מגוונים מאוד; רבים מהם נגישים בקלות ולכן ידועים במשך יותר ממאה שנה. אלו הם מרתחים או תמציות של פרחים צבעוניים, פירות יער ופירות. אז, מרתח של איריס, אמנון, צבעונים, אוכמניות, פטל שחור, פטל, דומדמניות שחורות, כרוב אדום, סלק וצמחים אחרים הופך לאדום בסביבה חומצית וירוק-כחול בסביבה בסיסית. זה קל לראות אם אתה שוטף את הסיר עם שאריות של בורשט עם מים סבון (כלומר אלקליין). באמצעות תמיסה חומצית (חומץ) ותמיסה אלקלית (סודה לשתייה, או יותר טוב, כביסה), אתה יכול גם לעשות כתובות על עלי הכותרת בצבעים שונים באדום או כחול.

תה רגיל הוא גם אינדיקטור. אם אתם מפילים מיץ לימון לכוס תה חזק או ממיסים כמה גבישים חוּמצַת לִימוֹן, אז התה מיד יהפוך קל יותר. אם אתה ממיס סודה לשתייה בתה, התמיסה תתכהה (כמובן, אסור לשתות תה כזה). תה העשוי מפרחים ("karkade") נותן צבעים בהירים הרבה יותר.

כנראה האינדיקטור העתיק ביותר של חומצה-בסיס הוא לקמוס. עוד בשנת 1640, בוטנאים תיארו את ההליוטרופ (Heliotropium Turnesole) - צמח ריחני בעל פרחים סגולים כהים, ממנו בודד צבע. צבע זה, יחד עם מיץ הסיגליות, החל להיות בשימוש נרחב על ידי כימאים כאינדיקטור, שהיה אדום בסביבה חומצית וכחול בסביבה בסיסית. ניתן לקרוא זאת בכתביו של הפיזיקאי והכימאי המפורסם מהמאה ה-17 רוברט בויל. ראשית, באמצעות אינדיקטור חדש, למדנו מים מינרלים, ומ-1670 לערך החל לשמש בניסויים כימיים. "ברגע שאני מוסיף כמות מעט קטנה של חומצה", כתב הכימאי הצרפתי פייר פומט על "טורנסול" ב-1694, "הוא הופך לאדום, אז אם מישהו רוצה לדעת אם משהו מכיל חומצה, אפשר להשתמש בו." בשנת 1704, מדען גרמני מ' ולנטין כינה את הצבע הזה לקמוס, המילה הזו נשארה בכל השפות האירופיות למעט צרפתית, בצרפתית לקמוס הוא טורנסול, שפירושו המילולי "הסתובב אחרי השמש". אותו דבר, רק ביוונית. עד מהרה התברר שניתן להפיק לקמוס מחומרי גלם זולים יותר, למשל מסוגים מסוימים של חזזיות.

למרבה הצער, כמעט לכל האינדיקטורים הטבעיים יש חיסרון רציני: המרתחים שלהם מתדרדרים די מהר - הופכים חמוצים או עובשים (תמיסות אלכוהוליות יציבות יותר). חיסרון נוסף הוא מגוון רחב מדי של שינויי צבע. במקרה זה, קשה או בלתי אפשרי להבחין, למשל, בין תווך נייטרלי לחומר מעט חומצי או חומר בסיסי מעט לבסיסי חזק. לכן, במעבדות כימיות משתמשים באינדיקטורים סינתטיים שמשנים בחדות את צבעם בגבולות pH צרים למדי. יש הרבה אינדיקטורים כאלה, ולכל אחד מהם יש היקף משלו. לדוגמה, סגול מתיל משנה את צבעו מצהוב לירוק בטווח ה-pH של 0.13 - 0.5; מתיל כתום - מאדום (pH< 3,1) до оранжево-желтой (рН 4); бромтимоловый синий – от желтой (рН < 6,0) до сине-фиолетовой (рН 7,0); фенолфталеин – от бесцветной (рН < 8,2) до малиновой (рН 10); тринитробензол – от бесцветной (pH < 12,2) до оранжевой (рН 14,0).

במעבדות משתמשים לעתים קרובות באינדיקטורים אוניברסליים - תערובת של מספר אינדיקטורים בודדים, שנבחרו כך שהפתרון שלהם משנה את צבעם לסירוגין, עובר דרך כל צבעי הקשת כאשר החומציות של התמיסה משתנה בטווח pH רחב (לדוגמה, מ- 1 עד 11). רצועות נייר ספוגות לעתים קרובות בתמיסה של מחוון אוניברסלי, המאפשר לך לקבוע במהירות (אם כי ברמת דיוק לא גבוהה במיוחד) את ה-pH של התמיסה המנותחת על ידי השוואת צבע הרצועה הרטובה עם התמיסה עם סולם צבעי ייחוס. .

בנוסף לאינדיקטורים של חומצה-בסיס, משתמשים גם בסוגים אחרים של אינדיקטורים. אז, מחווני חיזור משנים את צבעם בהתאם לשאלה אם קיים חומר מחמצן או מפחית בתמיסה. לדוגמה, הצורה המחומצנת של דיפנילמין היא סגולה, בעוד שהצורה המופחתת היא חסרת צבע. כמה חומרי חמצון יכולים לשמש בעצמם כאינדיקטור. לדוגמה, בעת ניתוח תרכובות ברזל(II) במהלך התגובה

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4? 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

תמיסת הפרמנגנט הנוספת הופכת חסרת צבע כל עוד קיימות יוני Fe 2+ בתמיסה. ברגע שמופיע העודף הקטן ביותר של פרמנגנט, התמיסה מקבלת צבע ורוד. לפי כמות הפרמנגנט הנצרכת, קל לחשב את תכולת הברזל בתמיסה. באופן דומה, בניתוחים רבים בשיטת יודומטריה, יוד עצמו משמש כאינדיקטור; כדי להגביר את הרגישות של הניתוח, נעשה שימוש בעמילן, המאפשר לזהות את העודף הקטן ביותר של יוד.

אינדיקטורים קומפלסונומטריים נמצאים בשימוש נרחב - חומרים היוצרים תרכובות מורכבות צבעוניות עם יוני מתכת (שרבים מהם חסרי צבע). דוגמה היא Eriochrome שחור T; לתמיסה של תרכובת אורגנית מורכבת זו יש צבע כחול, ובנוכחות מגנזיום, סידן ועוד כמה יונים, נוצרים קומפלקסים שצבעם בצבע אדום יין עז. הניתוח מתבצע באופן הבא: לתמיסה המכילה את הקטיונים המנותחים ואינדיקטור, מוסיפים חומר קומפלקס חזק יותר, בהשוואה לאינדיקטור, באופן טיפה, לרוב טרילון B. ברגע שטרילון קושר לחלוטין את כל קטיוני המתכת, יהיו להיות מעבר מובהק מאדום לכחול. מכמות הטרילון שנוספה, קל לחשב את תכולת קטיוני המתכת בתמיסה.

ידועים גם סוגים אחרים של אינדיקטורים. לדוגמה, חומרים מסוימים נספגים על פני המשקע, ומשנים את צבעו; אינדיקטורים כאלה נקראים ספיחה. בעת טיטרציה של תמיסות עכורות או צבעוניות, שבהן כמעט בלתי אפשרי להבחין בשינוי בצבע של אינדיקטורים קונבנציונליים של חומצה-בסיס, משתמשים באינדיקטורים פלורסנטים. הם זוהרים (פלורסנטים) בצבעים שונים בהתאם ל-pH של התמיסה. לדוגמה, הקרינה של אקרידין משתנה מירוק ב-pH = 4.5 לכחול ב-pH = 5.5; חשוב שהבהירות של המחוון לא תהיה תלויה בשקיפות ובצבע הפנימי של התמיסה.

איליה לינסון

אינדיקטורים(אינדיקטור לטינית מאוחרת - מצביע), chem. in-va, שינוי צבע, או יצירת משקעים בעת שינוי ל.-l. רכיב בפתרון. הם מציינים מצב מסוים של המערכת או ברגע ההגעה למצב זה. ישנם אינדיקטורים הפיכים ובלתי הפיכים. השינוי בצבע של הראשון כאשר מצב המערכת משתנה (לדוגמה, כאשר ה-pH של המדיום משתנה) יכול להיות. חוזר על עצמו פעמים רבות. אינדיקטורים בלתי הפיכים עוברים כימיקלים בלתי הפיכים. טרנספורמציות, למשל, ב-BrO 3 - נהרסים. אינדיקטורים, לשיפון מוזרק לתמיסת הבדיקה, נקראים. פנימי, שלא כמו חיצוני, p-tion עם to-rymi מתבצע מחוץ לתערובת המנותחת. במקרה האחרון, אחד או יותר טיפות של התמיסה המנותחת מונחות על פיסת נייר ספוגה במחוון, או שהן מעורבבות על צלחת פורצלן לבנה עם טיפת מחוון.ו אינדיקטורים משמשים לרוב כדי לקבוע את סוף ג.-ל. chem. r-tion, Ch. arr. נקודת סיום (ק.ט.ט.). לפי הטיטרימטריה שיטות מבחינות בין חומצה-בסיס, ספיחה, חמצון-הפחתת. וקומפלקסומטרי. אינדיקטורים. הם p-rime org comp., to-rye משנים את צבעם או בהתאם ל-H + (pH של המדיום). יישום לקבוע את סוף ה-p-tion בין to-tami ו-(כולל at) או p-tions אחרים, אם הם כוללים H+, וכן עבור קולורימטרים. קביעת ה-pH של תמיסות מים. נאיב. חשובים ניתנים בטבלה. 1. הסיבה לשינוי בצבע האינדיקטורים היא שהוספה או שחרורו קשורים להחלפה של קבוצות כרומופוריות מסוימות באחרות או להופעה של קבוצות כרומופוריות חדשות. אם האינדיקטור חלש to-ta HIn, אז בתמיסה המימית מתרחש: HIn + H 2 Oד ב- + H 3 O +. אם המחוון חלש In, אז: In + H 2 O D HIn + + OH - . בְּ השקפה כלליתניתן לכתוב: ב-a + H 2 Oד In b + H 3 O + , כאשר In a ו- In b - בהתאמה. צורות חומציות ובסיסיות של המחוון, שצבען שונה. תהליך זה K ln = / naz. אינדיקטור. צבע התמיסה תלוי ביחס /, חתך נקבע לפי ה-pH של התמיסה.

הוא האמין כי הצבע של צורה אחת של המחוון מורגש אם הוא גבוה פי 10 מצורות אחרות, כלומר. אם היחס / \u003d /K ln הוא 0.1 או 10. השינוי בצבע של המחוון מצוין באזור pH \u003d pK lp b 1, to-ry נקרא. מרווח מעבר מחוון. שנה מקסימום באופן מובהק כאשר = ו-K ln = [H 3 O] +, כלומר. ב-pH = pKln. ערך ה-pH, ב-Krom, מסתיים בדרך כלל, נקרא. מחוון RT. האינדיקטורים עבור נבחרים בצורה כזו שמרווח מעבר הצבע כולל את ערך ה-pH שאמור להיות לתמיסה בנקודת השקילות. לעתים קרובות ערך pH זה אינו תואם את pT של המחוון המשמש, מה שמוביל למה שנקרא. שגיאת מחוון. אם נשאר עודף של לא טיטר חלש או אליך ב-K.t.t, השגיאה נקראת. בהתאמה בסיסי או חומצי. הרגישות של המחוון - (in / l) נקבעה (במקרה זה, H + או OH - ) בנקודת המקסימום שינוי צבע פתאומי. להבחין: אינדיקטורים, רגישים לשם, עם מרווח מעבר בתחום ערכי pH אלקליין (למשל, thymolphthalein); רגיש לאינדיקטורים עם מרווח מעבר באזור החומצי (כמו בצהוב דימתיל וכו'); מחוונים ניטרליים, מרווח המעבר ל-rykh הוא בערך. pH 7 (אדום ניטרלי וכו').ו מחוונים מגיעים עם צורות צבעוניות אחד או שניים; אינדיקטורים כאלה נקראים בהתאמה צבע אחד ושני צבעים. נאיב. שינוי ברור בצבע היה נצפה באותם אינדיקטורים, שהחומצה והצורות הבסיסיות שלהם צבועים בנוסף. צבעים. עם זאת, אין אינדיקטורים כאלה. לכן, על ידי הוספת , הצבעים של שתי הצורות משתנים בהתאם. אז, באדום מתיל, המעבר מאדום לצהוב מתרחש בטווח של 2 יחידות pH, ואם מוסיפים לתמיסה, המעבר בין הצבע מאדום-סגול לירוק נצפה בצורה חדה וברורה ב-pH 5.3. ניתן להשיג אפקט דומה על ידי שימוש בתערובת של שני אינדיקטורים, שצבעיהם משלימים זה את זה. חבר. אינדיקטורים כאלה נקראים מעורב (טבלה 2).


תערובות של אינדיקטורים, לשיפון משנים את צבעם ברציפות בכל טווח ערכי ה-pH מ-1 עד 14, הנקרא. אוניברסלי. הם משמשים במשך כ. הערכת פתרונות pH. שינוי הצבע של המחוון מושפע ממנו. עבור אינדיקטורים דו-צבעיים, ככל שיותר גבוה, כך השינוי בצבע פחות חד, מכיוון. ספקטרום הקליטה של ​​שתי הצורות חופפות יותר ושינוי הצבע הופך לקשה יותר לזיהוי. בדרך כלל השתמש באותה כמות מינימלית (מספר טיפות של תמיסה) של המחוון. מרווח המעבר של אינדיקטורים רבים תלוי ב-t-ry. אז, הוא משנה את צבעו בטמפרטורת החדר בטווח pH של 3.4-4.4, וב-100 מעלות צלזיוס בטווח pH של 2.5-3.3. זה קשור לשינוי. חלקיקים קולואידים המצויים בתמיסה סופחים אינדיקטורים, מה שמוביל לשינוי מוחלט בצבעו. כדי למנוע טעויות בנוכחות יש להשתמש בחלקיקים קולואידים בעלי מטען חיובי, אינדיקטורים-בסיסים, ובנוכחות. מטען שלילי - מחווני חומצה. בתנאים רגילים, יש לקחת בחשבון את ההשפעה של CO 2 מומס, במיוחד בעת שימוש באינדיקטורים עם pK ln > 4 (למשל, מתיל אדום, ). לפעמים CO 2 מוסר בעבר על ידי הרתחה או טיטרציה עם תמיסה בהעדר מגע עם. ההשפעה של נייטרליים זרים (אפקט מלח) מתבטאת בשינוי האינדיקטורים. במקרה של אינדיקטורים חומציים, מרווח המעבר עובר לאזור חומצי יותר, ובמקרה של מחווני בסיס, לאזור בסיסי יותר. בהתאם לאופי הממס, צבעי האינדיקטורים, ה-pK ln והרגישות שלהם משתנים. לפיכך, אדום מתיל נותן מעבר צבע בערכי H+ גבוהים יותר מאשר ברומופנול כחול, ולהיפך בתמיסת אתילן גליקול. בתמיסות מים-מתנול ומים-אתנול, השינוי בהשוואה למדיום המימי אינו משמעותי. במדיום אלכוהולי, מדדי חומצה רגישים יותר ל-H+ מאשר אינדיקטורים לבסיס. למרות שבסביבות לא רעילות, בדרך כלל ק.ט.ט מוגדר בצורה פוטנציומטרית באמצעות מחוון זכוכית, הם משמשים גם (טבלה 3). לרוב, לחלשים, נעשה שימוש באדום מתיל ב-CH 3 COOH נטול מים או ב-CH 3 COOH; בְּ- חלש ל-ט- ב-DMF. התנהגות האינדיקטורים במדיה לא מימית ומימית דומה. לדוגמה, עבור HIn חלש אליך ב-p-solvent SH ניתן לכתוב: HIn + SHד ב- + SH 2 + . מנגנון הפעולה של האינדיקטורים זהה לזה, רק במדיה לא מימית הם משתמשים בסקאלות החומציות המתאימים (pH p, pA; ראה). הם משמשים גם באיכות, שינוי צבע ועוצמה בהתאם ל-pH ומאפשרים טיטרציה של תמיסות צבעוניות חזקות ועכורות.

עבור חלש to-t להחיל t נקרא. אינדיקטורים עכירות in-va, יוצרים הפיכים, מקרישים בטווח pH צר מאוד (לדוגמה, isonitroacetyl-n-aminobenzene נותן עכירות ב-pH 10.7-11.0). כפי שאתה יכול להשתמש במתחמים עם (ראה להלן); קומפלקסים אלה, קורסים, משנים את צבע התמיסה בטווח pH צר. כדי לקבוע את הארגון. ל-t ובנוכחות. פתרון שאינו ניתן לערבב איתו משמש מה שנקרא. amphi-indicators, to-rye הם מדדי חומצה (למשל, 00) עם פירוק. org. (למשל). אינדיקטורים אלה הם גם סול. ב-org. p-הורים, גרועים ב; הם רגישים ביותר. מדדי ספיחה באיים הניתנים לספיגה על פני המשקע ולשנות צבע או עוצמה בו זמנית. מדדים אלו הינם לרוב הפיכים ומשמשים במשקעים. שהאינדיקטור נספג. קבוצה גדולה של אינדיקטורים (טבלה 4) הנספגים על ידי פני המשקע עם היווצרות c הכלול במשקע.


לדוגמה, רר ורודצבעים, to-ry לא משתנה כאשר AgNO 3 מתווסף. אבל ב-p-rum KBr, המשקע סופח Ag +, שמתחברים לעצמם. המשקע הופך לאדום-סגול. ב-c.t.t., כאשר כל Ag + עובר טיטר, צבע המשקע נעלם והתמיסה הופכת ורודה שוב. אינורג. סְפִיחָה אינדיקטורים יוצרים משקע צבעוני או קומפלקס מהטיטרנט (כמו, למשל, משמש כאינדיקטור CrO 4- ו-SCN - ב). כחומר סופח. אינדיקטורים משמשים גם nek-ry acid-base, oxidize.-restore. וקומפלקסומטרי. אינדיקטורים, St. Islands to-rykh (חומצה, חיזור. פוטנציאלים ויציבות של קומפלקסים עם) ב- adsorbed. המצב תלוי בטבע ובפני השטח של המשקעים. הורדת חמצון מחוונים - in-va, מסוגל לשנות צבע בהתאם לחמצון.-restore. פוטנציאל r-ra. משמש להקמת K. t. t. חמצון-שחזור. ולקולורימטרי הגדרות okislit.-restore. פוטנציאל (בעיקר בביולוגיה). אינדיקטורים כאלה הם, ככלל, in-va, to-rye עצמם עוברים או, והצורות המחומצנות (In Ox) ומופחתות (באדום) יש צבעים שונים. לחמצון הפיך.-שחזור. ניתן לכתוב מחוונים: ב-Ox + neד באדום, כאשר n הוא מספר. בפוטנציאל E, היחס בין שתי הצורות של המחוון נקבע על ידי:
,
שבו E ln - אוקיסליט אמיתי.-שחזור. פוטנציאל אינדיקטור, בהתאם להרכב הפתרון. מרווח מעבר הצבע נצפה למעשה כאשר היחס / משתנה מ-0.1 ל-10, אשר ב-25 מעלות צלזיוס מתאים ל- D E (ב-V) = E ln b (0.059/n). הפוטנציאל המתאים לשינוי הצבע החד ביותר הוא E ln. בעת בחירת מחוון, קח בחשבון את Ch. arr. ערכים E ln , מקדם גאולה טוחנת של שתי צורות האינדיקטור והפוטנציאל של הפתרון בנקודת השקילות. בעוצמה (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 וכו'), משתמשים באינדיקטורים בעלי Eln גבוה יחסית, למשל, ונגזרותיו; עם חזק [Ti(III), V(II) וכו'], משתמשים באינדיקטורים עם Eln נמוך יחסית, למשל, (טבלה 5).


חלק מה-in-va משנים את צבעם באופן בלתי הפיך, למשל, כשהם נהרסים עם היווצרות חסר צבע. מוצרים, כמו תחת הפעולה או נפתול כחול-שחור תחת הפעולה של BrO 3 . אינדיקטורים קומפלקסומטריים - in-va, יוצרים קומפלקסים צבעוניים עם (M), הנבדלים בצבעם מהאינדיקטורים עצמם. הם משמשים להקמת c.t.t. היציבות של מתחמים עם אינדיקטורים (In) פחותה מזו של הקומפלקסונים המקבילים, לכן, ב-c.t.t., אינדיקטורים נעקרים ממתחמים עם . ברגע של שינוי הצבע בנקודת השקילות = ולכן, pM = - lg K Mln , שבו נקרא pM = - lg[M]. נקודת מעבר של המחוון, K Mln - יציבות המתחם עם המחוון. השגיאה ב- נובעת מהעובדה שניתן לצרף כמות מסוימת למחוון, ולא לטיטרנט. נאיב. לעתים קרובות להשתמש במה שנקרא.

שינוי צבע של מחוונים בהתאם ל-pH

מדדי חומצה-בסיס הם תרכובות שצבען משתנה בהתאם לחומציות המדיום.

לדוגמה, לקמוס הוא אדום בסביבה חומצית וכחול בסביבה בסיסית. ניתן להשתמש בתכונה זו כדי להעריך במהירות את ה-pH של תמיסות.

אינדיקטורים של חומצה-בסיס נמצאים בשימוש נרחב בכימיה. ידוע, למשל, שתגובות רבות מתרחשות בצורה שונה במדיה חומצית ובסיסית. על ידי התאמת ה-pH, ניתן לשנות את כיוון התגובה. ניתן להשתמש באינדיקטורים לא רק להערכה איכותית, אלא גם להערכה כמותית של תכולת החומצה בתמיסה (שיטת טיטרציה של חומצה-בסיס).

השימוש באינדיקטורים אינו מוגבל לכימיה "טהורה". יש לשלוט בחומציות הסביבה בתהליכי ייצור רבים, בעת הערכת האיכות מוצרי מזון, ברפואה וכו'.

בְּ שולחן 1האינדיקטורים ה"פופולריים" ביותר מצוינים וצבעם במדיה ניטרלית, חומצית ובסיסית מצוין.

שולחן 1

מתיל כתום

פנולפתלין

למעשה, כל אינדיקטור מאופיין במרווח pH משלו בו מתרחש שינוי הצבע (מרווח מעבר). השינוי בצבע מתרחש עקב הפיכת צורה אחת של האינדיקטור (מולקולרי) לאחרת (יוני). ככל שהחומציות של המדיום יורדת (עם עלייה ב-pH), ריכוז הצורה היונית עולה, וזה של הצורה המולקולרית יורד. טבלה 2 מפרטת כמה אינדיקטורים של חומצה-בסיס וטווחי המעבר שלהם.

שולחן 2

הרצאה 4 מדדי חומצה-בסיס. טיטרציה במדיה לא מימית. תורת החומצות והבסיסים.

בשנת 1894 יצר אוסטוולד את מה שנקרא תיאוריית אינדיקטור יוני. לפי תיאוריה זו, מדדי חומצה-בסיס הם חומרים אורגניים מורכבים (חומצות או בסיסיות אורגניות חלשות: HInd או IndOH) שיכולים לשנות את צבעם בהתאם ל-pH של התמיסה. ידועים כ-200 מדדי חומצה-בסיס השייכים לקבוצות שונות של תרכובות אורגניות. בנוסף לאינדיקטורים בודדים, משתמשים במדדים מעורבים לטיטרציה, שהם תערובות של 2, 3 או יותר אינדיקטורים, הנותנים מעברי צבע ברורים יותר כאשר ה-pH של התמיסה משתנה.

בפתרונות, אינדיקטורים יכולים להתקיים בצורות מולקולריות ויוניות. צורות אלו נצבעות בצבעים שונים ונמצאות בשיווי משקל, התלוי ב-pH של המדיום.

לדוגמה, מחוון החומצה מתיל כתום, בצורה מולקולרית, יש צבע אדום, ובסביבה ניטרלית ובסיסית - צהוב. שינוי בחומציות התמיסה מוביל לשינוי בשיווי המשקל של הדיסוציאציה ימינה או שמאלה, המלווה בשינוי בצבע התמיסה.

הוצע מאוחר יותר תורת הכרומופורמחבר את השינוי בצבע האינדיקטורים עם שינוי במבנה האינדיקטורים כתוצאה מסידור מחדש תוך מולקולרי. תיאוריה זו קיבלה את שמה בשל העובדה שצבען של תרכובות אורגניות מיוחס לנוכחותן של קבוצות מיוחדות הנקראות כרומופורים. הכרומופורים כוללים קבוצות: , קבוצת אזו -N=N-, עוברת לקבוצה =N-NH-, קבוצה =C=0. צבע התרכובת הנגרמת על ידי הכרומופורים מוגבר על ידי נוכחותן של קבוצות הנקראות אוקסוכרומים במולקולת התרכובת. האוקסוכרומים החשובים ביותר הם קבוצות -OH ו-NH 2, כמו גם הנגזרות שלהם, למשל, -N (CH 3) 2, -N (C 2 H 5) 2 וכו'. אוקסוכרומים כשלעצמם אינם מסוגלים להקנות צבע לתרכובת, אך בהיותם נוכחים עם כרומופורים, הם משפרים את פעולתם של האחרונים. אם כתוצאה מסידור מחדש תוך מולקולרי, מופיעות או נעלמות במחוון קבוצות כרומופוריות או אוקסוכרומיות, המשפיעות על הצבע, אז הצבע משתנה.התיאוריות היוניות והכרומופוריות אינן שוללות, אלא משלימות זו את זו. יינון של מולקולות אינדיקטור מביא בדרך כלל לסידור מחדש תוך מולקולרי ולשינוי צבע. כאשר ה-pH של התמיסה משתנה, כל מחווני החומצה-בסיס משנים את צבעם לא בפתאומיות, אלא בצורה חלקה, כלומר. בטווח pH מסוים. מרווח זה נקרא מרווח המעבר של המחוון. לכל מחוון יש מרווח מעבר משלו, התלוי במאפיינים של מבנה המחוון. מרווח מעבר הצבע של המחוון מאופיין במדד הטיטרציה pT. ערך הטיטרציה הוא ערך ה-pH שבו נצפה שינוי הצבע הדרמטי ביותר של המחוון.

טווח ערכי ה-pH בהם משתנה צבע המחוון מסומן ב:

כאשר K ind הוא קבוע הדיסוציאציה של המחוון

הערך של K, צבע וניתנים בספרי עיון כימיים.

טבלה 1 - צביעה של אינדיקטורים

אינדיקטורים משמשים בצורה של פתרונות או בצורה של ניירות אינדיקטור.

4.2 תורת החומצות והבסיסים

התוכן של המושגים "חומצות" ו"בסיס" בתהליך הפיתוח של מדע הכימיה השתנה באופן משמעותי, ונשאר אחד הנושאים העיקריים של הכימיה. אחת התיאוריות הראשונות של חומצות ובסיסים היא תורת ארניוס. לפי ההגדרה של Arrhenius-Ostwald, חומצות הן חומרים המתנתקים במים עם יצירת יון מימן H+, ובסיסים הם חומרים שנותנים לאניון ההידרוקסיל OH -. עם הצטברות הנתונים, התפתחות תורת הפתרונות, התברר כי חומרים רבים שאין בהרכבם H+ או OH - בעלי תכונות של חומצות או בסיסים. הוכח ש-H+ אינו קיים בכלל בצורה חופשית. בתמיסות מימיות, יונים אלה מומסים, בעוד שבתמיסות לא מימיות הם מומסים. לדוגמה:

מחקרים הראו שחלק מהמלחים בממסים שאינם מימיים מתנהגים כמו חומצות או בסיסים. לדוגמה, KNH 2 בתמיסת אמוניה מתנהג כמו KOH במים, כלומר. מהווה בסיס חזק. הוא צובע פנולפטלין, בעל מוליכות חשמלית ומנטרל חומצות. מלח אחר, NH 4 Cl, מתנהג כמו HCl באמוניה יבשה; היא חומצה חזקה. לכן, תכונות בסיסיות וחומציות טבועות לא רק בתרכובות בעלות יוני מימן וקבוצות הידרוקסיל. לכן, התיאוריה הבאה של חומצות ובסיסים הייתה התיאוריה מערכת סולבו.

לפי תיאוריה זו, חומצות ובסיסים הם תרכובות כימיות היוצרות קטיונים ואניונים זהים לקטיונים ולאניונים של ממס נתון.

אז, למשל, אמוניה נוזלית מתנתקת:

כלומר NH 4 Cl היא חומצה (אותו קטיון)

בסיס (אותו אניון).

החיסרון של תיאוריה זו הוא שחלק מהממיסים אינם מתפרקים גם לקטיונים או לאניונים, אך קיימים בהם חומצות ובסיסים.

תורת ברונסטד-לאורי הפרוטוליתית.

לפי תיאוריה זו, חומצות הן תרכובות כימיות שיכולות לתרום פרוטונים לחומרים אחרים, ובסיסים הם חומרים שיכולים לקבל פרוטונים.

חומצות יכולות להיות גם מולקולות וגם קטיונים ואניונים. לדוגמה, מים:

אז לכל חומצה יש בסיס מצומד () ולכל בסיס יש חומצה מצומדת.

חוזקן של חומצות ובסיסים תלוי באופי הממס. כך, למשל, בתמיסה של אמוניה נוזלית, כל החומצות מתפרקות לחלוטין; אמוניה נוזלית מציגה את התכונות של בסיס. במים, בסיס פחות חזק, לא כל החומצות מתנתקות, אלא רק אנאורגניות חזקות.

החסרונות של תיאוריית ברונסטד-לאורי כוללים את העובדה שתיאוריה זו שוללת את האפשרות של ביטוי של אופי חומצי על ידי חומרים שאינם מכילים מימן. לכן, יחד עם תיאוריה זו, הופיעה תיאוריה נוספת - תיאוריה אלקטרונית של לואיס.

לפי תיאוריה זו, בסיס הוא חומר שיש לו זוג חופשי לא משותף של אלקטרונים. לדוגמה, אמוניה היא בסיס בגלל למולקולה שלה יש זוג אלקטרונים לא משותף.

חומצה היא חומר שלמולקולה שלו חסר זוג אלקטרונים כדי ליצור קבוצת אלקטרונים יציבה. לדוגמה: BCl 3

לפי תיאוריית לואיס, לחומר לא חייב להיות H+ כדי להיות חומצי. אז, NH 3 ו- BCl 3 מתקשרים ליצירת מלח:

או NH 3 +HClàNH 4 Cl

התיאוריה האלקטרונית הרחיבה מאוד את מושג החומצות והבסיסים. החיסרון של התיאוריה הזו הוא שהיא לא מסבירה את העובדה שאותו חומר יכול להיות גם חומצה וגם בסיס, בהתאם לאופי הממס. נכון להיום, על סמך מחקרים של מספר מדענים, הוכח שניתן לסווג את אותו חומר, בהתאם לממס בו הוא מומס, כחומצות או בסיסיות.

תיאוריה מודרניתחומצות ובסיסים.

תיאוריה זו מגדירה חומצות ובסיסים באופן הבא:

"חומצה היא חומר שהוא תורם פרוטונים או מקבל זוג אלקטרונים או נותן את אותו קטיון ליוניום כמו הממס שבו הוא מומס. בסיס הוא חומר שהוא מקבל פרוטונים, או תורם של זוג אלקטרונים, או נותן את אותו אניון ליאטי כמו הממס שבו הוא מומס.

לדוגמה, מלח CH 3 COONa מתנתק בחומצה אצטית לפי המשוואה:

CH 3 COONa àCH 3 COO - +Na + (מאפיינים בסיסיים)

לכן, ניתן לבצע טיטרציה כמותית של CH 3 COONa עם כל חומצה חזקה, למשל, פרכלורית:

HClO 4 +CH 3 COONaàNaClO 4 +CH 3 COOH.

4. 3 טיטרציה במדיה לא מימית.

התיאוריה הכימית של פתרונות מאת D.I. Mendeleev מחשיבה את הממס לא רק כמדיום שבו מתרחשת התגובה, אלא גם כמשתתף ישיר בתהליך הכימי. על פי התיאוריה של מדיה לא מימית, שפותחה על ידי המדענים שלנו איזמאילוב וקרשקוב, אותו חומר יכול להתנהג בצורה שונה בהתאם לממס, כלומר. חוזקן של חומצות ובסיסים תלוי באופי הממס.

כאשר מסווגים לפי מאפייני קבלת תורם, הם בדרך כלל מבחינים פרוטי ואפרוטיממסים. מְאוּרָהיכול לתרום או לקבל פרוטון ובכך להשתתף בתהליך של אינטראקציה חומצה-בסיס. ממיסים אפרוטייםאינם מראים תכונות חומצה-בסיס ולא להיכנס לשיווי משקל פרוטוליטי עם המומס. ממיסים פרוטיים מחולקים בדרך כלל ל:

1. ממסים אמפוטריים אלו ממסים הממלאים את תפקיד הבסיס ביחס לחומצות ואת תפקיד החומצות ביחס לבסיסים. ממיסים אלו נבדלים ביכולתם לתרום וגם לקבל פרוטונים. אלה כוללים: H 2 O, CH 3 OH, C 2 H 3 OH ואחרים.

2. ממיסים חומציים. מדובר בחומרים חומציים, שהמולקולות שלהם יכולות לתרום רק פרוטונים. HF, H 2 SO 4 , CH 3 COOH ואחרים.

3. ממיסים בסיסיים. אלו חומרים בעלי זיקה בולטת לפרוטונים (NH 3, N 2 H 4).

על פי ההשפעה על תכונות החומצה-בסיס של המומס, ממיסים מחולקים בדרך כלל ל פִּלוּסו מבדלת.

פִּלוּס- אלו ממסים שבהם חומצות ובסיסים בעלי אופי נפרד אינם משנים את היחס בחוזקם (מים, חומצה אצטית וכו')

מבדל e - ממיסים שבהם חומצות ובסיסים משנים באופן ניכר את היחס בחוזקם (DMF, אצטון וכו').

ממיסים פילוס הם חומצות חזקות מאוד או בסיסים חזקים מאוד, כגון CH 3 COOH - הידרזין. מכיוון שמדובר בחומצות או בסיסים חזקות, כל החומצות בסביבתן הופכות להיות זהות בחוזקה, וכך גם לגבי בסיסים.

פתרונות מבדילים כוללים תמיסות שבהן יש הבדלים משמעותיים בחוזק של חומצות ובסיסים. לדוגמה, DMF, DMSO, פירידין, אצטון. במדיום של ממיסים אלה, לא רק 2, 3, אלא אפילו תערובות 5 ו-6 רכיבים ניתן לטיטר בנפרד.

באמצעות ההשפעה של ממיסים לא מימיים על תכונות האלקטרוליטים המומסים, ניתן לבצע טיטרציה של חומצה-בסיס במדיה לא מימית של חומרים שאינם ניתנים לטיטרציה במים. לדוגמה, מלחים רבים במים מציגים תכונות של חומצות או בסיסיות חלשות מאוד, ולא ניתן לבצע טיטרציה ישירה עם בסיסים או חומצות. במדיה לא מימית, החומציות או הבסיסיות שלהם גדלות עד כדי כך שניתן לבצע טיטרציה כמותית עם חומצה או בסיס.

טיטרציה במדיה לא מימית נמצאת בשימוש נרחב בכימיה אנליטית. זה נובע מהסיבות הבאות.

1. במדיה לא מימית, אתה יכול טיטר את החומרים שאינם מתמוססים במים.
2. במדיה לא מימית ניתן לטיטר את אותם חומרים אשר במים אינם נותנים נקודות קצה חדות של טיטרציות.
3. במדיה לא מימית, ניתן לבצע לא רק c/o, אלא גם o/w, טיטרציה קומפלקסומטרית, משקעים.

הרצאה 5שיטות חיזור (רדוקסימטריה).

1. 1 המהות של שיטת החיזור לניתוח

שיטה זו מבוססת על שימוש בתגובות חיזור. כטיטרנטים משתמשים בתמיסות של חומרים מחמצנים או מפחיתים. ככלל, חומרים הניתנים לחמצון עוברים טיטרציה עם חומרי חמצון, וחומרים הניתנים להפחתה עם חומרי חימצון. בשיטה זו ניתן לקבוע הן חומרים אנאורגניים והן חומרים אורגניים בעלי יכולת חמצון או הפחתה.

ישנן מספר דרכים לטיטרציה: ישירה והפוכה.

בתהליך הטיטרציה, לא ה-pH של התמיסה משתנה, אלא פוטנציאל החיזור שלה. אם התגובה בין חומר מחמצן לחומר מפחית מתבטאת כך:

אז ניתן לייצג את קבוע שיווי המשקל באופן הבא:

באמצעות משוואת Nernst, ניתן לבטא את ריכוזי חומר החמצון והחומר המצמצם במונחים של פוטנציאלים. לאחר טרנספורמציות, נקבל ביטוי לקבוע שיווי המשקל:

לפיכך, ככל שההבדל בין הפוטנציאלים הסטנדרטיים של חומר המחמצן והחומר המפחית גדול יותר, כך קבוע שיווי המשקל גדול יותר. לכן, על אחת כמה וכמה שהתגובה תלך עד הסוף, לכן נבחרים לטיטרציה חומרי חמצון חזקים וחומרים מפחיתים חזקים בעלי ערכים גבוהים של פוטנציאל סטנדרטי. חומרי חמצון מלח כוללים. חומרים מצמצמים חזקים כוללים תמיסות של יוני מתכת,.

5. 2 עקומות טיטרציה בחיזור

בתהליך הטיטרציה ה-E של התמיסה משתנה ולכן תלות זו יכולה להתבטא בצורה גרפית. לדוגמה, שקול כיצד הפוטנציאל של התמיסה משתנה כאשר יונים אלה עוברים טיטרציה עם טיטרנט. בוא נכתוב את התגובה:

לפי משוואת נרנסט, עד לנקודת השקילות, פוטנציאל הפתרון מחושב על ידי הנוסחה:

אחרי נקודת השקילות:

איור 1 מציג את עקומת הטיטרציה של הטיטרציה של תמיסת FeSO 4 עם תמיסת KMn0 4.

עקומות טיטרציה של חיזור נראות, באופן כללי, כמו עקומות טיטרציה של חומצה ובסיס. ליד נקודת השקילות, יש להם קפיצה חדה בפוטנציאל. לכן, כדי לתקן את נקודת השקילות, אתה יכול להשתמש באינדיקטורים המשנים צבע בהתאם לפוטנציאל של המערכת. בניגוד לעקומת הטיטרציה של חומצה-בסיס, הקפיצה אינה תלויה בדילול וניתן להגדילה אם אחד מהיונים המתקבלים מורכב.

איור 1-עקומת טיטרציה 100.0 ס"מ 3 0.lMFeSO 4 0.1n. פתרון KMp0 4.

5. 3 אינדיקטורים המשמשים ב- Redoximetry

בטיטרציה של חיזור, ניתן לקבוע את נקודת השקילות בשלוש דרכים:

1. בעת טיטרציה, לעתים קרובות ניתן להסתדר ללא אינדיקטורים כלל. טיטרציה ללא אינדיקטור אפשרית אם לטיטרנט או לתמיסה שייקבעו יש צבע עז, כמו למשל במקרה של טיטרציה של אשלגן פרמנגנט. כפי שאתה יודע, הפתרון הוא צבע ארגמן-סגול עז. כתוצאה מהפחתה נוצרים יונים חסרי צבע. ניתן גם לטיטר אותו ללא אינדיקטור עם תמיסת יוד, מכיוון שהוא כהה וחסר צבע.

2. בעזרת מדדים.

ניתן לחלק את האינדיקטורים ב- Redoximetry לשתי קבוצות:

1) אינדיקטורים המגיבים ספציפית עם עודף של חומר מחמצן או מפחית. לדוגמה, יונים נותנים קומפלקס ורוד בהיר ולכן, אם מופיעה לפחות טיפה אחת בתמיסה, התמיסה כולה הופכת לוורודה.

2) אינדיקטורים, שבהם שינוי הצבע אינו תלוי בתכונות הספציפיות של חומר החמצון או הגורם המפחית, אלא קשור להשגת פוטנציאל מסוים על ידי התמיסה הטיטרטית. אינדיקטורים כאלה נקראים מדדי חיזור. לצורות המחומצנות והמצומצמות יש צבעים שונים.

השינוי שלהם יכול להיות מיוצג באופן הבא:

היכן הצורה המחומצנת;

- שוחזר.

החלת משוואת Nernst על אינדיקטורים כאלה, נקבל:

לפיכך, כאשר הפוטנציאל של התמיסה משתנה, היחס בין הצורות המחומצנות והמצומצמות משתנה. אם יתווספו 1-2 טיפות של המחוון למערכת החיזור, אזי יקבע היחס בין ריכוזי הצורות המחומצנות והמופחתות של המחוון התואמות לפוטנציאל של המערכת. במקרה זה, הפתרון מקבל את הצבע המתאים. עבור כל מערכת, ניתן לבחור מחוון שבו שינוי הצבע של המחוון מתרחש בסמוך לנקודת השקילות.

5. 4 דוגמאות לשיטות טיטרציה של חיזור.

5. 4. 1 פרמנגננטומטריה

Permanganatometry היא שיטה שבה פתרון עובד, כלומר. טיטרנט הוא תמיסת אשלגן פרמנגנט. החומרים שנקבעו הם קטיוני מתכת בעלי יכולת חמצון.

בהתאם לתנאים שבהם תגובת החיזור ממשיכה, האניון יכול לקחת כמות שונהאלקטרונים:

בסביבה חומצית, פוטנציאל החיזור של המערכת הוא הגדול ביותר, לכן, חמצון עם אשלגן פרמנגנט למטרות אנליטיות מתבצע בסביבה חומצית. בהקשר זה, למשוואה הבסיסית של permanganatometry יש את הצורה:

בדרך כלל מכינים 0.1N. פתרון או 0.05N. . אשלגן פרמנגנט המשמש להכנת תמיסת עבודה, ככלל, מכיל מספר זיהומים, מהם הזיהומים המשמעותיים ביותר. בנוסף, ריכוז הפרמנגנט משתנה כל הזמן, כי. כל הזמן הוא משוחזר על ידי זיהומים של חומרים אורגניים שנמצאים באוויר ומים מזוקקים. לכן, הריכוז נקבע לפי החומר הסטנדרטי, שריכוזו ידוע במדויק ואינו משתנה. הסטנדרט העיקרי בפרמנגננטומטריה הם חומרים כגון אמוניום אוקסלט, נתרן או חומצה אוקסלית:

האינטראקציה של חומצה אוקסלית עם אשלגן פרמנגנט ממשיכה לפי המשוואה:

הבדל פוטנציאל חיזור:

הבדל פוטנציאלי גדול מצביע על כך שהתגובה עומדת להסתיים. עם זאת, קצב התגובה הישירה נמוך והתגובה איטית מאוד. הגורמים הבאים משפיעים על קצב התגובה הישירה: pH, טמפרטורה, זרז. לכן, כדי להאיץ את התגובה, ה-pH של התמיסה גדל (בסביבה חומצית, ל-E 0 יש ערך מקסימלי). התגובה מתבצעת על ידי חימום (70-80 0 C). תגובה זו מזורזת על ידי יוני מנגן דו ערכיים. הם מופיעים כתוצאה מתגובת חמצון וככל שהם מצטברים, מהלך התגובה מואץ עד כדי אינטראקציה מיידית.

טיטרציה עם permanganate מתבצעת ללא אינדיקטור, כי לתמיסה עצמה יש צבע ארגמן ובנקודת השקילות טיפה נוספת של טיטרנט צובעת את התמיסה בוורוד.

Permanganatometry משמש לקביעת התוכן של חומרים מפחיתים וחומרים מחמצנים. מבין חומרי החמצון, יונים ברזליים נקבעים לרוב בשיטה זו. תרכובות של ברזל ברזל נקבעות בקלות בסביבה חומצית:

במהלך החמצון, יוני ברזל מומרים ליוני ברזל, לכן, . התגובה מתרחשת במהירות גם ללא חימום, אך עדיף לבצע אותה בקירור ובסביבת גז אינרטי כדי למנוע חמצון של יוני ברזל על ידי חמצן אטמוספרי.

בניתוח של סגסוגות ברזל, עפרות ברזל ומינרלים, כאשר הברזל נמצא בצורת דו ערכית ותלת ערכית, ברזל ברזל מופחת תחילה לברזל, ולאחר מכן מטיטר עם פרמנגנט. מתבצעת הפחתת ברזל ברזל דרכים שונות: אבץ, אלומיניום וכו'.

5.4.2 יודומטריה

בנוסף לפרמנגנט, יוד נמצא בשימוש נרחב כחומר מחמצן באוקסימטריה:

בתגובה זו, כל אטום של יוד צובר אלקטרון אחד, ולכן המקבילה של יוד שווה למסה האטומית שלו. פוטנציאל החיזור הסטנדרטי של המערכת, כלומר. מעט פחות מהמערכת.

כתוצאה מכך, יוד מחמצן מספר קטן בהרבה של חומרים מפחיתים בהשוואה לפרמנגנט. תגובת חמצון היוד היא הפיכה, וכיוונה נקבע על פי התנאים שבהם היא ממשיכה. פוטנציאל החיזור הגדול ביותר של מערכת זו בא לידי ביטוי במדיום ניטרלי. במדיה אלקלית וחומצית, תגובה זו מתרחשת על פי מנגנון אחר. תכונה של יודומטריה היא העובדה שכפתרון עובד, כלומר. תמיסת טיטרנט של יוד משמשת לעתים רחוקות ביותר. לא ניתן לבצע טיטרציה ישירה של חומר מפחית עם תמיסה, כפי שנעשה בפרמנגמטומטריה. זאת בשל העובדה שמדובר בחומר נדיף שמתנדף במהירות מהבורטה, בנוסף הוא מתפרק באור. לכן, בבדיקת יודומטריה משתמשים בשיטת הטיטרציה האחורית. המהות של השיטה טמונה בעובדה שהטיטרנט אינו עצמו, אלא פתרון בסטנדרט הראשוני, למשל, Na thiosulfate.

תגובה זו ממשיכה לפי המשוואה:

בזמן שהיונים מתחמצנים:

בעת טיטרציה, תמיסת נתרן תיוסולפט מונחת בבורה, ונפח מסוים של תמיסה, שהוכן מדגימה מדויקת, מונח בצלוחיות חרוטיות לטיטרציה.

ניתן לקבוע את ריכוז התיוסולפט גם מחומרי חמצון אחרים, למשל, מ. תמיסה מימית של עמילן משמשת כאינדיקטור בטיטרציה זו. השימוש בו מבוסס על העובדה שתמיסת העמילן מוכתמת ביוד בצבע כחול כהה. בנקודת השקילות, הצבע הכחול של התמיסה נעלם והתמיסה נעשית חסרת צבע. טיטרציה יודומטרית משמשת לקביעת התוכן של חומרי חמצון ומפחיתים כאחד, ניתן להשתמש ביודומטריה ישירה והפוכה כאחד.

5. 4. 3 כרומומטריה

תמיסת אשלגן דיכרומט נמצאת בשימוש נרחב כחמצון בשיטות חיזור. השיטה המבוססת על השימוש בחומר מחמצן זה נקראת כרומטומטריה. אשלגן דיכרומט שונה מחומרי חמצון אחרים ביציבותו הגבוהה מאוד, לכן הטיטר והנורמליות שלו אינם משתנים במשך מספר חודשים. תמיסה של אשלגן דיכרומט מוכנה על ידי שקילה מדויקת של תכשיר טהור מבחינה כימית בבקבוק נפח, כלומר. התקן העיקרי אינו נדרש במקרה זה. נקודת השקילות בכרומטומטריה נקבעת באמצעות מחוון דיפנילאמין, אשר משנה צבע בנקודת השקילות. Diphenylamine הוא נציג אופייני של אינדיקטורים חיזור. כרומטומטריה משמשת לרוב לקביעת יונים ולקביעת התוכן הכולל של ברזל בסגסוגות, עפרות ומינרלים שלו. כרומטומטריה משמשת לקביעת קטיוני מתכת אחרים הניתנים להפחתה. בנוסף, בשיטת טיטרציה לאחור, ניתן לקבוע את תכולת חומרי החמצון בדגימות בשיטה זו.

5. 4. 4 ברוממטריה וברום.

כחומרי חמצון ב- Redoximetry, משתמשים לעתים קרובות באשלגן ברומט או בתערובת של ברומט וברומיד (). החמצון מתבצע בסביבה חומצית, בעוד היונים הנחושים מתחמצנים למצב החמצון הגבוה ביותר, והברומט והברומיד מופחתים ל-. הברום המשוחרר מזוהה על ידי הופעת צבע צהוב של התמיסה או על ידי שינוי בצבע האינדיקטורים. בעזרת ברומו- וברומטומטריה נקבעת התוכן של יונים של ארסן, אנטימון, כמו גם פנול, אנילין, נגזרות בנזן שונות המסוגלות לחמצון.

5. 5. 5 צרמטר

ניתן להשתמש במלחים כחומר מחמצן. זאת בשל העובדה שיוני סריום ארבע-ערכיים מופחתים בקלות ל- . התוצאה היא שינוי צבע של תמיסת המלח הצהוב, בגלל. המלחים הם צהובים, חסרי צבע. טיטרציה כזו, כמו במקרה של פרמנגנט אשלגן, יכולה להתבצע ללא אינדיקטור. ניתן להשתמש בצירימטריה לאותם מקרים כמו פרמנגננטומטריה, רק שמלחי סריום אלו יציבים יותר.

הרצאה 6שיטת קומפלקס (קומפלקסומטריה)

6. 1 מאפיינים כלליים של השיטה

קומפלקסומטריה מבוססת על תגובות היווצרות מורכבות. במובן הכללי ביותר, מתחת מורכב (תרכובת מורכבת)בכימיה להבין חלקיק מורכב המורכב ממנו חלקי מרכיביםבעל יכולת קיום אוטונומי. ניתן לציין את המאפיינים העיקריים המאפשרים להבחין בין תרכובות מורכבות למחלקה מיוחדת של תרכובות כימיות:

יכולתם של מרכיבים בודדים לקיום עצמאי;

מורכבות הקומפוזיציה;

ניתוק חלקי לחלקים מרכיבים בתמיסה על ידי מנגנון הטרוליטי;

נוכחות של חלקיק מרכזי טעון חיובי חומר מורכב(בדרך כלל יון מתכת) הקשור לליגנדים;

נוכחות של מרחב יציב מסוים גֵאוֹמֶטרִיָהסידור הליגנדים סביב הגורם המורכב. דוגמאות.