Окислительно-восстановительное титрование

Титратор для окислительно-восстановительного титрования. GT-310.

Современные потенциометрические титраторы прекрасно подходят для автоматизации традиционных методик окислительно-восстановительного титрования. С помощью потенциометрического титрования возможно проведение анализа окрашенных и мутных растворов, сильных окислительных и неводных сред, процесс легко автоматизируется.

К универсальным титраторам, выполняющим различные виды титрования, относится потенциометрический титратор GT-310 производства «Nittoseiko Analytech», стандартная комплектация которого включает:

• установку для потенциометрического анализа;

• магнитную мешалку (GT-310STR);

• автоматическую бюретку (GT-310BRT);

• дозировочную кассету для бюретки и держатель для смены кассет.

Подбор электродов для О-В титрование

Для решения определенной задачи необходимо правильно подобрать систему электродов. В случае потенциометрического титратора GT-310 производителем разработан гид для выбора электродов.

ОВ-электроды изготавливаются из благородных металлов (Pt, Au). Наиболее распространенными являются Pt-электроды.

Для окислительно-восстановительного титрования предлагается использование раздельной пары электродов, состоящей из: измерительного платинового (GTPT1B) и стеклянного хлорсеребряного электрода сравнения (GTRE10B), и комбинированных платиновых электродов (GTPR1B, GTPR1C).

Предусмотрена возможность подключения дополнительного оборудования: весов, принтера, дозирующей бюретки для растворителя (GT-310SD), фотометрического детектора (GTLDII).

Сущность окислительно-восстановительного титрования

Метод окислительно-восстановительного титрования (ОВ) основан на химической реакции между определяемым компонентом и стандартным раствором окислителя или восстановителя (титранта). Количественное содержание анализируемого вещества устанавливается с помощью измерения точных объемов растворов с известными концентрациями, взаимодействующих друг с другом. Возможность и степень прохождения реакции характеризуется окислительно-восстановительным потенциалом.

Для проведения ОВ титрования необходимо выполнение определенных требований:

• титрант должен реагировать только с анализируемым компонентом, нацело и быстро;

• простота и воспроизводимость обнаружения конечной точки титрования (КТТ).

Зависимость определяемой величины (потенциала) от объема титранта, представленная в виде графика, называется кривой титрования, построение которой нужно для нахождения точки эквивалентности (ТЭ).

Виды окислительно-восстановительного титрования

Различают прямое, обратное и заместительное титрование.

Анализ прямым способом проводят при значении ОВ потенциала ≥ 0,4 В, обратным – при низкой скорости реакции. При использовании заместительного способа – титруют эквивалентное количество продукта, образующегося при реакции реагента с анализируемым компонентом.

Классификация методов окислительно-восстановительного титрования проводится по названиям используемых титрантов.

Перманганатометрия. Основа метода – процесс окисления перманганатом калия (KMnO₄), образующего ярко окрашенные растворы, являющиеся индикатором титрования. Находит применение для анализа неорганических и органических веществ.

Дихроматометрия. Основа метода – процесс окисления дихроматом калия, реагирующего с соединениями органической природы менее интенсивно, чем KMnO4, поэтому в основном не используется для их анализа. Для нахождения КТТ необходимы дополнительные индикаторы (дифениламин или др). 

Применяется для определения неорганических и ряда органических веществ, химического потребления кислорода (ХПК) в воде.

Йодометрия. Основа метода – процесс окисления йодом (I₂) или восстановления йодид-ионами. Недостатки - низкая растворимость I₂ в воде.

Броматометрия. Основа метода – процесс окисления броматом калия (KBrO₃).

Преимущества - возможность определения ненасыщенных, ароматических и гетероциклических соединений, устойчивость растворов KBrO₃. Недостатки – побочные продукты, некоторые реакции проходят нестрого в стехиометрических соотношениях.

Цериметрия. Основа метода – процесс окисления сульфатом церия (IV). Преимущества - устойчивость реагентов, отсутствие побочных продуктов, возможность применения в присутствии соляной кислоты.

В представленной классификации описаны наиболее часто используемые окислительно-восстановительные реакции, применяемые в титровании.

Индикаторное и потенциометрическое титрование.

Индикаторное титрование основано на реакции индикатора с окислителем или восстановителем, который изменяет окраску раствора с приближением к ТЭ.

В потенциометрии установление ТЭ проводят по изменению потенциала электрода в процессе взаимодействия потенциалоопределяющего компонента и титранта.

Преимущества метода заключаются:

• в получении более точных результатов, титрования веществ, для которых не подобраны индикаторы или если их применение невозможно;

• в анализе нескольких компонентов в одном растворе;

• в хорошей воспроизводимости, отсутствии индикаторной ошибки.

Индикаторы, используемые в окислительно-восстановительном титровании, делятся на 4 основные группы: специфические, редокс-индикаторы, комплексные соединения некоторых металлов, органические красители, окисляемые необратимо.

Титрование, проводимое с помощью фотометрического датчика, позволяет определять ТЭ по изменению оптических свойств титруемого раствора (оптической плотности, величин пропускания и поглощения, спектральных характеристик). К преимуществам данного метода относится возможность проведения реакций, в которых визуально невозможно определить КТТ из-за неярко выраженного изменения окраски, а также возможность автоматизации методик индикаторного титрования для нормативных документов, в которых не описана потенциометрия.

Применение окислительно-восстановительного титрования

ОВ титрование находит применение в различных областях для решения задач количественного анализа.

В нефтехимии – для установления в нефти, продуктах ее переработки, смазочных материалах, различных видах топлива и др.: бромного числа и индекса (ГОСТ 8997, UOP 304, ASTM 1159 и 2710); йодного числа, непредельных углеводородов (ГОСТ 2070-82).

В экологии - для анализа содержания цианидов в почве (ISO 11262) и определения в питьевой воде, природных и сточных водах: перманганатной окисляемости (ГОСТ Р 55684-2013, ГОСТ 23268.12); ХПК (ISO 6060 и 15705); жесткости (ГОСТ Р 52407, ГОСТ 31954, ASTM D1126);

В медицине – для анализа лекарств (например, содержание фенола в гормональных препаратах, определение витамина С и др.) (Фармакопея XI. Выпуск 2.).

В пищевой промышленности - для определения витамина С в соках (ГОСТ 24556-89), йодного числа в маслах растительного и животного происхождения, жирах (ГОСТ 5475-69, ГОСТ Р ИСО 3961-2010), пероксидов в растительных маслах (ГОСТ 26593-85, ГОСТ Р 51487-99).