Титриметричне визначення із сіллю свинцю

Принцип методу. Титриметричне визначення сульфат-іонів ґрунтується на їх взаємодії з іонами РЬ²⁺ з утворенням малорозчинного осаду PbSO₄ (ДР = 1,6∙10^-8):

SO₄^2- + Pb²⁺ → PbS0₄↓.

Надлишок іонів свинцю після повного осадження PbS0₄ у процесі титру­вання встановлюють за допомогою індикатору дитизону, який у точці еквіва­лентності змінює свій синьо-зелений колір на червоно-фіолетовий внаслідок утворення забарвленого дитизонату свинцю:

Розчинність сульфату свинцю у воді досить значна і дорівнює 1,26∙10^{-4 М} або 12,1 мг SO₄^2-/дм³. Для зменшення розчинності титрування виконують у водно-спиртовому або водно-ацетоновому середовищі. Мінімальна визначувана концентрація дорівнює 10 мг SO₄^2-/дм³ за об'єму проби 100 см³.

Визначенню заважають зависі, колоїди, забарвлені речовини та катіони металів, які утворюють з дитизоном забарвлені комплексні сполуки.

Зависі і колоїди видаляють фільтруванням крізь мембранний фільтр або центрифугуванням проби води, забарвлені гумусові речовини пропусканням проби крізь колонку, наповнену активованим вугіллям (див. Аргентометричне визначення хлоридів); Катіони металів, які заважають аналізу, видаляють збовтуванням 50 - 100 см³ проби води з 5 - 6 г катіоніту КУ-2 в Н⁺-формі впродовж 5 - 10 хв.

Методика визначення. Пробу води об'ємом 50 - 100 см³ вносять у конічну колбу місткістю 200 - 250 см³, добавляють 5-6 г катіоніту КУ-2 в Н⁺-формі і збовтують 6-8 разів упродовж 5-10 хв. Після осідання смоли відбирають піпеткою 10-50 см³ розчину в конічну колбу місткістю 100 см³ з позначкою на рівні 10 см³. Якщо об'єм відібраної проби більший за 10 см³, то її випарюють на електроплитці до 10 см³. Якщо вміст сульфат-іонів у воді перевищує 300 мг/дм³, після іонообмінного видалення катіонів, які заважають аналізу, пробу розбавляють дистильованою водою до певного об'єму і враховують це при розрахунках. До 10 см³ проби добавляють 30 см³ етанолу або ацетону і таку кількість дитизону, щоб розчин забарвився у синьо-зелений колір, і титрують розчином РЬ(NО₃)₂ до зміни забарвлення на червоно-фіолетове, яке не зникає при стоянні. В разі появи синюватого відтінку продовжують добавляти по одній краплі розчин нітрату свинцю за інтенсивного перемішування до повного зникнення синюватого відтінку.

Концентрацію сульфат-іонів С_х (мг/дм³) або С_у (ммоль-екв/дм³) обчислюють за рівняннями

де С − концентрація розчину нітрату свинцю, витраченого на титрування, моль-екв/дм³; V ₁ − об'єм розчину нітрату свинцю, витрачений на титрування, см³; V − об'єм проби води, взятий для титрування після контакту з катіонітом, см³; 48,03 − молярна маса еквівалента сульфат-іонів

Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви

Розчин нітрату свинцю, 0,02 моль-екв/дм³: 3,31 ± 0,01 г РЬ(NО₃)₂, х.ч., розчиняють у бідистильованій воді й доводять об'єм розчину до 1 дм³ у мірній колбі. Точну концентрацію розчину визначають титруванням стандартним розчином К₂SO₄.

Розчин сульфату калію, 0,02 моль-екв/дм³: 0,436 ±0,001 г препарату К₂SO₄, х.ч., висушеного при 110 °С до сталої маси, розчиняють у бідистильованій воді й доводять об'єм розчину до 250 см³ у мірній колбі.

Дитизон: 0,1 г дитизону С₁₃Н₁₂N₄S, х.ч., розтирають у фарфоровій ступці з 5 г бензойної кислоти С₇Н₆О₂.

Етиловий спирт С₂Н₅ОН або ацетон С₃Н₆O.

Розчин соляної кислоти, 4 й 1 моль-екв/дм³: концентровану НС1 (х.ч., d = 1,19 г/см³) розбавляють бідистильованою водою відповідно у співвідношеннях 1: 3 та 1: 12.

Розчин їдкого натру, 1 моль-екв/дм³: 40 г NаОН, х.ч., розчиняють у бідистильованій воді й доводять об'єм розчину до 1 дм³ у мірній колбі.

Катіоніт КУ-2.

Підготовка катіоніту до роботи та його регенерація. Свіжу, не використовувану раніше смолу КУ-2 заливають дистильованою водою і залишають на ніч. Потім воду зливають і на 1 добу заливають смолу розчином соляної кислоти (4 моль-екв/дм³). Якщо розчин забарвлюється, його зливають, промивають смолу 2-3 рази дистильованою водою і знову заливають її таким самим розчином соляної кислоти. Цю процедуру повторюють доти, доки жовтий колір розчину, що знаходиться над смолою, не зникне повністю. Потім проводять 10 − 12 циклів обробки смоли: 80 − 100 г смоли вміщують у лійку зі скляним фільтром (№ 1 або № 2) і послідовно заливають 100 см³ 1 моль-екв/дм³ NaОН, 100 см³ дистильованої води, 100 см³ 1 моль-екв/дм³ НС1 і знову воду, щоразу відсмоктуючи залишок рідини водоструминною або механічною помпою.

Після останньої обробки катіоніту розчином соляної кислоти його відмивають бідистильованою водою до рН ~7 (контроль індикаторним папірцем) і зберігають під шаром бідистильованої води.

Катіоніт після роботи щоразу збирають в одну колбу й обробляють розчином НС1 (4 моль-екв/дм³) упродовж 8-10 хв. Розчин НС1 зливають, а катіоніт промивають декантацією бідистильованою водою до рН ~7.

Визначення концентрації розчину нітрату свинцю. До 10,0 см³ стандартного розчину К₂SO₄ добавляють 30 см³ етилового спирту або ацетону, індикатор дитизон і титрують розчином РЬ(NО₃)₂, як описано в методиці визначення.

Концентрацію РЬ(NО₃)₂ С_х (моль-екв/дм³) обчислюють за рівнянням

де V₁ − об'єм стандартного розчину К₂SO₄ , см³; С − концентрація стандартного розчину К₂SO₄, взятого для аналізу моль-екв/дм³; V — об'єм розчину РЬ(NO₃)₂, витрачений на титрування, см³.