CC BY
18
УДК 544.344.9
З. Т. Динь, С. А. Бахтеев, Р. А. Юсупов
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ Sn(II) В ИНЕРТНОЙ АТМОСФЕРЕ И НА ВОЗДУХЕ РАСТВОРОМ КОН
Ключевые слова: равновесия, водные растворы, потенциометрическое титрование, соединения олова.
В атмосфере аргона и воздуха получены кривые титрования Sn(H) 0,1 моль/л стандартным раствором КОН. Изучен эффект «памяти растворов» заключающийся в существовании в системе медленно образующихся соединений. По сравнению результатов потенциометрических титрований обнаружено влияние воздуха на образование соединения олова. Рассчитаны константы равновесий в системе Sn(II) — Н2О — ОН- с учетом «эффекта памяти» растворов.
Keywords: equilibriums, aqueous solution, potentiometric titration, tin compounds.
Under an argon atmosphere, and air the titration curves oof solution Sn(H) 0,1 mol / l by standard solution oof KOH were obtained. The «memory effect» of solutions is the existence in the system slowly forming compounds. By comparing the results of potentiometric titration revealed the influence oof air on the formation oof tin compounds. The constants of equilibria in the Sn(H)—H2O—OH~ with the «memory effect» oof solutions was achieved.
Введение
Для оптимизации условия синтеза целевых соединений олова необходим учет значимых эффектов, влияющих на процесс образования соединения. Одним из таковых является эффект «памяти растворов» [1]. Кроме этого соединение олова (II) легко окисляется на воздухе с образованием соединения олова (IV) [2], для оценивания влияния воздуха проведен эксперимент в инертной среде.
Экспериментальная часть
Раствор SnSO4 приготовлен растворением навески в дегазированной дистиллированной воде (см. табл.1). Каждый раствор Sn(II) тируется при трех временах выдержки между добавлением раствора титранта: 10; 60; 180 (с время с момента добавления титранта до момента фиксирования рН раствора).
Результаты титрования представлены в координатах n = f(pH) (рис.1 - 2), где n - отношение числа молей титранта к числу молей Sn(II) в колбе для титрования.
Таблица 1 -SnSO4 и КОН
Параметры рабочих растворов
№ п/п Навеска SnSO4, г Расчетная концентрация SnSO4, моль/л Концентрация КОН, моль/л
Потенциометрическое титрование на воздухе
1 0.0112 0.00104 0.01020
2 0.0114 0.00106 0.01020
3 0,0114 0,00106 0,01020
4 1.0689 0,09945 1,001
5 1.0688 0,09945 1,080
6 1.071 0,0997 0,998
Потенциометрическое титрование в среде аргона
7 0,0115 0,00107 0,01022
Рис. 1 - Кривые потенциометрического титрования раствора Бп(11) 0,1 моль/л стандартным раствором КОН с разными временами выдерживания (круги-10с; крестики-60с; квадраты-180с и треугольники - остаточная концентрация растворов после 2 недель выдерживания)
Рис. 2 - Экспериментальные кривые потенциометрического титрования раствора Бп(М) 0,001 моль/л стандартным раствором КОН на воздухе (круги, крестики и квадраты соответственно 10, 60, 180 с выдерживания) и в среде аргона (треугольники с временем выдерживания 180 с)
Таблица 2 - Константы равновесия в системе без учета и с учетом «эффекта памяти»
константы Соответствующая Система Система
константе без с
реакция учета эффекта памяти учетом эффекта памяти
K1 Sn2+ + OH- = SnOH- 9.4 10.4
K2 SnOH+ + OH- = Sn(OH)2 8.8 9.3
KPB1X3B2 SnOH+ + 3Sn(OH)2 = Sn4(OH)7+ 16.9 17.4
Kp2b1x2b2 2SnOH+ + 2Sn(OH)2 =Sn4(OH)62+ 16.4 15.7
Kp2b1x2b2s Sn4(OH)6SO4 = Sn4(OH)62+ + SO4 -5.3 -6.4
KPB1XB1 2Sn(OH)+ = Sn2(OH)22+ 2.9 4.2
KPB1XB1S Sn2(OH)2SO4 = Sn2(OH)22+ + SO4 -5.9 -6.5
Kp4b0 4Sn2+ = Sn48+ 2 6
Обсуждение результатов
Из рис.1 видно, что кривые почти совпадают при времени выдерживания t=60, 180 с., их плато располагается на n~2, а плато кривой при времени выдерживания t=10 с. на n~1,25. При рН < 4 и > 12.5 три кривых совпадают. Для раствора, сохраняемого в 2 недели рН сдвигается в сторону кислой области по сравнению с кривыми с временем выдерживания 10, 60, 180 с. Это говорить о том, что соединения, которые образовались в растворе, не устойчивые, характеризуются разными константами равновесия, рассчитанными на основе EQ (см.табл.2).
Из рис.2 видно, что, чем больше время выдерживания, тем больше сдвиг рН раствора в сторону низких значений (сильно при рН ~ 11, слабее при рН ~ 6 и слабо при рН ~ 2.7). При времени выдерживания t = 10, 60 с. плато кривой располагается на n ~ 2, а t = 180 с. плато кривой на n ~ 3. Для эксперимента, проведенного в среде аргона с временем выдерживания 180 с, его кривая почти совпадает с кривой эксперимента, проведенного на
воздухе с 10с выдерживания. Можно делать вывод о том, что при долгом титровании раствора олова при малой концентрации соединения олова (II) образующиеся в системе окисляются воздухом на соединения олова (IV). При большей концентрации С>0,01 моль/л это влияние уменьшается и им можно пренебречь, если время выдерживания меньше 180 с для каждой порции.
Заключение
На основе получаемых кривых титрования раствора олова (II) стандартным раствором KOH в среде аргона и воздуха можно видеть влияние воздуха значительно при малой концентрации раствора олова (II)(<0,01 моль/л) а при большой концентрации это влияние можно пренебречь.
Оценена разница между константами с учетом «эффекта памяти» и константами без учета «эффекта памяти».
Литература
1. Марков В.Ф., Маскаева Л.Н., Иванов П.Н. Гидрохимическое осаждение пленок сульфидов металлов: моделирование и эксперимент. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 217 с.
2. Гатиятуллин И.Р., Юсупов Р.А., Бахтеев С.А. Оптимизация синтеза целевых соединений и тонких пленок сульфида кадмия в системе Cd(II)-H2O-OH--тиомочевина // Вестник Казанского технологического университета. 2012. №15. С.53-56.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации по госконтракту 16.552.11.7060 по теме «Развитие центра коллективного пользования научным
оборудованием для обеспечения комплексных исследований в области получения нанодиффузионных покрытий, модифицированных композиционных мембран и
наноструктурированных композиционных
материалов с улучшенными свойствами». Измерения проведены на оборудовании ЦКП КНИТУ в лаборатории спектральных методов анализа.
© З. Т. Динь - асп. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КНИТУ, [email protected]; С. А. Бахтеев - канд. хим. наук, асс. той же кафедры, [email protected]; Р. А. Юсупов - д-р хим. наук, проф. той же кафедры, [email protected].
