Титрование что это в медицине простыми словами
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (син. объемный анализ) — метод количественного анализа, основанный на измерении объема или массы реагента, требующегося для реакции с исследуемым веществом. Т. а. является разделом аналитической химии (см.) и широко применяется в биохимических, клинических, санитарно-гигиенических и других лабораториях в экспериментальных исследованиях и для клин, анализов, напр, при установлении кислотно-щелочного состояния (см. Кислотно-щелочное равновесие), определении кислотности желудочного сока (см.), кислотности и щелочности мочи (см.) и др. Титриметрический анализ служит одним из основных методов хим. анализа в контрольноаналитических аптечных лабораториях.
Количество исследуемого вещества при Т. а. определяют путем титрования: к точно отмеренному объему р-ра исследуемого вещества постепенно приливают р-р другого вещества точно известной концентрации до тех пор, пока его количество не станет эквивалентным количеству исследуемого вещества. Состояние эквивалентности называется точкой эквивалентности титрования. Применяемый для титрования р-р реактива известной концентрации называют титрованным р-ром (стандартным р-ром, титрантом); точная концентрация титрованного р-ра может быть выражена титром (г/мл), нормальностью (экв/л) и др.
К реакциям, используемым при Т. а., предъявляется ряд требований: вещества должны реагировать в строго определенных количественных (стехиометрических) отношениях (см. Стехиометрия) без побочных реакций, реакции должны протекать быстро и практически до конца, для установления точки эквивалентности необходимо применять достаточно надежные способы, влияние посторонних веществ на ход реакции должно быть исключено, желательно, чтобы реакции протекали при комнатной температуре.
Методы Т. а. в зависимости от реакций, лежащих в их основе, подразделяются на следующие основные группы.
2. Методы осаждения (см. Осаждения методы), основанные на титровании веществ, образующих в определенной среде нерастворимые соединения [соли бария, серебра, свинца, цинка, кадмия, ртути (II), меди (III) и др.]. К этим методам относят, напр., аргентометрию (титрование р-ром нитрата серебра), меркурометрию (титрование р-ром нитрата закисной ртути) и др. Методы осаждения дают возможность количественно определять катионы бария (см.), ртути (см.), серебра (см.), свинца (см.), цинка (см.) и др., а также осаждаемые ими хлориды, бромиды, йодиды, цианиды, роданиды, сульфаты, хро-маты, фосфаты, феррицианиды и др. Используя специальные приемы титрования, с помощью этих методов можно определять не только отдельные катионы и анионы, а также и их смеси.
4. Методы окисления—восстановления, или оксидиметрия (см.), включают перманганатометрию, хроматометрию (бихроматометрию), йодометрию, броматометрию, цериметрию, ванадометрию и др.
Точку эквивалентности в титриметрическом анализе определяют по изменению окраски титруемого р-ра или индикатора, вводимого в начале или в процессе титрования, по изменению электропроводности р-ра, потенциала электрода, погруженного в титруемый р-р, изменению величины тока (см. Потенциометрическое титрование), оптической плотности и др.
Одним из широко применяемых способов фиксации точки эквивалентности является индикаторный метод. Индикаторы (см.) — вещества, к-рые дают возможность установить конечную точку титрования (момент резкого изменения окраски титруемого р-ра). Наиболее часто индикатор добавляют к титруемому р-ру (внутренний индикатор). При работе с внешними индикаторами периодически берут каплю титруемого р-ра и смешивают с каплей р-ра индикатора или помещают на индикаторную бумагу, что приводит к потерям анализируемого вещества.
Процесс титрования изображают графически в виде кривых титрования. В методе нейтрализации по оси ординат откладывают значения pH от 0 до 14, по оси абсцисс — количество прибавленного титрующего р-ра. В методах осаждения и комплексообразования по оси ординат откладывают значения концентраций ионов, образующих осадок или комплексное соединение, в окислительно-восстановительных методах — окислительный потенциал. Кривые титрования позволяют наглядно представить весь ход титрования и выбрать индикатор, наиболее пригодный для получения точных результатов, т. к. кривую титрования можно сопоставить с интервалом изменения окраски индикатора.
Различают три основных приема титрования: прямое, обратное (титрование по остатку) и косвенное.
При прямом титровании исследуемый р-р непосредственно титруют стандартным р-ром (или наоборот). Измерив объем стандартного р-ра и зная ого концентрацию и объем исследуемого р-ра, можно легко рассчитать концентрации) последнего:
где N1 и Nx — нормальные концентрации стандартного и исследуемого растворов, a V1 и Vx — объемы этих растворов.
При обратном титровании в тех случаях, когда определение точки эквивалентности затруднено, к точно отмеренному объему исследуемого вещества приливают точно отмеренный объем стандартного р-ра, взятый в избытке. Избыток оттитровывают другим стандартным р-ром. Напр., для определения концентрации соляной кислоты (см.) можно прибавить к ней точно отмеренное количество стандартного р-ра нитрата серебра AgNO3, взятое с избытком, а затем непрореагировавший избыток AgNO3 оттитровать стандартным р-ром роданида аммония, к-рый реагирует с серебром с образованием малорастворимого AgSCN. В присутствии ионов железа (III) лишняя капля титрующего р-ра вызывает появление розово-красного окрашивания. По результатам титрования можно рассчитать избыток р-ра AgNO3, непрореагировавший с соляной к-той, затем рассчитать количество AgNO3, прореагировавшее с ней (разница между добавленным и неизрасходованным количествами), и т. о. определить концентрацию исследуемого вещества, как и при прямом титровании.
Косвенное титрование (титрование заместителя) заключается в том, что к р-ру исследуемого вещества прибавляют какое-либо вспомогательное вещество, реагирующее с исследуемым веществом с образованием эквивалентного количества нового вещества, к-рое оттитровывают стандартным р-ром. Напр., при определении окислителей титруют р-ром тиосульфата натрия Na2S2O3 йод, выделенный окислителем при взаимодействии с йодистым калием KI. Концентрацию исследуемого р-ра вычисляют так же, как и при прямом титровании.
Ошибки в Т. а. могут быть методическими, связанными с особенностями метода титрования, и специфическими, обусловленными особенностями данной реакции. Методические систематические ошибки титрования зависят от погрешностей измерительных приборов, калибровки мерной посуды, пипеток, бюреток, неполного стенания жидкостей по стопкам мерной посуды. Чтобы избежать случайных ошибок, необходимо правильно выбирать объемы реагирующих реактивов, мерную посуду, тщательно проводить титрование, соблюдать строго одинаковые условия.
Специфические ошибки зависят от константы равновесия реакции (см. Кинетика химическая) и от точности обнаружения точки эквивалентности. Теоретически в точке эквивалентности не должно быть ни титранта, ни анализируемого вещества, т. к. реакция их взаимодействия протекает количественно. Однако часто реакции, применяемые в Т. а., обратимы и в точке эквивалентности практически не доходят до конца. Это является одной из причин того, что точка эквивалентности и конечная точка титрования не всегда совпадают. Индикаторная ошибка титрования связана с тем, что изменение цвета индикатора происходит не абсолютно точно в точке эквивалентности, а раньше или позже (отклонение рК индикатора от pH в точке эквивалентности), это приводит к недотитровыванию или перетитровыванию р-ра. В тех случаях, когда точка эквивалентности полностью или почти полностью совпадает с конечной точкой титрования, расчет количества исследуемого вещества проводят по закону эквивалентности (см. Пример прямого титрования). Когда эти точки не совпадают, вводят поправочный коэффициент, к-рый вычисляют на основании данных, полученных при титровании в аналогичных условиях р-ров с известным содержанием определяемого вещества.
Библиогр.: Крешков А. П. Основы аналитической химии, т. 2, с. 38, М., 1970; Селезнев К. А. Аналитическая химия, Качественный полумикроана-лиз и количественный анализ, с. 164, М., 1973; Шемякин Ф. М., Карпов А. Н. и Бруснецов А. Н. Аналитическая химия, с. 325, М., 1973; Эшворт М. Р. Ф. Титриметрические методы анализа органических соединений, пер. с англ., М., 1968, библиогр.
Титрование что это в медицине простыми словами
Цели лекарственной терапии должны быть установлены до начала лечения. Они могут состоять из экстренной корректировки серьезного патофизиологического процесса, облегчения острых либо хронических симптомов или изменения суррогатных конечных точек (АД, ХС плазмы или MHO), что связано с предпочтительными исходами в заданной популяции.
Уроки CAST и применения инотропных препаратов должны заставить врачей относиться скептически к терапии, направленной на суррогатные конечные точки при отсутствии контролируемых клинических исследований.
Когда целью лечения является экстренная корректировка физиологических нарушений, препарат следует вводить в/в в дозах, подобранных для достижения быстрого терапевтического эффекта. Такой подход целесообразен, когда польза превосходит риск. Как было сказано ранее о лилокаине, большие дозы препарата, вводимые в/в, несут риск усиления лекарственной токсичности, поэтому даже в случае самого экстренного назначения препарата этот подход не будет правильным. Исключением является аденозин, который следует вводить быстро болюспо, т.к. он за короткое время и повсеместно элиминируется из плазмы, его захватывают практически все клетки, поэтому медленное введение или инфузия редко позволяют достичь необходимых высоких концентраций в области воздействия (например, коронарной артерии, кровоснабжающей атриовентрикулярный узел, для купирования аритмии).
Время, необходимое для достижения равновесной концентрации в плазме, определяется периодом полувыведения. Введение ударной дозы может сократить это время, но только в случаях, если кинетика распределения и выведения известна изначально и выбран правильный режим насыщения, иначе возможен избыток или недостаток введения во время фазы насыщения, Таким образом, начало терапии с использованием стратегии насыщения возможно только в случае экстренного назначения.
Кривые доза-ответ отражают взаимосвязь дозы препарата и ожидаемой кумулятивной степени желательного и нежелательного эффектов. По оси X представлена дистанция между этими кривыми, называемая терапевтическим коэффициентом (индексом или окном), которая указывает на вероятность определения постоянною режима дозирования, позволяющего достичь эффект без нежелательных явлений.
Препараты с особенно широким терапевтическим коэффициентом можно вводить в случайные интервалы, даже если препарат быстро элиминируется.
При серьезных ожидаемых нежелательных эффектах наиболее подходящая стратегия лечения состоит в следующем: низкие стартовые дозы и оценка необходимости повышения доз, когда достигнут стабильный эффект препарата. Этот подход имеет преимущество, т.к. минимизирует риск дозозависимых нежелательных эффектов, но требует титрации доз для достижения эффективности. Примером служит соталол: поскольку риск пируэтной ЖТ повышается с дозой препарата, стартовая доза должна быть низкой.
При ожидаемой относительно малой и легко управляемой токсичности необходимо начинать лечение с больших доз, чем минимальные, для достижения терапевтического эффекта, допуская риск нежелательных эффектов; некоторые АГП назначают именно таким образом. Тем не менее должно стать правилом использование наименьших доз для снижения токсичности, особенно непредсказуемой и не связанной с известным фармакологическим действием.
Иногда увеличение дозы в широком терапевтическом интервале не приводит к желаемым эффектам и отсутствию нежелательных явлений. В этих условиях врач должен быть готов к возможности межлекарственных взаимодействий на фармакокинетическом и фармакодинамическом уровнях. В зависимости от природы ожидаемой токсичности возможно повышение дозы, выходящее за границы обычною терапевтического интервала, но только в том случае, если ожидаемая токсичность несерьезна и легко преодолима.
Титриметрия. Посуда, титрованные растворы, способы и методы
» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>
ТИТРИМЕТРИЯ
Основные понятия титриметрии
Титриметрический анализ основан на точном измерении реактива, израсходованного на реакцию с определяемым веществом. Раньше этот вид анализа называли объемным, так как в расчетах используют объем раствора, пошедшего на реакцию. Титриметрия отличается от гравиметрии малой трудоемкостью, простотой аппаратурного оформления. Титриметрический анализ в отношении скорости выполнения дает огромное преимущество по сравнению с гравиметрическим, являющимся, однако, наиболее точным химическим методом анализа.
Титриметрия возникла в середине XVIII века. Многие ученые внесли вклад в ее развитие. У. Льюис (1767) дал определение понятия «точки насыщения», т. е. точки эквивалентности. Благодаря работам Ж. Гей-Люссака титриметрия превратилась из метода анализа в самостоятельный раздел науки. Э. Мор разработал много методик по данному виду анализа, написал учебник по химико-аналитическому методу титрования (1856); В. Оствальд и А. Ганч развили теорию индикаторов (1894).
Титриметрия широко применяется в настоящее время для научных исследований и при контроле технологических процессов.
Титруемое вещество — вещество, количество которого определяется непосредственно в процессе титрования.
Титрант — вещество, вступающее в реакцию с титруемым веществом. Концентрация стандартного раствора титранта должна быть определена перед началом анализа с точностью не менее трех значащих цифр после запятой.
Аликвота — объем раствора, точно отмеренный при помощи калиброванной пипетки.
Титрование — прибавление титрованного раствора к анализируемому с целью определения точно эквивалентного его количества. Отсюда ясно, что при титровании необходимо достаточно точно установить момент наступления эквивалентности или, как говорят, фиксировать точку эквивалентности.
Реакция, используемая в титриметрическом анализе, должна протекать количественно, т. е. должны выполняться следующие условия:
Если не выполняется хотя бы одно условие, то метод титриметрии непригоден. Для этого метода необходимо:
В титриметрии концентрации растворов веществ выражают в молях эквивалентов вещества в одном кубическом дециметре или в одном литре раствора. Нормальная концентрация, используемая в аналитической химии, учитывает то, что эквиваленты веществ для разных реакций различаются, поэтому следует указывать (в скобках) фактор эквивалентности. Например, 0,1н КМnО4 (f экв = 1/5).
В полуреакции восстановления участвуют 5 электронов, следовательно, f экв (КМnО4) = 1/5, а эквивалент перманганата калия равен 1/5 молярной массы КМnО4.
Химическая лабораторная посуда и ее назначение
Для точного определения объемов используются бюретки, пипетки и мерные колбы (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Мерная посуда а — цилиндры; б — мерные колбы; в — химический стакан; г — бюретки с краном; д — пипетка Мора
Бюретка — цилиндрическая трубка с суженым концом, к которому с помощью резинового шланга присоединена стеклянная трубка с оттянутым кончиком. На резиновый шланг надет зажим, либо вставлен в него стеклянный шарик. Если для титрования применяют агрессивные для резины растворы, то используют полностью стеклянную бюретку (пермангонатометрия). Бюретка градуиронана на миллилитры и десятые их доли. В титриметрии используют бюретки объемами 10, 25 и 50 мл. Заполненная раствором бюретка имеет вогнутую поверхность (мениск). По правилам показания по бюретке берут по нижнему краю мениска; глаз должен находиться на уровне этого нижнего края (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Правила определения результатов исследований
Показания по бюретке могут быть с существенными погрешностями. Такие погрешности являются источником ошибок в объемном анализе.
Бюретка должна быть тщательно промыта и обезжирена (хромовой смесью — смесь концентрированной серной кислоты и бихромата калия или смесью раствора перманганата калия со щелочью). Затем бюретку многократно промывают водопроводной водой, 2−3 раза — дистиллированной водой и 2−3 раза — небольшими порциями раствора, которым заполняют бюретку для анализа. Затем заполняют бюретку раствором для титрования через воронку. При промывании бюретки нельзя затыкать ее сверху пальцами, так как пальцы никогда не бывают химически чистыми.
Пипетка используется для измерения точного объема раствора для метода титриметрии. Это стеклянная длинная узкая трубка с расширением или без него в середине. В верхней узкой части пипетки имеется черта, до которой и нужно заполнять пипетку раствором 5, 10, 20, 25, 50, 100 мл. На пипетке указана ее вместимость и температура, при которой градуирована пипетка. При необходимости используют измерительные пипетки (с градуировкой). Такие пипетки особенно необходимы для работы с небольшими объемами растворов (до 5 мл).
Рис. 3.3. Мерные стеклянные колбы
Используют мерные колбы для приготовления титрованных, стандартных растворов, а также для их разбавления. Моют колбы так же, как пипетки и бюретки, но не споласкивают рабочим раствором. Вначале раствор заливают через воронку в колбу, а затем доводят объем до черты прикапыванием воды из пипетки. Правило заполнения — по нижнему мениску.
Калибровка объемов мерной посуды идет при температуре 20–25 о С, точное значение температуры приготовления растворов указано на ней.
Приготовление титрованных растворов
Большая разница значений температур, при которых идет приготовление растворов, недопустима. Есть вещества, которые можно растворить только в горячей воде. Например, бура Na2B4O7 ∙10H2O. Растворение ее ведут в горячей воде, в половине объема, затем охлаждают до комнатной температуры и доводят объем водой до метки.
Существуют два способа приготовления титрованных растворов.
Вещество, удовлетворяющее указанным требованиям, называется первичным стандартом.
Второй способ — с установленным веществом. Если вещество не удовлетворяет требованиям, указанным выше, то используют установочные вещества. Например, для установления точной концентрации раствора NaOH используют в качестве установочного вещества щавелевую кислоту Na2C2O4 ∙2H2O, для соляной кислоты — буру Na2B4O7 ∙10H2O. Очень удобно использовать фиксаналы, выпускаемые промышленностью.
Фиксанал — запаянные ампулы с веществом для приготовления, как правило, 1 л раствора концентрации 0,1 н.
Основные способы и методы титрования
1. Способ прямого титрования. Определяемое вещество непосредственно реагирует с титрантом. Например, для определения концентрации кислоты ее титруют щелочью.
2. Способ обратного титрования (или титрование по остатку). Для этого способа необходимы два рабочих раствора, в раствор определяемого вещества вносят избыток основного рабочего раствора, а остаток оттитровывают вспомогательным рабочим раствором.
Например, в кислый раствор хлорида добавляют
AgNO 3 Ag + + Cl – = AgCl.
Затем избыток серебра оттитровывают роданидом Ag+ + CSN – = AgCSN.
3. Титрование по замещению, или косвенное титрование. К определяемому веществу (например, Cu +2) добавляют специальный реагент (I −) для проведения реакции, образовавшийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия. Конец реакции определяют по крахмальному индикатору (исчезновение синей окраски).
Титрование проводят по следующим правилам:
Различают методы титриметрического анализа по типу основной реакции, протекающей при титровании. Выделяют следующие методы титриметрического анализа кислотно-основное взаимодействие, реакция нейтрализации; окисление-восстановление (оксидиметрия); комплексообразование; осаждение.
Расчеты в титриметрии основаны на законе эквивалентов. Вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах. Поэтому наиболее удобный способ выражения концентрации — нормальная концентрация. Объемы [V(A) и V(B)] и нормальные концентрации реагирующих веществ [СN(А) и CN(В)] в точке эквивалентности выражается соотношением
СN(А) и V(A) известны, а V(B) был определен после титрования раствором (А). Тогда:
Масса вещества m(B), содержащего в объеме V(B), находится по формуле:
Методы разделения и концентрирования
Процесс разделения состоит в выделении компонентов, составляющих исходную смесь. Процесс концентрирования состоит в увеличении концентрации микрокомпонентов в пробе анализируемого вещества. Концентрирование является частным случаем разделения. Эти методы чрезвычайно многочисленны и разнообразны. Методы разделения гомогенных и гетерогенных систем отличаются друг от друга по своей сущности.
Система — совокупность находящихся во взаимодействии веществ, обособленных мысленно или фактически.
Компонент — составная часть системы.
Фаза — однородная часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела. Гомогенная система состоит из одной фазы (например, истинный раствор). Гетерогенная система состоит из двух и более фаз (например, вода + лед, раствор + осадок).
Разделение гетерогенных систем происходит следующими методами:
Для разделения гомогенных систем используют следующие методы:
Титриметрический анализ
Условия для эффективного титрования
Чтобы титрование было эффективным, должны соблюдаться определенные условия:
Условие 1: Титрант T должен иметь предпочтение для реакции только с аналитом A, а не с другими химическими веществами, которые могут присутствовать в растворе.
Примеры:
Условие 2: Должно быть известно соотношение между количеством молекул титранта, которые реагируют с каждой молекулой аналита, также известное как стехиометрия реакции.
Примеры:
Условие 3: Концентрация титранта (Т) должна быть точно известна. Объем (или иногда вес) смеси проб должен быть точно известен. Опять же, это потребуется при расчете концентрации неизвестного аналита в образце.
Условие 4: Необходим датчик для обнаружения изменений в концентрации одного из реагентов (T или A) или продукта (P), чтобы точно определить, когда к смеси было добавлено точное количество титранта (T) для реакции с аналитом (А). Это называется конечной точкой (иногда, точкой эквивалентности) титрования. В зависимости от выбранного вами метода анализа, в качестве датчика может служить глаз оператора, который обнаружит внезапное изменение цвета раствора. Для более точных измерений концентрации лучше использовать электрохимический датчик.
Условие 5: Наконец, необходимо устройство для точного измерения количества титранта (T), добавляемого к смеси образцов. Как только датчик обнаружит конечную точку, вам нужно будет обратиться к этому измерительному устройству, чтобы определить, сколько титранта было добавлено. Существуют различные типы инструментов для измерения объема титранта, от простых пипеток (метод капельного титрования: опреатор подсчитывает каждую добавленную каплю, затем расчитывается концентрация путем умножения кол-ва капель на определенный коэфициент согласно методике) до автоматических бюреток.
На нашем сайте представлен широкий асортимент необходимых приборов и реагентов HACH LANGE для проведения эффективного титриметрического анализа в соответсвии с вашим применением. В числе определяемых параметров вы найдете: pH, бромное число, диоксид серы, диоксид хлора, жесткость общая (Ca Mg), кислотность, Общее кислотное число (TAN), Общее щелочное число (TBN), содержание влаги (Карл Фишер), содержание соли, сульфит, тиол в нефтепродуктах, хлор свободный и общий, щелочность и пр. В зависимости от необходимой точности мы можем предложить вам универсальные автоматические титраторы, ручные титраторы или же тест наборы (реактивы и необходимые аксессуары):
Компания АкваАналитикс® 💧 является официальными представителем Hach Lange на территории России и стран СНГ. Для получения консультации или подбора лабораторного / промышленного оборудования и реагентов для выполнения титриметрического анализа на вашем предприятии или в лаборатории, свяжитесь с нами удобным для вас способом.