У титриметричному аналізі для вираження складу розчину використовують молярну концентрацію (див. § 1.1) і молярну концентрацію еквівалента.

Молярна концентрація еквівалента (нормальна концентрація, позначається С (1 / z • X) або Сп) - це кількість речовини еквівалента, яке міститься в одному літрі розчину. Розраховується як відношення кількості речовини еквівалента v (1 / zX) в розчині до обсягу цього розчину (V):

Одиниці виміру молярної концентрації еквівалента такі ж, як і для молярної концентрації. Найчастіше застосовується одиниця виміру моль / л. При однаковій молярної концентрації еквівалента рівні об'єми розчинів різних речовин містять однакове число еквівалентів цих речовин.

При записи молярної концентрації еквівалента, наприклад для КМnО4 в полуреакции МnО4 + 8Н + + 5ē → Мn2 + + 4Н2О, використовують такі форми: С (1 / 5КМnО4) = 0,1 моль / л, 0,1 н. або 0,1 N розчин КМnО4 (децінормальний розчин КМnО4) 0,1 н. або 0,1 N КМnО4. Застосовувати літери «М», «н» і «N» для позначення одиниць концентрації розчинів неправильно. Наприклад, не можна писати C (H2SO4) = 0,1 М або C (1 / 2H2SO4) = 0,1 н.

Якщо чисельні значення молярної концентрації і нормальності збігаються (це спостерігається в тих випадках, коли f екв (Х) = 1), то вживають слово «молярний». Наприклад, для 1М розчину КОН не слід застосовувати вираз 1 н. КОН, а потрібно використовувати вираз 1М КОН.

Кількісна зв'язок між молярною концентрацією речовини і його молярної концентрацією еквівалента виводиться на підставі рівняння (1.1) і (19.6). Розділивши рівняння (1.1) на рівняння (19.6), отримаємо

f екв (Х) = С (Х) / (1 / zX) (19.7)

Кількість речовини X, а отже, і його маса в обсязі (л) розчину можуть бути розраховані як з молярної концентрації розчину, так і з його нормальності, виходячи з рівнянь (1.1, 19.6, 19.7).

До реакцій, що протікають в стехіометричних відносинах, застосуємо закон еквівалентів. Якщо реакція проведена до кінця, число еквівалентів визначається компонента дорівнює числу еквівалентів реагенту. Іншими словами, моль еквівалентів будь кислоти здатний нейтралізувати моль еквівалентів будь-якого підстави. Наприклад, якщо реакція між сірчаною кислотою і гідроксидом натрію йде до кінця за рівнянням

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2Н2О

і концентрація реагуючих розчинів виражається молярної концентрацією еквівалента, то для розрахунків користуються співвідношенням

C (1 / 2H2SO4) • F (H2SO4) = C (NaOH) (19.8)

де C (1 / 2H2SO4) і C (NaOH) - нормальності розчинів; V (H2SO4) і V (NaOH) - обсяги розчинів. Співвідношення (19.8) являє собою математичний запис закону еквівалентів і дозволяє розраховувати концентрації і обсяги реагуючих речовин.

Одним із способів вираження складу розчину є титр. Титр Т (Х) - це маса речовини (в грамах), яка міститься в 1 мл розчину. Титр розраховується як відношення маси речовини X до обсягу V його розчину в мілілітрах:

Т (Х) = m (X) / V (19.9)

Зв'язок між молярною концентрацією С (Х), молярної концентрацією еквівалента С (1 / z • Х) і титром Т (Х) встановлюється за допомогою рівнянь (19.10, 19.11)

Т (Х) = C (X) • M (X) / 1000 (19.10)

Т (Х) = С (1 / z • Х) • M (1 / z • Х) / 1000 (19.11)

Обчисленнями за допомогою титру зручно користуватися в лабораторіях, де виконують багато однотипних аналізів. В цьому випадку концентрацію позначають числом грамів визначається речовини, яке відповідає 1 мл робочого розчину. Так, при титруванні гідроксиду натрію розчином соляної кислоти можна заздалегідь обчислити, який масі гідроксиду натрію відповідає 1 мл розчину соляної кислоти. Тоді говорять про титрі соляної кислоти по гідроксиду натрію і позначають ТHCl / NaH. Для обчислення маси (т) речовини в цьому випадку треба помножити титр на обсяг робочого розчину, який пішов на титрування:

т = Vpaб.p. • Трабр. / Визна. в. (19.12)

Беручи до уваги рівняння (19.10, 19.11), можна висловити титр робочого розчину по обумовленому речовині через молярну концентрацію еквівалента робочого розчину:

Ттаб.р. / визна. в. = Сраб.р • Мопред.в (1 / z • Х). (19.13)

Наприклад: ТНСl / NaOH = C (HCl) • M (NaOH)

Для приготування розчинів певної концентрації навішення розраховують за формулою

т = С (1 / z • Х) • M (1 / z • Х) • V / 1000 (19.14)

де С (1 / z • Х) - молярна концентрація еквівалента; M (l / z • X) - молярна маса еквівалента; V- обсяг приготованого розчину, мл.

Основні поняття в титриметричному аналізі та умови його проведення

В основі титриметрического визначення речовини лежить хімічна реакція, яка відбувається в результаті змішування двох розчинів. До точно виміряним обсягом розчину речовини невідомої концентрації або до точно зваженої навішуванні визначається речовини, розчиненої в довільному обсязі води, приливає розчин точно відомої концентрації. Цей процес називається титруванням. Розчин, який містить речовину з невідомої концентрацією, називається аналізованих розчином. Розчин точно відомої концентрації називається титрантом або робочим розчином. Хімічна реакція закінчується тоді, коли кількість речовини еквівалента в доданому розчині титранту дорівнює кількості речовини еквівалента аналізованого речовини в розчині. Кінець реакції називається точкою стехіометрічності або точкою еквівалентності. Експериментально кінець титрування визначають по появі або зникнення забарвлення розчину, припинення виділення осаду або ж за допомогою індикаторів. Ця точка, яка називається кінцевою точкою титрування, в загальному випадку не збігається з теоретично розрахованою точкою еквівалентності. Індикатори - це речовини, які здатні змінювати своє забарвлення в точці еквівалентності. Для визначення точки еквівалентності можна використовувати зміна різних фізичних властивостей розчину: температури, електричної провідності, потенціалу індикаторного електрода. Для застосування таких методів необхідна спеціальна апаратура. При проведенні титриметрического аналізу треба перш за все знати точну концентрацію титранту (поняття «точна концентрація» тут умовна, так як доводиться мати справу з приблизними експериментальними даними); точної будемо називати таку концентрацію, яка в числовому вираженні має 4 значущі цифри (наприклад, 1,523; 0,01264; 0,3000).

Обсяг титранту повинен бути точно відомий. Для вимірювання обсягів рідин з точністю до 0,01-0,03 см3 необхідно користуватися спеціальною мірним посудом мірними колбами, піпетками, бюретками.

У титриметричному аналізі хімічна реакція між робочим і аналізованих розчином повинна відповідати наступним вимогам.

1. Практична відсутність оборотності. Якщо реакція оборотна, то в точці еквівалентності суміш містить і вихідні речовини, і продукти.

2. Хімічна реакція відповідає її стехиометрическому рівняння і не утворюються побічні продукти.

3. Хімічна реакція протікає з великою швидкістю. Крапля доданого робочого розчину повинна вступити в реакцію з аналізованих речовиною за 1-3 с.

4. Можливість визначення точки еквівалентності при аналізі. У титриметричному аналізі найчастіше використовують реакції, в яких при додаванні титранту до розчину аналізованого речовини точка еквівалентності легко виявляється. Проблема вибору способу фіксування точки еквівалентності завжди вирішується стосовно конкретної методикою.

Якщо реакція не задовольняє хоча б одній із перелічених вимог, вона не може бути використана в титриметричному аналізі.

Дата додавання: 2014-11-13; переглядів: 28; Порушення авторських прав