Способы выражения концентраций

В титриметрии используются следующие способы выражения концентрации растворов.

1. Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) – показывает, сколько молей эквивалента вещества содержится в 1 л раствора. Например, С (¹/₂ H₂SO₄) = 0, 1 моль/л, С (¹/₅ KMnO₄) = = 0, 05 моль/л.

2. Молярная концентрация – показывает, сколько молей вещества содержится в 1 л раствора. Например, С (H₂SO₄) = 0, 2 моль/л.

3. Массовая концентрация – показывает, какая масса вещества содержится в единице объема раствора. Например, ρ *(H₂SO₄) = 12 г/л, ρ *(H₂SO₄) = 1 мг/л и т. п.

4. Титр – это частный случай массовой концентрации. Показывает, сколько граммов вещества A содержится в 1 мл раствора, или

где C(¹/_Z A) – молярная концентрация эквивалента вещества А; M(¹/_ZB) – молярная масса эквивалента вещества А. Например, Т (H₂SO₄) =0, 002374 г/мл.

5. Титр по определяемому веществу – показывает, сколько граммов определяемого вещества А можно оттитровать 1 мл раствора титранта В,

где C(¹/_Z A) – молярная концентрация эквивалента вещества А; M(¹/_ZB) – молярная масса эквивалента вещества В, ¹/_Z – фактор эквивалентности, выраженный через число эквивалентности – z. Например, Т(HСl/CaCO₃) = 0, 008137 г/мл, т. е. 1 мл раствора HCl вступает в реакцию с 0, 008137 г CaCO₃.

Определение фактора эквивалентности

Для проведения расчетов в титриметрии пользуются понятием эквивалента и фактора эквивалентности. Эквивалентом называют условную частицу вещества, равноценную в данной реакции одному иону водорода или одному электрону. Фактор эквивалентности (f_экв., ¹/_Z) определяет долю реальной частицы вещества, по которой рассчитывается эквивалент. В расчетах, связанных с определением фактора эквивалентности и молярной массы эквивалента, прежде всего необходимо учитывать тип протекающей реакции.

1. В кислотно-основной реакции эквивалент кислоты или основания – такая условная частица вещества, которая в данной реакции высвобождает один ион водорода или соединяется с ним, или каким-либо образом эквивалентна ему. Например, рассчитаем f_экв.(CaCO₃) в реакции

CaCO₃ + 2H⁺ + 2Cl^– = H₂CO₃ + Ca²⁺ + 2Cl^–

Отсюда f_экв.(CaCO₃) = ¹/_Z = ¹/₂, а молярная масса эквивалента = = М(¹/₂ CaCO₃) = М(CaCO₃) ∙ ¹/₂.

2. В реакции окисления-восстановления эквивалент окисляющегося или восстанавливающегося вещества – это такая условная частица вещества, которая может присоединять или отдавать один электрон в данной химической реакции. Для примера определим f_экв.(Na₂S₂O₃) и продукта его окисления – иона , используя полуреакцию

2 – 2ē D ,

в которой участвуют два электрона. Один ион отдает 1 электрон, то есть f_экв.(S₂O₃^2–) = f_экв.(Na₂S₂O₃) = 1, а один ион присоединяет 2 электрона (z=2), и f_экв.( ) = f_экв_.(Na₂S₄O₆) = ¹/_z = = ¹/₂.

3. В комплексонометрии комплексон III (синонимы – ЭДТА, трилон Б), представляющий собой двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты – Na₂H₂Y, в водном растворе диссоциирует с образованием ионов H₂Y^2–. Для определения f_экв.(комплексона III) и f_экв.(Меⁿ⁺) используем реакцию

H₂Y^2– + Меⁿ⁺ D МеY^2– + 2 Н⁺.

В результате замещения выделяется 2Н⁺, отсюда следует, что f_экв.(комплексона III) равен ¹/₂. Особенностью реакции является то, что при взаимодействии H₂Y^2– с ионами металлов в разной степени окисления (n> 2) всегда освобождаются только 2 иона водорода (z=2), и в этом случае f_экв.(комплексона III) = f_экв.(Меⁿ⁺)= ¹/₂. Например, при титровании иона Al³⁺ комплексоном III:

H₂Y^2– + Al³⁺ D AlY^– + 2 Н⁺, и f_экв.(Al³⁺) = ¹/₂.

4. В случае, если одновременно используются реакции различных типов, например осаждения и окисления-восстановления, комплексообразования и окисления-восстановления и т. д., фактор эквивалентности определяется с помощью пропорции. Расчет фактора эквивалентности показан в примере 18.

Способы титрования

Расчеты результатов анализа зависят от способов титрования. Различают методы прямого титрования, обратного и по заместителю.

В методе прямого титрования к некоторому объему анализируемого вещества (V_х) непосредственно добавляют титрант с известной молярной концентрацией эквивалента (С_Т). Определив объем титранта (V_Т) в т. э., рассчитывают молярную концентрацию эквивалента (С_х) или количество молей эквивалента анализируемого вещества (n_х) по закону эквивалентов:

С_х ∙ V_х = С_Т ∙ V_Т;

n_х = n_Т;

n_х = С_Т ∙ V_Т.

Массу определяемого вещества (m_x) рассчитывают по формуле

m_x = n_х ∙ M(¹/_ZX) ∙ c_Т ∙ V_Т ∙ M(¹/_ZX),

где M(¹/_Z X) – молярная масса эквивалента определяемого вещества.

Метод обратного титрования заключается в прибавлении к раствору анализируемого вещества избытка точно известного количества стандартного раствора В и после завершения реакции между ними титровании оставшееся количество вещества В раствором титранта С. Количество молей эквивалента определяемого вещества равно разности между количеством молей эквивалента веществ В и С:

n_х = n_В – n_С.

В методе титрования по заместителю к определяемому веществу добавляют реагент, вступающий с ним в реакцию. Затем один из продуктов взаимодействия (В) оттитровывают титрантом С. Количество молей эквивалента определяемого вещества при титровании заместителя всегда равно количеству молей эквивалента титранта:

n_х = n_В = n_С.

РАСЧЕТЫ РЕЗУЛЬТАТОВ

ТИТРИМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒