Методические рекомендации

В основе количественного химического анализа лежит принцип эквивалентности:

«Все вещества реагируют в строго эквивалентном соотношении»

ν_{анализ. в-ва} = ν_{реагента} ,где ν – число моль эквивалента.

Эквивалент– такая реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалентной одному иону водорода (в кислотно-основных реакциях) или одному электрону (в окислительно-восстановительных реакциях).

В процессе количественного химического анализа проводят химическую реакцию между анализируемым компонентом пробы и реагентом и определяют либо количество продукта, образовавшегося в результате реакции, либо количество реагента, пошедшего на реакцию.

Классическими методами количественного химического анализа является гравиметрия и титриметрический анализ.

Способы выражения концентрации растворов

1. Массовая доля (массовая процентная концентрация)рассчитывается как отношение массы растворенного вещества к массе раствора; выражается в %.

2. Молярная концентрация- это отношение числа моль растворенного вещества к объему раствора, выраженному в литрах. Единицы измерения - моль/л. В системе СИ моль/дм².

Иногда молярную концентрацию обозначают большой буквой М, например, 2 М раствор НСl означает раствор соляной кислоты с молярной концентрацией 2 моль/л.

3. Молярная концентрация эквивалента (нормальная, эквивалентная концентрация) - это отношение числа моль эквивалента растворенного вещества к объему раствора, выраженному в литрах. Единицы измерения - моль/л.

Иногда нормальную концентрацию обозначают большой буквой N или Н, например, 2 N раствор НСl означает раствор соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/л.

Расчет молярной массы эквивалента-М^э_{раств.в-ва}

где М - молярная масса растворенного вещества, г/моль; n - фактор эквивалентности, рассчитываемый в зависимости от типа реакции.

- для окислительно-восстановительных реакций n равенчислу электронов, участвующих в реакции, например

MnO₄^-+ 8H⁺+ 5e = Mn²⁺+ 4H₂O

М^э(KMnO₄) = М(KMnO₄) : 5

- для кислотно-основных реакций n равен числу Н⁺или ОН^-, участвующих в реакции.

Например, для реакции KOH + H₂SO₄= KHSO₄+ H₂OМ^э(H₂SO₄) = М(H₂SO₄) : 1,

адляреакции 2KOH + H₂SO₄= K₂SO₄+ H₂OМ^э(H₂SO₄) = М(H₂SO₄) : 2.

- для обменных реакций n равенпроизведению заряда катиона на число катионов,

участвующих в реакции.

Например, для реакции Na₂CO₃ + HCl = NaHCO₃+NaClМ^э(Na₂CO₃)= М (Na₂CO₃) : 1,

адляреакции Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl+ H₂O + CO₂М^э(Na₂CO₃)= М (Na₂CO₃) : 2

При приготовлении растворов, когда неизвестно, в какой реакции будет участвовать этот реагент, выбирается максимальное значение фактора эквивалентности.

Например, для H₂SO₄n=2; для СаСО₃n=2; Al₂(SO₄)₃n=6; KMnO₄n=5.

Связь между молярной и нормальной концентрацией - Сн = n См.

Нормальность раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора.

Грамм - эквивалентом вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Для сложных веществ - это количество вещества, соответствующее прямо или косвенно при химических превращениях 1 грамму водорода или 8 граммам кислорода.

Э_{основания}= М_{основания} / число замещаемых в реакции гидроксильных групп

Э_{кислоты} = М_{кислоты} / число замещаемых в реакции атомов водорода

Э_соли = М_соли / произведение числа катионов на его заряд

Пример Вычислите значение грамм-эквивалента (г-экв.) серной кислоты, гидроксида кальция и сульфата алюминия.

Э H₂SO₄ = М H₂SO₄ / 2 = 98 / 2 = 49 г ЭCa(OH)₂ = МCa(OH)₂ / 2 = 74 / 2 = 37 г Э Al₂(SO₄)₃ = М Al₂(SO₄)₃ / (2· 3) = 342 / 2= 57 г

Величины нормальности обозначают буквой "Н". Например, децинормальный раствор серной кислоты обозначают "0,1 Н раствор H₂SO₄". Так как нормальность может быть определена только для данной реакции, то в разных реакциях величина нормальности одного и того же раствора может оказаться неодинаковой. Так, одномолярный раствор H₂SO₄ будет однонормальным, когда он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата NaHSO₄, и двухнормальным в реакции с образованием Na₂SO₄.

4.Титр раствора (массовая концентрация)- отношение массы растворенного вещества к объему раствора, выраженному в литрах. Единицы измерения - г/л (г/ дм³)

5. Титр по определяемому веществупоказывает, какая масса анализируемого вещества реагирует с 1 мл раствора титранта. Единицы измерения - г/мл (г/ см³).

6. Моляльность- число моль растворенного вещества в 1 кг растворителя. Единицы измерения - моль/кг.