19.4. Измерение объемов растворов и посуда в титриметрическом анализе

Для точного измерения объемов в титриметрическом анализе использу­ются мерные колбы, мерные пипетки и бюретки (рис. 19.1-19.3). Для не очень точных измерений применяют­ся мерные цилиндры, мензурки и мер­ные пробирки.

При измерении объемов глаз экспе­риментатора должен находиться на одном уровне с мениском отмеривае­мой жидкости. Прозрачные жидкости отмеривают по нижнему краю менис­ка, а окрашенные, например раствор КМnО₄ - по верхнему (рис. 19.4).

Рис. 19.1. Мерная колба

Рис. 19.2. Пипетки: Рис. 19.3. Бюретки:

а. б - градуированные; а - с краном;

в - пипетка Мора б - с зажимом;

в - с шариковым затвором

Мерные пипетки (см. рис. 19.2) применяются для отме­ривания и переноса заданного объема раствора из одного сосуда в другой. Пипетки бывают двух типов: градуиро­ванные (вместимостью 1, 2, 5, 10 и 25 мл) и пипетки Мора с одной меткой (вместимостью от 1 до 100 мл). Пипетка Мора имеет в средней части расширение, на котором ука­заны объем и температура калибровки пипетки. Выше расширения имеется круговая метка. Наполнение пипет­ки производится всасыванием раствора с помощью рези­новой груши, плотно приставленной к верхнему концу пи­петки. Хранят пипетки в специальных штативах в верти­кальном положении.

Бюретки - это градуированные стеклянные трубки. Они применяются, как и пипетки, для измерения объемов растворов. В нижней части трубки имеется стеклянный кран (см. рис. 19.3, а) или резиновая трубка с шариковым затвором (см. рис. 19.3, в) или с зажимом (см. рис. 19.3, б). В резиновую трубку вставляют стеклянную трубку, кото­рая заканчивается узким капилляром. Бюретку укрепляют

Рис. 19.4. Отсчеты по бюретке при различных положениях глаза (правильный результат подчеркнут)

вертикально в штативе и отсчет делений ведут сверху вниз. Объем бюреток составляет от 10 до 100 мл (макробю­ретки) и от 1 до 5 мл (микробюретки). В зависимости от объема и диаметра бюретки цена делений составляет от 0,01 до 0,1 мл. Бюретку наполняют раствором сверху че­рез воронку. Имеются также различные устройства для наполнения бюреток.

Мерные колбы (см. рис. 19.1) применяются для приго­товления растворов точных концентраций. Это плоскодон­ные колбы с длинным узким горлышком, на котором име­ется круговая метка. На широкой части колбы указан объ­ем (25, 50, 100, 200, 250, 500, 1000, 2000 мл) раствора, ко­торый можно приготовить при определенной температуре.

19.5. Рабочие растворы, их приготовление. Установочные (исходные) вещества. Поправочный коэффициент

Рабочие растворы, или титранты, получают растворе­нием точной навески (точно взвешенного вещества) хоро­шо очищенного исходного вещества в определенном объе­ме воды в мерной колбе и доводят водой до метки. Такие растворы можно приготовить только в том случае, если первичный стандарт, т.е. вещество, из которого готовят такой раствор, отвечает целому ряду требований: имеет хорошо известный состав, точно отвечающий химической формуле; устойчиво при хранении; легко растворяется в воде; обладает большой молярной массой (чем больше масса моля данного исходного вещества, тем меньше ошибка при взвешивании). Лишь немногие вещества удовлетворяют или почти удовлетворяют этим требовани­ям, и поэтому число веществ, пригодных в качестве пер­вичных стандартов, ограничено.

Например, растворы НСl, H₂SO₄, HNO₃ нельзя пригото­вить из точных навесок, так как эти исходные вещества содержат некоторое количество воды. Растворы NaOH или КОН поглощают СО₂ и воду из воздуха, и их растворы так­же нельзя приготовить из точных навесок. Растворы этих веществ готовят приблизительно, а затем приготовленные растворы стандартизируют, т.е. устанавливают концент­рацию точно. Эти растворы называются вторичными стан­дартами. Для их стандартизации применяют первичные стандарты. В качестве первичных стандартов использует­ся декагидрат тетрабората натрия Na₂B₄O₇ • 10Н₂О, оксалат натрия Na₂C₂O₄, дихромат калия К₂Сr₂O₇ и др.

Для приготовления рабочих растворов применяются также стандарт-титры, или фиксаналы. Это стеклянные ампулы, которые содержат точно известное количество вещества. Содержимое ампулы количественно переносят в мерную колбу на 1 л, после чего растворяют вещество и доводят объем водой до метки. Фиксаналы выпускаются промышленностью.

Иногда для выражения точной концентрации рабочего раствора пользуются так называемым поправочным коэф­фициентом К. Поправочный коэффициент равен отноше­нию экспериментально найденной точной молярной кон­центрации эквивалента C₁(1/zX) рабочего раствора к предполагаемой молярной концентрации эквивалента C₂(1/zX).

K = C₁(1/zX) (19.15)

C₂(1/zX).

Поправочный коэффициент показывает, на какое число следует умножить объем раствора предполагаемой моляр­ной концентрации эквивалента, чтобы получить его точ­ную концентрацию. Например, имеется приблизительно 0,1 н. раствор, для которого К = 1,146. Тогда точное значе­ние нормальности раствора равно: 0,1 • 1,146 = 0,1146 н.

Это означает, что 0,1 н. раствор НСl при К = 1,146 в 1,146 раз более концентрирован, чем 0,1 н. раствор. Следовательно, 1мл данного раствора соответствует 1,146мл 0,1 н. раствора. Если известна навеска растворенного х.ч. вещества и объем раствора, то поправка может быть вычислена из отношения:

К = Точно взятая навеска вещества

Рассчитанная навеска вещества

Пример. Из 1,340 г х.ч. NaCl приготовлено 200 мл рас­твора. Вычислите поправку этого раствора к 0,1 н. раствору.

Решение. В 200 мл 0,1 н. раствора NaCl должно содержаться:

58,45 • 0,1 • 200 / 1000 = 1,169 г

отсюда:

К = 1,340 / 1,169 = 1,146.

Если рабочий раствор приготовлен точно заданной концен­трации из фиксанала или по точно взятой навеске, то К = 1.

Поправочный коэффициент очень удобен при серий­ных определениях.