1. Стандартты ерітінділерге қойылатын талаптар. 0,1 н бура (Na₂B₄O₇^.10H₂O) стандартты ерітіндісін дайындау жолын жазыңыз ( реакция теңдеуі, эквивалентті молярлық массасын есептеу, ерутіге алынатын өлшендінің массасын есептеу).

Заттың дәл өлшенген мөлшерінен ерітілген титрленген ерітіндіні стандартты (даярлаған) дейді.  Стандартты ерітінді даярлау үшін алынатын заттар химиялық таза, сақтағанда, қатты және сұйық күйде тұрақты, құрамы химиялық формулаларына сәйкес болуы тиіс. Осы талапқа сай қосылыстарды басқа ерітінділердің титрін анықтауға арналған стандартты бастапқы заттар немесе нормальдар деп атайды. Мысалы: тұз қышқылының титрін анықтау үшін натрий тетрабораты Na₂B₄O₇·10H₂O қолданылса, калий перманганаты ерітіндісінің титрін қымыздық қышқылының Н₂С₂О₄ · 2Н₂О стандарт ерітіндісі арқылы табады.

Натрий тетраборатының ерітіндісін даярлау (бура)

Натрий тетрабораты мен тұз қышқылының әрекеттесуін келесі химиялық реакцияляр арқылы сипаттауға болады:

1. Бураның суда еруі:

B₄O₇^2- + 5H₂O  2H₂BO₃^- + 2H₃BO₃

2) H₂BO₃^- гидролизі

H₂BO₃^- + H₂O  OH^- + H₃BO₃

3) OH^- иондары қышқылмен титрленеді және гидролиз процесі соңғы шегіне дейін жүреді, яғни бураның тұз қышқылымен титрленуін келесі өрнекпен көрсетуге болады:

B₄O₇^2- + 2H⁺ + 5H₂O  4H₃BO₃

Сондықтан,

f_(экв) (Na₂B₄O₇*10H₂O) = ½ М(Na₂B₄O₇10H₂O) = 381,42/2 = 190,71

Ендеше концентрациясы 0,1н, көлемі 100 мл натрий тетраборатының ерітіндісін даярлау үшін қажетті натрий тетраборатының салмағы:

m _(бура) = (М _(экв) * С * V)/1000 = (190,710,1100/1000) = 1,9071 г

Аналитикалық таразыда дәл өлшеніп алынған натрий тетраборатының тұзын кең мойынды воронканы қолдана отырып, көлемі 100 мл өлшеуіш колбаға түсіріп, колбаның жарты көлеміне дейін ыстық дистилденген су құйып шайқау арқылы тұзды толықтай ерітеміз. Тұз ерігеннен кейін колбаны суытып (бөлме температурасына дейін), колбаға дистилденген су құямыз (100 мл көлемге жеткенше).

Даярланған бура ерітіндісінің концентрациясын келесі формула бойынша есептейміз:

С_(бура) = (m1000)/( М _{(экв) бура}  Vө.к.) , мұндағы

m – қолданған бураның массасы, г,

Vө.к. - өлшеуіш колбаның көлемі (100 мл).

2. Стандартты ерітінділерге қойылатын талаптар. 0,1 н калий бихроматы (K₂ Cr₂ O₇) стандартты ерітіндісін дайындау жолын жазыңыз ( реакция теңдеуі, эквивалентті молярлық массасын есептеу, ерутіге алынатын өлшендінің массасын есептеу).

Заттың дәл өлшенген мөлшерінен ерітілген титрленген ерітіндіні стандартты (даярлаған) дейді.  Стандартты ерітінді даярлау үшін алынатын заттар химиялық таза, сақтағанда, қатты және сұйық күйде тұрақты, құрамы химиялық формулаларына сәйкес болуы тиіс. Осы талапқа сай қосылыстарды басқа ерітінділердің титрін анықтауға арналған стандартты бастапқы заттар немесе нормальдар деп атайды. Мысалы: тұз қышқылының титрін анықтау үшін натрий тетрабораты Na₂B₄O₇·10H₂O қолданылса, калий перманганаты ерітіндісінің титрін қымыздық қышқылының Н₂С₂О₄ · 2Н₂О стандарт ерітіндісі арқылы табады.

Бихромат ерітіндісін дайындау

Калий бихроматы қышқыл ортада күшті тотықтырғыш қасиет көрсетеді:

Сr₂О₇^2- + 14Н⁺ + 6e → 2Сr^3- + 7Н₂О

Ерітінді дайындауға қажетті тұздың массасы есептеледі

Концентрациясы 0,1н, көлемі 100 мл калий бихроматының ерітіндісін даярлау үшін қажетті калий бихроматының салмағы:

Алдымен келтірілген реакциядан fэкв.(К₂Сr₂О₇) = 1/6

М _(экв) =Mr/f_экв=294.2/6=49.03г

m = (М _(экв) * С * V)/1000 = (49,030,1100/1000) = 0,4903 г

Есептелген тұздың мөлшерін бюкске салып аналитикалық таразыда өлшейді. Өлшенген бихроматты таза стаканға салып, бос бюксті тағы өлшейді. Осы мәндерден бихроматтың дәл массасын анықтайды. Стакандағы бихроматты таза судың аз мөлшерінде ерітіп, ерітіндіні ептеп өлшем колбасына ауыстырады. Стаканды бірнеше рет судың аз мөлшерімен шайқап, шайқаған суды да өлшем колбасына құяды. Колбаны белгісіне дейін дистелденген сумен толтырып, дайындалған ерітіндіні колбаның бетін жауып, бірнеше рет аударып араластырады.

3. Титрант ерітіндіні стандарттау. 36% тұз қышқылынан 0,1 н ерітінді дайындау және стандарттау жолын жазыңыз (реакция теңдеуі, эквиваленті, қышқылдың бастапқы көлемі, титрлеу шарттары, дайындалған HCl ерітіндінің нақты концентрациясын есептеу).

Бураның тұз қышқылымен титрленуін келесі өрнекпен көрсетуге болады:

B₄O₇^2- + 2H⁺ + 5H₂O  4H₃BO₃

f_экв =1/2, М_(экв) (Na₂B₄O₇*10H₂O) = ½ М(Na₂B₄O₇10H₂O) = 381,42/2 = 190,71

Тұз қышқылының ерітіндісін жуықтап 0,1н концентрацияда даярлау қажет, ал осы ерітіндінің концентрациясының дәл мәні натрий тетраборатының көмегімен анықталады.

Концентрациясы 0,1н тұз қышқылының ерітіндісін даярлау. Концентрлі HCl-ның тығыздығы 1,19 г/см³ тең болғанда, тұз қышқылының мөлшері ~36 %. Бір литр 0,1 н тұз қышқылында ~3,6 г HCl бар. Ендеше,

100 г тұз қышқылының ерітіндісінде 36 г HCl

х г тұз қышқылының ерітіндісінде 3,6 г HCl

х = (1003,6)/36 = 10 г

Енді есептелінген тұз қышқылының мөлшерін көлемдік мөлшерге айналдырамыз:

V = (10/1,19) = 8.4 мл

Яғни, 1 л 0,1 н тұз қышқылының ерітіндісін даярлау үшін 8.4

мл концентірлі HCl алу қажет.

Концентірлі HCl қатты түтіндеп-буланады. Сондықтан 0,1 н HCl ерітіндісін даярлау үшін концентірлі қышқылды емес, біршама азырақ концентрациялы HCl ерітіндісін қолданған орынды.

Тұз қышқылының нақты концентрациясын анықтау.

Таза бюретканы тұз қышқылының ерітіндісімен 1-2 рет шайқап, нөлдік деңгейге дейін толтыру кажет.

Титрлеуге арналған колбаға даярланған натрий тетраборатының 10 мл аликвотын пипетка арқылы алып, үстінен 50 мл дистилденген су және бір тамшы индикатор метилоранж қосып ерітіндінің түсі сары түстен ашық реңді қызғылт сары түске ауғанша бюреткадағы тұз қышқылымен титрлейді (куәгер ерітіндінің түсімен салыстыру қажет).

Куәгер ерітіндіні даярлау: 50 мл дистилденген суға 1 тамшы метилоранж және бюреткадан 1 тамшы тұз қышқылының ерітіндісін қос.

Тұз қышқылының нормальдылығын келесі формула рақылы есептейміз:

С_(HCl) = (V_бура C_бура)/ V_HCl

V_бура – бура ерітіндісінің аликвоттық бөлігінің мөлшері, мл;

V_HCl - титрлеуге жұмсалынған тұз қышқылының мөлшері, мл.

4. Титрант ерітіндіні стандарттау. 0,05 н Na₂S₂O₃ ерітіндіні дайындау және стандарттау жолын жазыңыз (реакция теңдеуі, эквиваленті, ерітуге алынатын өлшендінің массасын, титрлеу шарттары, дайындалған Na₂S₂O₃ ерітіндінің нақты концентрациясын есептеу).

Натрий тиосульфат ерітіндісін анықтау.

Химиялық таза натрий тиосульфат тұзының массасын аналитикалық таразыда дәл өлшеп, 200(250) мл өлшем колбасына көшіреді. Өлшендіні суда ерітіп, колбаны белгісіне дейін дистилденген сумен толтырып, бірнеше рет аударып араластырады. Дайындалған ерітіндінің нормалдығын анықтайды. Қажетті салмақ мөлшерін төмендегі формуламен есептейді

mNa2S2O3=N∙V/1000∙MNa2S2O3∙fNa2S2O₃

Егер 200 (250) мл 0,05 Н натрий тиосульфат ерітндісін дайындау керек болса, онда

M Na2S2O3 = 200(250)∙0.05∙158∙/1000∙1/6= 0,2633(0,3291)

Тиосульфат тұзы бірінші стандарт ретінде пайдалынылмайды. Себебі, оның ерітіндісі қышқыл ортада тұрақсыз. Тиосульфат ерітіндісінің концентрациясы суда еріген СО₂ және оттегінің әсерінен кемиді. Сондықтан тисульфаттың ерітіндісі дайындалғаннан кейін оның концентрациясын 10 күн өткеннен кейін ғана анықтайды. Натрий тиосульфаты ерітіндісінің титрін бихромат ерітіндісі арқылы анықтайды.

Тиосульфат ерітіндісінің титрін анықтау үшін жанама әдіс – алмастыру әдісін қолданып, төмендегі реакцияға негізделген.

Cr₂O₇ ^2- + 6J^- +14H⁺ →3J₂ +2Cr³⁺ +7H₂O

Титрлеу колбасына 10 мл 20 % калий иодидінің және 10 мл 2Н күкірт қышқылының ерітіндісін қосады. Алынған қоспаға калий бихроматының ерітіндісінің аликвотты бөлігін құйып, иодтың ұшуын тоқтату үшін колбаны сағат шынысында қыздырады да, 5 минут колбаның бетін шынымен жауып, қараңғы жерге қояды да, колбаның үстіне шыныны шайып жібереді. Содан кейін ерітіндіге 50-100 мл дистилденген су қосып, бюреткаға құйылған тиосульфатпен индикатырсыз тамшылап ерітіндіні түсі қоя қоңырдан сары түске өзгергенше титрлейді. Осы ерітіндінің үстіне 2 мл крахмал қосып, әрімен қарай тиосульфатпен ерітіндінің көк түсі жойылғанша титрлейді. С₁ ∙ V₁ = С₂ ∙ V₂ формуласын қолданып, тиосульфат ерітіндісінің нормальдығын концентрациясы белгілі бихромат ерітіндісімен және оның кеткен көлемі арқылы есептейді.

5. Судың уақытша кермектігін қышқылды-негіздік титрлеу әдісімен анықтау (реакция теңдеуі, эквиваленті, титрлеу шарттары, индикатор, талдау нәтижесін есептеу өрнегі).

Судың құрамында кальцийдің және магнидің ерігіштікке бейім гидрокарбонаттарының болуы судың кермектілігін туындатады. Қайнату барысында олар ыдырауға ұшырайды:

Ca(HCO₃)₂  CaCO₃ + H₂O + CO₂

Mg(HCO₃)₂  MgCO₃ + H₂O + CO₂

Бұдан судың кермектілігі толығымен жойылады, иә болмаса кемиді. Сол себепті судың карбонаттық кермектілігін кетіруге болады делінеді.

Судың карбонаттық кермектілігі судың сараптамаға алынған үлгісін тұз қышқылының ерітіндісімен индикатор метилоранж қатысында титрлеуге негізделінген:

Ca(HCO₃)₂ + 2HCl  CaCl₂ + 2CO₂ + 2H₂O

Mg(HCO₃)₂ + 2HCl  MgCl₂ + 2CO₂ + 2H₂O

Эквивалентті нүкте ерітіндінің сары түсті реңі ашық-сарғыш түске ауысқанда анықталады.

Судың карбонаттық кермектілігі келесі теңдеу арқылы есептелінеді:

m (CaO) = V _(HCI) ^. C_(HCI) ^. M_экв(CaO) ^. V ө.к.

1000 ^. V_aл.

V_HCL – титрлеуге жұмсалған HCL ерітіндісінің көлемі, мл;

V_ө.к. – сараптамаға берілген үлгі орналастырылған өлшеуіш колбаның көлемі, мл;

V_ал – сараптамаға алынған үлгінің аликвотының мөлшері, мл.

6. Сілті мен сода қоспасын қышқылды-негіздік титрлеу әдісімен анықтау ( 2 индикатор қолдану себебі, эквивалентті нүктелеріндегі рН мәндерін және талдау нәтижелерін есептеу өрнектері).

Натрий гидроксиді ауадағы көмірқышқыл газын сіңіріп алу салдарынан карбонатқа айналуға бейім зат:

NaOH + CO₂ ® Na₂CO₃ + H₂O

Сондықтан натрий гидроксидінің өзінің де (қатты) және оның ерітіндісінің де құрамында әрқашан карбонат болады.

Натрий гидроксиді мен натрий карбонатының қоспасын талдау әдістерінің бірі, Na₂CO₃ титрлеу қисығы арқылы екі эквиваленттік нүктені табуға негізделген. Тұз қышқылының ерітіндісімен титрлеу процессін келесі схема арқылы көрсетуге болады:

NaOH + Na₂CO₃ + 2HCl ® 2NaCl + NaHCO₃ + H₂O (рН _I =8,34)

NaHCO₃ +HCl ® NaCl + H₂O + СО₂ (рН _II =3,85)

Ерітіндінің рН=8,34 мәнінде тұз қышқылы ерітіндісімен Na₂CO₃ титрленеді (индикатор ретінде фенолфталеин) және рН 3,85 мәнінде NaOH титрленеді (индикатор ретінде метилоранж).

Сонымен титрлеу барысында индикатор ретінде фенолфталеин қатысында NaOH-нің қоспадағы бар мөлшері және Na₂CO₃-ның қоспадағы жарты мөлшері NaHCO₃-на дейін титрленеді. Метилоранж индикаторы қатысында тұз қышқылымен NaHCO₃ титрленеді, ол Na₂CO₃-ның жарты мөлшеріне тең.

Сараптамаға берілген үлгідегі NaOH (грамм) мен Na₂CO₃ мөлшері (грамм) келесі теңдеулер арқылы есептелінеді:

m (Na₂CO₃) = C _(HCI) ^. 2^. (V₂- V₁) ^. M _экв(Na₂CO₃) ^. V ө.к.

1000 ^. V_aл.

m (NaOH) = C _(HCI) ^. (2V₁- V₂) ^. M_экв(NaOH) ^. V ө.к.

1000 ^. V_aл.

V₁ – ерітіндіні фенолфтолеин қатысында титрлеуге жұмсалған HCL көлемі, мл;

V₂ - ерітіндіні титрлеуге жұмсалған HCL жалпы көлемінің мөлшері, мл;

V_ө.к. –өлшеуіш колбаның көлемі, мл;

V_ал – сараптамаға алынған үлгінің аликвотының көлемі, мл.