Приготовление титрованных растворов

Существует два способа приготовления титрованных растворов.

Способ 1 Приготовление титрованных растворов по точной навеске вещества.

Таким способом можно готовить титрованные растворы только тех веществ, которые удовлетворяют следующим требованиям:

1. Вещество должно быть химически чистым.

2. Состав его должен строго соответствовать химической формуле.

3. Вещество должно быть устойчивым при хранении в твердом виде и в растворах.

4. Молярная масса эквивалента должна быть достаточно большой.

Вещества, удовлетворяющие этим требованиям, называются стандартами или установочными, а титрованные растворы, приготовленные из них – стандартными или установочными. Они используются для установки точной концентрации (стандартизации) растворов тех веществ, которые не отвечают перечисленным выше требованиям.

Расчеты при приготовлении стандартных растворов:

1. Расчет навески стандарта (а_ст.)

С_{эк (ст.)}*М_{эк (ст.)}*V_м.к.

а_ст.= ----------------------------- ,

1000

где С_{эк (ст.)} - теоретически заданная концентрация (моль/л); V_м.к. – объем мерной колбы (мл).

Методика приготовления: Рассчитанную навеску стандарта берут на аптечных весах (с точностью 0,01 г), пересыпают в бюкс и взвешивают на аналитических весах (с точностью 0,0001 г). Затем, через сухую воронку, пересыпают в мерную колбу, растворяют в воде, доводят объем раствора до метки, закрывают пробкой, тщательно перемешивают. Взвешивают пустой бюкс и определяют величину точной навески а_ст.

По величине точной навески стандарта вычисляют точную концентрацию стандартного раствора:

а_ст * 1000

С_{эк (ст.)}= ------------------ (моль/л)

V_м.к.* М_{эк (ст.)}

а_ст С_{э (ст.)}* М_{э (ст.)}

Т_(ст.) = --------- (г/мл) или Т_(ст.) = ----------------- (г/мл)

V_м.к. 1000

Способ 2 Приготовление рабочих растворов.

Из веществ, не отвечающим требованиям, предъявляемым к стандартам, готовят рабочие растворы. Сначала готовят раствор приблизительной концентрации, а затем устанавливают его точную концентрацию одним из перечисленных ниже способов.

1. По точной навеске готовят титрованный раствор соответствующего стандарта. Затем один из растворов оттитровывают другим (чаще стандартный раствор титруют раствором приблизительной концентрации). Зная концентрацию стандартного раствора, по результатам титрования рассчитывают точную концентрацию приготовленного раствора. Отбор пробы стандарта проводят способом отдельных навесок и способом пипетирования.

Расчеты в способе отдельных навесок:

Расчет навески стандартного вещества:

С_эк(В)* V_бюр.(В)* М_{эк (ст.)}

а_(ст.) = ---------------------------------- (г),

1000

где С_эк.(В) – приблизительная концентрация приготовленного раствора (моль/л); V_бюр(В) – оптимальный объем титранта, затрачиваемый на реакцию с пробой стандартного вещества (при использовании бюретки на 25 мл этот объем равен 20 мл).

Методика определения: Рассчитанную навеску берут на технических весах, пересыпают в бюкс, взвешивают на аналитических весах. Навеску аккуратно переносят в колбу для титрования, взвешивают пустой бюкс и по разности определяют величину взятой точной навески стандарта. Перенесенную в колбу для титрования навеску растворяют в произвольном объеме воды и титруют раствором приблизительной концентрации до достижения точки эквивалентности. Для проведения 3-5 титрований необходимо взять 3-5 навесок стандарта. По результатам титрований рассчитывают точную концентрацию приготовленного раствора.

а_(ст.)*1000

С_эк(В) = ----------------------- (моль/л),

М_{эк (ст.)} * V_бюр.(В)

где а_(ст.) – величина точной навески стандарта (г); V_бюр.(В) – объем титранта, пошедший на титрование навески стандарта (мл).

Рассчитывают среднее значение С_эк приготовленного раствора и коэффициент поправки K_n - число, показывающее, во сколько раз приготовленный раствор концентрированней или разбавленней по сравнению с теоретическим значением заданной концентрации. Рекомендуемая величина K_n для проведения анализа:

• Государственная Фармакопея XI издания - 0,98 – 1,02

• ГОСТ «Методы приготовления титрованных растворов» - 0,97 – 1,03.

При отклонении величины K_n от указанных пределов титрованный раствор необходимо разбавить или укрепить.

Расчеты в способе пипетирования

Расчет навески стандартного вещества ведут по формуле:

С_эк.(В)* V_бюр.(В)* М_{эк (ст.)} V_м.к.

а_(ст.) = ---------------------------------- * --------- (г)

1000 V_пип.

Методика определения: Рассчитанную навеску берут на технических весах, пересыпают в бюкс, взвешивают на аналитических весах и аккуратно, через сухую воронку, пересыпают в мерную колбу. Взвешивают пустой бюкс и определяют величину взятой точной навески стандарта. В мерной колбе навеску растворяют в дистиллированной воде (воду наливают через воронку, полностью смывая с нее частички стандарта), доводят объем до метки, закрывают пробкой, тщательно перемешивают. В колбу для титрования отбирают пипеткой аликвотную часть приготовленного раствора стандарта и титруют раствором приблизительной концентрации до достижения точки эквивалентности.

Аликвотой или аликвотной частью называют целочисленную долю раствора, кратную общему объему.

В нашей лаборатории используют пипетку Мора, вместимостью 10 мл и мерную колбу на 100 мл, то есть титруют аликвотную часть равную 1/10 части раствора стандарта. По результатам 3-5 титрований аликвот стандартного раствора, рассчитывают точную концентрацию раствора и поправочный коэффициент.

а_(ст.)*1000* V_пип.

С_эк.(В) = ------------------------------- (моль/л)

М_эк.(ст.) * V_бюр.(В)* V_м.к.

где а_(ст.) – величина точной навески стандарта (г); V_бюр.(В) – объем титранта, пошедший на титрование аликвотной части стандартного раствора (мл); V_м.к. – объем мерной колбы (мл); V_пип. – объем пипетки (мл).

Вычисляют среднее значение С_эк приготовленного раствора и поправочный коэффициент К_n.

Способ отдельных навесок более точен, так как в нем исключаются ошибки, связанные с использованием мерных колб и пипеток. Однако, он более трудоемок, поэтому на практике чаще используют способ пипетирования.

Титрованные растворы, концентрацию которых устанавливают по результатам титрований стандартных растворов, называются стандартизированными или рабочими титрованными растворами.

Концентрацию рабочих растворов можно установить по результатам титрования определенного объема (V_пип.) другого соответствующего стандартизированного рабочего раствора. Например, точную концентрацию рабочего раствора NaOH можно установить по стандартизированному раствору HCl и наоборот; точную концентрацию рабочего раствора йода устанавливают по стандартизированному раствору тиосульфата натрия. Расчет точной концентрации рабочего раствора ведется по закону эквивалентов:

С_эк(В)* V_пип(В)

С_эк(А) = ---------------------- (моль/л)

V_бюр.(А)

Вычисляют коэффициент поправки К_n.

Для приготовления рабочих титрованных растворов и растворов стандартов широко используют специальные стандарт-титры – фиксаналы. Фиксанал представляет собой запаянную ампулу, в которую помещено указанное на ампуле количество вещества (0,1 моль; 0,05 моль), которое при растворении в мерной колбе на 1 л образует раствор с С_эк = 0,1 моль/л (или другой, указанной на ампуле). Чтобы приготовить титрованный раствор из фиксанала, достаточно в мерную колбу вставить воронку, разбить в нее ампулу, используя специальный баек, а затем содержимое ампулы смыть водой в воронку в мерную колбу и довести объем раствора до метки. В настоящее время для проведения экспресс-анализа применяют фиксаналы почти всех титрантов и стандартов.