Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химические методы количественного анализа. Учебное пособие
.pdf
21
с законом эквивалентов объемы растворов реагирующих веществ обратно
(8)
пропорциональны их молярным концентрациям эквивалентов.
где, – объем раствора вещества , дм
- молярная концентрация эквивалента раствора моль/ дм
– объем раствора вещества , затраченного на реакцию с
веществом дм
- молярная концентрация эквивалента раствора моль/ дм
Например, для реакции:
Числа эквивалентности составят:
3
;
3
;
3
;
3
.
Выражение закона эквивалентов:
Из формулы (7) вытекает, что если на титрование взять 10,0 см3 раствора
вещества
титрование этого количества вещества
с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм
будет затрачено 10,0 см3 раствора
титранта с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/ дм
Допускается использование термина «нормальный» раствор. Например, 1 н.
- однонормальный раствор ; 0,5 н.
- 0,5 – нормальный раствор
3
, то на
3
.
22
и т.д. использование термина «нормальный» имеет смысл, когда фактор
(9)
(10)
(11)
эквивалентности меньше единицы, например, для обозначения концентрации
раствора в окислительно-восстановительной реакции в кислой среде. В тех
случаях, когда фактор эквивалентности равен единице, использование термина
«нормальный» раствор не рекомендуется. В этих случаях пользуются термином
«молярный» раствор.
Если известен фактор эквивалентности вещества в данной реакции и
молярная концентрация раствора этого вещества, то можно рассчитать молярную
концентрацию эквивалента, т.к. фактор эквивалентности – это отношение
молярной концентрации к молярной концентрации эквивалента.
Используя формулу (1),
,
получим ,
и
Титр – масса вещества (в г), содержащаяся в 1 мл раствора. Размерность г/мл.
где,
– титр раствора, г/см3;
- масса вещества ;
- объем раствора, см3.
23
Титр связан с молярной концентраций эквивалента (нормальной
(12)
(13)
(14)
концентрацией) формулой:
где,
- число см
– титр раствора, г/см3;
- молярная концентрация эквивалента вещества
- молярная масса эквивалента вещества ;
3
в 1 дм3 (1000 см3/дм3).
С молярной концентрацией:
где,
– титр раствора, г/см3;
- молярная концентрация вещества
;
;
- молярная масса вещества ;
- число см
3
в 1 дм3 (1000 см
Титр по определяемому компоненту
определяемого вещества реагирует (или эквивалентно) с 1 см
3
/дм
3
).
- характеризует, сколько г
3
рабочего раствора
(титранта) вещества . Этот способ выражения концентрации удобен при массовых
анализах одного и того же вещества.
где,
– масса определяемого компонента, г;
– эквивалентный объем рабочего раствора, см3.
24
Титр по определяемому компоненту связан с молярной концентрацией
(15)
(16)
эквивалента и молярной концентрацией эквивалента титранта формулами:
где, и
концентрация эквивалента вещества
и
- соответственно молярная концентрация и молярная
;
- соответственно молярная масса и молярная масса
эквивалента вещества ;
- число см
3
в 1 дм3 (1000 см3/дм3).
2.5 Способы приготовления титрованных (стандартных) растворов
Титрованным (стандартным) раствором называется раствор с точно
известной концентрацией. Концентрацию титрованных растворов указывают с
точностью до четырех значащих цифр (например,
Приготовление растворов точной концентрации в титриметрическом анализе
требует соблюдения необходимых правил, исключительной точности и
аккуратности, т.к. по результатам титрования определяют содержание вещества в
анализируемом образце.
Рассмотрим некоторые способы приготовления титрованных растворов.
25
2.5.1 Приготовление титрованного раствора по точной навеске
(17)
(18)
Взвешивают на аналитических весах точную навеску вещества, переносят в
мерную колбу, растворяют сначала в небольшом объеме воды, потом доводят
объем раствора до метки и перемешивают.
Рассчитывают титр и концентрацию полученного раствора по
соответствующим формулам (11,12).
Таким способом готовят раствор установочного вещества (первичного
стандарта).
Навеска установочного вещества
объема раствора с молярной концентрацией
эквивалента
рассчитывается по формуле:
где, - вместимость мерной колбы, дм
- молярная масса вещества ;
- молярная масса эквивалента вещества .
для приготовления определенного
или молярной концентрацией
3
;
Приготовление рабочих титрованных растворов по точной навеске далеко не
всегда удается провести, т.е. среди веществ, используемых для приготовления
рабочих растворов, существуют лишь немного таких, которые можно получить в
виде химически чистых препаратов определенного состава. В большинстве случаев
приготовление рабочих растворов по точной навеске невозможно, т.к. они не
отвечают требованиям, предъявляемым к установочным веществам. Например, ряд
веществ отличаются большой гигроскопичностью и поглощают диоксид углерода
26
из воздуха (), теряют кристаллизационную воду ( ), частично
(19)
разлагаются, окисляются или восстанавливаются при приготовлении и хранении
(
) и т.д., поэтому для приготовления титрованного раствора этих веществ
используют другой способ, в котором точная концентрация устанавливается путем
титрования.
2.5.2 Определение точной концентрации рабочего раствора путем
титрования установочного вещества
Готовят раствор вещества приблизительно нужной концентрации, а затем
устанавливают его точную концентрацию, титруя им раствор установочного
вещества (первичного стандарта). По данным титрования рассчитывают
концентрацию приготовленного рабочего раствора.
Титрование можно проводить способом пипетирования и способом
отдельных навесок:
а) способ пипетирования
Готовят раствор установочного вещества в мерной колбе. В колбу для
титрования переносят пипеткой определенный объем этого раствора и титруют
рабочим раствором из бюретки. Концентрацию рабочего раствора рассчитывают
по формуле:
где,
концентрация) рабочего раствора, моль/ дм
– молярная концентрация эквивалента (нормальная
3
;
– молярная концентрация эквивалента (нормальная
концентрация) раствора установочного вещества, моль/ дм
3
;
27
см
(20)
– объем раствора установочного вещества, взятого на титрование,
3
;
– объем рабочего раствора, затраченного на титрование, см3;
б) способ отдельных навесок
Навеску установочного вещества
растворяют в колбе для титрования в
произвольном объеме воды и титруют рабочим раствором из бюретки.
Во взятой навеске содержится
моль эквивалентов
установочного вещества. На титрование этой навески затрачен объем
раствора, в котором содержится
моль эквивалентов
растворенного в нем реагента. В соответствии с законом эквивалентов
получим,
рабочего
Способ отдельных навесок более длителен, чем способ пипетирования, но он
позволяет избежать возможной ошибки, связанной с неточностью измерения
объемов растворов мерной посудой.
28
2.6 Классификация методов титриметрического анализа
В зависимости от типа применяемых реакций методы титриметрического
анализа делят на четыре большие группы. Каждая из этих групп, в свою очередь,
обычно включает несколько различных методов:
1) методы кислотно-основного титрования основаны на применении
реакции нейтрализации. В качестве рабочих титрованных растворов применяют
сильные кислоты и основания;
2) методы окисления – восстановления основаны на применении
окислительно – восстановительных реакций. В качестве рабочих титрованных
применяют растворы целого ряда окислителей и
восстановителей ;
3) методы осаждения основаны на использовании реакций осаждения
ионов в виде малорастворимого соединения. Наиболее часто этот метод применяют
для определения галогенидов. В качестве рабочего раствора используют раствор
нитрата серебра;
4) методы комплексообразования основаны на использовании реакций
образования комплексных соединений. Например, широко применяется
титрование катионов многих металлов рабочим раствором
этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилонометрия).
2.7 Методы титрования
По способу титрования различают следующие методы: метод прямого
титрования, метод обратного титрования (титрование по остатку), метод
замещения.
29
Метод прямого титрования. В этом случае определяемое вещество и
вещество рабочего раствора взаимодействуют эквивалентно непосредственно при
титровании.
Метод обратного титрования. Этот метод применяют в тех случаях, когда
стехиометрическая реакция протекает очень медленно или не удается подобрать
индикатор для прямого титрования. Общую схему метода обратного титрования
можно представить следующим образом: к определяемому веществу прибавляют
избыток рабочего титрованного раствора (точный объем). Вещество реагирует
с веществом , а затем остаток вещества (непрореагировавшее количество)
оттитровывают другим рабочим титрованным раствором :
Продукты реакции + остаток
(остаток) → Продукты реакции
Зная общий объем раствора и количество непрореагировавшего вещества
, можно найти объем титрованного раствора, пошедший на реакцию с
определяемым веществом .
Метод замещения. Титрование заместителя применяют, когда нет
подходящей реакции или индикатора для прямого титрования. При титровании
заместителя анализируемое вещество и рабочее вещество между собой
непосредственно не взаимодействуют. Вначале одно из них, например, ,
взаимодействует с каким-то третьим веществом , взятым в избытке, а
получившийся при этом взаимодействии продукт
(он и есть заместитель)
оттитровывается рабочим раствором .
→ Продукты реакции
Т.е. количество вещества эквивалента анализируемого раствора равно
количеству вещества эквивалента рабочего раствора, хотя они между собой
непосредственно не взаимодействуют.
30
2.8 Расчеты в титриметрическом анализе
(21)
Во всех вычислениях примем следующие условные обозначения:
определяемое вещество - « »; рабочий раствор – « »; - масса навески
анализируемого вещества, г;
- вместимость пипетки, см
мерной колбы, в которой приготовлен раствор определяемого вещества, см
масса определяемого компонента в анализируемом объеме, г;
3
;
– вместимость
– объем
3
рабочего раствора, затраченного на титрование раствора определяемого вещества,
3
см
.
2.8.1 Вычисление содержания определяемого вещества или его
концентрации по молярной концентрации эквивалента рабочего раствора
Способ пипетирования. Неизвестное количество определяемого вещества
растворено в мерной колбе объемом . На титрование взято пипеткой
мл
;
этого раствора, затрачено на титрование
мл рабочего раствора. Тогда в
соответствии с формулой (8) молярная концентрация эквивалента раствора
определяемого вещества
где,
концентрация) раствора анализируемого вещества, моль/ дм
концентрация) рабочего раствора, моль/ дм
Зная
– молярная концентрация эквивалента (нормальная
3
;
– молярная концентрация эквивалента (нормальная
3
.
можно рассчитать данного раствора и навеску
:
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]