Понятия, применяемые для обработки результатов титрования

Молярная масса – масса одного моля вещества. Размерность – г/моль.

Эквивалент – такое количество вещества, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях.

Эквивалентная масса Э_М– масса одного эквивалента вещества; масса вещества и количество эквивалентов связаны уравнением:

.

Зная молярную массу вещества, можно вычислить его эквивалентную массу по уравнению:

,

где М– молярная масса элемента, оксида, кислоты, основания или соли, г/моль;z– степень окисления элемента в продукте реакции, произведение числа атомов элемента и степени окисления элемента в оксидах, основность кислоты, кислотность основания, произведение числа атомов металла и степени окисления металла в соли, число электронов в реакции окисления-восстановления.

Молярная концентрация или молярность, С_М– число моль растворённого вещества в одном дм³ (л) раствора:

.

Нормальная концентрация или нормальность, С_N– количество эквивалентов,n_э2растворённого вещества, содержащееся в одном литре раствора:

.

Титр – выраженная в граммах масса растворённого вещества, содержащаяся в 1 мл раствора. Титр вычисляют как отношение массы растворённого вещества к объёму раствора:

, г/мл.

Титр титранта по определяемому веществу – выраженная в граммах масса определяемого вещества, которая эквивалентна 1 мл титранта заданной концентрации:

,

где С_Т– концентрация титранта, моль/л, Э_М– эквивалентная масса определяемого вещества.

Массовая доля или процентное содержание  – соотношение масс растворённого m₂вещества и раствораm_р-р, выраженное в долях или процентах:

.

Расчеты в титриметрическом анализе

Вычисления в титриметическом анализе основаны на законе эквивалентов для растворов:

,

где С_N– нормальная концентрация раствора пробы,V_a– объём аликвоты,C_T– нормальная концентрация раствора титранта,V_T– измеренный эквивалентный объём.

Вычисление объема аликвоты

Расчет объема аликвоты ведут исходя из предполагаемого объема титранта, который должен расходоваться на титрование. Чтобы выполнить требования точности титрования и избежать избыточного расхода титранта его объем обычно берут в пределах от 5 до 15 мл. Объем аликвоты можно вычислить по уравнению:

,

где 10 – предполагаемый объем расхода титранта, мл.

Вычисление навески исследуемого вещества

Массу навески исследуемого вещества m_нрассчитывают исходя из содержания анализируемого вещества в сухой пробеω, объема мерной колбыV_K, в которой предполагается растворять навеску, концентрацииС_Ти объема титрантаV_T, объема аликвотыV_a:

,

где М– молярная масса анализируемого вещества, г/моль.

Вычисление концентрации анализируемого раствора

Вычисление концентрации анализируемого раствора выполняется на основании закона эквивалентов для растворов.

Нормальную концентрацию вычисляют по уравнению:

.

Молярную концентрацию рассчитывают по формуле:

.

Массовую концентрацию вычисляют по уравнению:

.

Вычисление массовой доли анализируемого вещества в сухой пробе

Для расчёта массовой доли анализируемого вещества в навеске сухой пробы можно воспользоваться уравнением:

,

где М– молярная масса анализируемого вещества, г/моль.

Кислотно-основное титрование

Аналитическая реакция – нейтрализация кислоты щёлочью или, наоборот, щёлочи кислотой. Эквивалентную точку определяют обычно с помощью цветных индикаторов.

Действие индикаторов

Индикаторами являются слабые органические кислоты или основания, у которых ионная и молекулярная формы имеют различную окраску. Например, фенолфталеин содержит фенольную функциональную группу, метилоранж – ароматическая сульфокислота с функциональной группой SO₃H. Процесс их диссоциации в общем виде можно представить уравнением:

.

Константа диссоциации индикатора определяется уравнением:

.

Концентрации ионной и молекулярной форм в середине области перехода окраски индикатора равны между собой и рН перехода окраски индикатора равен логарифму константы диссоциации:

.

При цвет раствора будет обусловлен окраской ионной формы индикатора и, наоборот, при раствор будет окрашен молекулярной формой индикатора. Поэтому переход окраски происходит в области.

Фенолфталеин является очень слабой кислотой, поэтому он изменяет окраску от бесцветной к малиновой в слабощелочной области, при рН = 8,3 – 10. Метиловый оранжевый – кислота средней силы, изменяет окраску от красной к жёлтой в слабокислой области при рН = 3,7 – 5,1. Лакмус изменяет окраску от красной к синей в нейтральной области при рН около 7.