3. Определение концентрации растворов методом титрования.

Среди многочисленных методов определения концентрации раствора особое место занимает титрование.

Титрование лежит в основе титриметрического, или объемного анализа – метода количественного химического анализа, основанного на измерении объема одного реагента, затраченного на реакцию с определяемым реагентом. По типу протекающих при титровании реакций различают кислотно-основное титрование, окислительно-восстановительное и другие титриметрические методы.

Из закона эквивалентов известно, что вещества реагируют и образуются в строго эквивалентных соотношениях, т.е. ν^э₁ = ν^э₂ =…и т.д. Пользуясь нормальными концентрациями растворов, можно рассчитать, в каких объемных соотношениях их следует смешивать, чтобы растворенные в них вещества прореагировали без остатка. Например, если V₁л раствора вещества 1 с нормальностью N₁ реагирует с V₂л раствора вещества 2 с нормальность N₂, это означает, что в реакцию вступило V₁N₁ эквивалентов вещества 1 и V₂N₂ эквивалентов вещества 2. Тогда математически закон эквивалентов для растворов можно записать в виде следующих соотношений:

V₁N₁ = V₂N₂ или V₁/ V₂ = N₂/ N₁

Таким образом, объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям.

На основании этого соотношения можно не только вычислять необходимые для проведения реакции объемы растворов, но и по объемам пошедших на реакцию растворов определять их концентрации, а значит, и массы прореагировавших веществ.

Титрование представляет собой постепенное приливание раствора известной концентрации (стандартного раствора, или титранта) к анализируемому раствору неизвестной концентрации, но точно заданного объема (аликвотная доля, или аликвота).

Момент титрования, в который количества эквивалентов реагирующих веществ оказываются равными (вещества прореагируют друг с другом полностью), называют точкой эквивалентности ТЭ (стехиометрическая точка, теоретическая конечная точка).

Приливание стандартного раствора производится при помощи калиброванной бюретки и заканчивается в момент, когда резко изменяется окраска анализируемого раствора в присутствии индикатора. Этот момент называют конечной точкой титрования КТТ . КТТ более или менее соответствует ТЭ, но чаще всего не совпадает с ней, чем может обусловливать ошибки метода.

4. Типы расчетных задач

• Расчеты, связанные с переходом от одного вида концентрации к другому.

• Расчет масс растворенных веществ и объемов растворителя, необходимых для приготовления растворов различных концентраций.

• Расчет количественных характеристик растворов солей, кислот и оснований, в том числе веществ, образующих кристаллогидраты.

• Расчеты на основании уравнений химических реакций, протекающих с избытком (недостатком) одного из компонентов.

• Расчеты, связанные с изменением концентрации растворов солей, кислот и оснований (выпаривание растворителя из растворов, разбавление растворов, смешение двух и более числа растворов - квадрат Пирсона, или правило креста).

• Расчеты, связанные с кристаллизацией из растворов. Определение растворимости веществ, кристаллизация из растворов солей, образующих кристаллогидраты.

• Расчеты на основе закона эквивалентов для растворов.

Внимание! Тема “Способы выражения состава растворов” войдет в первую часть коллоквиума №1. Следует уметь:

• давать определения понятиям: раствор, растворенное вещество, растворитель, растворимость, коэффицент растворимости, массовая доля, молярная и объемная доли, молярная и нормальные концентрации, моляльность и титр раствора;

• приводить формулировки и математические записи закона эквивалентов для растворов;

• решать расчетные задачи с использованием всех вышеперечисленных величин, понятий и законов.

Лабораторная работа №4 “Приготовление раствора заданной концентрации”.