Способы приготовления растворов с точно известной концентрацией -титрантов

Существуют следующие способы приготовления растворов с точно известной концентрацией:

1) растворение точно взвешенной массы чистого реагента и разбавление до точно известного объема;

2) приготовление раствора приблизительной концентрации и установление его точной концентрации с помощью первичного стандартного вещества;

3) метод фиксаналов.

Фиксаналы представляют собой запаянные стеклянные ампулы, содержащие определенную массу вещества. Для приготовления титранта ампулу фиксанала разбивают над специальной воронкой с пробивным устройством и содержимое ее смывают растворителем (водой) в мерную колбу объемом 1 литр. Полученный раствор затем разбавляют растворителем до метки. Концентрация полученного раствора указывается на.ампуле.

При использовании первых двух вариантов приготовления титрантов требуется химическое соединение высокой степени чистоты, называемое первичным стандартом. Вещество, которое может рассматриваться как хороший первичный стандарт, должно удовлетворять ряду важнейших требований:

1) быть химически чистым (содержание примесей не должно превышать 0,05 %);

2) быть устойчивым и сохраняться без изменений как на воздухе, так и в растворе (т.е. вещество не должно быть гигроскопичным, окисляться, взаимодействовать с диоксидом углерода, терять кристаллическую воду);

3) быть легкодоступным;

4) иметь достаточно высокую эквивалентную массу (масса вещества, требующегося для определения, тем больше, чем выше молярная масса эквивалента).

Концентрации стандартных растворов (С) выражают в моль/л (М), в моль/л эквивалента вещества (н.), в г/мл (титр Т_А).

В методах кислотно-основного титрования и окисления-восстановления удобнее выражать концентрацию стандартных растворов в моль/л эквивалента. Нормальный раствор вещества А — раствор, в 1 л которого содержится количество вещества, равное молярной массе его эквивалента,

соответственно п — нормальный раствор содержит пМ._зка г вещества.

При массовых анализах для упрощения расчетов концентрацию стандартного раствора выражают так же через титр по определяемому веществу

число г вещества В, соответствующее 1 мл раствора титранта А.

Следующие соотношения связывают различные способы выражения концентраций раствора

 

 

Расчет навески а при приготовлении V мл раствора стандартного вещества А заданной концентрации С_А или Н_А проводится по формуле

 

Эти же формулы позволяют рассчитать концентрации стандартных растворов, приготовленных по точной навеске вещества А (а), растворенной в V мд воды.

При определении концентрации раствора А(Н_А) по результатам титрования стандартного вещества В вычисление производится по формуле

b — навеска стандартного вещества В, V_а количество раствора А, израсходованное на титрование, мл.

Если для определения концентрации раствора А используется стандартный раствор вещества В, концентрация которого равна н_в, а на титрование V_A мл раствора А расходуется V_B мл раствора В, то н_А рассчитывается из соотношения

Произведение HV представляет собой число миллимолей эквивалента.

Расчеты в титриметрическом анализе

Титриметрический анализ основан на принципе эквивалентности, согласно которому вещества вступают в реакции друг с другом в эквивалентных количествах, т.е.

количество эквивалентов определяемого вещества

количество эквивалентов титранта

Основные расчетные формулы в титриметрии

Так как количество эквивалентов связано с нормальной концентрацией соотношением то из уравнения принципа эквивалентности можно получить уравнение, называемое основным соотношением титриметрического анализа:

где С(1/z х) - нормальная концентрация определяемого раствора (концентрация, которую необходимо определить); V(x) объем анализируемого раствора

(известная величина); С(1/z R)- нормальная концентрация титранта (известная величина); V(R) - объем титранта (измеряемая величина).

Следовательно

 

Формула для расчета массы анализируемого вещества:

 

или

Приемы титрования

Прямое титрование основано на непосредственном взаимодействии определяемого вещества х и титранта (R):

Массу анализируемого вещества находят по формуле

Если титруется часть раствора, то расчет массы вещества ведут по формуле:

 

где V_k - объем мерной колбы; V_A - объем аликвоты (пипетки).

Титрование по остатку (обратное титрование) проводят, когда невозможно прямое титрование. В этом случае к определяемому веществу добавляют вспомогательный реагент β, взятый в избытке:

Остаток непрореагировавшего вспомогательного реагента оттитровывают стандартным раствором титранта:

В момент эквивалентности все количество вспомогательного реагента р затрачено на реакции с определенным веществом х и титрантом R:

Расчет массы анализируемого веществапроизводят по формуле

где - нормальная концентрация вспомогательного реагента; V(β) - объем вспомогательного реагента, взятый для определения; V(R) - объем титранта, пошедший на титрование остатка вспомогательного реагента.

Когда точная концентрация вспомогательного реагента неизвестна, проводят дополнительное титрование, устанавливая соотношение между вспомогательным реагентом, взятым в том же объеме, что и при определении анализируемого образца, и титрантом:

В этом случае, учитывая соотношение

, рассчитывают массу определяемого вещества х следующим образом:

где V¹(R) - объем титранта, пошедший на титрование вспомогательного реагента в отсутствие анализируемого вещества.

Титрование заместителя применяют, когда нет подходящей реакции или индикатора для прямого титрования. В этом случае к определяемому веществу х добавляют вспомогательный реагент β, с которым определяемое вещество образует стехиометрическое количество нового соединения, называемого заместителем у. Вспомогательный реагент выбирают с таким расчетом, чтобы получаемый заместитель было удобно определять прямым титрованием:

 

Так как то массу анализируемого вещества рассчитывают по формуле