Основные составляющие титриметрической системы

 

Каждая титриметрическая система включает 3 обязательные составляющие: анализируемый объект, титрант и индикатор.

Определяемое вещество – это химический элемент, простое или сложное вещество, атомы, ионы или радикалы, содержание которых определяют в образце анализируемого продукта (анализируемый объект).

Реагент, добавляемый к анализируемому веществу (раствору), называют титрантом. Он может быть газообразным, твердм или жидким. Во всех случаях он содержит активное вещество Т в точно известной концентрации, которое принимает участие в реакции титрования.

В титриметрическом анализе в качестве титрантов используют растворы точно известной концентрации, называемые стандартными или рабочими. Чтобы подчеркнуть факт и метод установления концентрации, их называют стандартизированными, титрованными, а сам процесс установления (нахождения) концентрации активного агента в растворе – стандартизацией.

Титранты независимо от их агрегатного состояния должны удовлетворять ряду требований. Они должны:

а) легко и быстро приготавливаться;

б) анализироваться простыми и общедоступными методами;

в) растворяться (смешиваться) в необходимых соотношениях с требуемым раствором;

г) быть устойчивым в течение достаточно длительного времени;

д) химически чистыми;

е) имеющими постоянную формулу.

готовят стандартный раствор в мерной колбе, навеску взвешивают на аналитических весах. Приготовить стандартный раствор можно также из фиксанала (это точно отвешенные количества твердых химически чистых веществ или точно отмеренные в запаянные стеклянные ампулы. Фисканалы приготавливают на химических заводах или в специальных лабораториях).

Индикаторы – это вещества, изменяющие свою окраску, в зависимости от рН раствора. Согласно индикаторной теории Освальда, - это слабые кислоты или основания, цвет молекул которых отличается от цвета ионов.

лакмус

Индикаторы характеризуются интервалом перехода и показателем титрования.

Интервал перехода – это интервал значения рН, при котором происходит заметное изменение окраски индикатора.

Показатель титрования (рТ) – это то значение рН, в интервале перехода при котором окраска индикатора меняется наиболее резко.

При выборе индикатора необходимо, чтобы его показатель титрования находился как можно ближе к точке эквивалентности.

 

Таблица 5 – Характеристика некоторых часто используемых индикаторов

 

Индикатор	Цвет раствора	Интервал перехода окраски индикатора соответствует рН раствора	Показатель титрования
в кислой среде	в щелочной среде
Метиловый оранжевый	розовый	желтый	3,1 – 4,4
Метиловый красный	красный	желтый	4,2 – 6,2
Лакмус	красный	синий	5,0 – 8,0
Фенолфталеин	бесцветный	красно-фиолетовый	8,2 – 10,0

 

 

Техника титрования

Вычисления в титриметрическом анализе

 

Теоретические основы

 

При расчетах в аналитической химии используют в основном следующие способы выражения концентрации:

1. Массовая доля в процентах – отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

2. Молярная концентрация – показывает, какое количество моль растворенного вещества содержится в 1 литре раствора.

Обозначение С_м или 0,02М, то есть С_м-0,02 моль/л

где n – число моль вещества в данном объеме

V – объем раствора в мл

где m – масса вещества в данном объеме раствора

М – молярная масса вещества

3. Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) – показывает, какое количество эквивалентов вещества содержится в 1 литре раствора.

Обозначается С_N или N (н)

0,02N или 0,02н, то есть С_N=0,02 моль/л (э/л)

Переход от молярной концентрации к молярной концентрации эквивалента можно осуществлять по следующим формулам:

где

f – фактор эквивалентности

С_м – молярная концентрация

N – молярная концентрация эквивалента

где

M_(э) – молярная масса эквивалента (эквивалентная масса) (г/моль)

М – молярная масса (г/моль)

4. Титр – показывает, сколько граммов растворенного вещества содержится в 1 мл раствора.

Обозначение Т; единицы измерения (г/моль).

Переход от молярной концентрации эквивалента к титру осуществляется по формулам:

;

5. Титр по определяемому веществу (относительный титр) показывает, сколько граммов определяемого вещества взаимодействует с 1 мл раствора.

Обозначение Т_{расторв/опр.вещ-во}; единицы измерения (г/мл)

 

Пример

 

Т_KOH/HCl = 0,0269 г/мл означает, что с 1 мл раствора КОН взаимодействует 0,0269 г НCl; единицы измерения (г/мл).

Переход от молярной концентрации эквивалента к относительному титру осуществляется по формуле:

 

 

6. Поправочный коэффициент – отношение точной концентрации раствора к его теоретической концентрации

 

Примеры расчетов

 

1. Для 0,05N раствора К₂СО₃ вычислить: молярную концентрацию; титр и титр по азотной кислоте.

 

Алгоритм решения

 

1. Записываем данные условия задачи     2. Определяем молярную концентрацию раствора   3. Определяем титр К2СО3         4. Находим титр по определяемому веществу

1. Дано: N = 0,05 моль/л ----------------------   2. моль/л 3. г/моль г/мл 4. г/моль г/мл

2. Навеску 3,2816 г NaCl растворили в мерной колбе 500 мл. Определить молярную концентрацию эквивалента, нормальную концентрацию, титр раствора.

 

Алгоритм решения

 

Записываем условия задачи   Определяем молярную концентрацию   Находим нормальную концентрацию     Определяем титр

1. Дано: г мл -------------------------- 2. ; г/моль моль моль/л 3. ; ; моль/л 4. г/мл

 

3. Сколько миллилитров 0,2М раствора можно приготовить из 250 мл раствора НCl с титром 0,03646 г/мл?

 

Алгоритм решения

 

1. Записываем условия задачи     2. Находим массу кислоты в 250 мл раствора   3. Находим число молей, которое составляет 9,115 г HCl     4. Находим объем 0,2М раствора V2

1. Дано: моль/л мл г/мл --------------------------- 2. г 3. моль г/моль 4. мл

 

4. Определить титр КОН по Н₂SO₄ для 0,01N раствора КОН с поправочным коэффициентом 1,0264.

 

Алгоритм решения

 

1. Записываем условия задачи   2. Находим точную концентрацию раствора КОН   3. Находим титр по определяемому веществу

1. Дано: моль/л --------------------------- 2. моль/л 3. г/мл г/моль