Выражения и расчёта концентрации

1.3.1 По роли в объемном анализе различают рабочий и анализируемый растворы.

Рабочий раствор – это раствор того вещества, по концентрации которого устанавливают концентрацию анализируемого раствора.

Растворы с известной концентрацией в весовом анализе называют титрованными, т.е. с известным титром.

Титр – один из способов выражения концентрации растворов, показывает, сколько г (или мг) растворенного вещества содержится в 1 мг раствора. Обозначается Т, измеряется в г/мл или мг/мл. Является одним из видов массовой концентрации.

1.3.2 По способу нахождения точной концентрации титрованные растворы делят на два типа:

а) приготовленные;

б) установленные.

Приготовленным раствором называется титрованный раствор, точная концентрация которого становится известной в процессе его приготовления по точной навеске, взятой на аналитических весах, и точному объему раствора:

 

T (A) = m (A)/V (A), г/мл

 

Навеску вещества рассчитывают заранее. Масса вещества, необходимая для приготовления заданного объема раствора, заданной концентрации (или масса вещества, содержащаяся в любом объеме раствора известной концентрации) прямо пропорциональна концентрации, молярной массе или молярной массе эквивалента растворенного вещества и объему раствора.

 

г, мг;

г, мг.

 

Кроме титра рабочего раствора

 

(г/мл)

 

часто применяют в расчетах титр рабочего раствора вещества (А) по определяемому иону или веществу (Х).

Титр рабочего раствора по определяемому иону или веществу показывает, сколько г (мг) определяемого иона или вещества (Х) взаимодействует с 1 мл рабочего титрованного раствора вещества (А). Обозначается Т(А/Х). Например, Т(KMnO₄/Fe²⁺) показывает, сколько г взаимодействует Fe²⁺ взаимодействует с 1 мл рабочего титрованного раствора KMnO₄;

Т(AgNO₃/Cl^-) – титр рабочего раствора нитрата серебра по иону Cl^-, показывает, сколько г Cl^- взаимодействует с 1 мл рабочего титрованного раствора.

Титр Т(А/Х) вычисляется:

1) по затраченному на титрование объему рабочего раствора

 

, г/мл,

 

где m (Х)– масса титруемого иона или вещества, г

V (А)– эквивалентный объем рабочего раствора, мл

2) по концентрации рабочего титрованного раствора:

 

,

 

например:

 

(г\мл)

(г/мл)

 

Вещества, пригодные для получения приготовленных растворов, называется исходным и должны удовлетворять следующим требованиям:

а) быть химически чистым,

б) иметь определенный химический состав, выражающийся одной формулой и не изменяющийся как при хранении веществ, так и при приготовлении раствора.

Круг таких веществ ограничен (поваренная соль; кристаллогидрат щавелевой кислоты, некоторые квасцы, бура и др.).

Большинство же веществ в той или иной мере изменяются со временем, поэтому для получения из них растворов с точной концентрацией вначале готовят раствор примерной концентрации, а затем устанавливают его точную концентрацию путем титрования.

Установленным раствором называется титрованный раствор, точная концентрация которого стала известной из расчетов по результатам титрования.

Расчет ведут на основании закона эквивалентов, который в применении к веществам, взаимодействующим в растворенном состоянии, можно сформулировать так: “Объемы растворов реагирующих веществ в точке эквивалентности обратно пропорциональны нормальным концентрациям этих веществ (или молярным концентрациям эквивалентов этих веществ)”. Для реакции

 

А + В → С + Д

 

где V (A), V (B) – объемы рабочего и анализируемого раствора в точке эквивалентности;

C (1/zA), C (1/zB)– нормальные концентрации рабочего и анализируемого раствора (или молярные концентрации эквивалентов этих веществ).

Нормальная или молярная концентрация эквивалентов показывает, какое количество вещества эквивалента содержится в единице объема раствора. Измеряется в моль/л, ммоль/мл.

Рекомендуется применять целые единицы измерения (моль/л), т.к. пропорциональные дробные величины численно с ними совпадают. Например, если имеется раствор с молярной концентрацией эквивалентов 0,1 моль/л, то его концентрация в ммоль/л также равна 0,1.

Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента) находится отношением количества вещества эквивалента (n моль), содержащегося в растворе, к объему, этого раствора (V л).

 

 

или учитывая, что

 

можно вычислить: