Титр раствора и титр по определяемому веществу.

Концентрацию растворов, применяемых в титриметрии, выражают не только через моль-экв/л (нормальность), но и через титр раствора () и титр по определяемому веществу (). Эти концентрации более удобны, так как непосредственно позволяют вычислять массу определяемого компонента по результатам титрования. Формулы, приведенные в стандартных методиках титриметрического анализа, предназначенных для большого числа однотипных измерений, содержат значение титра по определяемому веществу .

 

Титр вещества или простой

Титр вещества показывает содержание компонента А, выраженное в граммах, в 1 мл его раствора и вычисляется по формуле:

= (4.8)

где – масса вещества А (г) в растворе с объемом (мл), – его титр в г/мл.

Иногда титр для удобства в расчетах выражают в мг/мл. Через простой титр легко рассчитать молярную концентрацию (молярность) или молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора, подставив туда выражение массы вещества через титр.

и (4.9)

Пример. Пусть в растворе соли, объемом 250 см³ содержится 0,5 г . Определить титр и нормальность такого раствора.

Исходя из формул (4.8) и (4.9), Т(Na₂CO₃) = 0,005/250 = (г/мл), а нормальность: = 1000/53 = (моль-экв/л), где 53 – молярная масса эквивалента (г-экв/моль).

 

Титр по определяемому веществу (условный)

Титр по определяемому веществу или условный показывает какое количество вещества А (г) эквивалентно массе титранта В, которая содержится в 1 мл раствора титранта В. Так как масса титруемого вещества А и объем раствора В относятся к разным веществам, то размерность такого титра не указывается. Титр по определяемому веществу (условный) позволяет вычислить какое количество вещества А в граммах титруется 1-м миллилитром титранта В.

= (4.10)

Между титрами Т(В) и существует простая связь, вытекающая из закона эквивалентов. Ее легко получить, учитывая, что

m(В) = и m(А) = ,

где V(B) в мл – объем раствора В, пошедший на реакцию (титрование) с веществом А; m(В) – масса вещества реагента В (титранта), m(А) – масса вещества А, эквивалентная массе реагента В в его растворе объемом V(B).

или (4.11)

Тогда молярная концентрация эквивалента (нормальность) раствора В через значение может быть определена как:

(4.12)

Если для рабочего раствора В известно значение , то масса определяемого компонента А (г) в пробе объемом легко вычисляется по объему раствора титранта , израсходованному на титрование аликвоты :

(4.13)

Классификация растворов, применяемых для титрования

И способы их приготовления.

В титриметрии используют растворы, концентрация которых установлена каким-либо способом с высокой степенью точности. Такие растворы называют стандартными титрованными или просто титрованными. Растворы классифицируют по назначению и по способу установления их концентрации.

По назначению их условно делят на рабочие растворы и растворы стандартов (первичные и вторичные).

Рабочими называют растворы, которые используются непосредственно в анализе при определении содержания вещества. Если рабочий раствор не относится к стандартным, то его необходимо отстандартизировать непосредственно перед выполнением анализа, так как концентрация в процессе хранения могла существенно измениться. Точную концентрацию рабочего раствора находят путем титрования стандартного раствора или установочных веществ (метод точных навесок). Это касается, например, таких рабочих растворов, как: NaOH, Na₂S₂O₃×5H₂O.

Под стандартным раствором понимают такой титрованный раствор, который устойчиво сохраняет свою концентрацию при длительном хранении. Основное назначениестандартных растворов - определение точной концентрации рабочих и иных растворов, применяемых в титровании.

Процесс установления точной концентрации раствора путем его титрования по стандарту называется стандартизацией.

По способу определения концентрации различают первичные стандарты или растворы с приготовленным титром и стандартизированные растворы.

Стандартизированные растворы - это такие растворы, концентрация которых устанавливается по стандарту и заранее не может быть точно определена. К ним относятся растворы кислот, щелочей, гидролизующихся и гигроскопичных солей, а также веществ, которые могут реагировать с атмосферным кислородом и углекислотой. Известно множествоспособовприготовления стандартизированных растворов. Наиболее часто для этой цели применяют: приготовление по приближенной навеске (щелочи, соли), методы разбавления или смешения растворов (кислоты, соли), методы ионного обмена (растворы солей).

Стандартные растворыклассифицируют по способу определения их концентрации. Различают: первичные стандарты или растворы с приготовленным титром и вторичные стандарты - растворы с установленным титром.

Первичные стандарты - это растворы, которые готовят либо по точной навеске вещества (рис. 4.10), либо путем разведения специально приготовленных стандартизированных реагентов – фиксаналов (рис. 4.11). Фиксанал представляет собой стеклянную запаянную ампулу, выпускаемую промышленностью и содержащую строго нормированное количество реагента, обычно рассчитанного на 1 л 0,1 н. раствора.

Приготовление раствора по точной навеске начинают с расчета ее массы по заданной концентрации (титру или нормальности) и объему колбы. Навеску стандартного вещества взвешивают на аналитических весах с точностью до 1×10^-4 г и количественно переносят в мерную колбу, где ее растворяют при перемешивании (рис. 4.10).

 

 

Рисунок 4.10 – Порядок операций при приготовлении раствора первичного

стандарта по точной навеске: 1 – мерная колба Мора; 2 – воронка;

3 – бюкс с навеской вещества; 4 – промывалка с дистиллированной водой;

5 – пипетка или капельница.

а – перенос навески вещества в мерную колбу; б – ополаскивание воронки;

в – доведение объема раствора стандарта до метки.

 

Этим методом обычно готовят растворы солей, таких как бура (Na₂B₄O₇×10H₂O), K₂Cr₂O₇. Количество вещества в растворе находят или по значению точно взятой массы навески (при ее переносе необходимо тщательно промыть бюкс), или рассчитывают методом разности, определяя точную массу бюкса сначала с навеской, а затем – пустого, уже после переноса вещества в колбу. В случае необходимости - концентрацию раствора заново пересчитывают с учетом фактически взятой массы навески.

Порядок приготовления раствора методом разведения из фиксанала показан на рисунке 4.11. Чтобы стандарт, полученный этим методом, был качественным и отвечал всем требованиям, необходимо исключить потери вещества при вскрытии ампулы и переносе его в колбу, а также следить, чтобы осколки ампулы не попали в раствор. Это во многом зависит от правильности обращения с ампулой.

 

 

Рисунок 4.11 – Способ приготовления растворов первичного стандарта

методом разведения из фиксанала: 1 – мерная колба Мора на 1л;

2 – нижний боек; 3 – воронка; 4 – ампула фиксанала; 5 – верхний боек.

 

Перед использованием, ампулу следует ополоснуть дистиллированной водой и только затем ее вскрывать специальным бойком. Сразу же после переноса вещества в колбу, нужно тщательно промыть ампулу дистиллированной водой, не менее, чем 6-ти кратным ее объемом. Этот метод приготовления первичного стандарта проще, чем по точным навескам, но уступает ему в точности. Его используют не только для получения растворов солей, но и различных кислот.

Так как для приготовления раствора первичного стандарта пригодны только точная мерная посуда и аналитические весы, то и к веществам, применяемым для этой цели, предъявляют ряд обязательных требований. В качестве первичного стандарта можно использовать только такие реактивы, которые характеризуются:

Ø высокой чистотой (обычно не хуже, чем 99,99 – 99,999% - квалификации ч.д.а. и о.с.ч.);

Ø точным соответствием формульному составу и относительно высокой молекулярной массой;

Ø устойчивостью при хранении как в твердом виде, так и в растворе (отсутствие процессов гидратации, гидролиза, окисления и карбонизации);

Ø простотой в приготовлении и хорошей растворимостью;

Ø необратимостью реакции при стандартизации, селективностью;

Ø возможностью точной фиксации Т. Э. каким-либо методом.

Вторичным стандартом называют такие стандартизированные растворы, которые устойчивы при хранении и могут быть использованы для стандартизации других растворов.

Вторичные стандарты готовят как растворы приблизительной концентрации любым известным методом, а перед употреблением - определяют их точную концентрацию путем стандартизациипо первичному стандарту. Поэтому при приготовлении вторичных стандартов не требуется высокая точность измерения массы вещества или объема раствора, как в случае первичных стандартов. Для этой цели вполне пригодны технохимические весы и неточная мерная посуда (цилиндры, мензурки, градуированные пробирки).

Примером раствора, обладающего свойствами вторичного стандарта, является соляная кислота. Ее разбавленные растворы могут храниться длительное время, до 1-го месяца и более, без заметного изменения концентрации. Бура, используемая в протолитометрии для стандартизации HCl, относится к первичным стандартам и готовится по точной навеске. Тогда, как рабочий раствор NaOH – свойствами стандарта не обладает вообще и его концентрацию приходится устанавливать заново при каждом использовании.