Понятия, применяемые для обработки результатов титрования

Молярная масса – масса одного моля вещества. Размерность – г/моль.

Эквивалент – такое количество вещества, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях.

Эквивалентная масса Э_М – масса одного эквивалента вещества; масса вещества и количество эквивалентов связаны уравнением:

.

Зная молярную массу вещества, можно вычислить его эквивалентную массу по уравнению:

,

где М – молярная масса элемента, оксида, кислоты, основания или соли, г/моль; z – степень окисления элемента в продукте реакции, произведение числа атомов элемента и степени окисления элемента в оксидах, основность кислоты, кислотность основания, произведение числа атомов металла и степени окисления металла в соли, число электронов в реакции окисления-восстановления.

Молярная концентрация или молярность, С_М – число моль растворённого вещества в одном дм³ (л) раствора:

.

Нормальная концентрация или нормальность, С_N – количество эквивалентов, n_э2 растворённого вещества, содержащееся в одном литре раствора:

.

Титр – выраженная в граммах масса растворённого вещества, содержащаяся в 1 мл раствора. Титр вычисляют как отношение массы растворённого вещества к объёму раствора:

, г/мл.

Титр титранта по определяемому веществу – выраженная в граммах масса определяемого вещества, которая эквивалентна 1 мл титранта заданной концентрации:

,

где С_Т – концентрация титранта, моль/л, Э_М – эквивалентная масса определяемого вещества.

Массовая доля или процентное содержание w – соотношение масс растворённого m₂ вещества и раствора m_р-р, выраженное в долях или процентах:

.

Расчеты в титриметрическом анализе

Вычисления в титриметическом анализе основаны на законе эквивалентов для растворов:

,

где С_N – нормальная концентрация раствора пробы, V_a – объём аликвоты, C_T – нормальная концентрация раствора титранта, V_T – измеренный эквивалентный объём.

Вычисление объема аликвоты

Расчет объема аликвоты ведут исходя из предполагаемого объема титранта, который должен расходоваться на титрование. Чтобы выполнить требования точности титрования и избежать избыточного расхода титранта его объем обычно берут в пределах от 5 до 15 мл. Объем аликвоты можно вычислить по уравнению:

,

где 10 – предполагаемый объем расхода титранта, мл.

Вычисление навески исследуемого вещества

Массу навески исследуемого вещества m_н рассчитывают исходя из содержания анализируемого вещества в сухой пробе ω, объема мерной колбы V_K, в которой предполагается растворять навеску, концентрации С_Т и объема титранта V_T, объема аликвоты V_a:

,

где М – молярная масса анализируемого вещества, г/моль.

Вычисление концентрации анализируемого раствора

Вычисление концентрации анализируемого раствора выполняется на основании закона эквивалентов для растворов.

Нормальную концентрацию вычисляют по уравнению:

.

Молярную концентрацию рассчитывают по формуле:

.

Массовую концентрацию вычисляют по уравнению:

.

Вычисление массовой доли анализируемого вещества в сухой пробе

Для расчёта массовой доли анализируемого вещества в навеске сухой пробы можно воспользоваться уравнением:

,

где М – молярная масса анализируемого вещества, г/моль.

Кислотно-основное титрование

Аналитическая реакция – нейтрализация кислоты щёлочью или, наоборот, щёлочи кислотой. Эквивалентную точку определяют обычно с помощью цветных индикаторов.

Действие индикаторов

Индикаторами являются слабые органические кислоты или основания, у которых ионная и молекулярная формы имеют различную окраску. Например, фенолфталеин содержит фенольную функциональную группу, метилоранж – ароматическая сульфокислота с функциональной группой -SO₃H. Процесс их диссоциации в общем виде можно представить уравнением:

.

Константа диссоциации индикатора определяется уравнением:

.

Концентрации ионной и молекулярной форм в середине области перехода окраски индикатора равны между собой и рН перехода окраски индикатора равен логарифму константы диссоциации:

.

При цвет раствора будет обусловлен окраской ионной формы индикатора и, наоборот, при раствор будет окрашен молекулярной формой индикатора. Поэтому переход окраски происходит в области .

Фенолфталеин является очень слабой кислотой, поэтому он изменяет окраску от бесцветной к малиновой в слабощелочной области, при рН = 8,3 – 10. Метиловый оранжевый – кислота средней силы, изменяет окраску от красной к жёлтой в слабокислой области при рН = 3,7 – 5,1. Лакмус изменяет окраску от красной к синей в нейтральной области при рН около 7.

Кривые титрования

Кривые титрования – графические зависимости концентрации участника реакции, протекающей при титровании от объёма добавленного титранта. Для реакций кислотно-основного взаимодействия показателем концентрации участника реакции является рН раствора.

Различают теоретические и экспериментальные кривые титрования. Теоретический расчёт кривых титрования проводится по уравнению реакции и исходным концентрациям реагирующих веществ. Теоретические кривые титрования нужны для обоснованного выбора индикатора в данном титровании. Экспериментальные кривые титрования получают при измерении какого-либо свойства системы в ходе титрования (ЭДС, электропроводность и т.п.) в зависимости от объёма титранта. Экспериментальные кривые титрования нужны для определения точки эквивалентности.

Кривые кислотно-основного титрования позволяют проследить за качественными и количественными изменениями титруемого раствора и выбрать наиболее подходящий индикатор для определения точки эквивалентности (конца титрования).

При построении теоретических кривых титрования рассчитывают рН четырёх основных этапов:

1) до начала титрования;

2) титрование до точки эквивалентности;

3) точка эквивалентности;

4) после точки эквивалентности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: