Первичные и вторичные стандарты

 

Для работы в титриметрическом анализе используют стандартные растворы, то есть растворы с точно известной концентрацией. Различают первичные и вторичные стандарты. Первичным стандартом является вещество, которое можно использовать для определения точной концентрации титранта. Растворы первичных стандартов готовят путем растворения взятой навески на аналитических весах в определенном объеме воды (в мерной колбе). К веществам, которые используются для приготовления первичных стандартов (установочное вещество), предъявляют ряд требований. Если вещество можно получить в химически чистом виде, оно устойчиво при хранении, сравнительно хорошо растворимо и если состав его строго соответствует определенной формуле, то точную концентрацию определяют по точной навеске. Кроме того, это вещество должно иметь, возможно, большую массу эквивалента. К таким веществам относятся, например, тетраборат натрия Na₂B₄O₇∙10H₂O, карбонат натрия Na₂CO₃, щавелевая кислота H₂C₂O₄∙2H₂O, дихромат калия K₂Cr₂O₇, хлорид натрия NaCl. Концентрация таких растворов рассчитывается по формуле:

, (18)

Титр Т – отношение количества граммов вещества, растворенных в 1 мл раствора. Растворы вторичных стандартов (титрантов, рабочих растворов) готовятся приблизительной концентрации, которую точно устанавливают путем титрования ими растворов первичных стандартов, то есть проводят стандартизацию. Объем раствора точно известной концентрации отбирают пипеткой, помещают в коническую колбу для титрования, титрант помещают в бюретку. Объем титранта, пошедший на реакцию с определяемым веществом, фиксируют по бюретки, концентрацию титранта рассчитывают по формуле:

(19)

Прежде, чем приступать к выполнению лабораторных работ по титриметрическому анализу, необходимо научиться проводить расчёты для приготовления и разбавления растворов, перехода от одних способов выражения концентрации к другим. Важной характеристикой любого раствора является концентрация. Под концентрацией раствора понимают количество вещества, растворенного в единице объема или массы раствора.

Рассмотрим способы выражения концентраций. Молярная концентрация с – отношение числа молей растворённого вещества в 1 л раствора:

, (20)

Эквивалентом называется некая реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или быть каким-нибудь другим образом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях. Подобный смысл вкладывается в термин «эквивалент» в случае реакций ионного обмена и в электрохимических методах анализа. При использовании термина «эквивалент» всегда необходимо указывать, к какой конкретной реакции он относится. На практике удобнее пользоваться понятием фактор эквивалентности. Фактор эквивалентности f_экв – число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции. f_{эк в} – безразмерная величина, причем .

Молярная концентрация эквивалентов с – отношение числа моль-эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора:

, (21)

Часто состав раствора выражают в доле компонента от общего количества вещества. Этот способ выражения состава заключается в независимости от агрегатного состояния анализируемого объекта. Доля означает отношение числа частей компонента к общему числу частей объекта. В зависимости от выбранной единицы различают молярную α, массовую ω, объемную φ доли:

(22)

(23)

(24)

Долю выражают в процентах, промиллях (ppt) – число частей на тысячу частей объекта; миллионных долях (ppm); миллиардных долях (ppb). Эти единицы измерения удобны для оценки малых концентраций веществ, при этом молярную α, массовую ω, объемную φ доли следует умножать на 10³, 10⁶, 10⁹ для получения удобного целого или близкого к нему числа. Например, 1 ppm соответствует 1∙10^-4% или 1 мкг/л.

Таблица 3

Формулы пересчёта концентрации растворов

Определяемая концентрация	Исходная концентрация
Массовая концентрация ω,%	Молярная концентрация с, моль/л	Молярная концентрация эквивалентов, моль/л
Массовая концентрация ω,%
Молярная концентрация с, моль/л
Молярная концентрация эквивалентов, моль/л
Титр, Т

М – молярная масса вещества, г/моль; М_э – молярная масса эквивалента вещества, г/моль; ρ – плотность раствора, г/мл.

 

В титриметрии используют три способа титрования: прямое, обратное и титрование заместителя.

В случае прямого титрования анализируемое вещество А взаимодействует с титрантом В, например: aA + bB → продукты реакции,

где a условная единица вещества A реагирует с b условными частицами вещества B. Следовательно, одна частица A эквивалентна (равноценна) частицам вещества B, т.е. , при этом необходимо помнить, что . В точке эквивалентности:

Это важное следствие из закона эквивалентов применяется при всех расчетах в титриметрии. Массу вещества (В), вступившего в реакцию, рассчитываем:

(25)

По уравнению реакции

М_э(А) – М_э(В)

т_А – т_В

откуда:

(26)

В том случае, когда для анализа берут не весь раствор анализируемого вещества V_общ, а только часть его V_а (аликвота), уравнение (25) умножают на . Если проводится анализ нескольких параллельных проб, удобнее рассчитать титр по определяемому веществу:

(27)

Титр по определяемому веществу показывает, какое количество г определяемого вещества реагирует с 1 мл титранта. Например, , показывает, что 1 мл Na₂CO₃ реагирует с 0,0049 г HCl.

Обратное титрование используется в тех случаях, когда реакция между А и В протекает медленно или нет подходящего индикатора для фиксирования точки эквивалентности. В этом случае к А добавляют избыток В и после завершения реакции между ними остаток В оттитровывают D. Количество молей эквивалента определяемого вещества в этом случае равно разности между количеством молей эквивалента веществ B и D:

(28)

Титрование заместителя применяют в том случае, когда невозможно провести прямое титрование, так как не соблюдается стехиометричность. В этом случае сначала проводят реакцию определяемого вещества с точно отмеренным объемом вспомогательного реагента, в результате чего получается соединение А' (заместитель), способное реагировать с титрантом В в строго эквивалентном соотношении.

Количество молей эквивалента при титровании заместителя всегда равно количеству молей эквивалента титранта:

Расчет т_А осуществляют по формуле (26).

---

Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 103; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!