Титранты (реактивы), применяемые в титриметрии

Раствор титранта должен иметь точно известную концентрацию.

По свойствам веществ и способу их приготовления титранты бывают двух типов: стандартные, с приготовленным титром, стандартизированные или с установленным титром.

Стандартные растворы или с приготовленным титром называют первичный стандартный раствор. Он готовится растворением точного количества чистого химического вещества в определенном объеме растворителя.

Растворы этого типа готовятся следующим образом. Рассчитывается навеска вещества для приготовления раствора определенной концентрации, взвешивается в чистом, сухом бюксе на аналитических весах (нет необходимости добиваться, чтобы взятая навеска точно отвечала рассчитанной, важно знать ее истинную величину, по которой можно рассчитать концентрацию полученного раствора), затем точно взятая навеска вещества количественно переносится в мерную колбу, растворяется в воде (или в другом растворителе), доводится объем полученного раствора до метки. Колба плотно закрывается пробкой и тщательно перемешивается раствор. Концентрация полученного раствора рассчитывается по точно взятой навеске.

Описанным выше способом можно готовить титрованные растворы только тех веществ, которые удовлетворяют следующим требованиям:

· Вещество должно быть химически чистым;

· Состав вещества должен строго соответствовать формуле;

· Вещество должно быть устойчивым при хранении и в твердом виде, и в растворе;

· Желательно, чтобы вещество имело возможно большую эквивалентную массу.

К первичным стандартным веществам относятся: Na2CO3, Na2B4O7*10H2O, Na2SO4, CaCO3, CaCI2, MgSO4, MgCI2, H2C2O4*2H2O, Na2C2O4, K2Cr2O7, бикарбонат натрия, бромат калия, иодат калия и другие.

Первый тип титрантов (с приготовленным титром) применяют в титриметрии для количественных определений тех или иных веществ и для установки титров второго типа - вторичных стандартных растворов.

Вторичный стандартный раствор - это растворы таких веществ, концентрация которых устанавливается (стандартизируется) по концентрации первичных стандартных растворов или готовится по известной массе вторичного стандартного вещества.

Ко второму типу титрантов относят растворы таких веществ, которые не удовлетворяют требованиям, предъявляемые к первичным стандартным веществам. К ним относятся: щелочи, растворы кислот HCI, H2SO4, HNO3, CH3COOH, KMnO4, AgNO3, Na2S2O3 и другие. При приготовлении этих растворов нет необходимости брать точную навеску вещества, так как при всей тщательности взятия навески нельзя получить раствор с известной концентрацией. Навеску вещества берут на технических весах, переносят в мерную колбу, растворяют ее и разбавляют полученный раствор до метки. Точную концентрацию раствора устанавливают (стандартизируют) титрованием первичных стандартных растворов.

Типовые расчеты в титриметрическом анализе. Способы выражения концентраций в титриметрическом анализе /молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр, титриметрический фактор пересчета /титр по определяемому веществу/, поправочный коэффициент/. Расчет массы стандартного вещества, необходимой для приготовления титранта. Расчет концентрации титранта при его стандартизации. Расчет массы и массовой доли определяемого вещества по результатам титрования.

Расчеты в титриметрии

Закон эквивалентов : вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах. В общем виде для любых реагирующих веществ по закону эквивалентов

n₁ = n₂,

где n - количество моль эквивалентов реагирующих веществ.

n = C_э V,

где С_э - молярная концентрация эквивалента , моль/л.

C₁V₁ = C₂V₂

При одинаковой концентрации растворов реагирующих веществ реакции идут между их равными объемами.

Например. На 10,00 мл раствора кислоты расходуется 10,00 мл раствора щелочи, если их концентрации равны 0,1 моль/л.

Титр ( Т ) раствора - это масса вещества, содержащегося в 1 мл раствора ( или в 1 см3 ), размерность - г/мл.

Т = m ( вещества ) / V ( раствора )

Т = С_э М_э / 1000

Способы выражения концентраций в титриметрическом анализе /молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр, титриметрический фактор пересчета /титр по определяемому веществу/, поправочный коэффициент/.

Эквивалент - условная или реальная частица, которая может присоединять,

высвобождать, замещать один протон в кислотно-основных реакциях или быть

эквивалентна одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Если определяемое вещество А реагирует с титрантом В по уравнению:

аА + вВ = cC + dD,

то из этого уравнения следует, что одна частица А эквивалентна в/а частицам

вещества В. Отношение в/а называют фактором эквивалентности и обозначают

fэкв.

Например, для кислотно-основной реакции

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄

fэкв(H₃PO₄) = 1

Молярной массой эквивалента (Mэ) вещества X называют массу одного моля эквивалента этого вещества, равную произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества X. Для молярной массы эквивалента в литературе встречается также термин "эквивалентная масса".

Таким образом, молярная масса эквивалента – это масса авогадрова числа эквивалентов (вообще говоря, условных частиц): Mэ=fэ×M, где M – молярная масса вещества (масса авогадрова числа молекул, т.е. реальных частиц). Следовательно, масса вещества может быть выражена из соотношений m=ν×M=ν×Mэ/fэ=n×Mэ, где n=ν/fэ – количество вещества эквивалента.

Отношение количества вещества эквивалента в растворе к объему раствора называется молярной концентрацией эквивалента: C(fэ(X)X)=n(fэ(X)X)/V.

Например, C(1/2 H2SO4) = 0,1 моль/л.

Молярная концентрация C(B) показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре раствора.

C(B) = n(B) / V = m(B) / (M(B) · V), где М(B) - молярная масса растворенного вещества г/моль.

Молярная концентрация измеряется в моль/л и обозначается "M". Например, 2 M NaOH - двухмолярный раствор гидроксида натрия. Один литр такого раствора содержит 2 моль вещества или 80 г (M(NaOH) = 40 г/моль).

Вместо обозначения единицы измерения моль/л допускается сокращение "н", происхождение которого связано с тем, что молярную концентрацию эквивалента называют также нормальной концентрацией. Например, 1н. H2SO4, т.е. 1 моль эквивалента H2SO4 на литр раствора. При использовании молярной концентрации эквивалента следует указывать реакцию, в которой применяется раствор данной нормальности, или приводить фактор эквивалентности.

Титр раствора — масса растворённого вещества в 1 мл раствора.

,

где: m1 — масса растворённого вещества, г; V — общий объём раствора, мл;

Титр по определяемому веществу (или титриметрический фактор пе-

ресчета) – это масса анализируемого вещества (в г), взаимодействующая с

1 мл титрованного раствора. Титриметрический фактор пересчета («титр») рассчитывают по фор-

муле:

где С – молярная концентрация титранта в моль/л;

M (1/ z ) _ молярная масса эквивалента определяемого вещества в г/моль.

В приготовленных титрованных растворах вычисляют поправочный коэффициент к молярной концентрации (К). Он представляет собой отношение полученной концентрации к теоретически заданной и должен быть в пределе 0,98-1,02. При больших отклонениях величины К титрованных растворов необходимо повысить концентрацию или разбавить раствор и вновь вычислить поправочный коэффициент.