Cпособы выражения концентрации растворов

Концентрация- величина, выражающая относительное содержание

данного компонента в растворе.

Масcовая доля (w) растворенного вещества (В) показывает, какую часть от данной массы раствора mp составляет

масса растворенного вещества m(B):

w = m(B) / m_p, (2.1)

выражается в долях единицы или в процентах. В количественном анализе w(B), выражаемая в процентах, характеризует содержание компонента в твердом веществе или в растворе

w = m(B) / m_p · 100 (2.2.)

Молярная концентрация С(В) - отношение количества n(B) растворенного вещества В к объему Vр его раствора, размерность моль/л

С(В) = n(B)/Vp = m(B)/M(B) ·Vp, (2.3.)

где М(В) – молярная масса растворенного вещества, г/моль;

C(В) показывает количество вещества В в единице объема.

Численные значения С(В), выраженные в моль/л и в ммоль/мл равны.

Растворы с молярной концентрацией атомов, молекул, ионов называются молярными. Форма записи для раствора с концентрацией соляной кислоты 0,1 моль/л: с(HCl) = 0,1 моль/л; 0,1 M раствор HCl; 0,1 M HCl, где М – молярный.

Растворы с молярной концентрацией эквивалентов C_эк(В) - вещества В называются нормальными.

С_эк(В) = n_эк(В)/Vp = m(B)/M_эк(B) * Vp (2.4.)

где n_эк(В) количество эквивалентов вещества В, моль экв.;

M_эк(В) – молярная масса эквивалентов вещества В, г/моль экв.

Для серной кислоты в реакции

H₂SO₄ + 2 NaOH = Na ₂SO₄ + H₂O

форма записи для однонормального раствора серной кислоты:

С(1/2 H₂SO₄) = 1 моль/л или С_ЭК (H₂SO₄) = 1 моль экв./л; 1н Н₂SO₄,

где н – нормальный раствор.

Нельзя писать С(НСl) = 0,1 M или С_эк(H₂SO₄) = 1 н.

При совпадении численных значений молярной и нормальной концентраций (фактор эквивалентности f =1) употребляют “молярный”. Для 2 М NaOH не применять 2 н NaOH.

Связь между С(В) и С_ЭК (В): С(В) = С_ЭК (В) · f.

Титр раствора Т(В) - отношение массы m(B) растворенного вещества В к объему его раствора Vp, размерность г/мл

Т(В) = m(B) / Vp = С_ЭК (В) * М_ЭК (В)/1000, (2.5.)

Титр рабочего раствора В по определяемому веществу А - Т(В/А) – отношение массы m(A) определяемого вещества А к эквивалентному объему Vр рабочего раствора вещества В – титранта, размерность г/мл

Т(В/A) = m(A)/Vр = C_ЭК(В) · М_ЭК (A) /1000 (2.6.)

Титр по определяемому веществу показывает, какая масса определяемого вещества А реагирует с 1 мл рабочего раствора вещества В – титранта.

Массу m(A) определяемого вещества А рассчитывают по объему раствора вещества В – титранта, пощедшему на титрование и

а) по Т(В/А)

m(A) = T(B/A) · Vp(В) (2.7.)

б) по Т(В)

m(A) = T(B) * M_ЭК (А) /M_ЭК (В) (2.8.)

Например, титр раствора соляной кислоты по гидроксиду натрия Т(HCl/NaOH) = 0,002453 г/мл показывает, что 0,002453 г гидроксида натрия реагирует с 1 мл раствора соляной кислоты.

Пример 2.1. Вычислите объем раствора серной кислоты с массовой долей 9,3 % и плотностью 1,05 г/мл, необходимый для приготовления 40 мл 0,35 н раствора.

Решение. 1) Масса серной кислоты в 40 мл 0,35 н раствора

m(H₂ SO₄) = C_ЭК(Н₂SO₄) · M_ЭК (Н₂SO₄) · Vp = 0,35 · 98/2 · 0,04 = 0,686 г.

2) Объем 9,3 % раствора серной кислоты, в котором содержится 0,686 г Н₂SO₄

Vp(Н2SO4) = 0,686 · 100 / 9,3 · 1,05 = 7,02 мл

Пример 2.2. Раствор карбоната натрия титруют раствором соляной кислоты с титром 0,00365 г/мл. Вычислите титр кислоты по карбонату натрия.

Решение. T(HCl/ Na₂CO₃) = Сэк(HCl) · M_ЭК (Na₂ CO₃) / 1000

По уравнению реакции

Na₂CO₃ + 2 HCl = NaCl + CO₂ + H₂O

фактор эквивалентности f (Na2со3) = 1/2 и

М_ЭК (Na₂СО₃) = м (Na₂СО₃) * f = 106 * 1/2 = 53 г/моль

Концентрация кислоты

C(HCl) = T(HCl) * 1000/M(HСl) = 0,00365 *1000 / 36,5 = 0,1 моль/л

Титр соляной кислоты по карбонату натрия

Т(НСl/ Na₂СО₃) = 0,1 * 53 / 1000 = 0,0053 г/мл

2.2. РАСЧЕТ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА

В точке эквивалентности (ТЭ) количество эквивалентов определяемого вещества А равно количеству эквивалентов титранта В

n_эк (А) = n_'эк (В) (2.9.)

Нормальность раствора вещества А – С_ЭК(А) - показывает количество молей эквивалентов вещества А в одном литре его раствора, тогда 1 мл этого раствора содержит C_ЭК (А)/1000 моль эквивалентов вещества А. Отмеренный объем V(А), мл раствора вещества А содержит С_ЭК(А) · V(А) ммоль эквивалентов вещества А. т.е.

n_эк (А) = С_ЭК(А) · V(А) (2.10.)

Если при титровании затратили V(B) мл рабочего раствора (титранта) с нормальностью с_эк (В), то количество израсходованных ммоль эквивалентов титранта равно

С_ЭК(В) · V(B) = n_эк (В) (2.11.)

В точке эквивалентности

С_эк (А) *V(A) = c_эк (В) * V(B) (2.12.)

Наиболее рациональный способ расчета результатов анализа – вычисление количества эквивалентов определяемого вещества n_ЭК(А), связанного с массой вещества формулой

m(A) = n_ЭК(A) · M_ЭК(А) (2.13.)

При п р я м о м т и т р о в а н и и

· в методе о т д е л ь н ы х н а в е с о к найденное по формуле (2.11.) количество эквивалентов титранта умножают на молярную массу эквивалентов определяемого вещества

m(A) = С_ЭК (B) · V(B) · M_ЭК (А) / 1000 (2.14.)

· В методе п и п е т и р о в а н и я масса определяемого вещества

m(A) = С_ЭК(B) · V(B) · M_ЭК(А)· Vк/V(A) · 1000, (2.15.)

где С_ЭК(В) – нормальность раствора титранта, моль экв./л;

V(B) – объем раствора титранта, мл;

M_ЭК(A) – молярная масса эквивалента определяемого вещества, г/моль;

Vк – объем мерной колбы, в которой растворена навеска, мл;

V(A) – объем аликвотной части раствора определяемого вещества, мл.

Массовая доля определяемого вещества А в процентах

w(A) = m(A) / d · 100 (2.16.)

где d – навеска анализируемой пробы вещества, г.

Пример 2.3. Рассчитайте массу хлорида натрия в пробе, если на ее титрование израсходовано 19,56 мл рабочего раствора нитрата серебра с Т(AgNO₃/NaCl) = 0,00568 г/мл. Вычислите концентрацию титранта.

Решение. Т(AgNO₃/NaCl) означает, что 0,00568 г хлорида натрия реагирует с 1 мл раствора нитрата серебра, а масса хлорида натрия, прореагировавшая с 19,56 мл раствора нитрата серебра равна

m(NaCl) = Т(AgNO₃/NaCl) * Vp = 0,00568 * 19,56 = 0,1112 г.

Концентрация титранта

С(AgNO₃) = T(AgNO₃/NaCl) * 1000/ M(NaCl) = 0,00568 *1000/58,5 =

= 0,0972 моль/л.

Пример 2.4. На титрование раствора, полученного при растворении технического образца буры массой 0,2298 г, израсходовали 10,60 мл 0,1060 н раствора соляной кислоты. Вычислите массовую долю тетрабората натрия Na₂B₄O₇ * 10 H₂O в процентах в образце буры.

Решение. 1) На титрование израсходовано количество кислоты

n(HCl) = С(HCl) * V(HCl) = 0,1060 * 10,60 =1,124 ммоль = 0,001124 моль.

2) По правилу эквивалентности количество эквивалентов оттитрованной буры равно количеству эквивалентов кислоты, израсходованной на титрование,

n_ЭК (Na₂B₄O₇ * 10 H₂O) = n(HCl)

3) масса буры в образце

m(Na₂B₄ O₇*10H₂O) = n_ЭК(Na₂B₄O₇ * H₂O) * M_ЭК (Na₂B₄O₇ * 10 H₂O) =

= 0,001124 * 190,69 = 0,2143 г

4) массовая доля Na₂B₄O₇ * 10 H₂O в образце

w(Na₂B₄O₇ * 10 H₂O) = m(Na₂B₄O₇ *10 H₂O) / m (обр.) * 100 =

= 0,2143 / 0,2298 * 100 = 93,24 %

Пример 2.5. Вычислите массу гидроксида бария, если после растворения его в мерной колбе емкостью 250 мл и разбавления водой до метки на титрование 20,00 мл полученного раствора израсходовано 22,40 мл 0,09884 н раствора соляной кислоты.

Решение. 1) Нормальность полученного раствора гидроксида бария

С_ЭК[Ba(OH)₂] = С(HCl) * V(HCl)/V[Ba(OH)₂] = 0,09884 · 22,40 /20,00 = 0,1108 моль экв./л.

Масса гидроксида бария в объеме мерной колбы по формуле (2.15.)

m[Ba(OH)₂]=С(HCl) · V(HCL) · M_ЭК[Ba(OH)₂] =

= 0,09884 · 22,40 ·85,66· 250/20 · 1000 = 2,3730

КРИВЫЕ ТИТРОВАНИЯ

Кривые титрования - графическое изображение зависимости параметра системы, связанного с концентрацией титруемого вещества или титранта, от объема титранта или степени (доли) оттированности.

Степень оттитрованности f - отношение количества добавленного тиранта (n_Т) к исходному количеству титруемого вещества (n₀)

f = n_т / n₀ = (C_т · V_т) / (C₀ · V₀) (2.19.)

где С₀ и C_т - нормальные концентрации, моль экв./л, титруемого вещества и тиранта соответственно.

V₀ - исходный объем титруемого вещества, мл

V_т - добавленный объем титранта. мл.

При С₀ = С_т f = V_т / V₀ (2.20.)

Поскольку С₀ · V₀ = C_Т · V_ТЭ,

то f = V_Т /V_ТЭ (2.21.)

Cтепень оттитрованности f выражают в единицах или в процентах,

До начала титрования f = 0, до точки эквивалентности (ТЭ) f < 1(< 100), за ТЭ f > 1 (f > 100%), в ТЭ f =1 (100%).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: