Расчеты в титриметрическом анализе

Расчет результатов титриметрического анализа основан на принципе эквивалентности, в соответствии с которым вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.

Если определяемое вещество А реагируют с раствором титранта В по уравнению

ν_АА + ν_ВВ→ продукты реакции,

то эквивалентными массами этих веществ будут ν_А М (А ) и ν_В М( В ), где М( А ) и М( В ) − молярные массы веществ А и В, а ν_А и ν_В – стехиометрические коэффициенты, или стехиометрические числа компонентов реакции.

Уравнению можно придать вид

А + (ν_А/ν_В) В → продукты реакции,

где ν_А> ν_В ,это означает, что одна частица вещества А эквивалентна ν_А/ν_В частиц вещества В.

Отношение ν_А/ν_В обозначают символом f _экв (В) и называют фактором эквивалентности вещества В:

f_{э кв} (В)= ν_А/ν_В.

Фактор эквивалентности является безразмерной величиной равной или меньшей единицы.

Величину ν_А/ν_В В или равную ей f _экв (В) В называют эквивалентом или эквивалентной формой вещества В.

Во избежание каких-либо противоречий рекомендуется все реакции кислотно-основного взаимодействия привести к единой общей основе, которой может быть ион водорода. В окислительно-восстановительных реакциях количество реагирующего вещества удобно связать с числом электронов, принимаемых или отдаваемых веществом в данной полуреакции. Это позволяет дать следующее определение.

Эквивалентом называется некая реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалента одному иону водорода в кислотно-основных реакциях, или одному электрону в кислотно-восстановительных реакциях.

При использовании термина «эквивалент» всегда необходимо указывать, к какой конкретной реакции он относится.

Под условной частицей понимаются как реально существующие частицы (молекулы, ионы, электроны и т.д.), так и доли таких частиц (например. ½ иона) или их группы. Вместо термина «условная частица» используются также термины «структурный элемент», «элементарный фрагмент», «структурная единица» и др.

Единицей количества вещества - эквивалента является моль. Например, в реакции

Na OH + ½ H₂SO₄= ½ Na₂SO₄ + H₂O

f_{э кв} (NaOH) = 1; f _экв (H₂SO₄) = ½.

Эквивалент серной кислоты в этой реакции будет

f _экв (H₂SO₄)H₂SO₄ = ½ H₂SO₄.

Для реакции

H₃PO₄ + KOH= KH₂PO₄+ H₂O,

f _экв(H₃PO₄) = 1; f _экв(H₃PO₄) H₃PO₄= H₃PO₄,

а для реакции

H₃PO₄ + 2KOH = K₂HPO₄ + 2H₂O,

f_{э кв}(H₃PO₄) = ½ и f _экв(H₃PO₄) H₃PO₄ = ½ H₃PO₄.

В полуреакции

MnO^-₄ + 8H⁺ + 5e^- = Mn²⁺ + 5H₂O,

f_{э кв}(KMnO₄) = ¹/₅ и f _экв(KMnO₄)KMnO₄ = ¹/₅ KMnO₄.

Но в полуреакции

MnO^-₄ + 4H⁺ + 3e^- = MnO₂ + 2H₂O

f _экв(KMnO₄) = ¹/₃ и f _экв(KMnO₄) KMnO₄ = ¹/₃KMnO₄.

Фактор эквивалентности и эквивалент данного вещества являются не постоянными величинами, а зависят от стехиометрии реакции, в которой они принимают участие. Таким образом, фактор эквивалентности – это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной реакции окисления-восстановления.

Эквивалентом называют реальную или условную частицу вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной реакции окисления-восстановления – одному электрону.

Большое значение в титриметрическом анализе имеет понятие о молярной массе эквивалента (молярная масса эквивалента численно равна грамм- эквиваленту веществ Х по старой терминологии).

Молярной массой эквивалента вещества Х называют массу одного моля эквивалента этого вещества, равную произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества Х.

8) КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ. СУЩНОСТЬ МЕТОДА И ЕГО ВОЗМОЖНОСТИ. ИНТЕРВАЛ ПЕРЕХОДА ОКРАСКИ КИСЛОТНО-ОСНОВНЫХ ИНДИКАТОРОВ. КРИВЫЕ ТИТРОВАНИЯ.

Метод кислотно-основного титрования основан на реакциях взаимодей­ствия между кислотами и основаниями, то есть на реакции нейтрализации:

Н ⁺ + ОН ^- ↔ Н₂О

Рабочими растворами метода являются растворы сильных кислот (HCl, H₂S, НNОз и др.) или сильных оснований (NaOH, КОН, Ва(ОН)₂ и др.). В зависимости от титранта метод кислотно-основного титрования подразде­ляют на ацидиметрию, если титрантом является раствор кислоты, и алкалиметрию, если титрантом является раствор основания.

Рабочие растворы в основном готовят как вторичные стандартные раство­ры, поскольку исходные для их приготовления вещества не являются стан­дaртными, а затем их стандартизуют по стандартным веществам или стандарт­ным растворам. Например: растворы кислот можно стандартизовать по стан­дартным веществам - натрия тетраборату Na₂B₄О₇ ∙10Н₂О, натрия карбонату Nа₂СО₃ ∙10Н₂О или по стандартным растворам NaOH, КОН; а растворы ос­нований - по щавелевой кислоте Н₂С₂О₄ ∙ 2Н₂О, янтарной кислоте Н₂С₄Н₄О₄ или по стандартным растворам HCl, H₂SO₄, НNО₃.

Точка эквивалентности и конечная точка титрования. Согласно правилу эквивалентности титрование необходимо продолжать до тех пор, пока количе­ство прибавленного реагента не станет эквивалентным содержанию опреде­ляемого вещества. Наступающий в процессе титрования момент, когда коли­чecтвo стандартного раствора реагента (титранта) становится теоретически строго эквивалентным количеству определяемого вещества согласно опреде­ленному уравнению химической реакции, называют точкой эквивалентности.

Точку эквивалентности устанавливают различными способами, напри­мер по изменению окраски индикатора, приба-вляемого в титруемый рас­твор. Момент, при котором происходит наблюдаемое изменение цвета ин­дикатора, называют конечной точкой титрования. Очень часто конечная точка титрования не совсем совпадает с точкой эквивалентности. Как правило, они отличаются друг от друга не более чем на 0,02-0,04 мл (1-2 капли) титранта. Это то количество титранта, которое необходимо для взаимодей­cтвия с индикатором.

Дата добавления: 2015-08-09