Файл: физико-химические методы анализа.pdf

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

H2SO4 = эквивалента

эквивалент = 1/2 H2SO4

Коэффициент, показывающий какая часть участвующей в реакции частицы эквивалентна одному протону или одному электрону, называется фактором эквивалентности (fэкв). Величина обратная фактору эквивалентности называется эквивалентным числом (z).

Для реакции X fэкв = z = 1, для реакции Yfэкв = ½, а z = 2. Аналогично понятиям «количество вещества» и «молярная мас-

са» существуют понятия «количество эквивалента вещества» и «молярная масса эквивалента вещества». Например, в реакции Y 1

моль молекул серной кислоты соответствует 2 моль «половинок молекул» серной кислоты, а M(1/2 H2SO4) = 49 г/моль.

Понятие «эквивалент» отнюдь не является «священной коровой» в химии, а используется всего лишь для облегчения расчётов, так как позволяет проводить их без использования стехиометрических коэффициентов в уравнении соответствующей реакции. Для веществ, у которых формульная единица и эквивалент равны между собой (например, HCl или NaOH при кислотно-основном взаимодействии), лучше вообще не пользоваться понятием эквивалента.

Пусть нам необходимо найти массовую долю вещества ω(В),% имеющего молярную массу M(В), г/моль, в некотором анализируемом объекте, имеющем массу g, г. Для титрования используют раствор с молярной концентрацией эквивалента титранта C(fэквT ВT ). Для тит-

рования израсходовано V′, мл этого раствора.

146

Химические методы анализа

ω = С(fэквT ВT ) VT 10−3 fэкв M(B) 100%

g

С помощью полученной формулы можно рассчитать массовую долю вещества в анализируемом объекте в случае использования прямого титрования (либо титрования заместителя или косвенного) по методу отдельных навесок. Если используют метод обратного титрования, то вместо C(fэквT ВT )VT берут разность таких произведений

для двух титрантов / С(fэкв′ T В′T ) VT′ − C(fэкв′′ T В′T′ ) VT′′ / . При прове-

дении анализа методом пипетирования в расчётную формулу вводят множитель, называемый фактором разбавления ( Vк / Vп). Он пока-

зывает, какая часть раствора, приготовленного из навески, используется для титрования (т.е. составляет аликвоту). Если заранее рассчитана величина титра соответствия, представляющая собой произведе-

ние С(fэквT ВT ) fэкв М(В) 10−3 , то расчётная формула будет иметь следующий вид:

ω = TBT / В VT 100% g

Пример 12.2. Навеску массой 1,9500 г образца глазной мази, содержащей HgO, поместили в делительную воронку и растворили мазевую основу в 10 мл диэтилового эфира. К образовавшейся смеси прибавили раствор KI, а затем 10,00 мл 0,1045 М HCl. Для титрования избытка кислоты потребовалось 7,00 мл 0,0998 М NaOH. Рассчитайте массовую долю HgO в анализируемом образце.

Методика определения HgO в глазной мази сочетает в себе титрование заместителя и обратное титрование. При взаимодействии HgO и KI выделяются OH- ионы, которые затем определяют обратным титрованием. Реакция между HgO и KI протекает следующим образом:

HgO + 4KI + H2O → K2[HgI4] + 2KOH

ω(HgO) = (10,00 0,1045 − 7,00 0,0998) 10−3 216,6 1/ 2 100 =1,92% 1,9500

147

Раздел 2

ГЛАВА 13

Кислотно-основным называется титриметрический метод анализа, основанный на использовании протолитических реакций.

Кислотно-основное титрование может проводиться как в водной среде, так и в неводных растворителях.

КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ

Кислотно-основное титрование иногда называют методом нейтрализации. Такой термин является неудачным, поскольку в конечной точке титрования (как и в точке эквивалентности) титруемый раствор не обязательно должен стать нейтральным. Кроме того, понятие «нейтрализация» в теории Брёнстеда, как таковое, отсутствует, поскольку взаимодействие кислоты и основания не приводит к их исчезновению, а сопровождается образованием нового основания и новой кислоты.

13.1. Титранты и стандартные вещества

ТИТРАНТЫ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО ТИТРОВАНИЯ

вторичные стандартные растворы

148

Химические методы анализа

ПЕРВИЧНЫЕ СТАНДАРТНЫЕ ВЕЩЕСТВА В КИСЛОТНО-ОСНОВНОМ ТИТРОВАНИИ

Стандартизацию растворов титрантов можно проводить также с помощью вторичных стандартных веществ. Cтандартные растворы можно готовить из фиксаналов.

Стандартные растворы HCl и H2SO4 устойчивы при хранении. Их хранят при обычных условиях в закрытой посуде. Растворы щелочей поглощают CO2 из воздуха, поэтому их следует хранить в плотно укупоренной таре. Для предотвращения взаимодействия щёлочи и CO2 растворы защищают с помощью трубки, заполненной оксидом кальция или натронной известью. Исходный образец щёлочи, например, NaOH может содержать некоторое количество карбоната в качестве примеси. Для того чтобы получить раствор, свободный от этой примеси, поступают следующим образом: в свежепрокипячённой воде растворяют определённую навеску NaOH, так чтобы получился концентрированный раствор этого вещества. Полученный раствор оставляют на некоторое время в плотно укупоренной посуде. Карбонат натрия плохо растворим в концентрированном растворе NaOH и выпадает в виде осадка. Через некоторое время прозрачный раствор сливают с осадка и разбавляют до необходимой концентрации свежепрокипячённой водой.

Растворы щелочей, особенно концентрированные, не рекомендуется хранить в стеклянной посуде.

13.2. Обнаружение конечной точки титрования. Ки- слотно-основные индикаторы

Индикатором (лат. indicator - указатель) называется вещество, видимо изменяющее свои свойства (окраску, люминесценцию, раство-

149

Раздел 2

римость) при изменении концентрации какого-либо компонента в растворе. У правильно выбранного индикатора изменение окраски должно происходить в точке эквивалентности или вблизи неё.

обратимые, необратимые внутренние, внешние

ИНДИКАТОРЫ

Кислотно-основные индикаторы - слабые органические ки-

слоты или основания, кислотная (протонированная) и основная формы которых отличаются по окраске или флуоресценции, т.е. вещества, окраска или флуоресценция которых зависят от рН.

В качестве кислотно-основных индикаторов при титровании в водных растворах наиболее широко используются:

КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Метиловый оранжевый представляет собой двухцветный индикатор. Его основная форма окрашена в жёлтый цвет, а кислотная (протонированная) - в красный.

150