Стандартты ерітінділер дайындау

Стандартты (титрленген) ерітінділерді дайындаудың бірнеше жолы бар:

1. Алғашқы стандартты заттың дәл массасын аналитикалық таразыда өлшеп, оны өлшеуіш колбада еріту (стандарттық заттар, не фиксаналдар әдісі). Еріген заттың массасы (m) мен алынған ерітіндінің көлемі белгілі болса (V), бұл ерітіндінің титрін табу қиын емес: T = m/V.

Дәл массасын өлшеуге мынадай шарттарға жауап беретін заттар пайдаланылады:

а) Зат химиялық таза болуы керек, бөгде қоспалардың мөлшері 0,05-0,1 %- тен аспауы керек.

б) Заттың құрамы белгілі химиялық формулаға сәйкес болуы керек.

в) Қатты және ерітінді түріндегі заттың құрамы ауада сақтағанда тұрақты болуы керек.

г) Өлшеу қатесінің мәнін азайту үшін алған заттың молекулалық массасы үлкен болғаны қажет.

Тәжрибеде стандартты ерітінділер дайындауға жиі фиксаналдар пайдаланылады. Фиксанал – дәнекерленген шыны ампулаға салынған, 1 л белгілі концентрациялы (С(f_экв,Х)=0,1М ерітінді дайындауға сәйкес, дәл өлшенген зат. Фиксаналды пайдаланып ерітінді дайындау үшін ампуланың ішіндегі затты толығымен 1 л өлшем колбасында ерітеді.

2. Егер зат жоғарыда келтірілген шарттарға жауап бермесе, онда концентрациясы жуық мәнмен белгілі ерітінді дайында­лады да, оның дәл концентрациясы басқа стандартты ерітіндіні пайдаланып анықталады.

Ерітіндінің концентрациясын анықтағанда да және анализ жүргізгенде де титрлеудің келесідей екі жолын пайдалануға болады:

1. Алғашқы стандартты не анализдейтін заттың нақты мөл­шерін өлшем колбасында ерітеді, белгіге шейін сумен толтырып ерітіндіні дұрыстап араластырады. Ол үшін тығынмен жабылған колбаны бірнеше рет аударады. Осы ерітіндінің пипеткамен аликвотты мөлшерін алып, оны титрлейді.

2. Алғашқы стандартты (не анализдейтін) заттың массасы бір-біріне жуық жеке нақты мөлшерлерін алады, әрқайсысын суда ерітіп, алынған ерітінділерді титрлейді. Бұл әдіс жеке нақты мөлшерлер әдісі деп аталады.

Титриметриялық анализдегі есептеулердің негізі эквиваленттер заңдылығына сүйенген. Реакцияласатын заттардың эквиалентті мөлшерлері бір-біріне тең (n_Э1= n_Э2). Осыдан эквиваленттің молярлы концентрациясына ауыссақ химиялық анализдің негізгі есептеу теңдіктерін аламыз. Эквиваленттің молярлы концентрацияның анықтамасы бойынша ол 1 л ерітіндідегі еріген заттың мольэквивалент (мэкв), не 1 мл ерітіндідегі – миллимольэквивалент (ммэкв) мөлшері. Сондықтан, көлемнің осы концентрацияға көбейтіндісі (С₁(f_э) ^. V₁) осы көлемдегі заттың реакцияға қатысатын ммэкв мөлшерін көрсетеді. Екінші заттың да осындай ммэкв мөлшері реакцияға қатысады (С₂(f_э) ^. V₂), яғни С₁(f_э)^.V₁ = С₂(f_э)^.V₂ немесе

Мысалдар:

1. 25,00 мл тұз қышқылын титрлеуге 32,20 мл 0,0950 М натрий гидроксидінің ерітіндісі жұмсалады. Тұз қышқылы эквивалентінің молярлы концентрациясы неге тең?

С_HCl ^. V_HCl = С_NaOH ^. V_NaOH

2. 1 л 0,1 М тұз қышқылының ерітіндісін дайындау үшін оның 12,10 М ерітіндісінің қандай көлемін алу керек?

С΄_HCl ^. V΄_HCl = С΄΄_HCl ^. V΄΄_HCl

мл

3. 250 мл өлшемдік колбадағы барий гидроксидінің ерітіндісінен титрлеуге оның 20,0 мл алынды, онымен реакцияласуға 22,40 мл 0,09884 М HCl ерітіндісі жұмсалды. Барий гидроксидінің мөлшерін (m) табу керек.

Ba(OH)₂ + 2HCl = BaCl₂ + 2H₂O, f_экв (Ba(OH)₂ = 1/2

С(1/2Ba(OH)₂)^.V_Ba(OH)2= С_HCl^.V_HCl

20,00=0,09884^.22,40

М

Осыдан

250,0 мл ерітіндіде: m=T^. 250,0 = 0,009491 г/мл ^. 250,0 мл = 2,373 г Ba(OH)₂ бар.

Жалпы түрде:

4. 2,606 г техникалық сода 250,0 мл өлшемдік колбада ерітілген. Осы ерітіндінің 25,00 мл көлемімен әрекеттесуге 22,45 мл 0,1095 М тұз қышқылы жұмсалды (индикатор метил-оранж). Na₂CO₃-тің массалық үлесі неге сәйкес?

Метилоранж индикаторы қатысындағы реакцияның теңдігі:

Na₂CO₃ + 2HCl = H₂O + CO₂ + 2NaCl, f_экв.(Na2CO3) = 1/2

г.

Жеке нақты мөлшерлер әдісі бойынша есептеу.

Мысалдар:

1. 0,1590 г кез келген судың көлемінде еріген қымыздық қышқылын титрлеуге 24,60 мл NaOH ерітіндісі жұмсалған. Осы ерітіндінің эквивалентінің молярлы концентрациясы мен титрі неге сәйкес? (Қымыздық қышқылы – H₂C₂O₄^.2H₂O).

Бұл есепті шығару үшін екі реакцияға қатысатын заттың мольэквивалент мөлшерлерін табу керек. Реакция мынандай теңдікпен жүргендіктен:

H₂C₂O₄ + 2NaOH = Na₂C₂O₄ + 2H₂O, f_экв (H₂C₂O₄) = 1/2

M_r/f_экв(Х)М(Х)г/моль, немесе

Екінші жағынан NaOH ерітіндісінің бастапқы концентрациясы болса, ол 1 л ерітіндіде С мольэквивалент NaOH, не 1 мл-де С/1000 мольэквивалент NaOH бар екенін көрсетеді. Осыдан реакцияға қатысқан 24,60 мл NaOH ерітіндісіндегі мольэквивалент мөлшері:

Эквивалент заңдылығынан:

мэкв NaOH = мэкв H₂C₂O₄^.2H₂O

, осыдан

Бұл есепті ерітіндінің анықтайтын зат арқылы титрін пайдаланып та шығаруға болады – T_NaOH/H2C2O4._2H2O:

Бұл 1 мл NaOH ерітіндісі 0,006382 г H₂C₂O₄^.2H₂O -пен әрекеттесетінін көрсетеді. Эквивалентті нүктеде заттардың эквивалентті мөлшерлері әрекеттесетін болғандықтан:

Осыдан

2. Сірке қышқылының ерітіндісін титрлеуге 20,50 мл 0,1145М NaOH ерітіндісі жұмсалды. Есепте неше грамм сірке қышқылы болғаны?

Жоғарыда келтірілгендей NaOH-тың мольэквивалент мөлшері , реакцияға осыншама мольэквивалент (n_э(CH3COOH)) сірке қышқылы қатысады n_э(NaOH) = n_э(CH3COOH).

г.

3. Техникалық бураның 0,2298 г мөлшері судың белгісіз көлемінде ерітілді. Осы ерітіндіні титрлеуге 10,60 мл 0,1000 М HCl ерітіндісі жұмсалды. Таза бураның массалық үлесін табу керек.

Na₂B₄O₇+2HCl+5H₂O=4H₃BO₃+2NaCl

f_экв(бура) = ; n_э(бура) = n_э(HCl)

;

Кері титрлеу әдісі бойынша есептеу.

Анализдейтін ерітіндіге (В) стандартты ерітіндінің (А) артық мөлшері қосылады, артық қалған А-ның мөлшерін екінші бір стандартты ерітіндімен (С) титрлейді.

Мысалы, Фольгард әдісімен Cl^- ионының концентрациясын анықтау:

NaCl + AgNO₃ → AgCl¯ + Na NO₃ (артық қалған AgNO₃)

артық қалған AgNO₃ + NH₄SCN → AgSCN¯ +NH₄NO₃

Егер AgNO₃, NH₄SCN ерітінділері эквиваленттерінің малярлы концентрациялары және титрлеуге жұмсалған көлемдері белгілі болса, хлор-ионының мөлшерін былай табуға болады:

(С_AgNO3^. V_{AgNO3­ –} С_NH4SCN ^. V_NH4SCN) – хлор-ионымен реакцияласуға кеткен AgNO₃ ерітіндісінің миллимольэквивалент мөлшері.

Егер анализде өлшемдік колба мен пипетка пайдаланылса: