Титриметриялық анализ нәтижелерін есептеу

1. Ерітінділердің концентрациясын белгілеу.

Молярлы концентрация, С_М әрпімен белгіленеді, 1 дм³ (л) ерітіндідегі еріген заттың моль санын n_A, не 1 см³ (мл) ерітіндідегі еріген заттың миллимоль санын көрсетеді. Заттың бір молі оның граммен не миллиграммен алынған молярлы массасы М(X): n(моль)=m(г)/М(X)г/моль; n(ммоль) = m(мг) / М(X) г/ммоль. Ерітіндідегі еріген заттың массасын (m) табу үшін оның моль санын бір мольдің массасына (молярлық масса) көбейту керек. Мысалы, концентрациясы 0,2 M күкірт қышқылының ерітіндісінде C_H2SO4=0,2 M=0,2 моль/л; M(H₂SO₄)=98,08 г/моль;

m(H₂SO₄)=0,2 моль/л ^. 98,08 г/моль=19,6 г/л, яғни 19,6 г H₂SO₄ бір литр ерітіндіде еріп жүр. Жалпы түрде m(X)=С ^. M(X).

Эквиваленттің молярлы концентрациясы С(f_э, Х) әрпімен белгіленеді, 1 дм³ (л) ерітіндідегі еріген заттың мольэквивалент санын n_Э, не 1 см³ (мл) ерітіндідегі еріген заттың миллимольэквивалент санын көрсетеді. Мысалы,

H₂­SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O,

не 1/2H₂SO₄+NaOH=1/2Na₂SO₄+H₂O

мольэквивалент H₂SO₄=1/2 моль H₂SO₄

1/2 – эквиваленттік фактор деп аталады – f_экв. Қышқылды-негіздік реакцияларда f_экв әрекеттесуге қатысқан сутек иондарының санымен, ал тотығу-тотықсыздану реакцияларында тотығу, не тотықсыздану реакциясына қатысқан электрондар санымен анықталады.

f_экв мәні жүретін реакцияның теңдігіне байланысты 1сутегі ионына не 1 электронға сәйкес (эквивалентті) заттың (ион, молекула т.б.) үлесін көрсетеді:

H₃PO₄+NaOH=NaH₂PO₄+H₂O f_экв(H₃PO₄)=1

H₃PO₄+2NaOH=Na₂HPO₄+2H₂O f_экв(H₃PO₄)=½

H₃PO₄+3NaOH=Na₃PO₄+3H₂O f_экв(H₃PO₄)=1/3

не KMnO₄+5FeCl₂+8HCl=MnCl₂+5FeCl₃+4H₂O+KCl

MnO₄^-+8H⁺+5e→Mn²⁺+4H₂O f_экв(KMnO₄)=1/5

Fe²⁺–1e→Fe³⁺f_экв(Fe)=1

С(f_э, Х) концентрациясы арқылы берілген ерітіндідегі еріген заттың массасын табу үшін оның мольэквивалент санын бір мольэквиваленттің массасына n(М_э) көбейту керек. Бір мольэквиваленттің массасы молярлық масса мен эквиваленттік фактордың көбейтіндісіне тең:

Мысалы, мольэквивалент H₂SO₄–M(1/2 H₂SO₄)=f_экв(H₂SO₄) ^. M(H₂SO₄)=1/2 ^. 98,08=49,04 г/моль.

Мольэквивалент KMnO₄–M(1/5 KMnO₄)=f_экв(KMnO₄) ^. M(KMnO₄)=1/5^.158,0=31,6 г/моль.

С(1/2H₂SO₄)=0,1М=0,1^. f_экв моль/л, m(H₂SO₄) = 0,1f_экв(H₂SO₄) M(H₂SO₄) = 0,1 моль/л . 98,08 г/моль = 4,904 г/л

C( KMnO₄)=0,5М,

m(KMnO₄)=0,5^.M( KMnO₄)=0,5^. f_экв(KMnO₄);

m(KMnO₄)=0,5 моль/л ^. 31,16 г/моль=15,8 г/л.

Жалпы түрде m(X)=С_н ^. f_экв ^. M(X).

Ерітіндінің титрі, Т әрпімен белгіленеді, ол – 1 мл ерітіндідегі еріген заттың грамм, не миллиграмм мөлшері.

Егер ерітіндінің молярлы, не нормальды концентрациялары белгілі болса бұл ерітіндінің титрін былай табуға болады:

; не

Керісінше ерітіндінің титрі белгілі болса, оның молярлы не нормальды концентрациясы жеңіл табылады:

; ;

Мысалы, 250 мл ерітіндіде 24,52 г H₂SO₄ еріп жүр. Осы ерітіндінің Т, С_М және С_н (f_экв = 1/2) неге тең деген сұраққа былай жауап беруге болады:

Жұмысшы ерітіндінің анықтайтын зат арқылы титрі – T_Ж/А, бұл анықтайтын заттың 1 мл жұмысшы ерітіндімен әрекеттесетін грамм мөлшері.

Мысалы, T_H2SO4/CaO=0,004679 г/мл, 1 мл күкірт қышқылы 0,004678 г CaO-мен әрекеттеседі. Ерітіндінің эквивалентінің молярлы концентрациясы белгілі болса, оның анықтайтын зат арқылы титрін табу қиын емес:

;

.

Ерітіндінің концентрациясын анықтайтын зат арқылы титрмен белгілеудің тиімділігі – анализдің нәтижесін есептеу жеңілденеді: m_А=V_Ж ^. Т_Ж/А. Мысалы, темір анықталатын ерітіндіні титрлеуге 20,00 мл Т_KMnO4/Fe=0,005850 г/мл KMnO₄ ерітіндісі жұмсалады. Егер 1 мл KMnO₄ ерітіндісі 0,005850 г темірмен әрекеттесетін болса, онда 20,00 мл KMnO₄ 20,00 мл ^. 0,005850 г/мл грамм темірмен әрекеттеседі:

m_Fe = T_{KMnO4/ Fe} ^. V_KMnO4= 0,005850 г/мл ^. 20,00 мл = 0,1170 г.

Ерітіндінің проценттік концентрациясы (С %) 100 г ерітіндідегі еріген заттың грамм мөлшерімен белгіленеді. Мысалы, 3 % NaCl ерітіндісі десе, ол 100 г ерітіндіде 3 г NaCl және 97 г су барын көрсетеді.

Процентті концентрациядан молярлы не эквиваленттің молярлы концентрациясына ауысу үшін ерітіндінің тығыздығын еске алу керек. Ерітіндінің массасы (Р), оның тығыздығы (r) және көлемінің (V) арасындағы байланыс P = V ^. r, не V = .

Мысалы, тығыздығы 1,14 г/мл 20,0 % күкірт қышқылының молярлы және эквивалентінің молярлы концентрацияларын табайық: f_экв (H₂SO₄) = 1/2. Алдымен 100 г 20,0 % ерітіндінің алатын көлемін табамыз: V= = 87,7 мл. 20,0 % ерітіндінің 100 г не 87,7 мл мөлшерінде 20,0 г H₂SO₄ бар. Содан кейін бұл ерітіндінің титрін, молярлығын және эквиваленттің молярлы концентрациясын табамыз:

.

Жалпы түрде:

;