Основные термины и единицы измерения в титриметрии
Решение задач в титриметрическом анализе
(Методическое пособие для самостоятельной работы студентов
По аналитической химии)
г. Екатеринбург
2008 г.
Составитель: Возякова Л.А. – преподаватель химии
Рецензент: Серебрякова А.И. – преподаватель химии
Настоящее пособие составлено в соответствии с учебной программой по аналитической химии и предназначено для самостоятельной работы студентов как очной, так и очно-заочной (вечерней) формы обучения.
В пособии представлены основные типовые задачи по количественному (титриметрическому) анализу по аналитической химии. Каждому типу задач предшествует решение, что поможет студентам в самостоятельной работе при изучении различных типов вычислений, применяемых как в аналитической практике вообще, так и в фармацевтическом анализе в частности.
Задачи расположены в порядке возрастания их сложности, имеются задания для самостоятельного решения и ответы к ним, что позволит студентам осуществлять самоконтроль при подготовке к занятиям
Рассмотрено и одобрено на заседании ЦМК химических дисциплин
Протокол № ___ от «___»____________2008 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Введение | |
| Задачи Iтипа | |
| Примеры решения задач Iтипа | |
| Задачи Iтипа для самостоятельного решения | |
| Задачи Iтипа (дополнительные) | |
| Дополнительные задачи Iтипа для самостоятельного решения | |
| Задачи IIтипа | |
| Примеры решения задач IIтипа | |
| Задачи IIтипа для самостоятельного решения | |
| Задачи IIIтипа | |
| Расчет массовой доли по способу прямого и косвенного титрования (титрования по заместителю) | |
| Примеры решения задач IIIтипа | |
| Задачи III типа для самостоятельного решения | |
| Вывод общей формулы расчета массовой доли по способу прямого титрования или косвенного титрования (по заместителю) | |
| Примеры решения задач расчета массовой доли по способу прямого титрования или косвенного титрования (по заместителю) | |
| Задачи расчета массовой доли по способу прямого титрования или косвенного титрования (по заместителю) для самостоятельного решения | |
| Расчет массовой доли по способу обратного титрования | |
| Примеры решения задач расчета массовой доли по способу обратного титрования | |
| Задачи расчета массовой доли по способу обратного титрования для самостоятельного решения | |
| Дополнительные задачи III типа (расчет массы навески) | |
| Примеры решения дополнительных задач III типа (расчет массы навески) | |
| Дополнительные задачи III типа (расчет массы навески) для самостоятельного решения | |
| Дополнительные задачи III типа (предварительный расчет объема рабочего раствора) | |
| Примеры решения дополнительных задач III типа (предварительный расчет объема рабочего раствора) | |
| Дополнительные задачи III типа (предварительный расчет объема рабочего раствора) для самостоятельного решения | |
| Ответы | |
| Литература |
Введение
Одним из профессиональных умений, формируемых на занятиях по аналитической химии, является умение делать расчеты по количественному анализу. При этом формируются такие профессиональные качества, как внимательность, аккуратность, ответственность за результаты работы.
Фармацевт должен уметь не только проводить анализ лекарственных препаратов, но и готовить и стандартизировать рабочие растворы, а значит, и готовить растворы исходных (стандартных) веществ. Исходя из этого, вытекает необходимость в умении решать эти типовые задачи.
I тип – Задачи по приготовлению растворов исходных (стандартных) веществ и
определению их концентрации.
II тип – Задачи по стандартизации рабочих растворов
III тип – Задачи по количественному анализу лекарственных средств и лекарственных препаратов.
Прежде чем перейти к решению задач, студент должен четко владеть основными понятиями и терминами, имеющими значение для титриметрического анализа, соответствующими рекомендациями ИЮПАК.
Основные термины и единицы измерения в титриметрии
| Термин | Форма записи | Единицы измерения | Определение | Примеры |
| Количество вещества | ν (ню) | моль | Моль- количество вещества, содержащее столько реальных или условных частиц, сколько атомов углерода содержится в 0,012 кг (12 г) изотопа углерода – 12 | ν (HCl)=2 моль ν (NaOH)=1моль ν (H2O2)=5моль |
| Молярная масса | Мм. | г/моль | Масса одного моль вещества. Это отношение массы вещества (m) к его количеству (в моль). Численно равна относительной массе вещества. | Мм(HCl)=36,46г/моль М.м(H2O2)=34,01г/моль Мм.(I2)= 253,8 г/моль |
| Фактор эквивалентности | fэкв. | безразм. | Число обозначающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции (реакция должна быть указана). Это величина обратная числу эквивалентности (Z). fэкв.= 1/Z | fэкв(H2O2)=1/2 fэкв(Na2S2O3)=1 fэкв(KMnO4)=1/5 fэкв(KBrO3)=1/6 fэкв(NaHCO3)=1 fэкв(Na2B4O7)=1/2 |
| Эквивалент | Э = fэкв. | безразм. | Это реальная или условная частица, которая эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции (то же, что и фактор эквивалентности) | Э = fэкв. fэкв.(H2SO4)=1/2 fэкв.(AgNO3)=1 fэкв.(I2)=1/2 |
| Молярная масса эквивалента | M1/z (M1/z= =Mм/Z) M1/z= =Mм • fэкв. | г/моль | Масса одного моль эквивалента, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества | M1/z(H2SO4)=Mм • ½= 49 г/моль M1/z(H2O2)=Mм • ½=17,005 г/моль M1/z(Na2B4O7 • 10Н2О) = Mм • ½= =190,7 г/моль |
| Молярная концентрация | См | моль/л (моль/дм3) | Это число моль вещества (количество вещества), содержащегося в 1л (1 дм3) раствора | С(NaNO2)=0,1моль/л = 0,1М C(Тр.Б.)=0,05моль/л = 0,05М |
| Молярная концентрация эквивалента (нормальность) | С1/z (N) | моль/л (моль/дм3) | Это число моль-эквивалентов вещества (количество вещества эквивалентов), содержащегося в 1л (1 дм3) раствора | С1/z(KMnO4)=0,1 моль/л С1/z(H2SO4)=0,05 моль/л С1/z (I2)= 0,02 моль/л |
| Титр раствора | Т | г/мл (г/см3) | Это масса растворенного вещества, содержащегося в 1мл (1см3) раствора | Т0,1моль/л(HCl)= 0,003646 г/мл Т0,1моль/л(Na2B4O7•10Н2О)=0,01907 г/мл |
| Титр рабочего раствора по определяемому веществу (титр соответствия) | Т раб/опр | г/мл (г/см3) | Это масса определяемого вещества в граммах, вступившего в реакцию с 1 мл (1см3) рабочего раствора | Т0,1моль/л(NaOH/HCl)=0,003646г/мл Т0,1моль/л(KMnO4/H2O2)=0,001701г/мл |
| Поправочный коэффициент | Кп (К) | безразм. | Число показывающее, во сколько раз «крепче» или «слабее» приготовленный раствор по сравнению с теоретически заданной концентрацией. (То есть во сколько раз титр и молярная концентрация эквивалента практически приготовленного раствора больше или меньше титра и молярной концентрации эквивалента теоретического раствора) | Кп 0,1моль/л(NaOH) =1,0015 Кп 0,1моль/л(KMnO4) = 0,9885 Кп 0,05М (Тр.Б.)=0,9954 |
| Массовая доля | ω | % | Отношение массы данного компонента, содержащегося в системе, к общей массе этой системы. (То есть это масса вещества, содержащегося в 100г раствора (смеси)) | ω (HCl) = 8,30% ω (H2O2) = 3,00% ω (NaCl) = 100,10% ω (CaCl2 • 6H2O) =50,05% |
При проведении расчетов необходимо учитывать точность расчета основных показателей. Молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, поправочный коэффициент, массу навески вещества считают с точностью до 4-х цифр после запятой; титр – до 4-х значащих цифр после запятой (значащими являются все цифры, отличные от нуля, сам нуль тоже может быть значащим, если он расположен между значащими цифрами или после них); массовую долю и обем рабочего раствора считают с точностью до 2-х цифр после запятой. При необходимости производится округление в соответствии с математическими правилами: то есть цифра 5 и более дает увеличение предыдущей на 1, а цифры менее 5 – отбрасываются.
Например:
С (NaNO2) = 0,050425 моль/л - считаем с точностью до 4-х цифр после запятой –
С (NaNO2) = 0,0504|25 моль/л - округляем и получаем - С (NaNO2) = 0,0504 моль/л
С1/z (KMnO4) = 0,100094 моль/л - считаем с точностью до 4-х цифр после запятой - С1/z (KMnO4) = 0,1000|94 моль/л - округляем и получаем - С1/z (KMnO4) = 0,1001 моль/л
Кп 0,1моль/л(NaOH) = 1,004356 - считаем с точностью до 4-х цифр после запятой -
Кп 0,1моль/л(NaOH) = 1,0043|56 - округляем и получаем - Кп 0,1моль/л(NaOH)= 1,0044
m (NaCl) = 0,113278 г - считаем с точностью до 4-х цифр после запятой –
m (NaCl)=0,1132|78 56 г - округляем и получаем - m (NaCl) = 0,1133 г
Т0,1моль/л(KMnO4/H2O2)=0,0017005г/мл - считаем с точностью до 4-х значащих цифр после запятой – Т0,1моль/л(KMnO4/H2O2)=0,001700|5г/мл - округляем и получаем - Т0,1моль/л(KMnO4/ H2O2)=0,001701г/мл
ω (HCl) = 8,3095% - считаем с точностью до 2-х цифр после запятой –
ω (HCl) = =8,30|95% - округляем и получаем - ω (HCl) = 8,31%
Для успешного решения задач необходимо хорошо знать все расчетные формулы. На начальном этапе рекомендуется выписать их на отдельный лист, чтобы формулы всегда были «под рукой». Далее эти формулы необходимо выучить наизусть!
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ: