Способи вираження вмісту розчиненої речовини у розчині.

Класифікація розчинів у титриметричному аналізі.

Розчини титриметичного аналізу класифікують:

І. За способом приготування:

а) Первинні стандартні розчини (або розчини з приготованим титром), їх готують розчиненням точної наважки первинної стандартної речовини (вихідної речовини) і розведенням одержаного розчину до певного об'єму, тобто одержують розчин з точно відомою концентрацією реагенту. Для приготування первинних стандартних розчинів використовують речовини: Na₂B₄O₇·10H₂O; Na₂CO₃; NaCl; KCl; K₂Cr₂O₇; Na₂C₂O₄. Для приготування таких розчинів також використовують «стандарт-титри» або фіксанали – це точна порція розчину або твердої речовини в скляній ампулі, яка містить 0,1 моль еквівалента речовини та розрахована для приготування розчину об'ємом 1 дм³ (1л) з молярною концентрацією еквівалента 0,1000моль/дм³.

Вимоги до первинних стандартних розчинів:

- кваліфікація «х.ч.»;

- стійкі на повітрі і розчині;

- хімічна формула відповідає хімічному складу речовини;

- велика молярна маса еквівалента;

- розчиняються у воді;

- форма речовини зручна для взяття наважки.

б) Вторинні стандартні розчини або стандартизовані (розчини з встановленим титром) – це розчини, концентрацію яких встановлюють за первинними стандартними розчинами. Для приготування вторинних стандартних розчинів використовують речовини: HCl; Н₂SO₄; NaOH; КОН; Ва(ОН)₂; NH₃·H₂O тощо.

Стандартизація– це процес встановлення точної концентрації речовини у розчині, який здійснюється титруванням.

ІІ. За призначенням розчини діляться на:

а) Установочні розчини – це розчини приготовлені з первинних стандартних речовин і використовуються для стандартизації робочих розчинів, тобто для встановлення концентрації або титру робочого розчину.

б) Робочі розчини або титранти – це розчини з точно відомою концентрацією, тобто стандартизовані, які використовуються для визначення концентрації невідомої речовини у розчині.

При розрахунках в кількісному аналізі використовують наступні терміни та поняття, які прийняті в Міжнародній системі одиниць (СІ).

Моль (n) – кількість речовини, яка містить стільки визначених умовних одиниць, скільки атомів міститься в 12 г вуглецю ¹²С, тобто 6,02045·10²³. Умовні одиниці – молекули, іони, електрони, радикали, а також частки молекул або частки іонів.

Молярна маса (М)– це маса 1 моль речовини. Основною одиницею молярної маси є кг/моль, на практиці використовується розмірність г/моль.

Хімічний еквівалент –це реальна або умовна частина речовини, яка взаємодіє з 1 моль атомів водню або заміщує його в реакції, а також може прийняти (віддати) 1 моль електронів в окисно-відновних реакціях.

Фактор еквівалентності (f_екв)_. – це число, яке показує яка частка реальної частинки речовини еквівалентна одному іону водню в конкретній кислотно-основній реакції або одному електрону в конкретній окисно-відновній реакції. Фактор еквівалентності може дорівнювати одиниці або бути менше одиниці та розраховується за стехіометричним рівнянням реакції. Наприклад в реакції

2HCl+Na₂CO₃=NaCl+H₂CO₃

фактор еквівалентності f_екв(Na₂CO₃)=1/2.

А в реакції

HCl+Na₂CO₃=NaCl+NaHCO₃

фактор еквівалентності f_екв(Na₂CO₃)=1.

Для калій манганат(VII) в кислому середовищі фактор еквівалентності f_екв(KMnO₄)=1/5, а в нейтральному та лужному середовищі f_екв(KMnO₄)=1/3 відповідно іонно-електронних рівнянь:

MnO₄^-+8H⁺+5e=Mn²⁺+4H₂O

MnO₄^-+2H₂O+3e=MnO₂+4OH^-

Молярна маса речовини еквівалента (М(f_екв(Х)Х) –це маса одного моль еквівалента цієї речовини, яка пов’язана з молярною масою співвідношенням:

Молярна концентрація речовини Х або молярність C(X), -це кількість моль розчиненої речовини в 1 літрі розчину.

, моль/дм³ або моль/л.

де m(X) – маса розчиненої речовини Х, г;

М(X) – молярна маса речовини Х, г/моль;

V – об’єм розчину, л;

n(X) – кількість моль розчиненої речовини Х.

Молярна концентрація речовини еквівалента (нормальна концентрація або нормальність) C(f_екв.(X)Х)- показує, скільки речовини еквівалента міститься в 1 літрі розчину. Розчин, в 1 л якого розчинений 1 еквівалент речовини, називається однонормальним розчином.

, моль/дм³ або моль/л

де М(f_екв(Х)Х) – молярна маса еквівалента речовини Х.

Титр розчину Т(Х) –цекількість грамів речовини, яка міститься в 1 см³ або 1 мл розчину.

, г/мл або г/см³

Для серійних визначень зручно використовувати в розрахунках таке поняття як титр розчину за визначуваною речовиною.

Титр розчину за визначуваною речовиною Т(Х/У)– це маса визначуваної речовини, яка еквівалентна 1 мл стандартного розчину. Наприклад, Т(HCl/NaOH) = 0,01 г/мл означає, що 0,01 г NaOH еквівалентний 1 мл стандартного розчину HCl.

Масова часткаречовини в розчині, W(%)- концентрація, яка визначається кількістю грамів речовини у 100 г розчину.

де m(Х) - маса розчиненої речовини; m - загальна маса розчину, яка складається з маси розчиненої речовини та маси розчинника:

m = (m(Х)+ m(р-ну)) або m=ρ(р-ну)·V.

В основі всіх обчислень у титриметричних методах аналізу лежить закон еквівалентів - речовини реагують у співвідношеннях, пропорційних їхнім хімічним еквівалентам. Згідно з цим законом в ТЕ:

тобто

В титриметричних методах аналізу концентрацію розчинів обчислюють до четвертої значущої цифри після коми. Нулі після коми не враховуються, а лише показують на якому місці стоїть перша значуща цифра.