Что такое поправочный коэффициент в химии

Что такое поправочный коэффициент в химии

Молярная концентрация эквивалентов сж,—это отношение количества вещества эквивалентов к объему раствора:

где пэкв—количество вещества эквивалентов X. Например,

c31tB(1/2H2SO4) = 0,l моль/л.

Применение термина «нормальность» не рекомендуется. Однако вместо единицы измерения моль/л допускается сокращение «Н-». Например, 1 н. H2S04, т. е. моль 1/2 молекулы H2S04.

Количественные соотношения веществ в титриметрическом анализе основаны на законе эквивалентов:

в химической реакции с п эквивалентами одного вещества всегда вступает во взаимодействие п эквивалентов второго н образуетси по п эквивалентов каждого продукта.

Для иллюстрации приведем ряд реакций:

КОН + НС1 = КС1+Н20 1 экв 1 экв 1 экв 1 экв

2NaOH + Н2С204 = Na2C204 + 2Н20 2 экв 2 экв 2 экв 2 экв

3 экв 3 экв 3 экв 3 экв

2Н20+ 02 =2Н20 4 экв 4 экв 4 экв 3H2S04 + 2Fe(OH)3 = Fe2(S04)3 + 6Н20 6 экв 6 экв 6 экв 6 экв

Молярные массы эквивалентов можно вычислить по экспериментальным данным.

Пример. Например, на нейтрализацию 0,2299 г кислоты израсходовано 0,1460 г NaOH. Найти молярную массу эквивалентов кислоты.

Массы и эквивалентные массы кислоты и щелочи связаны соотношением-.

где тк—масса кислоты, г; тщ—масса щелочи, г; M3„i%)—молярная масса эквивалентов кислоты; Мэкв(щ)—молярная масса эквивалентов щелочи. Подставим заданные значения:

Зная молярную массу эквивалентов кислоты, можно сделать вывод о природе кислоты. К найденному значению 63,00 близки молярные массы эквивалентов щавелевой и азотной кислот. Молярная масса эквивалента щавелевой кислоты А/Э„(1/2Н2С204-2Н20) = 63,033, а молярная масса эквивалента азотной кислоты A/3KB(HNO3) = 63,0!3. На этом примере мы видим, что задачи качественного анализа можно решать методами количественного анализа.

§ 5. ТИТР. РАСЧЕТЫ В ТИТРИМЕТРИИ

В титриметрическом анализе пользуются особым способом выражения концентрации —через титр.

Титр раствора—это отношение массы растворенного вещества к объему раствора:

Титр показывает число граммов вещества в 1 мл раствора. Например, T(H2S04) = 0,004904 г/мл. Это значит, что в 1 мл раствора содержится 0,004904 г H2S04.

Титр раствора по определяемому компоненту—это масса определяемого компонента Y, эквивалентная одному миллилитру растнора вещества X:

Титр по определяемому компоненту показывает число граммов определяемого вещества, реагирующее с 1 мл рабочего раствора или соответствующее 1 мл рабочего раствора.

Например, T(H2S04/Na0H) = 0,004000 показывает, что I мл H2S04 реагирует с 0,00400 г NaOH. Кроме того, в количественном анализе прибегают к поправочному коэффициенту.

Поправочный коэффициент К равен отношению истинной молярной концентрации эквивалентов с „ рабочего раствора к округленной молярной концентрации эквивалентов ст.

Поправочный коэффициент К представляет собой безразмерную величину. Он показывает, во сколько раз концентрация данного раствора больше или меньше выбранной точной концентрацив.

Например, если молярная концентрация эквивалентов H2S04 сЭкв = 0,1005, а округленная концентрация в данном случае 0,1000, то значение К определяется отношением

Коэффициент К можно представить как отношение практически взятой навески к теоретически рассчитанной навеске, т. е.

Практически взятая- навеска

Теоретически рассчитанная навеска

Источник

Рабочие растворы, их приготовление. Установочные (исходные) вещества. Поправочный коэффициент

Рабочие растворы, или титранты, получают растворе­нием точной навески (точно взвешенного вещества) хоро­шо очищенного исходного вещества в определенном объе­ме воды в мерной колбе и доводят водой до метки. Такие растворы можно приготовить только в том случае, если первичный стандарт, т.е. вещество, из которого готовят такой раствор, отвечает целому ряду требований: имеет хорошо известный состав, точно отвечающий химической формуле; устойчиво при хранении; легко растворяется в воде; обладает большой молярной массой (чем больше масса моля данного исходного вещества, тем меньше ошибка при взвешивании). Лишь немногие вещества удовлетворяют или почти удовлетворяют этим требовани­ям, и поэтому число веществ, пригодных в качестве пер­вичных стандартов, ограничено.

Например, растворы НСl, H₂SO₄, HNO₃ нельзя пригото­вить из точных навесок, так как эти исходные вещества содержат некоторое количество воды. Растворы NaOH или КОН поглощают СО₂ и воду из воздуха, и их растворы так­же нельзя приготовить из точных навесок. Растворы этих веществ готовят приблизительно, а затем приготовленные растворы стандартизируют, т.е. устанавливают концент­рацию точно. Эти растворы называются вторичными стан­дартами. Для их стандартизации применяют первичные стандарты. В качестве первичных стандартов использует­ся декагидрат тетрабората натрия Na₂B₄O₇ • 10Н₂О, оксалат натрия Na₂C₂O₄, дихромат калия К₂Сr₂O₇ и др.

Для приготовления рабочих растворов применяются также стандарт-титры, или фиксаналы. Это стеклянные ампулы, которые содержат точно известное количество вещества. Содержимое ампулы количественно переносят в мерную колбу на 1 л, после чего растворяют вещество и доводят объем водой до метки. Фиксаналы выпускаются промышленностью.

Иногда для выражения точной концентрации рабочего раствора пользуются так называемым поправочным коэф­фициентом К. Поправочный коэффициент равен отноше­нию экспериментально найденной точной молярной кон­центрации эквивалента C₁(1/zX) рабочего раствора к предполагаемой молярной концентрации эквивалента C₂(1/zX).

Поправочный коэффициент показывает, на какое число следует умножить объем раствора предполагаемой моляр­ной концентрации эквивалента, чтобы получить его точ­ную концентрацию. Например, имеется приблизительно 0,1 н. раствор, для которого К = 1,146. Тогда точное значе­ние нормальности раствора равно: 0,1 • 1,146 = 0,1146 н.

Это означает, что 0,1 н. раствор НСl при К = 1,146 в 1,146раз более концентрирован, чем 0,1 н. раствор. Следовательно, 1мл данного раствора соответствует 1,146мл 0,1 н. раствора. Если известна навеска растворенного х.ч. вещества и объем раствора, то поправка может быть вычислена из отношения:

К = Точно взятая навеска вещества

Рассчитанная навеска вещества

Пример. Из 1,340 г х.ч. NaCl приготовлено 200 мл рас­твора. Вычислите поправку этого раствора к 0,1 н. раствору.

Решение.В 200 мл 0,1 н. раствора NaCl должно содержаться:

58,45 • 0,1 • 200 / 1000 = 1,169 г

К = 1,340 / 1,169 = 1,146.

Если рабочий раствор приготовлен точно заданной концен­трации из фиксанала или по точно взятой навеске, то К = 1.

Поправочный коэффициент очень удобен при серий­ных определениях.

Дата добавления: 2014-11-13 ; просмотров: 75 ; Нарушение авторских прав

Источник

Титрованными растворами называются растворы точно известной концентрации, предназначенные для целей титриметрического анализа

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ КАЧЕСТВА ЛЕКАРСТВЕННОГО СРЕДСТВА

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Титрованные растворы ОФС
Взамен ГФ XII, 1ч., ОФС 42-0071-07

Титрованными растворами называются растворы точно известной концентрации, предназначенные для целей титриметрического анализа.

Концентрация титрованного раствора (титранта) обычно выражается его молярностью, титром или титром по определяемому веществу.

Молярность – это выраженное в молях количество растворённого вещества, содержащееся в одном литре раствора. Раствор, содержащий x молей вещества в одном литре раствора, обозначают xМ раствором.

, где

ν — количество растворённого вещества, моль;

V — общий объём раствора, л.

Титр – это выраженная в миллиграммах масса растворенного вещества, содержащаяся в одном миллилитре раствора (размерность – мг/мл).

Титр титранта по определяемому веществу – это выраженная в миллиграммах масса определяемого вещества, эквивалентная одному миллилитру данного титранта. Титр титранта по определяемому веществу вычисляют, исходя из молярности или титра титранта с учётом стехиометрических коэффициентов уравнения химической реакции, протекающей при титровании, и молярных масс реагирующих веществ (размерность – мг/мл).

Иногда концентрацию раствора выражают числом грамм-эквивалентов вещества в одном литре раствора. Такие растворы называются нормальными и обозначаются символом «н.». Грамм-эквивалентом называется число граммов вещества, равное его эквиваленту. Эквивалент вещества – это такое количество вещества, которое реагирует с 1,008 г водорода или вытесняет такое же количество водорода из его соединений. Величина эквивалентной массы определяется, исходя из химической формулы вещества и его принадлежности к тому или иному классу химических соединений. Из этого определения следует, что эквивалент данного вещества может изменяться в различных реакциях; величина его зависит от той конкретной реакции, в которой вещество участвует.

Для приготовления титрованных растворов применяют химически чистые вещества или промышленного производства стандарт-титры (фиксаналы) для титриметрии. Допускается приготовление титрованного раствора приблизительно требуемой концентрации, несколько большей, чем требуется по расчету, который при необходимости можно довести до нужной концентрации путем разведения или укрепления.

Приготовленные титрованные растворы стандартизуют двумя способами: по стандартному титрованному раствору или по точной навеске исходного стандартного вещества. Перед стандартизацией титрованный раствор необходимо тщательно перемешать. Концентрацию титрованных растворов определяют путем достаточного количества титрований (не менее трех).

Если титрованный раствор используют в количественном анализе, в котором конечную точку титрования определяют электрометрическим методом (например, методом амперометрии или потенциометрии), раствор стандартизуют тем же методом. Состав среды, в которой стандартизуют титрованный раствор, должен быть таким же, как и тот, в котором он будет использован.

Если концентрация приготовленного титрованного раствора отличается от теоретически заданной (например, из-за длительного хранения), то необходимо вычислить поправочный коэффициент (К), представляющий собой отношение фактически полученной концентрации титрованного раствора к теоретически заданной.

Вычисление поправочного коэффициента производят одним из указанных ниже способов.

Способ 1 – по навеске исходного стандартного вещества:

,

где а – навеска вещества, по которому устанавливают титр, г;

Т – количество вещества, по которому устанавливается титр,

содержащееся в 1 мл раствора заданной нормальности, г;

V – объем приготовленного раствора, израсходованный на титрование, мл.

Способ 2 – по титрованному раствору известной концентрации:

,

где V₀ – объем раствора вещества, по которому устанавливается титр, мл;

V – объем приготовленного раствора, израсходованного на титрование, мл;

K₀ – поправочный коэффициент раствора, по которому устанавливается титр.

Коэффициент К должен находиться в пределах от 0,98 до 1,02. Если коэффициент К отличается от указанных пределов (более чем на ±2 %), то раствор следует разбавить или укрепить на основании следующего расчета:

В случае разбавления раствора из величины К вычитают единицу и полученную разность умножают на 1000. Результат умножения соответствует количеству воды в миллилитрах, которое следует прибавить к каждому литру разбавляемого раствора. В случае укрепления из единицы вычитают коэффициент К и разность умножают на количество граммов исходного вещества, взятое для приготовления 1 л раствора. Полученное количество добавляют на каждый литр раствора. После этого раствор тщательно перемешивают.

Относительное стандартное отклонение при определении молярности не должно превышать 0,2 %

Титрованные растворы меньшей молярности можно приготовить посредством точного разведения более концентрированных титрованных растворов водой, свободной от углерода диоксида. Поправочные коэффициенты полученных разбавленных растворов такие же, как у исходных растворов. Исключение составляют титрованные растворы для окислительно-восстановительного титрования, которые после разбавления нуждаются в повторной установке титра. Методика установки титра должна быть приведена в фармакопейной статье.

Растворы с молярностью ниже 0,1 М готовят непосредственно перед использованием.

Так как при хранении концентрация титрованного раствора может измениться, необходимо перепроверять поправочные коэффициенты титрованных растворов. При описании титрованных растворов приведены особенности условий хранения и периодичность проверки коэффициента поправки отдельных титрованных растворов.

В описании каждого титрованного раствора указывается теоретическое содержание химически чистого вещества в миллиграммах в 1 мл раствора.

Титрованные растворы хранят при комнатной температуре, защищая их, при необходимости, от воздействия углерода диоксида и влаги воздуха и от прямых солнечных лучей.

Рекомендуется готовить, стандартизовать и использовать титрованные растворы при одной и той же температуре.

Источник

Раздел III. Расчеты в титриметрическом анализе

РАСЧЕТЫ В ТИТРИМЕТРИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ

1. ВЫЧИСЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ МАССЫ ЭКВИВАЛЕНТА ВЕЩЕСТВА

Эквивалентом называют реальную или условную частицу вещества, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной реакции окисления-восстановления – одному электрону.

Фактор эквивалентности fэкв.(А)=1/z – число, показывающее, какую долю эквивалент составляет от реальной частицы вещества А, рассчитывается на основании стехиометрии данной реакции.

Молярная масса эквивалента вещества А, M(1/zA) – масса одного моля эквивалента вещества А

В кислотно-основных реакциях у одной молекулы HCl в реакции участвует один атом водорода, поэтому эквивалент HCl равен молекуле HCl, а fэкв.(HCl) = 1; у одной молекулы NaOH в реакции участвует один ион ОН-, поэтому эквивалент NaOH равен молекуле NaOH, а fэкв.(NaOH) = 1.

В реакции H3PO4 + 2NaOH → Na2НРО4 + 2Н2О

одна молекула Н3РО4 реагирует с двумя молекулами, или с двумя эквивалентами, NaOH, поэтому fэкв.(Н3РО4) = ½ и М(½Н3РО4) = ½М(Н3РО4) = 49,00 г/моль.

В реакции NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCl + H2O

одна молекула хлорида аммония реагирует с одной молекулой, или одним эквивалентом, NаОН, поэтому fэкв.(NН4Сl) = 1 и молярная масса эквивалента NH4Cl равна его молярной массе 53,49 г/моль.

В окислительно-восстановительной реакции:

K2Cr2O7 + 3K2SO3 + 4H2SO4 → 4K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4H2O

в соответствии с уравнением полуреакции восстановления:

Cr2O72– + 14H+ + 6ē → 2Cr3+ + 7H2O

один ион Cr2O72– принимает 6 электронов, поэтому fэкв.(К2Сr2О7) = fэкв.( Cr2O72–) =1/6 и М(1/6К2Сr2О7) = 1/6 М(К2Сr2О7) = 49,03 г/моль.

В соответствии с уравнением полуреакции окисления:

SO32– + H2O – 2ē → SO42– + 2H+

один ион SO32– отдает два электрона, поэтому fэкв.(Nа2SО3) = fэкв.(SO32–) = ½ и М(½Nа2SО3) = ½М(Nа2SО3) = 63,02 г/моль.

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСТВОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ РАСЧЕТАХ В ТИТРИМЕТРИИ

Молярная концентрация вещества А в растворе С(А), моль/дм3 (моль/л) показывает число молей вещества А, содержащегося в 1 дм3 (л) раствора:

(3.1)

где n(А) – количество вещества A, моль;

m(А) – масса вещества A, г;

М(А) – молярная масса вещества A, г/моль;

Vр-ра – объем раствора вещества A, дм3 (л).

Молярная концентрация эквивалента вещества А С(1/zА), моль/дм3 (моль/л) – число молей эквивалента вещества A, содержащегося в 1 дм3 (л) раствора:

(3.2)

где n(1/z A) – количество вещества эквивалента А, моль, растворенное в V дм3 (л) раствора;

М(1/z A) – молярная масса эквивалента вещества А, г/моль;

1/z – фактор эквивалентности.

(3.3)

Титриметрический фактор пересчета (титр по определяемому веществу) t(Т/Х), г/см3 (г/мл) – число, показывающее, какая масса определяемого вещества X в граммах взаимодействует (соответствует) с 1 см3 (мл) титранта Т:

, (3.4)

где Т(Т) – титр титранта, г/см3 (г/мл);

М(1/z X) – молярная масса эквивалента определяемого вещества, г/моль;

М(1/z Т) – молярная масса эквивалента титранта, г/моль;

С(1/z Т) – молярная концентрация эквивалента титранта, моль/дм3 (моль/л).

Поправочный коэффициент F – величина, показывающая во сколько раз практические молярная концентрация эквивалента титранта С(1/zТ)пр., его титр Т(Т)пр. или титриметрический фактор пересчета t(Т/Х)пр. отличаются от соответствующих «теоретических» значений С(1/zТ)теор., Т(Т)теор. и t(Т/Х)теор., заданных в методике.

(3.5)

3. РАСЧЕТЫ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ РАСТВОРОВ

Для выполнения титриметрического анализа необходимы растворы определяемого вещества, титранты и другие растворы.

Титранты (растворы с точно известной концентрацией) делятся на первичные и вторичные стандарты.

Первичный стандарт – раствор, приготовленный из стандарта (стандартного или установочного вещества). Необходимая навеска стандарта взвешивается на аналитических весах и растворяется в мерной колбе заданного объема. Первичные стандарты применяют как для обычных титриметрических определений, так и для установления точной концентрации растворов вторичных стандартов.

Вторичные стандарты (стандартизированные растворы) – растворы веществ, не являющихся стандартами. Из таких веществ готовят растворы примерно известной концентрации, а затем устанавливают их точную концентрацию (стандартизируют), оттитровывая раствором первичного стандарта.

3.1. Расчет массы навески для приготовления раствора

Масса навески вещества А, необходимой для приготовления заданного объема раствора с известной концентрацией, равна:

,

если используется молярная концентрация вещества;

если используется молярная концентрация эквивалента вещества;

если используется титр вещества, и

если используется титриметрический фактор пересчета (титр по определяемому веществу).

3.2. Расчет концентрации приготовленного раствора

Значения концентраций приготовленных из навесок растворов рассчитывают по формулам (3.1 – 3.3).

3.3. Приготовление растворов путем разбавления более концентрированных растворов

При разбавлении раствора водой (или другим растворителем) количество вещества А и количество вещества эквивалента А не меняются, поэтому

следовательно, можно записать:

где индексы 1 и 2 относятся к растворам до и после разбавления, соответственно.

4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ТИТРАНТА

4.1. Вычисление молярной концентрации эквивалента титранта

4.1.1. Метод отдельных навесок

Навеска стандартного вещества массой m(А) растворяется в воде и полученный раствор титруется раствором титранта объемом V(Т). В этом случае закон эквивалентов имеет вид:

.

4.1.2. Метод пипетирования (аликвот)

Известный объем стандартного раствора V(А) с концентрацией С(1/z А) титруется раствором титранта объемом V(Т). В этом случае закон эквивалентов имеет вид:

4.2. Вычисление титриметрического фактора пересчета, титра и поправочного коэффициента титранта

Титр титранта Т(Т) (г/мл) рассчитывают по формуле

где М(1/z Т) – молярная масса эквивалента титранта, г/моль,

а а титриметрический фактор пересчета по определяемому веществу t(Т/Х) и поправочный коэффициент F – из выражений (3.4) и (3.5).

5. РАСЧЕТЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТИТРОВАНИЯ

5.1. Расчет массы определяемого вещества в анализируемом растворе или образце

5.1.1. Прямое титрование

В методе отдельных навесок навеска анализируемого образца массой m*, содержащая определяемое вещество, растворяется в воде (или другом растворителе) и полученный раствор титруется раствором титранта объемом V(T) с концентрацией C(1/zT). Закон эквивалентов в этом случае имеет вид:

где m(Х) – масса определяемого вещества X в навеске.

Отсюда масса определяемого вещества X в навеске равна:

При выполнении массовых анализов удобно рассчитывать массу определяемого вещества, используя титриметрический фактор пересчета (титр по определяемому веществу) t(Т/Х).

Если при титровании навески анализируемого образца израсходован объем титранта V(Т), л с титром по определяемому веществу t(Т/Х), то масса определяемого вещества равна:

При титровании аликвотной доли раствора определяемого вещества объемом V(Х) закон эквивалентов имеет вид:

Молярная концентрация эквивалента определяемого вещества равна:

а масса определяемого вещества в колбе объемом Vk:

При использовании титриметрического фактора пересчета

.

5.1.2. Заместительное титрование

К определяемому веществу X добавляется заведомый избыток реагента А и выделяется заместитель В в количестве, эквивалентном определяемому веществу:

Заместитель В титруется титрантом Т:

Закон эквивалентов для заместительного титрования имеет вид:

Поэтому формулы для расчета массы определяемого вещества имеют такой же вид, как и в случае прямого титрования.

5.1.3. Обратное титрование

К определяемому веществу добавляют известный избыток титранта Т1:

Затем избыток непрореагировавшего Т1 оттитровывают титрантом Т2:

Закон эквивалентов для обратного титрования имеет вид:

При титровании навески образца массой m(Х) закон эквивалентов принимает вид:

Масса определяемого вещества в навеске равна:

При титровании аликвотной доли раствора определяемого вещества V(Х) закон эквивалентов имеет вид:

откуда рассчитывают молярную концентрацию эквивалента X:

Масса определяемого вещества в объеме колбы равна:

5.2. Вычисление массовой доли определяемого

вещества в анализируемом образце

Массовая доля вещества X в анализируемом образце массой m* рассчитывается в долях:

или в процентах

где w(X) – массовая доля вещества X в образце,

w%(X) – массовая доля вещества X в образце, %,

Источник