Что такое гравиметрический фактор F - Основы аналитической химии

Если мы знаем A - навеску анализируемой пробы, b - массу осадка и его состав, то мы можем вычислить содержание определяемого вещества X.

X = a*F*100/b

Где, F - фактор пересчета, представляющий собой отношение атомной массы определяемого вещества (или величины, кратной атомной массе) к молекулярной массе соединения в осадке.

    5. Как вычислить концентрацию титруемого раствора, если известна:
      А) концентрация рабочего раствора; Б) титр рабочего раствора.

Концентрацию растворов в титриметрическом анализе часто выражают через титр, то есть указывают, сколько граммов растворенного вещества содержится в 1 Мл раствора. Еще удобнее выражать их через нормальность.

Как известно, нормальность - это число, показывающее, сколько грамм-эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 л раствора.

Растворы, содержащие один грамм-эквивалент вещества в 1 литре, называются нормальными (или однонормальными).

Если нормальность растворов различна, то раствора, нормальность которого больше, пойдет при титровании в соответствующее число раз меньше по объему. Следовательно, затрачиваемые при титровании объемы растворов обратно пропорциональны их нормальностям. Если объем и нормальность одного из растворов, реагирующих между собой при титровании, обозначить соответственно через V1 и N1, а другого через V2 и N2, то

(1)

А) пусть N1 и V1 - концентрация и объем рабочего раствора соответственно.

Пусть V2 - объем титруемого раствора, тогда исходя из формулы (1) находим концентрацию (нормальность) титруемого раствора N2:

(2)

Б) пусть Т - титр рабочего раствора, МЭ - молярная масса эквивалента, тогда N (концентрация) рабочего раствора находим по формуле:

Затем вычисляем концентрацию титруемого раствора по формуле (2).

Задача № 4.

Какие величины используют для оценки точности результата анализа

Точность результата - это его воспроизводимость, которая характеризуется разбросом ряда отдельных измерений, проведенных одним и тем же методом. Ошибки количественных определений, как и при любых других измерениях, можно выразить различно. По способу выражения они разделяются на Абсолютные И Относительные. В большинстве случаев интерес представляет не абсолютная, а относительная ошибка определения.

Абсолютная ошибка.

Разность между полученным результатом (D1) и истинным (D) (или наиболее достоверным) значением определяемой величины, выраженная в абсолютных единицах, называется абсолютной ошибкой:

Относительная ошибка.

Отношение абсолютной ошибки (ДD) к истинному значению (РD1Р) определяемой величины называется относительной ошибкой:

Важное значение о точности определения имеют:

Среднее отклонение (бСр), которое представляет собой среднее арифметическое отдельных отклонений от средней величины

(n-число определений). Чем меньше бСр, тем точнее определение.

Для оценки точности также вычисляют:

    1. среднюю квадратичную ошибку 2. среднюю квадратичную ошибку среднего арифметического 3. коэффициент нормированных отклонений 4. интервальное значение измеряемой величины.

Задача № 14.

Какими свойствами осадков руководствуются при выборе промывной жидкости

При промывании имеет существенное значение вопрос о том, чем промывать данный осадок. Выбор зависит от свойств осадка и от его дальнейшей обработки. Например, если осадок после промывания будут прокаливать, его можно промывать летучими электролитами, если его будут высушивать при сравнительно низких температурах (80-120?С), промывать его нужно такими жидкостями, которые при высушивании полностью удаляются. При выборе промывной жидкости руководствуются следующими свойствами осадков:

    1. Промывание раствором осадителя. Только иногда растворимость получаемых при осаждении соединений так мала, что с ней можно не считаться. Поэтому в промывную жидкость необходимо вводить осаждающий ион, например, промыть осадок разбавленным раствором осадителя. 2. Промывание раствором электролита. При промывании многих осадков чистой водой происходит так называемая Пептизация Осадка, то есть переход его в коллоидное состояние, затем образовавшийся коллоидный раствор проходит через фильтр, и часть осадка теряется. Это явление объясняется тем, что при промывании чистой водой из осадка постепенно вымывается электролит-коагулянт., а также все другие электролиты. Для того чтобы помешать этому ненужному явлению, приходится промывать осадок не чистой водой, а разбавленным раствором какого-либо электролита. Тогда удаляемые из осадка адсорбированные ионы заменяются ионами, содержащимися в промывной жидкости, то есть происходит так называемая Обменная адсорбция. 3. Промывание веществами, подавляющими гидролиз осадка. Иногда осадки при промывании чистой водой подвергаются гидролизу, и поэтому может повыситься растворимость осадка или весовая форма окажется уже не индивидуальным веществом со строго определенной химической формулой. Чтобы препятствовать этому, промывание ведут раствором вещества, подавляющего гидролиз осадка. 4. Промывание водой. Когда же не приходиться опасаться ни потерь от растворимости, ни образования коллоидных растворов, ни гидролиза, осадки просто промывают дистиллированной водой. Промывную жидкость лучше использовать горячей, так как благодаря уменьшению коэффициента вязкости с повышением температуры горячие жидкости фильтруются быстрее холодных. Но надо учитывать и то обстоятельство, что с повышением температуры возрастает потеря от растворимости осадка. Вследствие этого осадки, растворимость которых возрастает с повышением температуры, необходимо промывать не горячей, а холодной промывной жидкостью.

Задача № 24.

Почему тетраборат натрия считают универсальным стандартным веществом для кислотно-основного титрования. Напишите уравнения реакций, укажите фактор эквивалентности. Вычислить молярную концентрацию и титр раствора хлороводородной кислоты, если на титрование 0,4217 г буры израсходовано 17,50 мл этой кислоты.

По методу кислотно-основного титрования можно, пользуясь титрованным раствором какой-либо кислоты, проводить качественное определение щелочей (ацидиметрия) или, пользуясь титрованным раствором щелочи, количественно определять кислоты (алкалиметрия). В качестве стандартных веществ при установке титров кислот чаще всего применяют тетраборат натрия (буру) Na2B4O7-10H2O. Он удобен, потому что путем перекристаллизации при 60?С и при высушивании на воздухе эту соль легко получить практически свободной от примесей и точно соответствующей своей формуле. Также это вещество достаточно устойчиво в широких пределах влажности воздуха и имеет большую эквивалентную массу (190,7), что понижает относительную ошибку при взятии навесок. Раствор тетрабората натрия обладает сильнощелочной реакцией и может титроваться кислотами. По тетраборату натрия устанавливают концентрацию кислот

Фактор эквивалентности тетрабората натрия : ? моль.

Решение задачи:

Нормальность раствора кислоты находим по формуле:

Титр раствора находим по формуле:

Ответ: 0,1264 моль/г;

0,0046 г/мл.

Задача № 34.

Приготовление и хранение стандартного раствора перманганата. От чего может изменяться нормальность раствора после его приготовления? Каким образом проводится стандартизация раствора KMnO4. Навеску 2,00 г образца H2C2O4-2H2O, содержащего инертные примеси, растворили в 300 мл воды. На титрование 25 мл этого раствора затратили 24,50 мл 0,1064 н раствора перманганата калия. Определите массовую долю H2C2O4-2H2O в образце.

Титрование перманганатом проводят без индикатора. Поскольку одна капля раствора KMnO4 Даже при концентрации его, равной 0,01 н., окрашивает в конце титрования 50 мл раствора в отчетливый розовый цвет, нет надобности употреблять 0,1 н. растворы перманганата. Обычно применяют его 0,02-0,05 н. растворы. Перманганат всегда содержит примеси продуктов восстановления, например, MnO2. Кроме того, он легко разлагается под влиянием восстановителей - аммиака, органических веществ, попадающих в воду с пылью, и т. п. Вследствие этого концентрация раствора KMnO4 в первое время после приготовления несколько уменьшается. Поэтому осадок MnO2 необходимо удалить, так как он каталитически ускоряет разложение KMnO4. Также перманганат окисляет резину, корковые пробки, бумагу и другие вещества, поэтому необходимо избегать соприкосновения раствора с ними. Нельзя фильтровать раствор KMnO4 Через бумажные фильтры, а необходимо пользоваться стеклянными фильтрующими тиглями.

Хранить раствор перманганата нужно в темноте или в склянках из темного стекла, так как свет ускоряет разложение KMnO4:

Титрованный раствор перманганата приготовить по точной навеске нельзя, титр необходимо устанавливать через 7-10 дней после приготовления. Для установки титра можно применять Na2C2O4 и H2C2O4-2H2O. Оба эти вещества должны быть химически чистыми и строго соответствовать своим формулам. Протекающая при титровании этих веществ перманганатом суммарная реакция соответствует уравнению:

Находим молярную массу эквивалента перманганата:

Решение задачи.

Находим концентрацию H2C2O4-2H2O:

Находим массу щавелевой кислоты:

Находим массовую долю щавелевой кислоты:

%

Ответ: 98,54 %.

Задача № 44.

Какие приемы используют для стабилизации раствора тиосульфата натрия?

Какой объем раствора пероксида водорода, приготовленного разбавлением 20 мл 3%-ного раствора с плотностью 1 г/мл до 250 мл нужно взять, чтобы на титрование (после обработки KI и HCl) пошло 25,00 мл 0,0450 н тиосульфата натрия?

Тиосульфат натрия Na2S2O3-5H2O представляет собой кристаллическое вещество. Он является соединением сравнительно неустойчивым: например реагирует с угольной кислотой, растворенной в воде, но влияние CO2 можно значительно уменьшить, если к раствору добавить 0,1 г Na2CO3 на 1 л раствора:

Хранить раствор Na2S2O3 нужно в бутылях, защищенных от двуокиси углерода трубкой с натронной известью или аскаритом. В дальнейшем титр раствора начинает медленно уменьшаться, поэтому его необходимо периодически проверять. Уменьшение титра происходит и из-за окисления Na2S2O3 кислорода воздуха, и из-за разложения его микроорганизмами (тиобактериями), являющегося наиболее важной причиной нестойкости растворов тиосульфата. Для предупреждения этого разложения рекомендуют в качестве антисептика прибавлять на 1 л раствора около 10 мг иодида ртути HgI2. также нужно хорошо защищать раствор от света, благоприятствующего размножению тиобактерий.

Решение задачи:

Количество (моль) эквивалентов H2O2 в 3% растворе:

Находим нормальность раствора объемом 250 мл:

Находим необходимый объем раствора для титрования:

Ответ: 8,036 мл.

Задача № 54.

Для титрования каких веществ используют бромат-бромидный раствор? Как стандартизуется этот раствор?

Броматометрический метод удобен для определения мышьяка (РРР) и сурьмы (РРР). Также его применяют для определения фенола, крезола, анилина, резорцина, салициловой кислоты.

Броматометрия является одним из методов редоксиметрии, в котором используются реакции окисления бромат-ионом. В этих реакциях бромат восстанавливается до бромида:

Восстановление до Br - происходит при участии H+- ионов, поэтому для проведения реакции требуется создать кислую среду. Для ускорения реакции титрование ведут в нагретом и сильнокислом растворе.

При титровании - ионы восстанавливаются до Br --ионов, которые в тот момент, когда в растворе появляется небольшой избыток бромата, сейчас же реагируют с ним:

Образовавшийся при этом свободный бром окрашивает раствор в бледно-желтый цвет. Окраска эта слаба, и точку эквивалентности по ней точно фиксировать нельзя. Поэтому к концу титрования (при работе с индикаторами) необходимо прибавить еще несколько капель индикатора. Если органическое вещество медленно взаимодействует с выделяющимся Br2, то к анализируемому раствору прибавляют избыток бромат-бромидной смеси и подкисляют. После завершения бромирования избыток Br2 оттитровывают раствором Na2S2O3 в присутствии KI и крахмала в качестве индикатора.

Рабочим раствором в броматометрии является 0,1 н. раствор KbrO3, который может быть приготовлен из точной навески перекристализованной и высушенной при 150-180?С соли.

Задача № 64.

Какие способы фиксации точки эквивалентности применяют в комплексонометрии? На чем основано действие металлоиндикаторов? Объясните принцип действия и выбора металлоиндикатора в комплексонометрическом титровании. На титрование 20 мл раствора, приготовленного из 1,525 г безводного химически чистого сульфата магния в мерной колбе на 500 мл. расходуется 19,55 мл раствора трилона Б. определить нормальность и титр трилона Б.

Существует несколько способов фиксирования точки эквивалентности при титровании по методу осаждения.

Безындикаторные методы:

Метод равного помутнения (Гей-Люссака). Если титровать раствор NaBr раствором AgNO3 ( или наоборот), то происходит реакция:

Br-+Ag+ AgBrv

Явно, что осадок AgBr выпадает только до тех пор, пока в растворе еще имеется избыток Br-. Поэтому отбирая в конце титрования небольшие порции титруемого раствора и прибавляя к ним одну каплю разбавленного в 10 раз раствора AgNO3, можно точно уловить момент прекращения образования осадка. В данном случае это сильно облегчается потому, что вблизи точки эквивалентности осадок AgBr, коагулируя, собирается на дне сосуда в виде крупных творожистых хлопьев. Раствор при этом быстро осветляется, чему способствует энергичное перемешивание или перетряхивание.

Титрование до точки просветления. Метод титрования до точки просветления может быть применен тогда, когда малорастворимое соединение в процессе титрования находится в коллоидном состоянии.

Методы с применением индикаторов:

В титреметрии применяются реакции, приводящие к образованию комплексных соединений. Эти реакции (для их использования) должны протекать быстро, стехиометрично и количественно. Ранее проводили титрование цианидов раствором соли серебра:

При дальнейшем прибавлении серебра в раствор комплексного цианида осаждается цианид серебра:

Точкой конца титрования считается момент появления мути.

Но широкое применение комплексонометрия получила с тех пор, как в практику вошли аминополикарбоновые кислоты и их соли, получившие название комплексонов. Важные комплексоны: этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУ) и ее двунатриевая соль (ЭДТА), которую называют комплексоном РРР(или трилон Б):

Комплексон РРР, как и другие комплексоны, образует растворимые внутрикомплексные соли со многими металлами. При этом металл замещает атомы водорода карбоксильных групп - СООН, а также связывается координационной связью с атомами азота. Образующие комплексные соединения очень прочны.

В качестве индикаторов в коплексонометрии применяют так называемые металлоиндикаторы, которые позволяют визуально определять точку конца титрования. Металлоиндикаторы - органические красители, образующие окрашенные комплексные соединения с ионами металла, менее прочные, чем комплекс металла с комплексоном.

В качестве примера металлоиндикатора можно рассмотреть эриохром черный Т (сокращенно ЭХЧ-Т). анион индикатора, который можно обозначить как H2Ind-. Этот ион проявляет себя как кислотно-основной индикатор.

При рН = 7 - 11, когда индикатор имеет синий цвет, многие ионы металлов образуют комплексы красного цвета, например, такие ионы, как Mg2+, Ca2+, Zn2+, Cd2+, Al3+, Co2+, Ni2+, Cu2+ и др. реакции Ca2+ и Mg2+ с Индикатором можно представить уравнением:

Синий красный

Следовательно, если в раствор, например, соли кальция, при рН=7 -11 ввести эриохром черный Т, то раствор окрасится в красный цвет; если этот раствор титровать раствором комплексона РРР, который с Ca2+ дает бесцветный, более прочный комплекс, чем комплекс Ca2+ с индикатором, то в конечной точке титрования раствор примет синий цвет.

Решение задачи:

Находим нормальность раствора MgSO4:

Находим нормальность трилона Б:

Находим титр трилона Б:

Задача № 74.

В чем сущность колориметрического, фотометрического и спектрофотометрического методов анализа?

Фотометрия:

Данный метод анализа основан на избирательном поглощении электромагнитных излучений различных участков спектра однородной системы. В зависимости от характера взаимодействия анализируемого вещества со световой энергией, способа измерения и типа используемого оптического измерительного прибора различают следующие методы:

Колориметрия:

Анализ, основанный на оценке интенсивности окраски раствора различных концентраций данного вещества. Окрашенный раствор поглощает сплошное излучение немонохроматического видимого участка спектра, поэтому колориметрия, основанная на исследовании интенсивности окраски раствора, является частным случаем спектрофотометрического анализа. В данном анализе чаще всего применяют растворы окрашенных комплексных соединений, которые можно получить при взаимодействии реактива с анализируемым веществом.

Спектрофотометрия:

Определение количества вещества по поглощению монохроматического света, измеряемого спектрофотометрами. Этому анализу обычно подвергают растворы различных окрашенных веществ. Поглощение излучений связано с изменением энергии электронов, на которые в значительной степени влияет среда, поэтому большинство веществ в растворах имеют в спектрах широкие полосы поглощения.

Похожие статьи




Что такое гравиметрический фактор F - Основы аналитической химии

Предыдущая | Следующая