(!LANG:קביעת טיטר. חישובים בניתוח טיטרימטרי

טיטרהוא ביטוי לריכוז תמיסה של חומר, המשמש בכימיה אנליטית. זה מציין את המסה של מומס ליחידת נפח של תמיסה. קביעת הטיטר של תמיסה בכימיה אנליטית מותר בשיטה הטיטרימטרית.

אתה תצטרך

• - עט;
• - נייר פתק;
• - מחשבון;
• — מערכת תקופתית יסודות כימיים(טבלה מחזורית).

הוראה

1. בשיטה המוזכרת נמדדים נפחים של 2 תמיסות שהגיבו ביניהן, אחת מהן מנותחת, והשנייה היא תמיסה טיטרנטית או טיטרטית בריכוז ידוע. עבור טיטרנט, יש ייצוג של טיטר מותנה או טיטר עבור האנליט. זהו מספר האנליט שעבר טיטרציה עם 1 מ"ל תמיסה. בְּ קורס אימוןכימיה, ישנם מספר סוגים של משימות לחישוב טיטר של פתרון.

2. בסוג המשימות הראשון, תצטרך להמיר את ריכוז התמיסה מיחידות אחרות לטיטר. רוויה היא היחס בין ערכו של מומס, נתון לפי מסה, מספר מולים, נפח, לערך של תמיסה או ממס. בעת ההחלטה, סמוך על העובדה שכדי לקבוע את הטיטר מהנתונים הראשוניים, עליך לקבל את המסה של החומר המומס ואת נפח התמיסה שבה הוא נמצא.

3. דוגמה 1: קבע את הטיטר של תמיסת חומצה גופרתית 15%. צפיפות התמיסה היא 1.10 גרם/מ"ל. הרוויה של התמיסה מתבטאת בשבריר מסה של החומר. שבר מסה הוא היחס בין המסות של מומס לתמיסה. חשב את המסה של ליטר אחד של תמיסה - 1100 גרם. קבע את טבלת התוכן המסה של חומצה גופרתית בו: 1100 * 0.15 \u003d 165 גרם. חשב את טיטר התמיסה: 165 גרם/1000 מ"ל=0.165 גרם למ"ל.

4. דוגמה 2: נדרש לזהות טיטר של 0.15 n. תמיסת חומצה גופרתית. הנורמליות של תמיסה היא מספר המקבילות של מומס לליטר תמיסה, היחידה היא mol-eq / l. שווה ערך הוא מספרו של חומר השקול ל-1 מול יוני מימן בתגובות כימיות. ליטר אחד של תמיסה מכיל 0.15 מול שוות ערך של חומצה גופרתית.

5. בעזרת הטבלה המחזורית, מצא מסה מולארית H2SO4 - 98 גרם/מול. המקבילה לחומצה גופרתית היא 1/2. חשב את המסה המולרית של המקבילה H2SO4: 98/2=49 גרם/מול. גלה כמה שווה ערך 0.15 מול של חומצה גופרתית שוקל: 0.15 * 49 \u003d 7.35 גרם. קבע את טיטר הפתרון: 7.36 גרם / 1000 מ"ל \u003d 0.00736 גרם / מ"ל.

6. בסוג השני של משימות, אתה צריך למצוא כותרת דמיונית. כדי לפתור, חשב מהערכים ההתחלתיים את מסת המומס ונפח התמיסה שאיתה הוא הגיב.

7. דוגמה 3: חשב את הטיטר של תמיסה של 0.1 N. תמיסת AgNO3 עם NaCl. מקבילות AgNO3 ו-NaCl שוות לאחדות. מצא את המסה המולרית של NaCl - 58.5g/mol. מצא את מספר חנקתי הכסף ב-1 מ"ל של תמיסה - 0.0001 מול. כתוצאה מכך, מספר הנתרן כלורי המגיב עם 1 מ"ל תמיסה הוא 0.0001 מול. הכפל את המסה המולרית של NaCl בכמות החומר וקבל את הטיטר הדמיוני של תמיסה של חנקתי כסף - 0.000585 גרם / מ"ל ​​- מסת ה-NaCl המגיבה עם 1 מ"ל של תמיסת AgNO3.

8. סוג שלישי של משימות - לחשב את טיטר הפתרון מהערכים שהושגו בשיטה הטיטרימטרית. כדי לפתור אותם, הסתמכו על משוואת תגובת הסקירה. מתוך זה, גלה באיזו פרופורציה החומרים מקיימים אינטראקציה זה עם זה.

9. דוגמה 4: קבע את הטיטר של תמיסת HCl אם היה צורך ב-18 מ"ל של תמיסה של 0.13 N כדי לנטרל 20 מ"ל חומצה. תמיסת NaOH. המקבילים של HCl ו-NaOH שווים לאחד. מצא את מספר הנתרן כלורי ב-18 מ"ל: 0.13*0.018=0.00234 מול. כתוצאה מכך, מספר התגובות של חומצה הידרוכלוריתיהיה גם 0.00234 מול. חשב את המסה המולרית של HCl - 36.5 גרם/מול. מצא את המסה של המספר המתקבל של חומצה הידרוכלורית: 0.00234 * 36.5 \u003d 0.08541 גרם. מסה זו של החומר כלולה ב-20 מ"ל של התמיסה. מצא את טיטר הפתרון: 0.08541/20=0.0042705 גרם/מ"ל.

טיטר פִּתָרוֹןהוא אחד המונחים לריכוז (יחד עם ריכוז אחוז, ריכוז מולרי וכו'). ערך הטיטר מציין כמה גרם של החומר נמצאים במיליליטר אחד פִּתָרוֹן .

הוראה

1. תארו לעצמכם שניתנה לנו משימה כזו. יש 20 מיליליטר פִּתָרוֹןנתרן הידרוקסידי. כדי לנטרל אותו, נדרשו 30 מיליליטר של 1M פִּתָרוֹןשל חומצה הידרוכלורית. אף אחד מהחומרים לא נלקח בעודף. קבע מהו הטיטר של אלקלי.

2. קודם כל, כתוב את המשוואה לתגובה. זה מתקדם באופן הבא: NaOH + HCl = NaCl + H2O.

3. אתה רואה שבמהלך תגובת הניטרול הזו, לפי המשוואה, מספר מולות החומצה זהה בדיוק למספר מולות האלקלי הקשורות אליה. כמה שומות חומצה הגיבו? מכיוון שהפתרון שלו הוא טוחנת אחת, אז מספר השומות יהיה פי כמה קטן מאחד, כמה פעמים 30 מיליליטר זה פחות מ-1 ליטר. כלומר, 30/1000 = 0.03 מול.

4. מכאן נובע שגם האלקלי היה 0.03 מול. חשב כמה זה יהיה בגרמים. המשקל המולקולרי של נתרן הידרוקסיד הוא בערך 23 + 16 +1 = 40, מכאן שהמסה המולרית שלו היא 40 גרם/מול. הכפלת 40 ב-0.03, תקבל: 1.2 גרם.

6. בואו נסבך את מצב הבעיה. נניח שיש לך אותו מספר פִּתָרוֹןנתרן הידרוקסיד - 20 מיליליטר. כדי לנטרל אותו, נוספו אותם 30 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית 1M. עם זאת, בניגוד לבעיה הקודמת, התברר שהחומצה נלקחה בעודף, והיה צורך להשתמש ב-5 מיליליטר של 2M כדי לנטרל אותה. פִּתָרוֹןאשלגן הידרוקסיד. מה הכיתוב פִּתָרוֹןנתרן הידרוקסיד במקרה זה?

7. התחל בכתיבת המשוואה לתגובה של חומצה עם אשלגן חד: HCl + KOH = KCl + H2O.

8. אם תתווכחו כמו הדוגמה לעיל ותעשו חישובים, תראו: ראשית, בתחילה היו 0.03 מול חומצה הידרוכלורית, ושנית, 2x0.005 = 0.01 מול אשלגן חד הגיבו עם החומצה. אלקלי זה, בהתאמה, קשר 0.01 מול חומצה הידרוכלורית. כתוצאה מכך, התגובה הראשונה עם אלקלי שונה - סודה חדה - לקחה 0.03 - 0.01 \u003d 0.02 מולים של חומצה הידרוכלורית. שממנו מתברר שהנתרן החד בתמיסה הכיל 0.02 מול, כלומר 40x0.02 \u003d 0.8 גרם.

9. ואז לקבוע את הכותרת של זה פִּתָרוֹן- אין מקום קל יותר, בפעולה אחת. חלוקת 0.8 ב-20 נותנת לך את התוצאה: 0.04 גרם/מיליליטר. פתרון הבעיה לקח קצת יותר זמן, אבל גם כאן לא היה שום דבר קשה.

בעת הגדרת הטיטר של הטיטרנט, החישובים מתבצעים כדלקמן. אם ריכוז תמיסה מבוטא כ ריכוז שווה ערך מולארי (ריכוז תקין), ולאחר מכן עבור חישובים במהלך טיטרציה השתמש בנוסחה:

V 1 x N 1 = V 2 x N 2

כאשר V 1, V 2 - נפחים של תמיסות, מ"ל; N 1, N 2 - ריכוז תמיסות, נ.

הריכוז מחושב עד למקום העשרוני הרביעי.

דוגמא 1. כדי לקבוע את ריכוז הטיטרנט - תמיסת NaOH - 0.1 N נלקחה כפתרון התאמה. תמיסת חומצה הידרוכלורית. נפח התמיסה שנלקחה לטיטרציה הוא 10 מ"ל, נפח הטיטרנט המשמש לטיטרציה הוא 11.30 מ"ל. הריכוז המדויק של הטיטרנט יהיה:

N NaOH = N HCl x V HCl = 0.1x10= 0.0885 equiv/l

כאשר מבטאים את הריכוז המדויק של טיטרנט, מה שנקרא מקדם תיקון K.זהו הערך שבו צריך להכפיל את ערך הריכוז המשוער של התמיסה כדי לקבל את הריכוז המדויק שלו. לדוגמה, יש בערך פתרון של 0.1N שעבורו K=0.945. לכן, הערך המדויק של ריכוז התמיסה הוא 0.1 x 0.0945 N. הערך של K נמצא על ידי חלוקת הריכוז הטיטרימטרי של התמיסה בערך הצפוי שלה:

כאשר N הוא ריכוז מסוים של התמיסה, n; NO הוא הריכוז הצפוי של התמיסה, n.

אם הטיטרנט מוכן בדיוק בריכוז שצוין מהפיקסנל או מדגימה שנלקחה במדויק, K=1.

דוגמה 2. לתמיסת NaOH של 0.1 N בקירוב, אם הריכוז שלה שנקבע טיטרימטרית הוא 0.0885 N, שווה ל:

K = 0,0885 = 0,885

ניתן לבטא את הריכוז של תמיסה טיטר,הָהֵן. בגרמים של חומר לכל 1 מ"ל תמיסה:

T= E x Nאו N= g,

כאשר E היא המסה המקבילה של החומר, g; N הוא ריכוז התמיסה, n; g - משקל, g.

במעבדות אנליטיות, ריכוז הטיטרנט מתבטא לעתים קרובות באמצעות טיטר עבור האנליט,הָהֵן. מסה (בגרמים) של האנליט, התואמת ל-1 מ"ל של טיטרנט. לחישוב השתמש בנוסחה:

T x /y = N x x

כאשר x הוא הטיטרנט; y - אנליט; N x - ריכוז טיטרנט, n; E y היא המסה המקבילה של האנליט, g.

דוגמה 3. הריכוז של תמיסת AqNO 3 הוא 0.1020 N., טיטר הכלור שלו הוא:

T AqNO 3 / Cl = 0.1020 x 35.45= 0.003616 גרם/מ"ל

הטיטר מחושב למספר המשמעותי הרביעי אחרי הנקודה העשרונית.

באמצעות טיטר התמיסה עבור האנליט, קל לחשב את המסה של האנליט:

P y \u003d V x x T x / y,

כאשר P y היא כמות האנליט, g; V x - נפח הטיטרנט המשמש לטיטרציה, ml; Tx/y הוא הטיטר של הטיטרנט עבור האנליט, g/ml.

דוגמה 4איזו כמות כלור הייתה מכילה הכלור הניתן לטיטרציה אם נעשה שימוש ב-8.20 מ"ל של חנקתי כסף לטיטרציה?

T AqNO3/Cl = 0.003616

P Cl \u003d T AqNO 3 / Cl x V AqNO 3 \u003d 0.003616 x 8.20 \u003d 0.02965 גרם.

כדי להכין תמיסות בריכוז מסוים, הדגימה מחושבת לפי הנוסחה: g = E x N x V, איפה

N – ריכוז נדרש, נ.; E היא המסה המקבילה של החומר, g; V הוא נפח התמיסה המוכנה, מ"ל.

משימות בקרה

1. מהי קביעה טיטרימטרית?

2. מה נקרא טיטרציה?

3. כתבו את הנוסחה לתלות של נפחי התמיסות המגיבות כמותית וריכוזיהן.

4. רשום את הדרישות לתגובות המשמשות לקביעות טיטר.

5. שם את שיטות הניתוח הטיטרימטרי.

6. שמות את שיטות הטיטרציה.

7. מהו טיטרנט? איך מודדים את הנפח שלו?

8. מהו סוכן התקנה? מהן הדרישות לחומר ההתקנה?

9. איך מכינים פתרון מדויק לדגימה שנלקחה במדויק?

10. איך מכינים תמיסה פיקסנלית?

11. מהי נקודת שוויון?

12. לאיזו מטרה משתמשים באינדיקטורים בטיטרציה?

13. מהי נקודת ריכוז?

14. מהו טיטרציה באמצעות "עד"?

15. איך מכינים בורה לטיטרציה?

16. איזו אי התאמה מותרת בעת טיטרציה של דגימות מקבילות?

17. כתבו נוסחה לפיה תוכלו לחשב את טיטר הפתרון.

18. כתבו נוסחה שבאמצעותה תוכלו לחשב את טיטר הטיטרנט עבור האנליט.

19. כתבו נוסחה לחישוב המסה של חומר, אם ידועים נפח הטיטרנט המשמש לטיטרציה והטיטר שלו עבור החומר הנקבע.

20. מהו מקדם תיקון?

21. 10.53 מ"ל של תמיסת חנקתי כסף שימשו לטיטרציה של תמיסת כלוריד, T AqNO 3 / Cl = 0.003580. כמה כלור היה בתמיסה?

22. כדי לקבוע את הטיטר של תמיסת NaOH, 0.1 N נלקח כחומר ייחוס. תמיסת HCl. 10.55 מ"ל של תמיסת NaOH שימשו לטיטרציה של 10 מ"ל מתמיסה זו. חשב T NaOH / H 2 SO 4.

23. הוכן 0.05 נ. פתרון H 2 SO 4. הריכוז המדויק של תמיסה זו, הנקבע לפי נפח, הוא 0.0485 N. חשב את ק.

24. מהי מסת הברזל אם נעשה שימוש ב-10.3 מ"ל של תמיסת KmnO 4 לטיטרציה של התמיסה, ו- T KmnO 4 / Fe = 0.0058 גרם / מ"ל?

בדוק בדיקה עצמית

1. ציין את פתרונות העבודה (טיטרנטים) בשיטת טיטרציה חומצה-בסיס: א) NH 4 OH; ב) H 2 SO 4 ; ג) H 3 BO 3; ד) NaOH.

2. ציין חומרי מוצא לתקנים ראשוניים: א) H 2 C 2 O 4 x 2H 2 O; ב) Na 2 CO 3 x 10H 2 O; ג) Na 2 B 4 O 7 .x 10H 2 O; ד) Na 2 SO 4 x 10H 2 O.

3. ציין אילו מסות חומרים או נפח גז יוצרים 1 ליטר 0.1N. פִּתָרוֹן:

א) 4.0 גרם NaOH; ב) 2.24 ל' HCl (N.O.); ג) 4.9 גרם H 2 SO 4 (f equiv = ½); ד) 5.6 גרם KOH?

4. אילו חומרים ניתן לקבוע באמצעות טיטרציה של חומצה-בסיס:

א) NaCl; ב) Na 2 CO 3; ג) K 2 Cr 2 O 7; ד) HCl?

5. אילו גורמים קובעים את בחירת האינדיקטור בטיטרציה של חומצה-בסיס: א) המרווח של מעבר צבע האינדיקטור; b (אזור קפיצת pH על עקומת הטיטרציה; ג) pH בנקודת השקילות; ז). נפח התמיסה לטיטרציה?

6. עם אילו אינדיקטורים ניתן לטיטר תמיסת אמוניה עם תמיסת עבודה של HNO 3: א) ברומופנול כחול (Δ Р Н = 3.0 - 4.6); ב) אדום ניטרלי (Δ Р Н = 6.8 - 8.0) ג) מתיל כתום ( Δ p H = 3.1 - 4.4); ד) פנולפטלין (Δ p H = 8.2 - 10.0)?

7. ב תמיסות מימיותאילו מלחים לקמוס (рТ = 7) יהפכו לכחולים: א) CaCl 2; ב) אל 2 (SO 4) 3; ג) NaNO 3; ד) NaCO 3 ?

8. 12.0 מ"ל של תמיסת 0.1000 M HCl שימשה לטיטרציה של 10.0 מ"ל של תמיסת NaOH. אילו נתונים מתאימות להרכב הפתרון האלקלי הנחקר: א) 0.004800 גרם / מ"ל; ב) 7.2 x 10 22 מולקולות NaOH/k; ג) 0.12 מול/ליטר; ד) 12 גרם/ליטר?

9. לטיטרציה של 10.0 מ"ל של תמיסת H 3 PO 4 בנוכחות מתיל כתום, נעשה שימוש ב-5.0 מ"ל של תמיסת 0.2 M NaOH. מהי המסה והכמות של H 3 RO 4 בליטר אחד של התמיסה המנותחת: א) 4.9 גרם; ב) 9.8 גרם; ג) 0.05 מול; ד) 0.1 מול?

10. 22.4 מ"ל של HCl גזי (n.o.) הומס ב-1 ליטר מים. מהם ה-pH ו-pOH של התמיסה המתקבלת: א) pH = 3; ב) pH = 1; ג) pOH = 11; ד) pOH = 13?

רשימת השאלות הממוספרות (ביטויים) מלווה ברשימת תשובות המסומנת באותיות. לכל שאלה ממוספרת יש רק תשובה אחת. ניתן להשתמש בתשובת המכתב רק פעם אחת, מספר פעמים, או לא להשתמש כלל. יש צורך לבחור את צמדי השאלות והתשובות המתאימים.

מהו גורם השקילות של חומר החמצון בטרנספורמציות:

1. Cr 2 O 7 2- → 2 Cr 3+;

2. NO 3 - → NO 2 -;

3. MnO 4 - → MnO 2;

4. BrO 3 - → Br -?

תשובות: א) 1|2; ב) 1/5; ג) 1/3; ד) 1/6; ה) 1/4;

באילו חומרי מוצא משתמשים לסטנדרטיזציה של טיטרנטים:

7. Na 2 S 2 O 3;

תשובות: א) MgSO 4 ; ב) H 2 C 2 O 4 x 2H 2 O; ג) Na 2 CO 3; ד) NaCl; ה) K 2 Cr 2 O 7.

אילו טיטרנטים נדרשים כדי לקבוע את החומרים הבאים על ידי טיטרציה ישירה:

9. Na 2 C 2 O 4;

11. Na 2 CO 3 x 10H 2 O;

12. Na 2 S 2 O 3 x 5H 2 O?

תשובות: א) KMnO 4; ב) CH 3 COOH; ג) י 2 ; ד) HCl; ה) AqNO 3 .

שיטות ניתוח טיטרימטרי מחולקות לפי אפשרות הטיטרציה ולפי אותן תגובות כימיות שנבחרות לקביעת החומר (הרכיב). בְּ כימיה מודרניתלהקצות כמותי ו

סוגי סיווג

שיטות של ניתוח טיטרימטרי נבחרות ספציפיות תגובה כימית. בהתאם לסוג האינטראקציה, יש חלוקה של קביעה טיטרימטרית לסוגים נפרדים.

שיטות ניתוח:

• טיטרציה של חיזור; השיטה מבוססת על שינוי במצב החמצון של היסודות בחומר.
• מורכבות היא תגובה כימית מורכבת.
• טיטרציה של חומצה-בסיס כוללת נטרול מוחלט של חומרים בעלי אינטראקציה.

נִטרוּל

טיטרציה של חומצה-בסיס מאפשרת לקבוע את הכמות חומצות אנאורגניות(אלקלימטריה), וכן לחשב את הבסיסים (חומציות) בתמיסה הרצויה. שיטה זו משמשת לקביעת חומרים המגיבים עם מלחים. בעת שימוש בממיסים אורגניים (אצטון, אלכוהול), ניתן היה לקבוע מספר רב יותר של חומרים.

היווצרות מורכבת

מהי המהות של שיטת הניתוח הטיטרימטרי? זה אמור לקבוע חומרים על ידי משקעים של היון הרצוי כתרכובת מסיסים בצורה גרועה או התקשרותו לקומפלקס שדי מתנתק.

רדוקסימטריה

טיטרציה של חיזור מבוססת על תגובות הפחתה וחמצון. בהתאם לתמיסת המגיב הטיטרציה המשמשת בכימיה אנליטית, ישנם:

• permanganatometry, המבוססת על שימוש בפרמנגנט אשלגן;
• יודומטריה, המבוססת על חמצון עם יוד, כמו גם הפחתה עם יוני יוד;
• ביכרומטומטריה, המשתמשת בחמצון עם אשלגן ביכרומט;
• ברומטומטריה המבוססת על חמצון עם אשלגן ברומט.

שיטות חיזור של ניתוח טיטרימטרי כוללות תהליכים כמו צרמיטריה, טיטנומטריה, ונדומטריה. הם כרוכים בחמצון או הפחתת יונים של המתכת המתאימה.

לפי שיטת הטיטרציה

קיים סיווג של שיטות ניתוח טיטרימטריות בהתאם לשיטת הטיטרציה. בגרסה הישירה, היון שייקבע עובר טיטרציה עם תמיסת המגיב שנבחרה. תהליך הטיטרציה בשיטת ההחלפה מבוסס על קביעת נקודת השקילות בנוכחות לא יציב תרכובות כימיות. טיטרציה של שאריות ( שיטה הפוכה) משמש כאשר קשה לבחור מחוון, כמו גם כאשר האינטראקציה הכימית ממשיכה לאט. לדוגמה, בעת קביעת סידן פחמתי, דגימה של חומר מטופלת בכמות עודפת של תמיסת חומצה הידרוכלורית טיטרטית.

הערך של ניתוח

כל השיטות של ניתוח טיטרימטרי כוללות:

• קביעה מדויקת של נפח אחד או כל אחד מהמגיבים חומרים כימיים;
• נוכחות של פתרון טיטרציה, שבגללה מתבצע הליך הטיטרציה;
• חושפת את תוצאות הניתוח.

טיטרציה של תמיסות היא הבסיס לכימיה אנליטית, ולכן חשוב לקחת בחשבון את הפעולות העיקריות שבוצעו במהלך הניסוי. חלק זה קשור קשר הדוק לתרגול היומיומי. ללא מושג לגבי הימצאות רכיבים וזיהומים עיקריים בחומר גלם או מוצר, קשה לתכנן שרשרת טכנולוגית בתעשיות התרופות, הכימיות והמטלורגיות. יסודות הכימיה האנליטית מיושמים כדי לפתור בעיות כלכליות מורכבות.

שיטות מחקר בכימיה אנליטית

ענף זה של כימיה הוא המדע של קביעת רכיב או חומר. יסודות הניתוח הטיטרימטרי - שיטות המשמשות לביצוע ניסוי. בעזרתם מסיק החוקר מסקנה לגבי הרכב החומר, התוכן הכמותי של חלקים בודדים בו. אפשר גם במהלך ניתוח אנליטילזהות את מידת החמצון שבה נמצא הרכיב של החומר הנחקר. בעת סיווג כימיה, נלקח בחשבון איזה סוג פעולה אמור להתבצע. כדי למדוד את המסה של המשקע המתקבל, נעשה שימוש בשיטת מחקר גרבימטרית. כאשר מנתחים את עוצמת הפתרון, יש צורך בניתוח פוטומטרי. גודל ה-EMF לפי פוטנציומטריה קובע את המרכיבים המרכיבים את תרופת המחקר. עקומות הטיטרציה מדגימות בבירור את הניסוי המתבצע.

חטיבה לשיטות אנליטיות

במידת הצורך, בכימיה אנליטית, פיזיקוכימית, קלאסית (כימית), וכן טכניקות פיזיות. בשיטות כימיות נהוג להבין ניתוח טיטרימטרי וגרבימטרי. שתי השיטות הן קלאסיות, מוכחות ונמצאות בשימוש נרחב בכימיה אנליטית. כרוך בקביעת המסה של החומר הרצוי או המרכיבים המרכיבים שלו, המבודדים במצב טהור, כמו גם בצורה של תרכובות בלתי מסיסות. שיטת הניתוח הנפחית (הטיטרימטרית) מבוססת על קביעת נפח המגיב הנצרך בתגובה כימית, שנלקח בריכוז ידוע. יש חלוקה של שיטות כימיות ופיזיקליות לקבוצות נפרדות:

• אופטי (ספקטרלי);
• אלקטרוכימיים;
• רדיומטרי;
• כרומטוגרפי;
• ספקטרומטרי מסה.

פרטים ספציפיים של מחקר טיטרימטרי

ענף זה של כימיה אנליטית כולל מדידת כמות מגיב הנדרשת לביצוע תגובה כימית מלאה עם כמות ידועה של החומר הרצוי. המהות של הטכניקה היא שמגיב עם ריכוז ידוע מתווסף בצורה טיפה לתמיסה של החומר הנבדק. הוספה שלו נמשכת עד שכמותו שווה ערך לכמות האנליט המגיב איתו. שיטה זו מאפשרת מהירות גבוההחישובים כמותיים בכימיה אנליטית.

המדען הצרפתי Gay-Lusac נחשב כמייסד הטכניקה. החומר או היסוד שנקבעו בדגימה נתונה נקראים החומר הנקבע. ביניהם עשויים להיות יונים, אטומים, קבוצות פונקציונליות, רדיקלים חופשיים הקשורים. ריאגנטים נקראים גזיים, נוזליים, המגיבים עם חומר כימי מסוים. תהליך הטיטרציה מורכב מהוספת תמיסה אחת לאחרת תוך ערבוב מתמיד. תנאי מוקדם ליישום מוצלח של תהליך הטיטרציה הוא השימוש בתמיסה עם ריכוז מוגדר (טיטרנט). לחישובים, כלומר, משתמשים במספר שווה ערך הגרם של חומר הכלול ב-1 ליטר תמיסה. עקומות טיטרציה נבנות לאחר החישובים.

תרכובות או יסודות כימיים מקיימים אינטראקציה זה עם זה בכמויות משקל מוגדרות היטב התואמות לשווי הגרמים שלהם.

אפשרויות להכנת תמיסה מטיטרת על ידי שקילת החומר הראשוני

כשיטה ראשונה להכנת תמיסה בריכוז נתון (טיטר מסוים), ניתן לשקול המסת דגימה של המסה המדויקת במים או בממס אחר, וכן דילול התמיסה המוכנה לנפח הנדרש. ניתן לקבוע את הטיטר של המגיב המתקבל מהמסה הידועה של התרכובת הטהורה ומנפח התמיסה המוכנה. טכניקה זו משמשת להכנת תמיסות טיטרציה של אותם כימיקלים שניתן להשיג בצורה טהורה, שהרכבם אינו משתנה במהלך אחסון לטווח ארוך. לשקילת החומרים המשמשים משתמשים בבקבוקים עם מכסים סגורים. שיטה זו להכנת תמיסות אינה מתאימה לחומרים בעלי היגרוסקופיות מוגברת, כמו גם לתרכובות הנכנסות לאינטראקציה כימית עם פחמן חד חמצני (4).

הטכנולוגיה השנייה להכנת תמיסות טיטרציה משמשת במפעלים כימיים מיוחדים, במעבדות מיוחדות. הוא מבוסס על שימוש בתרכובות טהורות מוצקות הנשקלות בכמויות מדויקות, כמו גם על שימוש בתמיסות עם נורמליות מסוימת. חומרים מונחים באמפולות זכוכית, ואז הם אטומים. אותם חומרים שנמצאים בתוך אמפולות הזכוכית נקראים פיקסאנלים. במהלך הניסוי הישיר, האמפולה עם המגיב נשברת מעל משפך, שיש בו מכשיר ניקוב. לאחר מכן, כל הרכיב מועבר לבקבוק נפח, ואז על ידי הוספת מים מתקבל הנפח הנדרש של תמיסת העבודה.

עבור טיטרציה, נעשה שימוש גם באלגוריתם מסוים של פעולות. הבורטה ממולאת בתמיסת עבודה מוכנה עד לסימן האפס כך שלא יהיו בועות אוויר בחלקה התחתון. לאחר מכן, הפתרון המנותח נמדד עם פיפטה, ואז הוא ממוקם בבקבוק חרוט. הוסף לזה כמה טיפות של מחוון. בהדרגה, תמיסת העבודה מתווספת בצורה טיפה לתמיסה המוגמרת מהבורטה, ועוקבים אחר שינוי הצבע. כאשר מופיע צבע יציב, שאינו נעלם לאחר 5-10 שניות, נשפטת השלמת תהליך הטיטרציה. לאחר מכן המשך לחישובים, חישוב נפח התמיסה המושקעת בריכוז נתון, הסיק מסקנות מהניסוי.

סיכום

ניתוח טיטרימטרי מאפשר לך לקבוע את ההרכב הכמותי והאיכותי של האנליט. שיטה זו של כימיה אנליטית נחוצה לתעשיות שונות, היא משמשת ברפואה, תרופות. בעת בחירת פתרון עובד, הקפד לקחת אותו בחשבון תכונות כימיות, כמו גם היכולת ליצור תרכובות בלתי מסיסות עם החומר הנחקר.

נתוני קביעה לדוגמה עבור החומר הפעיל מוצר תרופתימוצג בטבלה.

בואו נבדוק אם יש החמצה את הערך השונה ביותר מתוצאות הסדרה כולה - 94.1%.

ערכי טבלה Q עבור n=7 ו-P=95% - 0.480, לכן, ערך זה הוא פספוס ואינו כלול בחישוב הממוצע האריתמטי.

נושא II. ניתוח טיטרימטרי. סיווג שיטות. דרכי ביטוי ריכוז הפתרונות והקשר ביניהם. קליפות ושיטות טיטרציה: ישירה, לפי שאריות, הפוכה. חוק המקבילות. חישובים בשיטת הניתוח הטיטרימטרית.

כאשר לומדים נושא זה, יש להקדיש את תשומת הלב העיקרית לסיווג שיטות הניתוח הנפחי על פי סוג התגובה הכימית העומדת בבסיס הטיטרציה, לא לבלבל את התגובה הקובעת את הטיטרציה וביסוד הכנת הדגימה. מאחר ובטיטרימטריה נעשה שימוש בתמיסות סטנדרטיות של טיטרנטים עם ריכוזים ידועים, חשוב להיות בעל ידע מוצק כיצד לבטא ריכוזים ולהיות מסוגל לבצע המרות ריכוז וחישובים הקשורים להכנת תמיסות סטנדרטיות ודילולן. בכימיה אנליטית משתמשים בשיטות הבאות לביטוי ריכוזים: מולר, ריכוז שווה ערך מולרי, טיטר וטיטר עבור האנליט. טבלה 2 מציגה את הדרכים העיקריות לביטוי ריכוזים, ייעודיהם והמרותם מריכוז אחד למשנהו.

טבלה 2 - שיטות לביטוי ריכוז התמיסות בכימיה אנליטית והקשר ביניהן (נפח תמיסה V במ"ל; מסת החומר m בגרם)

מולר C(A) מול/ליטר (ממול/מ"ל)

ריכוז מולארי שווה ערך C(1 / z A) mol/l

טיטר עבור אנליט T(A / B) g/ml

כל החישובים הכמותיים של תוצאות הניתוח מבוססים על חוק המקבילות. מספר שווי השוליים של האנליט שווה למספר שווי השוליים של הטיטרנט. חשוב לקבוע נכון את גורם השקילות של החומרים המגיבים בתהליך הטיטרציה, שכן תנאי הטיטרציה עשויים להיות שונים. לדוגמה, בשיטת חומצה-בסיס, גורם השקילות עשוי להיקבע על ידי המדד המשמש. יש להבחין באיזו שיטה: טיטרציה ישירה או טיטרציה עודפת - משמשת הגדרה זו. בטיטרציה ישירה משתמשים תמיד בתמיסה סטנדרטית אחת - טיטרנט, בשיטת טיטרציה אחורי - שני טיטרנטים. לאחר קביעת שיטת הטיטרציה, הביטוי של חוק המקבילות נערך בהתאם. רצוי לקבוע את מספר המולים של מקבילי טיטרנט באמצעות ריכוז טיטרנט, טיטר או טיטר נתון עבור האנליט, מבלי לבצע המרות מיותרות מריכוז אחד למשנהו. כל החישובים בניתוח נפחי מבוצעים בדיוק של ארבע דמויות משמעותיות.

דוגמה 1מ-2.500 גרם של Na 2 CO 3 הכינו 500.0 מ"ל של תמיסה. חשב עבור תמיסה זו: א) הריכוז המולארי, ב) הריכוז המולרי של המקבילה, ג) הטיטר, ד) הטיטר HCl.

פִּתָרוֹן:

א) ריכוז מולרי הוא מספר השומות של חומר הכלול ב-1 ליטר תמיסה. n (Na 2 CO 3) ב-500 מ"ל. אז 1 ליטר או 1000 מ"ל מכילים:

לפיכך, C (Na 2 CO 3) \u003d 0.04717 מול / ליטר.

ב) אלא אם צוין אחרת, ההנחה היא שהתגובה הבאה היא הבסיס לטיטרציה: 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 CO 3

וגורם השקילות הוא 1/2.

המסה המולרית של המקבילה היא אפוא 1/2 M(Na 2 CO 3).

ג) בהגדרה, טיטר הוא המסה של חומר בגרמים הכלול ב-1 מ"ל של תמיסה. לאחר מכן

ד) הטיטר של האנליט הוא מספר הגרם של האנליט, המקביל ל-1 מ"ל תמיסת סודה.

ניתן לחשב את הטיטר של תמיסה של Na 2 CO 3 ב- HCl, למשל, על סמך הריכוז המולרי של המקבילה לתמיסה של Na 2 CO 3. (1/2 Na 2 CO 3) - מספר המולות של שווי ערך Na 2 CO 3 ב-1 ליטר או 1000 מ"ל של תמיסה, ( 1/2 Na 2 CO 3) / 1000 - מספר המול של שוות Na 2 CO 3 ב-1 מ"ל של תמיסה.

על פי חוק המקבילות, אותו מספר מקבילים של HCl מתאים ל-1 מ"ל של תמיסת סודה.

∙M(HCl) - מסת HCl בגרמים, המקביל ל-1 מ"ל של תמיסה של Na 2 CO 3, כלומר.

דוגמה 2קבע את המסה של Na 2 CO 3 ב-250.0 מ"ל של תמיסה אם נעשה שימוש ב-20.20 מ"ל של תמיסת HCl בריכוז של 0.1010 מול/ליטר לטיטרציה של 25.00 מ"ל מתמיסה זו עם אינדיקטור של מתיל כתום.

ניתוח טיטרימטרי או נפחי- שיטה של ​​ניתוח כמותי המבוססת על מדידת נפח (או המסה) של המגיב T שהושקע בתגובה עם האנליט X. במילים אחרות, ניתוח טיטרימטרי הוא ניתוח המבוסס על טיטרציה.

מטרת שיעורי המעבדה על שיטות ניתוח טיטרימטריות היא לפתח מיומנויות מעשיות בטכניקה של ביצוע ניתוח טיטרימטרי ולשלוט בשיטות של עיבוד סטטיסטי של תוצאות ניתוח תוך שימוש בדוגמה של ספציפיות קביעות כמותיות, כמו גם איחוד ידע תיאורטי על ידי פתרון בעיות חישוב אופייניות לכל נושא.

הכרת התיאוריה והפרקטיקה של שיטות ניתוח טיטרימטריות נחוצות ללימוד שלאחר מכן של שיטות ניתוח אינסטרומנטליות, דיסציפלינות כימיות ופרמצבטיות מיוחדות אחרות (כימיה פרמצבטית, טוקסיקולוגית, פרמקוגנוסיה, טכנולוגיה פרמצבטית). השיטות הנלמדות של ניתוח טיטרימטרי הן פרמקופיאליות ונמצאות בשימוש נרחב בתרגול של רוקח כדי לשלוט באיכות התרופות.

אמנות

A, X, T - כל חומר, אנליט וטיטרנט, בהתאמה;

m(A), m(X), t(T)- מסה של כל חומר, אנליט וטיטרנט, בהתאמה, g;

M(A), M(X), M(T)- מסה מולרית של כל חומר, אנליט וטיטרנט, בהתאמה, גרם/מול;

n(A), n(X), n(T) - הכמות של כל חומר, אנליט וטיטרנט, בהתאמה, מול;

כמות החומר של המקבילה של כל חומר, החומר שייקבע והטיטרנט, בהתאמה, מול;

- נפח תמיסה של כל חומר, אנליט וטיטרנט, בהתאמה, l;

- נפח מנה של האנליט, שווה לקיבולת הפיפטה, l;

- נפח התמיסה המנותחת של האנליט, שווה לקיבולת הבקבוק, l.

1. מושגי יסוד של טיטרימטרי

אָנָלִיזָה

1.1. טיטרציה- תהליך קביעת החומר X על ידי הוספה הדרגתית של כמויות קטנות של חומר T, שבו מסופק, בדרך כלשהי, זיהוי הנקודה (הרגע) שבו כל החומר X הגיב. טיטרציה מאפשרת למצוא את כמות החומר X מכמות ידועה של חומר T שנוספה עד לנקודה זו (רגע), תוך התחשבות בעובדה שהיחס בו X ו-T מגיבים ידוע מסטוכיומטריה או אחרת.

1.2. טיטרנט- תמיסה המכילה ריאגנט פעיל T, שבעזרתה מתבצע הטיטרציה. טיטרציה מתבצעת בדרך כלל על ידי הוספת טיטרנט מבורטה מכוילת לבקבוק הטיטרציה המכילה את התמיסה לניתוח. לתוך הבקבוק הזה לפני טיטרציה להוסיף aliquotפתרון מנותח.

1.3. מנת חלק (aliquot)- חלק ידוע במדויק מהפתרון המנותח, נלקח לניתוח. הוא נלקח לעתים קרובות עם פיפטה מכוילת ונפחו מצוין בדרך כלל על ידי הסמל V ss .

1.4. נקודת שקילות (TE)- נקודת (רגע) טיטרציה כזו שבה כמות הטיטרנט המוסף T שווה ערך לכמות החומר הטיטרציה X. מילים נרדפות ל-TE: נקודה סטוכיומטרית, נקודת סיום תיאורטית.

1.5. נקודת סיוםטיטרציה (KTT) - הנקודה (רגע) הטיטרציה, שבה מאפיין כלשהו של התמיסה (לדוגמה, הצבע שלה) מראה שינוי ניכר (חד). LTT תואם פחות או יותר ל-TE, אך לרוב אינו עולה בקנה אחד עם זה.

1.6. אינדיקטור- חומר המציג שינוי גלוי ב-TE או בקרבתו. באופן אידיאלי, המחוון קיים בריכוז נמוך מספיק כדי מרווח מעברלא עולה-

נעשה שימוש בכמות משמעותית של טיטרנט T. שינוי חד גלוי במדד (למשל, צבעו) מתאים ל-CTT.

1.7. מרווח מעבר מחוון- אזור הריכוז של מימן, מתכת או יונים אחרים שבתוכו העין מסוגלת לזהות שינוי בגוון, עוצמת הצבע, הקרינה או תכונה אחרת של אינדיקטור חזותי שנגרם על ידי שינוי ביחס של שתי צורות מתאימות של המחוון. אזור זה מבוטא בדרך כלל כלוגריתם שלילי של הריכוז, למשל: עבור מחוון חיזור, מרווח המעבר הוא האזור המתאים של פוטנציאל החיזור.

1.8. דרגת טיטרציה -יחס נפח V (T)של הטיטרנט המוסף לנפח V (TE) של הטיטרנט המקביל ל-TE. במילים אחרות, מידת הטיטרציה של תמיסה היא היחס בין כמות החומר שעבר טיטרציה לכמות ההתחלתית שלו בתמיסה המנותחת:

1.9. רמת טיטרציה- להזמין הריכוז של תמיסת הטיטרנט המשמשת, למשל, 10 -1, 10 -2, 10 -3 וכו'.

1.10. עקומת טיטרציה -ייצוג גרפי של התלות של השינוי בריכוז c (X) של האנליט X או תכונה קשורה כלשהי של המערכת (פתרון) בנפח V (T)הוסיף טיטרנט T. הערך של c (X) במהלך הטיטרציה משתנה במספר סדרי גודל, ולכן עקומת הטיטרציה משורטטת לעתים קרובות בקואורדינטות: האבססיס מציג את נפח הטיטרנט V שנוסף (T)או דרגת טיטרציה / . אם ריכוז שיווי המשקל c (X) או עוצמתה של תכונה פרופורציונלית אליו משורטטים לאורך ציר ה-y, אז נקבל עקומת טיטרציה ליניארית.אם על ציר ה-y אנחנו מניחים בצד או הלוגריתם של עוצמת תכונה פרופורציונלית ל-c(X), אז מקבלים עקומת טיטרציה לוגריתמית (או מונולוגריתמית).כדי לזהות בצורה ברורה יותר את התכונות של תהליך הטיטרציה ולמטרות יישומיות, לפעמים הם בונים עקומות טיטרציה דיפרנציאליות,משרטט לאורך ציר האבשיסה את נפח הטיטרנט V שנוסף (T),ולאורך ציר y - הנגזרת הראשונה של הלוגריתם של הריכוז (או עוצמת תכונה פרופורציונלית אליו) ביחס לנפח הטיטרנט המוסף: עקומות טיטרציה כאלה משמשות בדרך כלל בשיטות ניתוח פיזיקוכימיות, למשל, בטיטרציות פוטנציומטריות.

1.11. פתרון סטנדרטי- תמיסה בעלת ריכוז ידוע של החומר הפעיל.

1.12. תְקִינָה- תהליך מציאת הריכוז של מגיב פעיל בתמיסה (לרוב על ידי טיטרציה עם תמיסה סטנדרטית של החומר המתאים).

1.13. קפיצת טיטרציה- המרווח של שינוי חד בכל פיזי או תכונות פיזיקליות וכימיותתמיסה ליד נקודת השקילות, נצפית בדרך כלל כאשר מוסיפים 99.9-100.1% מהטיטרנט בהשוואה לכמות הסטוכיומטרית שלו.

1.14. טיטרציה ריקה- טיטרציה של תמיסה זהה לתמיסה המנותחת מבחינת נפח, חומציות, כמות אינדיקטור וכו', אך אינה מכילה את האנליט.

2. פעולות בסיסיות של ניתוח טיטרימטרי

2.1. ניקוי, כביסה, אחסון כלי מדידה.

2.2. בדיקת קיבולת כלי מדידה.

2.3. לקיחת דגימה עם מסה ידועה במדויק לפי ההפרש בין תוצאות שתי שקילות (בדרך כלל במאזן אנליטי).

2.4. העברה כמותית של דגימה של חומר לתוך בקבוק נפח והתמוססות של החומר.

2.5. מילוי כלים נפחיים (צלוחיות, בורטים, פיפטות) בתמיסה.

2.6. ריקון פיפטות, בורות.

2.7. בחירת מנה של הפתרון המנותח.

2.8. טיטרציה וחישובים על סמך תוצאות טיטרציה.

3. כיול מכשירי מדידה

בניתוח טיטרימטרי מודדים את הנפחים המדויקים של התמיסה באמצעות כלי מדידה שהם צלוחיות נפח בנפח של 1000, 500, 250, 100, 50 ו-25 מ"ל, פיפטות ופיפטות מדורגות בקיבולת 10, 5, 3 , 2 ו-1 מ"ל. הקיבולת של הבקבוק והפיפטה ב-20 מעלות צלזיוס חקוקה על צוואר הבקבוק או בצד הפיפטה (נפח נומינלי). בייצור המוני של כלים נפחיים, הקיבולת האמיתית (האמיתית) של צלוחיות נפח, בורות, פיפטות עשויה להיות שונה מהערכים הנומינליים המצוינים על הכלי. כדי להשיג את הדיוק הנדרש של התוצאות המתקבלות של ניתוח טיטרימטרי

כיול כלי זכוכית נפחיים מתבסס על קביעת המסה המדויקת של מים מזוקקים שנשפכים פנימה או נשפכים, אשר נקבעת על פי תוצאות שקילת כלי הזכוכית לפני ואחרי מזיגה או שפיכה של מים. נפח המים בכלי המכויל (הקיבולת שלו) ומסת המים קשורים ביחס:

איפה - צפיפות המים בטמפרטורת הניסוי, גרם/מ"ל.

צפיפות המים תלויה בטמפרטורה, לכן בעת ​​ביצוע חישובים, עליך להשתמש בנתונים בטבלה. 2-1.

טבלה 2-1.ערכי צפיפות של מים בטמפרטורה המתאימה

צלוחיות נפח מכוילות לעירוי, ובורטות ופיפטות מכוילות למזיגה, שכן כמויות קטנות של נוזל תמיד נשארות על דפנות המנה במהלך המזיגה.

3.1. בדיקת קיבולת בקבוק נפח

הבקבוק נשטף ביסודיות, מיובש ונשקל על מאזן אנליטי בדיוק של ± 0.002 גרם. לאחר מכן הוא ממולא במים (להלן - מזוקק) לאורך המניסקוס התחתון, טיפות המים בחלק העליון של הצוואר של הבקבוק. מסירים את הבקבוק עם נייר סינון ושוקלים שוב. כל שקילה של בקבוק ריק ושל בקבוק עם מים מתבצעת לפחות פעמיים, בעוד שההבדל בין שתי שקילות לא יעלה על ± 0.005 גרם ההפרש בין מסת בקבוק עם מים למסה של בקבוק ריק שווה למסת המים שמכיל הבקבוק בטמפרטורה נתונה. הקיבולת האמיתית של הבקבוק מחושבת על ידי חלוקת מסת המים הממוצעת בצפיפות שלה בטמפרטורת הבדיקה (ראה טבלה 2-1).

לדוגמה, אם מכויל בקבוק נפח עם נפח נומינלי של 100 מ"ל, המסה הממוצעת של מים ב-18 מעלות צלזיוס היא 99.0350 גרם. אז הקיבולת האמיתית של בקבוק הנפח היא:

3.2. בדיקת קיבולת בורט

הבורטה היא גליל זכוכית, שקוטרו הפנימי יכול להשתנות מעט לאורך הבורטה. חלוקות שוות על הבורה בחלקיה השונים מתאימות לנפחים לא שווים של התמיסה. לכן כיול בורה מחשב את הנפחים האמיתיים עבור כל אתר בורה שנבחר.

בורט נקי ומיובש ממלאים במים עד סימן האפס לאורך המניסקוס התחתון וטיפות מים מוסרות מהמשטח הפנימי של החלק העליון של הבורטה בעזרת נייר סינון. לאחר מכן, מתחת לבורה תחליף בקבוק, שנשקל בעבר עם מכסה על מאזן אנליטי. נפח מסוים של מים (לדוגמה, 5 מ"ל) נשפך באיטיות לתוך הבקבוק מהבורטה. לאחר מכן, הבקבוק נסגר במכסה ונשקל שוב. ההפרש בין מסת בקבוק השקילה עם מים לבין בקבוק השקילה הריק שווה למסת המים הכלולה בבורה בין חלוקות של 0 ל-5 מ"ל בטמפרטורת הניסוי. לאחר מכן שוב ממלאים את הבורטה במים עד לסימון האפס לאורך המניסקוס התחתון, 10 מ"ל מים נמזגים באיטיות לבקבוק ריק ומסת המים הכלולה בבורה בין חלוקות 0 ל-10 מ"ל נקבעת באופן דומה. בעת כיול הבורטה, למשל, עבור 25 מ"ל, פעולה זו מתבצעת 5 פעמים ומחושבת מסת המים התואמת לנפחים הנומינליים המצוינים על הבורטה של ​​5, 10, 15, 20 ו-25 מ"ל. כל שקילה של בקבוק ריק ובקבוק מים חוזרת על עצמה לפחות פעמיים, בעוד שההפרש בין שתי שקילות לא יעלה על ± 0.005 גרם.

ואז לפי הטבלה. 2-1 קבע את צפיפות המים בטמפרטורת הניסוי וחשב את הקיבולת האמיתית של הבורטה עבור כל ערך של הנפח הנומינלי המצוין עליה.

בהתבסס על הנתונים שהתקבלו, ערך התיקון מחושב שווה להפרש בין הערך המחושב של הקיבולת האמיתית לבין הערך המתאים של הנפח הנומינלי של הבורה:

ולאחר מכן צייר עקומה של שגיאות קיבולת בורה בקואורדינטות (איור 2-1).

לדוגמה, אפשר לקבל את הנתונים הניסיוניים הבאים בעת כיול בורה עם קיבולת של 25 מ"ל בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס, אשר, יחד עם תוצאות החישובים המתאימים, מוצגים בטבלה. 2-2.

בהתבסס על הנתונים הטבלאיים המתקבלים, משרטטים עקומת תיקון קיבולת עבור בורה נתון, באמצעותה ניתן לחדד את תוצאות הקריאה לפי בורה.

טבלה 2-2.תוצאות כיול לבורטה של ​​25 מ"ל

אורז. 2-1.עקומת התאמת קיבולת הבורטה

לדוגמה, אפשר להשתמש ב-7.50 מ"ל של טיטרנט לטיטרציה של מנה של האנליט לפי תוצאות הספירה על בורה. לפי הגרף (ראה איור 2-1), ערך התיקון המתאים לנפח נומינלי זה הוא 0.025 מ"ל, הנפח האמיתי של הטיטרנט המשמש הוא: 7.50 - 0.025 = 7.475 מ"ל.

3.3. בדיקת קיבולת פיפטה

פיפטה, נקייה ושקולה על מאזן אנליטי, ממולאת במים עד לסימון האפס לאורך המניסקוס התחתון ואז המים מתמלאים באיטיות.

נשפך לאורך הקיר לבקבוק שקול מראש. הבקבוק מכוסה במכסה ונשקל במים. כל שקילה של בקבוק ריק ובקבוק עם מים חוזרת על עצמה לפחות פעמיים, בעוד שההפרש בין שתי שקילות לא יעלה על ± 0.005 גרם ההפרש בין המסה של בקבוק עם מים לבקבוק ריק שווה למסה של מים הכלולים על ידי פיפטה. הקיבולת האמיתית של הפיפטה מחושבת על ידי חלוקת המסה הממוצעת של המים בצפיפות המים בטמפרטורת הבדיקה (ראה טבלה 2-1).

4. חישובים אופייניים בניתוח טיטרימטרי

4.1. דרכים לביטוי ריכוזים המשמשים לחישובים בניתוח טיטרימטרי

4.1.1. ריכוז מולרי של חומר c (A), מול / l - כמות החומר A במול הכלול ב-1 ליטר תמיסה:

(2.1)

איפה - כמות החומר A במול, מומס ב-V (A) l

פִּתָרוֹן.

4.1.2. ריכוז מולארי שווה ערך לחומר , mol / l - כמות החומר A שווה ערך במול הכלול ב-1 ליטר תמיסה (השם הקודם הוא "נורמליות" התמיסה):

(2.2)

איפה

- כמות החומר המקבילה ל-A במול,

מומס ב-V (A) l של תמיסה; - מסה מולרית של המקבילה ל-ve-

חומרים A, g / mol; - גורם השקילות של החומר.

4.1.3. טיטר חומר ט(A), גרם / מ"ל ​​- מסת המומס A בגרמים, הכלול ב-1 מ"ל של תמיסה:

4.1.4. מקדם המרה טיטרימטרי I, g / ml - מסת האנליט בגרמים, באינטראקציה עם 1 מ"ל של טיטרנט:

(2.4)

4.1.5. גורם התיקון ו- ערך המראה כמה פעמים הריכוזים המעשיים של הטיטרנט שונים מהערכים התיאורטיים המתאימים שצוינו בשיטה:

(2.5)

4.2. חישוב של המקבילה למסה מולרית של חומרים בתגובות המשמשות בניתוח טיטרימטרי

שווה ערך הוא חלקיק אמיתי או מותנה שיכול להוסיף או לתרום יון מימן אחד H + (או להיות שווה ערך לו אחרת בתגובות חומצה-בסיס) או להוסיף או לתרום אלקטרון אחד בתגובות חיזור.

גורם שקילות - מספר המציין איזה

השבר המקביל הוא מחלקיק אמיתי של חומר A. גורם השקילות מחושב על סמך הסטוכיומטריה של תגובה זו:

איפה ז- מספר הפרוטונים שנתרם או הוסיף חלקיק מגיב אחד (מולקולה או יון) בתגובת חומצה-בסיס, או מספר האלקטרונים שנתרם או התקבל על ידי חלקיק מגיב אחד (מולקולה או יון) בחצי תגובת חמצון או הפחתה.

המסה המולרית של המקבילה של חומר היא המסה של מול אחד של המקבילה של חומר, שווה למוצרגורם שקילות למסה מולרית של החומר, גרם/מול. ניתן לחשב אותו באמצעות הנוסחה:

(2.6)

4.3. הכנת תמיסה על ידי דילול תמיסה מרוכזת יותר בריכוז ידוע

בעת ביצוע ניתוח טיטרימטרי, במקרים מסוימים יש צורך להכין תמיסה של חומר A עם נפח ריכוז ידוע בערך על ידי דילול תמיסה מרוכזת יותר.

כאשר התמיסה מדללת במים, כמות החומר A או כמות החומר A לא משתנה, לכן, בהתאם לביטויים (2.1) ו-(2.2), נוכל לכתוב:

(2.7)

(2.8)

כאשר המדדים 1 ו-2 מתייחסים לתמיסות לפני ואחרי דילול, בהתאמה.

מהיחסים המתקבלים מחושב נפח של תמיסה מרוכזת יותר , שיש למדוד כדי להכין פתרון נתון.

4.4. הכנת נפח קבוע מראש של תמיסה על ידי שקילת מסה ידועה במדויק

4.4.1. חישוב משקל לדוגמה

המסה התיאורטית של דגימה של חומר סטנדרטי A, הנחוצה להכנת נפח נתון של תמיסה בריכוז ידוע, מחושבת מביטויים (2.1) ו-(2.2). זה שווה ל:

(2.9)

אם נעשה שימוש בריכוז המולארי של חומר בתמיסה, ו:

(2.10)

אם נעשה שימוש בריכוז המולארי של המקבילה של החומר בתמיסה.

4.4.2. חישוב הריכוז המדויק של התמיסה המוכנה

הריכוז של תמיסה של חומר A, שהוכנה על ידי דגימה מדויקת של מסה m (A), מחושב מהקשרים (2.1-2.3), כאשר t(A)- המסה המעשית של חומר A, שנלקחה מההפרש בין שתי שקילות על מאזן אנליטי.

4.5. חישוב ריכוז הטיטרנט במהלך התקינה שלו

נפח ידוע של פתרון סטנדרטי עם ריכוז טיטרציה בתמיסת טיטרנט בנפח V (T)(או להפך). במקרה זה, עבור התגובה המתרחשת בתמיסה במהלך תהליך הטיטרציה , לחוק המקבילות יש את הצורה:

ו

מכאן מתקבל ביטוי לחישוב הריכוז המולארי של שווה ערך הטיטרנט מתוצאות הטיטרציה:

(2.12)

4.6. חישוב מסת האנליט בתמיסה המנותחת4.6.1. טיטרציה ישירה

החומר שייקבע בתמיסה המנותחת עובר טיטרציה ישירות עם טיטרנט.

4.6.1.1. חישוב באמצעות ריכוז מולרי שווה ערך לטיטרנט

מנה של תמיסת האנליט טיטר

תמיסת טיטרנט עם נפח V(T). במקרה זה, עבור התגובה המתרחשת בתמיסה במהלך תהליך הטיטרציה:

לחוק המקבילות יש את הצורה: ו

(2.13)

לפיכך, הריכוז המולארי של המקבילה של האנליט, מחושב מתוצאות הטיטרציה, שווה ל:

(2.14)

הביטוי המתקבל מוחלף במשוואה (2.2) ומתקבלת נוסחה לחישוב מסת האנליט בבקבוקון בעל נפח לפי תוצאות טיטרציה ישירה:

(2.15)

אם, במהלך הטיטרציה, חלק מהטיטרנט נצרך על ידי התגובה עם המחוון, מתבצע "ניסוי ריק" ונקבע נפח הטיטרנט V "(T),

משמש לטיטרציה של אינדיקטורים. בחישובים, נפח זה מופחת מנפח הטיטרנט, ששימש לטיטרציה של התמיסה של האנליט. תיקון כזה נעשה במהלך "הניסוי הריק" בכל נוסחאות החישוב המשמשות בניתוח טיטרימטרי. לדוגמה, נוסחה (2.15) לחישוב מסת האנליט, תוך התחשבות ב"ניסוי ריק", תיראה כך:

(2.16)

4.6.1.2. חישוב באמצעות מקדם המרה טיטרימטרי

יש לנו פתרון מנותח עם נפח לטיטרציה של alik-

חלקו של מיל תמיסה של אנליט בשימוש נפח של טיטרנט V (T)עם מקדם המרה טיטרימטרי תיאורטי ומקדם תיקון ו.אז מסת האנליט במנה שווה ל:

(2.17)

ולאורך הנפח המנותח

(2.18)

4.6.2. טיטרציה חלופית

מתווסף עודף ידוע של מגיב A ותחליף B מבודד בכמות שווה ערך לאנליט:

תחליף B עובר טיטרציה עם טיטרנט מתאים:

חוק המקבילות לטיטרציה החלפה:

באמצעות יחס (2.8) ניתן לכתוב בצורה:

מכאן מתקבלת נוסחה לחישוב הריכוז המולארי של המקבילה של האנליט בתמיסה לפי תוצאות טיטרציה החלפה:

בעל אותה צורה כמו בטיטרציה ישירה (2.14). לכן כל החישובים של מסת האנליט בבעיה המנותחת במהלך טיטרציה החלפה מתבצעים לפי נוסחאות (2.15-2.18) לטיטרציה ישירה. 4.6.3. טיטרציה לאחור

למנה של האנליט לְהוֹסִיף מפורסםעודף מהטיטרנט הראשון :

ואז העודף של הטיטרנט הראשון שלא הגיב עובר טיטרציה עם הטיטרנט השני, שמכלה את הנפח :

חוק המקבילות במקרה זה יכול להיכתב כך:

מכאן, מחושב הריכוז המולארי של המקבילה של החומר X בתמיסה:

(2.19)

החלף את הביטוי המתקבל במשוואה (2.2) וקבל נוסחה לחישוב מסת האנליט בתמיסה המנותחת, שווה לנפח הבקבוק, בהתבסס על תוצאות טיטרציה לאחור:

5. יישום ואספקה עבודה מעשיתלפי ניתוח טיטרימטרי

5.1. הוראות כלליות

בעת לימוד הסעיף "ניתוח טיטרימטרי", מתוכנן לבצע עבודה בנושאים הבאים.

נושא Iשיטות של טיטרציה של חומצה-בסיס.

נושא II.שיטות של טיטרציה של חיזור.

נושא ג'.שיטות של טיטרציה של משקעים.

נושא IV.שיטות של טיטרציה קומפלקסומטרית.

שיעור 1.הכנת תמיסת חומצה הידרוכלורית ותקינה שלה.

שיעור 2.קביעת מסת האלקלי בתמיסה. קביעת מסת הקרבונטים בתמיסה. קביעת המסה של אלקלי וקרבונט בתמיסה בנוכחות המפרק.

שיעור 3.קביעת מסת האמוניה בתמיסות של מלחי אמוניום.

א) בקרת בדיקה 1.

ב) קביעת מסת האמוניה בתמיסות של מלחי אמוניום. שיעור 4.טיטרציה פרמנגנומטרית.

א) מבחן בכתב 1.

ב) קביעת מסת מי חמצן בתמיסה.

ג) קביעת מסת הברזל(II) בתמיסת מלח. קביעת חלק המסה של ברזל(II) בדגימת מלח.

שיעור 5.טיטרציה יודומטרית.

א) קביעת מסת מי חמצן בתמיסה.

ב) קביעת מסת הנחושת(II) בתמיסה. שיעור 6.טיטרציה יודימטרית.

שיעור 7.טיטרציה ברומטומטרית. קביעת מסת הארסן (III)בפתרון.

שיעור 8.טיטרציה ברומומטרית. קביעת חלק המסה של נתרן סליצילט בתכשיר.

שיעור 9.טיטרציה ניטיטומטרית.

א) בקרת בדיקה 2.

ב) קביעת החלק ההמוני של נובוקאין בתכשיר. שיעור 10.טיטרציה ארגנטומטרית והקסציאנופראטום-

טיטרציה טריקית.

א) מבחן 2 בכתב.

ב) קביעת מסת אשלגן ברומיד ואשלגן יודיד בתמיסה על ידי טיטרציה ארגנטומטרית.

ג) קביעת מסת האבץ בתמיסה על ידי טיטרציה hexacyanoferratometric.

שיעור 11.קביעה קומפלקסומטרית של מסת האבץ והעופרת בתמיסה.

א) בקרת בדיקה 3.

ב) קביעת מסת האבץ והעופרת בתמיסה.

שיעור 12.קביעה קומפלקסומטרית של ברזל(III) וסידן בתמיסה.

א) מבחן בכתב 3.

ב) קביעת מסת הברזל(III) והסידן בתמיסה.

בהתאם למצב הספציפי, מותר לבצע עבודה כלשהי במהלך לא אחד, אלא שני שיעורים. אפשר גם לשנות את התזמון של בקרות המבחן והמבחנים הכתובים.

בסוף כל נושא מובאות דוגמאות לפריטי מבחן לבקרת ביניים בידע התלמידים, תוכן הגמר הכתוב. עבודת בקרה, דוגמה לכרטיס מבחן בכתב.

בסוף כל שיעור התלמיד עורך פרוטוקול הכולל את תאריך ושם העבודה שבוצעה, מהות המתודולוגיה, סדר העבודה, נתוני הניסוי שהתקבלו, חישובים, טבלאות, מסקנות. כל החישובים של תוצאות הניתוח (ריכוז התמיסה, מסת האנליט) מבוצעים על ידי תלמידים עם דיוק של הנתון המשמעותי הרביעי, למעט מקרים שצוינו במפורש בטקסט.

בקרת ביניים במיומנויות מעשיות ובידע תיאורטי מתבצעת בעזרת בקרת מבחנים ומבחנים בכתב.

5.2. תמיכה חומרית לשיעורים בניתוח טיטרימטרי

כְּלֵי זְכוּכִית:בורטות 5 מ"ל, פיפטות נפח 2 ו-5 מ"ל, צלוחיות נפח 25, 50, 100 ו-250 מ"ל, צלוחיות חרוטיות 10-25 מ"ל, בקבוקי זכוכית, משפכי זכוכית 20-30 מ"מ, צלוחיות זכוכית רגילות או כהות בקיבולת 100, 200 ו-500 מ"ל, גלילי מדידה בקיבולת 10, 100 מ"ל.

ריאגנטים:ריאגנטים בעלי הסמכה "טהורה מבחינה כימית" משמשים בעבודה ו"ח.ד.א.", נייר מחוון.

מכשירים:מאזנים אנליטיים עם משקולות, מאזנים טכניים עם משקולות, תנור, מדחום מעבדתי בקנה מידה של 20-100 מעלות צלזיוס, מעמדים עם מהדקי בורה וטבעות לרשתות אסבסט, מבערי גז, אמבטיות מים.

חומרי עזר ואביזרים:חומרי ניקוי (סודה, אבקות כביסה, תערובת כרום), מברשות לשטיפת כלים, נורות גומי, רשתות אסבסט, דבק למכשירי כתיבה, עפרונות זכוכית, נייר סינון.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

1. הרצאות לסטודנטים במדור "ניתוח טיטרימטרי".

2.חריטונוב יו.יה.כימיה אנליטית (אנליטיקה): ב-2 כרכים - ed. 5 - מ.: בוגר בית - ספר, 2010 (להלן "ספר הלימוד").

3.לוריא יו.יו. Handbook of Analytical Chemistry.- M.: Chemistry, 1989 (להלן "המדריך").

4.דז'בארוב ד.נ.אוסף תרגילים ומשימות בכימיה אנליטית.- מוסקבה: רופא רוסי, 2007.