Megoldások

Sóoldatok készítése

Az oldatok koncentrációjának meghatározásának technikája.

Koncentráció meghatározása sűrűségmérővel

Koncentráció meghatározása titrimetriásan.

A titrimetriás elemzés alapfogalmai és fogalmai.

A titrimetriás meghatározás sémája.

A titrálás hat szabálya.

Egy anyag koncentrációjának titrimetriás meghatározásának feltételei

Titrált oldat készítése a kiindulási anyag pontos mérésével

Az oldattiter beállítása beállító szerrel

Számítások térfogatelemzésben.

Felhasznált irodalom jegyzéke

MEGOLDÁSOK

1. A megoldások és az oldhatóság fogalma

Minőségben és minőségben is mennyiségi elemzés A fő munka megoldásokkal történik. Amikor a „megoldás” nevet használjuk, általában valódi megoldásokra gondolunk. Valódi oldatokban az oldott anyag egyedi molekulák vagy ionok formájában oszlik el az oldószermolekulák között.

Megoldás- oldott anyag részecskéiből, oldószerből és kölcsönhatásuk termékeiből álló homogén (homogén) keverék. Ha egy szilárd anyagot vízben vagy más oldószerben oldunk, a felületi réteg molekulái az oldószerbe kerülnek, és a diffúzió eredményeként az oldószer teljes térfogatában eloszlanak, majd egy új molekularéteg kerül az oldószerbe. stb. Az oldószerrel egyidejűleg a fordított folyamat is végbemegy - molekulák szabadulnak fel az oldatból. Minél nagyobb az oldat koncentrációja, annál inkább megy végbe ez a folyamat. Az oldat koncentrációjának növelésével a többi körülmény megváltoztatása nélkül olyan állapotot érünk el, amelyben egységnyi idő alatt ugyanannyi oldott anyag molekula szabadul fel az oldatból, ahányan feloldódnak. Ezt a megoldást ún telített. Ha csak kis mennyiségű oldott anyagot is adunk hozzá, akkor feloldatlan marad.

Oldhatóság- egy anyag azon képessége, hogy más anyagokkal homogén rendszereket képezzen - olyan oldatok, amelyekben az anyag egyedi atomok, ionok, molekulák vagy részecskék formájában van. A telített oldatban lévő anyag mennyisége határozza meg oldhatóság anyagok adott körülmények között. Oldhatóság különféle anyagok bizonyos oldószerekben eltérő. Az egyes oldószerek bizonyos mennyiségében egy adott anyagból legfeljebb egy bizonyos mennyiséget lehet feloldani. Oldhatóság adott hőmérsékleten telített oldatban 100 g oldószerben lévő anyag grammjaiban kifejezve . Vízben való oldódási képességük alapján az anyagokat a következőkre osztják: 1) jól oldódó (marónátron, cukor); 2) rosszul oldódik (gipsz, Berthollet-só); 3) gyakorlatilag oldhatatlan (réz-szulfit). A gyakorlatilag oldhatatlan anyagokat gyakran oldhatatlannak nevezik, bár abszolút oldhatatlan anyagok Nem. „Oldhatatlan anyagoknak szokták nevezni azokat az anyagokat, amelyek oldhatósága rendkívül alacsony (1 tömegrész anyag 10 000 rész oldószerben oldódik).

Jellemzően oldhatóság szilárd anyagok növekszik a hőmérséklet emelkedésével. Ha melegítéssel közel telített oldatot készítünk, majd gyorsan, de óvatosan lehűtjük, az ún túltelített oldat. Ha egy ilyen oldatba cseppent egy oldott anyag kristályát, vagy összekeveri, akkor kristályok kezdenek kiesni az oldatból. Következésképpen egy lehűtött oldat több anyagot tartalmaz, mint amennyi egy adott hőmérsékleten telített oldatban lehetséges. Ezért, amikor egy kristályt oldott anyagból adunk hozzá, az összes felesleges anyag kikristályosodik.

Az oldatok tulajdonságai mindig eltérnek az oldószer tulajdonságaitól. Az oldat magasabb hőmérsékleten forr, mint a tiszta oldószer. Éppen ellenkezőleg, az oldat fagyáspontja alacsonyabb, mint az oldószeré.

Az oldószer jellege alapján az oldatokat felosztjuk vízi és nem vízi. Ez utóbbiak közé tartoznak az anyagok szerves oldószerekkel, például alkohollal, acetonnal, benzollal, kloroformmal stb. készült oldatai.

A legtöbb só, sav és lúg oldatát vizes oldatban készítik.

2. Az oldatok koncentrációjának kifejezési módszerei. A gramm ekvivalens fogalma.

Minden oldatot az oldott anyag koncentrációja jellemez: egy bizonyos mennyiségű oldatban lévő anyag mennyisége. Az oldatok koncentrációja kifejezhető százalékban, mólban 1 liter oldatban, ekvivalensben 1 liter oldatban és titerben.

Az anyagok koncentrációja az oldatokban többféleképpen fejezhető ki:

Az oldott anyag tömeghányada w(B) dimenzió nélküli mennyiség, egyenlő az aránnyal oldott anyag tömege az oldat teljes tömegéhez m

vagy más néven: százalékos koncentráció oldat - a 100 g oldatban lévő anyag grammjainak száma határozza meg. Például egy 5%-os oldat 5 g anyagot tartalmaz 100 g oldatban, azaz 5 g anyagot és 100-5 = 95 g oldószert.

A C(B) moláris koncentráció azt mutatja, hogy 1 liter oldat hány mol oldott anyagot tartalmaz.

C(B) = n(B) / V = ​​m(B) / (M(B) V),

ahol M(B) - moláris tömeg oldott anyag g/mol.

A moláris koncentrációt mol/l-ben mérjük, és "M"-nek jelöljük. Például a 2 M NaOH egy kétmólos nátrium-hidroxid-oldat; A monomoláris (1 M) oldatok 1 liter oldatban 1 mól anyagot tartalmaznak, a bimoláris (2 M) oldatok 1 literenként 2 mól anyagot stb.

Annak megállapítására, hogy egy adott anyag hány grammja van egy adott oldat 1 literében moláris koncentráció, tudnod kell moláris tömeg, azaz 1 mól tömege. Egy anyag grammban kifejezett moláris tömege számszerűen megegyezik az anyag molekulatömegével. Például a NaCl molekulatömege 58,45, tehát a moláris tömege is 58,45 g, így egy 1 M NaCl-oldat 58,45 g nátrium-kloridot tartalmaz 1 liter oldatban.

Az oldat normalitása azt jelzi, hogy egy adott anyag hány gramm egyenértéke van egy liter oldatban, vagy hány milligramm egyenérték van egy milliliter oldatban.
Gram egyenértékű Az anyag mennyisége egy anyag grammjainak száma, amely számszerűen egyenlő a megfelelőjével.

Vegyületekvivalens- azt a mennyiséget nevezik, amely egy adott reakcióban 1 mol hidrogénnek felel meg (egyenértékű).

Az ekvivalencia tényezőt a következők határozzák meg:

1) az anyag jellege,

2) egy adott kémiai reakció.

a) anyagcsere-reakciókban;

A savak ekvivalens értékét a fématomokkal helyettesíthető hidrogénatomok száma határozza meg a savmolekulában.

1. példa Határozzuk meg a savak egyenértékét: a) HCl, b) H 2 SO 4, c) H 3 PO 4; d) H 4.

Megoldás.

Többbázisú savak esetében az ekvivalens az adott reakciótól függ:

a) H 2 SO 4 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2H 2 O.

ebben a reakcióban a kénsavmolekulában két hidrogénatom helyettesítődik, ezért E = M.M/2

b) H 2 SO 4 + KOH → KHSO 4 + H 2 O.

Ebben az esetben a kénsavmolekulában egy hidrogénatomot helyettesítünk E = M.M/1

Foszforsav esetén a reakciótól függően az értékek a) E = M.M/1

b) E=M.M/2 c) E=M.M/3

ALAPOK

A bázisegyenértéket a savmaradékkal helyettesíthető hidroxilcsoportok száma határozza meg.

2. példa Határozzuk meg a bázisok ekvivalensét: a) KOH; b) Cu(OH)2;

Megoldás.

A sóegyenértékeket kation határozza meg.

Az az érték, amellyel M osztani kell.Sók esetén egyenlő q·n, Ahol q- a fémkation töltése, n– a kationok száma a sóképletben.

3. példa Határozzuk meg a sók egyenértékét: a) KNO 3 ; b) Na3PO4; c) Cr2(SO4)3;

Megoldás.

A) q·n = 1 b) 1 3 = 3 V) z = 3 2 = 6, G) z = 3 1 = 3

A sók ekvivalenciafaktorainak értéke attól is függ

reakció, hasonlóan a savaktól és bázisoktól való függéshez.

b) redox reakciókban meghatározásához

egyenértékű elektronikus egyenlegrendszer használata.

Az az érték, amellyel egy anyag M.M-jét ebben az esetben el kell osztani, megegyezik az anyag molekulája által befogadott vagy feladott elektronok számával.

K 2 Cr 2 O 7 + HCl → CrCl 3 + Cl 2 + KCl + H 2 O

egyeneshez 2Сr +6 +2 3 e→2Cr 3+

reakciók 2Cl - - 2 1 e→Cl 2

fordított 2Cr+3-2 esetén 3 e→Cr +6

Cl2-2 reakciók e→2Cl

(K 2 Cr 2 O 7) = 1/6

(Cr)=1/3 (HCl)=1 (Cl)=1) (Cl2)=1/2 (Cl)=1

A normál koncentrációt a betű jelzi N (számítási képletekben) vagy az „n” betűt - az adott oldat koncentrációjának feltüntetésekor. Ha 1 liter oldat 0,1 egyenértéknyi anyagot tartalmaz, azt decinormálisnak nevezzük, és 0,1 N-nak nevezzük. Az 1 liter oldatban 0,01 ekvivalens anyagot tartalmazó oldatot centinormálisnak nevezzük, és 0,01 N-nek nevezzük. Mivel az ekvivalens bármely anyag mennyisége, amely egy adott reakcióban van. 1 mól hidrogénnek felel meg, nyilvánvaló, hogy ebben a reakcióban bármely anyag egyenértékének meg kell felelnie bármely más anyag egyenértékének. Ez azt jelenti, hogy bármely reakcióban az anyagok egyenértékű mennyiségben reagálnak.

Titrált olyan oldatoknak nevezzük, amelyek koncentrációja kifejezett felirat, azaz az 1 ml oldatban feloldott anyag grammjainak száma. Az analitikai laboratóriumokban nagyon gyakran az oldattitereket közvetlenül a meghatározandó anyagra számítják újra. Felöltöztet Igen Az oldat titere megmutatja, hogy a meghatározandó anyag hány grammja felel meg ennek az oldatnak 1 ml-ének.

A moláris és normál koncentrációjú oldatok elkészítéséhez az anyag mintáját analitikai mérlegen lemérjük, és az oldatokat egy mérőlombikban készítjük el. Savas oldatok készítésekor a tömény savoldat szükséges térfogatát üvegcsappal ellátott bürettával mérjük.

Az oldott anyag tömegét a negyedik tizedesjegy pontossággal kell kiszámítani, és molekulatömegek a referenciatáblázatokban megadott pontossággal történik. A tömény sav térfogatát a második tizedesjegyig kell kiszámítani.

Százalékos koncentrációjú oldatok készítésekor az anyagot műszaki-kémiai mérlegen lemérik, a folyadékokat mérőhengerrel mérik. Ezért egy anyag tömegét 0,1 g-os, 1 folyadék térfogatát pedig 1 ml-es pontossággal számítjuk ki.

Az oldat elkészítésének megkezdése előtt számítást kell végezni, azaz ki kell számítani az oldott anyag és az oldószer mennyiségét egy adott koncentrációjú oldat bizonyos mennyiségének elkészítéséhez.

3. Számítások sóoldatok készítésekor

1. példa: 500 g 5%-os kálium-nitrát oldatot kell készíteni. 100 g ilyen oldat 5 g KN0 3-ot tartalmaz; Készítsünk arányt:

100 g oldat - 5 g KN0 3

500"- x» KN0 3

5*500/100 = 25 g.

500-25 = 475 ml vizet kell inni.

2. példa A CaCl 2 .6H 2 0 sóból 500 g 5%-os CaCI-oldatot kell készíteni. Először a vízmentes sóra végezzük el a számítást.

100 g oldat - 5 g CaCl 2

500 "" - x g CaC1 2

5*500/ 100 = 25 g

A CaCl 2 moláris tömege = 111, a CaCl 2 moláris tömege 6H 2 0 = 219. Ezért

219 g CaC12*6H20 111g CaC12-t tartalmaz. Készítsünk arányt:

219 g CaC1 2 * 6H 2 0 -- 111 g CaC1 2

x» CaС1 2 -6Н 2 0-25 » CaCI 2 ,

219*25/ 111= 49,3 g.

A víz mennyisége 500-49,3=450,7 g, vagyis 450,7 ml. Mivel a víz mérése mérőhengerrel történik, a tizedmillilitert nem veszik figyelembe. Ezért 451 ml vizet kell mérnie.

4. Számítások savas oldatok készítéséhez

A savas oldatok készítésekor figyelembe kell venni, hogy a tömény savoldatok nem 100%-osak és vizet tartalmaznak. Ráadásul a szükséges savmennyiséget nem kimérik, hanem mérőhenger segítségével mérik ki.

1. példa: 500 g 10%-os oldatot kell készítenie sósavból, a rendelkezésre álló 58%-os sav alapján, melynek sűrűsége d=l.19.

1. Határozza meg a tiszta hidrogén-klorid mennyiségét, amelynek az elkészített savoldatban kell lennie:

100 g oldat -10 g HC1

500 "" - x» NS1

500*10/100= 50 g

A százalékos koncentrációjú oldatok kiszámításához a moláris tömeget egész számokra kell kerekíteni.

2. Határozza meg, hány gramm tömény sav tartalmaz 50 g HC1-et:

100 g sav - 38 g HC1

x» » - 50 » NS1

100 50/38 = 131,6 g.

3. Határozza meg a sav mennyiségét:

V= 131,6/ 1,19 = 110,6 ml. (kerekítve 111-re)

4. Az oldószer (víz) mennyisége 500-131,6 = 368,4 g, vagyis 368,4 ml. Mivel a szükséges víz- és savmennyiséget mérőhengerrel mérik, a tizedmillilitert nem veszik figyelembe. Ezért 500 g 10% -os sósavoldat elkészítéséhez 111 ml sósavat és 368 ml vizet kell venni.

2. példa A savak előállítására vonatkozó számítások során általában szabványos táblázatokat használnak, amelyek a savoldat százalékos arányát, az oldat sűrűségét egy bizonyos hőmérsékleten, valamint ennek a savnak a számát grammokban tartalmazzák 1 literben. ilyen koncentrációjú oldat. Ebben az esetben a számítás leegyszerűsödik. Az elkészített savoldat mennyisége egy bizonyos térfogatra számítható.

Például 500 ml 10% -os sósavoldatot kell készítenie koncentrált 38% -os oldat alapján. A táblázatok alapján azt találjuk, hogy egy 10%-os sósavoldat 1 liter oldatban 104,7 g HC1-et tartalmaz. 500 ml-t kell készítenünk, ezért az oldatnak 104,7:2 = 52,35 g HCl-t kell tartalmaznia.

Számítsuk ki, mennyi tömény savat kell bevenni. A táblázat szerint 1 liter tömény HC1 451,6 g HC1-et tartalmaz. Készítsünk arányt:

1000 ml-451,6 g HC1

X ml- 52,35 "NS1

1000*52,35/ 451,6 =115,9 ml.

A víz mennyisége 500-116 = 384 ml.

Ezért 500 ml 10% -os sósavoldat elkészítéséhez 116 ml tömény sósavoldatot és 384 ml vizet kell venni.

1. példa Hány gramm bárium-klorid szükséges 2 liter 0,2 M oldat elkészítéséhez?

Megoldás. A bárium-klorid molekulatömege 208,27. Ennélfogva. 1 liter 0,2 M oldatnak 208,27 * 0,2 = 41,654 g BaCI 2 -t kell tartalmaznia. 2 liter elkészítéséhez 41,654 * 2 = 83,308 g BaCI 2-re lesz szüksége.

2. példa Hány gramm vízmentes szóda Na 2 C0 3 szükséges 500 ml 0,1 N oldat elkészítéséhez. megoldás?

Megoldás. A szóda molekulatömege 106,004; Na 2 C0 3 ekvivalens tömege =M: 2 = 53,002; 0,1 ekv. = 5,3002 g

1000 ml 0,1 n. Az oldat 5,3002 g Na 2 C0 3 -ot tartalmaz
500 »» » » » x » Na 2 C0 3

x = 2,6501 g Na 2 C0 3.

3. példa Mennyi tömény kénsav (96%: d=l,84) szükséges 2 liter 0,05 N elkészítéséhez. kénsav oldat?

Megoldás. A kénsav molekulatömege 98,08. A kénsav egyenértékű tömege H 2 so 4 = M: 2 = 98,08: 2 = 49,04 g Tömeg 0,05 ekv. = 49,04*0,05 = 2,452 g.

Nézzük meg, mennyi H 2 S0 4-nek kell lennie 2 liter 0,05 n-ben. megoldás:

1 l-2,452 g H 2 S0 4

2"- x » H 2 S0 4

x= 2,452 * 2 = 4,904 g H 2 S0 4.

Annak meghatározásához, hogy mennyi 96,%-os H 2 S0 4 oldatot kell ehhez venni, készítsünk arányt:

100 g tömény. H 2 S0 4 -96 g H 2 S0 4

U» » H 2 S0 4 -4,904 g H 2 S0 4

I = 5,11 g H 2SO 4.

Ezt az összeget átszámoljuk térfogatra: 5,11: 1,84 = 2,77

Így 2 liter 0,05 N elkészítéséhez. oldathoz 2,77 ml tömény kénsavat kell venni.

4. példa Számítsuk ki egy NaOH-oldat titerét, ha tudjuk, hogy pontos koncentrációja 0,0520 N.

Megoldás. Emlékezzünk vissza, hogy a titer egy anyag oldatának 1 ml-ében lévő tartalma grammban. NaOH egyenértékű tömege=40. 01 g Nézzük meg, hány gramm NaOH van ennek az oldatnak 1 literében:

40,01*0,0520 = 2,0805 g.

1 liter oldat 1000 ml-t tartalmaz.

T=0,00208 g/ml. Használhatja a képletet is:

T=E N/1000 g/l

Ahol T- titer, g/ml; E- egyenértékű tömeg; N- a megoldás normalitása.

Ekkor ennek az oldatnak a titere: 40,01 0,0520/1000 = 0,00208 g/ml.

5. példa Számítsa ki egy HN0 3 oldat normál koncentrációját, ha ismert, hogy ennek az oldatnak a titere 0,0065 A kiszámításhoz a következő képletet használjuk:

T=E N/1000 g/l, innen:

N=T1000/E0,0065.1000/ 63,05 = 0,1030 n.

6. példa Mekkora egy oldat normál koncentrációja, ha tudjuk, hogy ennek az oldatnak 200 ml-e 2,6501 g Na 2 C0 3 -ot tartalmaz

Megoldás. A 2. példában kiszámított módon: ENа 2 с 3 =53,002.
Nézzük meg, hány egyenértéke 2,6501 g Na 2 C0 3:
2,6501: 53,002 = 0,05 ekv.

Az oldat normál koncentrációjának kiszámításához arányt hozunk létre:

1000 » » X "

Ebből az oldatból 1 liter 0,25 ekvivalenst tartalmaz, azaz az oldat 0,25 N lesz.

Ehhez a számításhoz használhatja a következő képletet:

N =P 1000/E V

Ahol R - az anyag mennyisége grammban; E - az anyag egyenértékű tömege; V - az oldat térfogata milliliterben.

ENа 2 с 3 =53,002, akkor ennek az oldatnak a normál koncentrációja az

2,6501* 1000 / 53,002*200=0,25

5.A koncentráció újraszámítása egyik típusról a másikra.

A laboratóriumi gyakorlatban gyakran szükséges a rendelkezésre álló oldatok koncentrációjának újraszámítása egyik egységről a másikra. A százalékos koncentráció moláris koncentrációra konvertálásakor és fordítva, emlékezni kell arra, hogy a százalékos koncentrációt az oldat bizonyos tömegére, a moláris és a normál koncentrációt pedig a térfogatra számítják, ezért az átalakításhoz meg kell ismerje az oldat sűrűségét.

Az oldat sűrűségét referenciakönyvekben a megfelelő táblázatokban adjuk meg, vagy hidrométerrel mérjük. Ha jelöljük: VAL VEL- százalékos koncentráció; M- moláris koncentráció; N - normál koncentráció; d- oldatsűrűség; E- egyenértékű tömeg; m- moláris tömeg, akkor a százalékos koncentrációból moláris és normál koncentrációra való átváltás képlete a következő lesz:

1. példa Mekkora a d = l,08 g/cm sűrűségű 12%-os kénsavoldat moláris és normál koncentrációja??

Megoldás. A kénsav moláris tömege 98. Ezért

E n 2 tehát 4 =98:2=49.

A szükséges értékeket behelyettesítve a képletekbe, a következőt kapjuk:

1) 12%-os kénsavoldat moláris koncentrációja egyenlő

M=12*1,08*10/98=1,32 M;

2) a 12%-os kénsav oldat normál koncentrációja az

N= 12*1,08*10/49= 2,64 n.

2. példa Mennyi az 1 N százalékos koncentrációja? sósavoldat, melynek sűrűsége 1,013?

Megoldás. A HCI moláris tömege 36,5, ezért Ens1 = 36,5. A fenti (2) képletből a következőket kapjuk:

ezért a százalékos koncentráció 1 N. sósavoldat egyenlő

36,5*1/ 1,013*10 =3,6%

A laboratóriumi gyakorlatban néha újra kell számítani a moláris koncentrációt a normál értékre és fordítva. Ha egy anyag ekvivalens tömege egyenlő a moláris tömeggel (például KOH), akkor a normál koncentráció megegyezik a moláris koncentrációval. Tehát 1 n. a sósavoldat egyidejűleg 1 M oldat lesz. A legtöbb vegyület esetében azonban az ekvivalens tömeg nem egyenlő a moláris tömeggel, ezért ezen anyagok oldatainak normál koncentrációja nem egyenlő a moláris koncentrációval. Az egyik koncentrációból a másikba való átváltáshoz a következő képleteket használhatjuk:

M = (NE)/m; N=M(m/E)

3. példa 1M kénsavoldat normál koncentrációja Válasz-2M

4. példa, moláris koncentráció 0,5 N. Na 2 CO 3 oldat Válasz - 0,25H

A százalékos koncentráció moláris koncentrációra konvertálásakor és fordítva, emlékezni kell arra, hogy a százalékos koncentrációt egy bizonyos tömegű oldatra, a moláris és a normál koncentrációt pedig a térfogatra számítják, ezért az átszámításhoz ismerni kell az oldat sűrűségét. megoldás. Ha jelöljük: c - százalékos koncentráció; M - moláris koncentráció; N - normál koncentráció; e - ekvivalens tömeg, r - oldat sűrűsége; m a moláris tömeg, akkor a százalékos koncentrációból való átváltás képlete a következő lesz:

M = (s p 10)/m
N = (c p 10)/e

Ugyanezek a képletek használhatók, ha a normál vagy moláris koncentrációt százalékosra kell konvertálni.

A laboratóriumi gyakorlatban néha újra kell számítani a moláris koncentrációt a normál értékre és fordítva. Ha egy anyag ekvivalens tömege egyenlő a moláris tömeggel (például HCl, KCl, KOH esetén), akkor a normál koncentráció megegyezik a moláris koncentrációval. Tehát 1 n. a sósavoldat egyidejűleg 1 M oldat lesz. A legtöbb vegyület esetében azonban az ekvivalens tömeg nem egyenlő a moláris tömeggel, ezért ezen anyagok oldatainak normál koncentrációja nem egyenlő a moláris koncentrációval.
Az egyik koncentrációról a másikra való átváltáshoz a következő képleteket használhatja:

M = (N E)/m
N = (M m)/E

Az oldatok keverésének törvénye

A kevert oldatok mennyisége fordítottan arányos a koncentrációjuk és a kapott oldat koncentrációja közötti abszolút különbséggel.

A keveredés törvénye kifejezhető matematikai képlet:

mA/mB =С-b/а-с,

ahol mA, mB az A és B oldatok összekeveréséhez használt mennyisége;

a, b, c - az A és B oldat, illetve a keverés eredményeként kapott oldat koncentrációja. Ha a koncentráció %-ban van megadva, akkor a kevert oldatok mennyiségét tömegegységben kell megadni; ha a koncentrációkat mólokban vagy normálokban adjuk meg, akkor a kevert oldatok mennyiségét csak literben kell megadni.

A könnyebb használat érdekében keverési szabályok alkalmaz a kereszt szabálya:

m1 / m2 = (w3-w2) / (w1-w3)

Ehhez vonja le a kisebbet átlósan a nagyobb koncentrációértékből, és kapja (w 1 – w 3), w 1 > w 3 és (w 3 – w 2), w 3 > w 2. Ezután összeállítjuk és kiszámítjuk a kiindulási oldatok m 1 / m 2 tömegarányát.

Példa
Határozzuk meg a kiindulási oldatok tömegét 5%-os és 40%-os nátrium-hidroxid tömegfrakciókkal, ha összekeverésük 210 g tömegű oldatot eredményezett. tömeghányad nátrium-hidroxid 10%.

5/30 = m 1 / (210 - m 1)
1/6 = m 1 / (210 – m 1)
210 – m 1 = 6 m 1
7 m 1 = 210
m1 = 30 g; m 2 = 210 – m 1 = 210 – 30 = 180 g

A titrimetriás elemzés alapfogalmai és fogalmai.

Titrant - ismert koncentrációjú reagens oldata (standard oldat).

Átlagos megoldás– Az elsődleges szekunder standard oldatokat az elkészítési mód szerint különböztetjük meg. Az elsődlegest a tiszta pontos mennyiségének feloldásával állítják elő vegyi anyag bizonyos mennyiségű oldószerben. A szekundert hozzávetőleges koncentrációban állítják elő, és koncentrációját az elsődleges standarddal határozzák meg.

Egyenértékűségi pont– az a pillanat, amikor a munkaoldat hozzáadott térfogata a meghatározandó anyag mennyiségével egyenértékű anyagot tartalmaz.

A titrálás célja- két azonos mennyiségű anyagot tartalmazó oldat térfogatának pontos mérése

Közvetlen titrálás– ez egy bizonyos „A” anyag titrálása közvetlenül „B” titrálóval. Akkor használatos, ha az „A” és „B” közötti reakció gyorsan lezajlik.

Megoldások

A megoldások és az oldhatóság fogalma

Az oldatok koncentrációjának kifejezési módszerei. A gramm ekvivalens fogalma.

Számítások sók és savak oldatainak elkészítéséhez

A koncentráció újraszámítása egyik típusról a másikra.

Oldatok keverése és hígítása Az oldatok keverésének törvénye

Az oldatkészítés technikája.

Sóoldatok készítése

Savas oldatok készítése

Alapoldatok készítése

Munkaoldat készítése fixanalból.

Százalékos koncentrációjú oldatok készítésekor az anyagot műszaki-kémiai mérlegen lemérik, a folyadékot mérőhengerrel mérik. Ezért akaszd fel! az anyagokat 0,1 g-os, 1 folyadék térfogatát pedig 1 ml-es pontossággal számítják ki.

Mielőtt elkezdené az oldat elkészítését, | számítást kell végezni, azaz ki kell számítani az oldott anyag és az oldószer mennyiségét egy adott koncentrációjú oldat bizonyos mennyiségének elkészítéséhez.

SZÁMÍTÁSOK A SÓOLDATOK ELKÉSZÍTÉSÉHEZ

1. példa: 500 g 5%-os kálium-nitrát oldatot kell készíteni. 100 g ilyen oldatban 5 g KN0 3;1 Kiegyenlítjük az arányt:

100 g oldat - 5 g KN0 3

500 » 1 - x» KN0 3

5-500 „_ x= -jQg- = 25 g.

500-25 = 475 ml vizet kell inni.

Példa 2. A CaCl 2 -6H 2 0 sóból 500 g 5%-os CaCl-oldatot kell készíteni. Először a vízmentes sóra végezzük el a számítást.

100 g oldat - 5 g CaCl 2 500 "" - x "CaCl 2 5-500 _ x = 100 = 25 g -

CaCl 2 moláris tömege = 111, CaCl 2 - 6H 2 0 = 219*. Ezért 219 g CaC1 2 -6H 2 0 111 g CaC1 2 -t tartalmaz. Készítsünk arányt:

219 g CaC1 2 -6H 2 0-111 g CaC1 2

x » CaС1 2 -6Н 2 0-26 » CaCI,

219-25 x = -jjj- = 49,3 g.

A víz mennyisége 500-49,3=450,7 g, vagyis 450,7 ml. Mivel a víz mérése mérőhengerrel történik, a tizedmillilitert nem veszik figyelembe. Ezért 451 ml vizet kell mérnie.

SZÁMÍTÁSOK SAVOLDATOK ELKÉSZÍTÉSÉHEZ

A savas oldatok készítésekor figyelembe kell venni, hogy a tömény savoldatok nem 100%-osak és vizet tartalmaznak. Ráadásul a szükséges savmennyiséget nem kimérik, hanem mérőhenger segítségével mérik ki.

Példa 1. A rendelkezésre álló 58%-os savra vonatkoztatva 500 g 10%-os sósavoldatot kell készíteni, melynek sűrűsége d = l.19.

1. Határozza meg a tiszta hidrogén-klorid mennyiségét, amelynek az elkészített savoldatban kell lennie:

100 g oldat -10 g HC1 500 "" - x » NS1 500-10 * = 100 = 50 g -

* A százalékos moláris koncentrációjú oldatok kiszámításához a tömeget egész számokra kell kerekíteni.

2. Adja meg a tömény grammok számát)
sav, amely 50 g HC1-et tartalmaz:

100 g sav - 38 g HC1 x » » -50 » NS1 100 50

x gg— » = 131,6 G.

3. Keresse meg azt a térfogatot, amelyet ez a mennyiség elfoglal 1
savak:

V--— 131 ‘ 6 110 6 sch

4. Az oldószer (víz) mennyisége 500-;
-131,6 = 368,4 g vagy 368,4 ml. Mivel a szükséges társ-
A víz és a sav mennyiségét mérőhengerrel mérjük.
rum, akkor a tizedmillilitert nem veszik figyelembe
ut. Ezért 500 g 10% -os oldat elkészítéséhez
A sósavhoz 111 ml sósav I-t kell venni
sav és 368 ml víz.

2. példa A savak előállítására vonatkozó számítások során általában szabványos táblázatokat használnak, amelyek jelzik a savoldat százalékos arányát, az oldat sűrűségét egy bizonyos hőmérsékleten, és ennek a savnak a grammszámát, amely 1 liter oldatban található. ez a koncentráció (lásd az V. függeléket). Ebben az esetben a számítás leegyszerűsödik. Az elkészített savoldat mennyisége egy bizonyos térfogatra számítható.

Például 500 ml 10%-os sósavoldatot kell készítenie tömény 38%-os j oldat alapján. A táblázatok alapján azt találjuk, hogy egy 10%-os sósavoldat 1 liter oldatban 104,7 g HC1-et tartalmaz. 500 ml-t kell készítenünk, ezért az oldatnak 104,7:2 = 52,35 g HO-t kell tartalmaznia.

Számítsuk ki, mennyit kell koncentráltan szednie én savak. A táblázat szerint 1 liter tömény HC1 451,6 g HC1-et tartalmaz. Kiegyenlítjük az arányt: 1000 ml - 451,6 g HC1 x » -52,35 » NS1

1000-52,35 x = 451,6 = "5 ml.

A víz mennyisége 500-115 = 385 ml.

Ezért 500 ml 10% -os sósavoldat elkészítéséhez 115 ml tömény sósavoldatot és 385 ml vizet kell venni.

Hozzávetőleges megoldások. A legtöbb esetben a laboratóriumnak sósavat, kénsavat és salétromsavat kell használnia. A savak a kereskedelemben tömény oldatok formájában kaphatók, amelyek százalékos arányát a sűrűségük határozza meg.

A laboratóriumban használt savak technikaiak és tiszták. A műszaki savak szennyeződéseket tartalmaznak, ezért analitikai munkákban nem használják őket.

A tömény sósav füstöl a levegőben, ezért páraelszívóban kell vele dolgozni. A legtöményebb sósav sűrűsége 1,2 g/cm3, és 39,11% hidrogén-kloridot tartalmaz.

A sav hígítását a fent leírt számítás szerint végezzük.

Példa. 1 liter 5% -os sósavoldatot kell készítenie 1,19 g/cm3 sűrűségű oldat felhasználásával. A referenciakönyvből megtudjuk, hogy az 5%-os oldat sűrűsége 1,024 g/cm3; ezért 1 liter tömege 1,024 * 1000 = 1024 g. Ennek a mennyiségnek tiszta hidrogén-kloridot kell tartalmaznia:

Egy 1,19 g/cm3 sűrűségű sav 37,23% HCl-t tartalmaz (a referenciakönyvből is megtaláljuk). Ahhoz, hogy megtudja, mennyit kell ebből a savból bevenni, állítsa be az arányt:

vagy 137,5/1,19 = 115,5 sav, sűrűsége 1,19 g/cm3 116 ml savoldat kimérése után 1 literre állítsa a térfogatát.

Hígítva is kénsav. Hígításkor ne feledje, hogy savat kell hozzáadnia a vízhez, és nem fordítva. Hígításkor erős felmelegedés lép fel, és ha vizet adunk a savhoz, az kifröccsenhet, ami veszélyes, mivel a kénsav súlyos égési sérüléseket okoz. Ha sav kerül ruhára vagy cipőre, gyorsan mossa le bő vízzel a lelocsolt területet, majd nátrium-karbonáttal vagy ammóniaoldattal semlegesítse a savat. Ha a keze vagy az arc bőrére kerül, azonnal mossa le bő vízzel.

Különös elővigyázatosság szükséges az óleum kezelésekor, amely egy kénsav-monohidrát, amely SO3-mal telített kénsav-monohidrát. Ez utóbbi összetétele szerint az óleum többféle koncentrációban fordul elő.

Emlékeztetni kell arra, hogy enyhe hűtéssel az óleum kristályosodik, és csak szobahőmérsékleten van folyékony állapotban. Levegőben füstöl, SO3 szabadul fel, amely a levegő nedvességével kölcsönhatásba lépve kénsavgőzt képez.

Nagyon nehéz az óleumot nagy tartályokból kis tartályokba átvinni. Ezt a műveletet akár huzatban, akár levegőn kell elvégezni, de ahol a keletkező kénsav és SO3 nem gyakorolhat káros hatást az emberekre és a környező tárgyakra.

Ha az óleum megszilárdult, először fel kell melegíteni úgy, hogy az edényt meleg helyiségbe helyezzük. Amikor az óleum megolvad és olajos folyadékká alakul, ki kell vinni a levegőre, majd egy kisebb edénybe kell önteni, levegővel (száraz) vagy inert gázzal (nitrogénnel) préselve.

A salétromsavat vízzel keverve melegítés is fellép (bár nem olyan erős, mint a kénsav esetében), ezért a vele való munkavégzés során óvintézkedéseket kell tenni.

A laboratóriumi gyakorlatban szilárd szerves savakat használnak. Kezelésük sokkal egyszerűbb és kényelmesebb, mint a folyékonyak. Ebben az esetben csak arra kell ügyelni, hogy a savak ne szennyeződjenek semmilyen idegen anyaggal. Szükség esetén a szilárd szerves savakat átkristályosítással tisztítják (lásd a 15. „Kristályosítás” fejezetet),

Precíz megoldások. Precíz savoldatok Ugyanúgy készülnek, mint a hozzávetőlegesek, azzal a különbséggel, hogy eleinte valamivel nagyobb koncentrációjú oldatot igyekeznek előállítani, hogy később a számítások szerint pontosan hígítható legyen. Pontos megoldásokhoz csak vegytiszta készítményeket használjon.

A tömény savak szükséges mennyiségét általában a sűrűség alapján számított térfogat alapján veszik.

Példa. Elő kell készítenie 0,1 ill. H2SO4 oldat. Ez azt jelenti, hogy 1 liter oldatnak tartalmaznia kell:

Egy 1,84 g/cmg sűrűségű sav 95,6% H2SO4 n-t tartalmaz, így 1 liter 0,1 n-t kapunk. az oldatból a következő mennyiséget (x) kell kivenni (g-ban):

A megfelelő savmennyiség a következő lesz:

Pontosan 2,8 ml savat mértünk ki a bürettából, hígítsuk fel 1 literre egy mérőlombikban, majd titráljuk lúgoldattal, hogy megállapítsuk a kapott oldat normálisságát. Ha az oldat töményebbnek bizonyul), bürettából adjuk hozzá a számított mennyiségű vizet. Például a titrálás során azt találták, hogy 1 ml 6,1 N. A H2SO4 oldat nem 0,0049 g H2SO4-ot tartalmaz, hanem 0,0051 g. A pontosan 0,1 N elkészítéséhez szükséges vízmennyiség kiszámításához. megoldással állítsuk be az arányt:

A számítás szerint ez a térfogat 1041 ml, az oldathoz 1041-1000 = 41 ml vizet kell hozzáadni. Figyelembe kell vennie a titráláshoz felhasznált oldat mennyiségét is. Vegyünk 20 ml-t, ami a rendelkezésre álló térfogat 20/1000 = 0,02-e. Ezért nem 41 ml vizet kell hozzáadni, hanem kevesebbet: 41 - (41*0,02) = = 41 -0,8 = 40,2 ml.

* A sav méréséhez használjon alaposan megszárított bürettát őrölt csappal. .

A korrigált oldatot újra ellenőrizni kell az oldódásra vett anyag tartalmára vonatkozóan. Pontos sósavoldatokat is készítenek ioncserélő módszerrel, pontosan kiszámított nátrium-klorid minta alapján. A kiszámolt és analitikai mérlegen lemért mintát desztillált vagy ioncserélt vízben oldjuk, és a kapott oldatot H-formájú kationcserélővel töltött kromatográfiás oszlopon engedjük át. Az oszlopból kifolyó oldat ekvivalens mennyiségű HCl-t fog tartalmazni.

A pontos (vagy titrált) oldatokat általában szorosan lezárt lombikokban kell tárolni, az edény dugójába kalcium-klorid csövet kell helyezni, lúgos oldat esetén nátronmésszel vagy aszkarittal, kalcium-kloriddal megtöltve. vagy egyszerűen vatta egy sav esetében.

A savak normálisságának ellenőrzésére gyakran használnak kalcinált nátrium-karbonát-Na2CO-t. Azonban higroszkópos, ezért nem elégíti ki teljesen az elemzők követelményeit. Sokkal kényelmesebb ezekre a célokra savas kálium-karbonát KHCO3 használata, CaCl2 felett exszikkátorban szárítva.

A titrálásnál célszerű „tanút” használni, amelynek elkészítéséhez egy csepp sav (ha lúgot titrálunk) vagy lúg (ha sav titrálása történik) és annyi csepp indikátor oldatot adunk hozzá. a titrált oldathoz desztillált vagy ioncserélt vízhez adjuk.

A savak empirikus, a meghatározandó anyag szerinti és standard oldatok elkészítése számítással történik az ezekre és a fent leírt esetekre megadott képletek alapján.

A kénsav grammegyenértéke 49,04 (98,08:2), a sósavé 36,465. Ezért normál oldatok készítéséhez ezeknek az értékeknek megfelelő mennyiségű kénsavat vagy sósavat kell bevenni.

A kénsavat és a sósavat e savak vegytiszta koncentrált oldataiból állítják elő. A szükséges savak mennyiségét a következőképpen számítjuk ki. Tegyük fel, hogy van 1,84 (95,6%) relatív sűrűségű kénsav, akkor 1 liter 1 N-t kell készíteni. savas oldat, ehhez tömény savat kell venni:

A szükséges sósavmennyiséget ugyanígy számítjuk ki. Ha a koncentrált sav relatív sűrűsége 1,185 (37,3%), akkor készítsünk 1 liter 1 N-t. meg kell találnod a megoldást:

A szükséges savmennyiséget térfogatban mérjük, vízbe öntjük, lehűtjük, majd egy 1 literes mérőlombikba töltjük, és a térfogatot a jelre állítjuk.

A savtitert kémiailag tiszta reagensekkel határozzuk meg: nátrium-karbonát, bórax vagy titrált nátrium-hidroxid-oldat.

A nátrium-karbonát titer beállítása

Három, egyenként 0,15–0,20 g-os nátrium-karbonát adagot (0,1 N oldathoz) külön palackokba töltünk 0,0001 g pontossággal, és 150 °C-on tömegállandóságig szárítjuk. Ezt követően a mintákat 250 ml-es Erlenmeyer-lombikba töltjük, és 25 ml desztillált vízben feloldjuk. A palackot ismét lemérjük, és a különbség alapján meghatározzuk a szárított reagens mintájának tömegét (tömegét). A lombikban lévő oldathoz indikátort - 1-2 csepp metilnarancsot - adunk, és az elkészített savoldattal addig titráljuk, amíg a szín sárgáról narancssárgára változik. A korrekciós tényezőt a következő képlet alapján számítjuk ki (0,1 N oldathoz)

ahol g a só tömege, g; V a titráláshoz felhasznált sav mennyisége, ml; 0,0053 - a nátrium-karbonát mennyisége, amely 1 ml pontosan 0,1 N-nek felel meg. savas oldat, g.

A bórax savtiterének beállítása

A bóraxot szűrőpapír lapok között előszárítják, amíg az egyes kristályok már nem tapadnak az üvegrúdhoz. A bóraxot jobb szárítani egy exszikkátorban telített oldat nátrium-klorid és cukor vagy telített nátrium-bromid oldat.

Vegyünk 0,0001 g pontossággal három bóraxmintát 0,5 g-os palackokba (0,1 N oldathoz), és töltsük át 250 ml-es Erlenmeyer-lombikba, lemérjük a palackokat és a pontos tömeget ( a minta tömegét) a különbség határozza meg. Ezután adjunk hozzá 30-60 ml meleg vizet a mintákhoz, erősen rázzuk. Ezután 1-2 csepp metilvörös oldat hozzáadásával titráljuk a bórax oldatot az elkészített savoldattal, amíg a színe sárgáról vörösre nem változik. A korrekciós tényezőt a következő képlet segítségével számítják ki:

ahol a betűk jelentése megegyezik az előző képletben szereplővel; 0,019072 - az 1 ml-nek megfelelő bórax mennyisége pontosan 0,1 n. savas oldat, g.

0,01 normál kénsavoldat elkészítéséhez adatokra van szükség a koncentrációjáról.

A kénsav koncentrációját a fajsúlya határozza meg, amit viszont egy ezzel a savval töltött hengerbe süllyesztett hidrométer leolvasása határoz meg.

A kénsav fajsúlyának ismeretében egy segédtáblázat segítségével meghatározható a koncentrációja (lásd a mellékleteket). Más szóval, meg lehet határozni, hogy a keverék egy adott térfogata mekkora mennyiségű vegytiszta savat tartalmaz, valamint hogy ez a mennyiség hány százaléknak felel meg (az ipar kis mennyiségű vízzel és néhány más anyaggal keverve állít elő kénsavat ).

A kénsav molekulatömege 98,06, egyenértéke 49,03 g, ezért 1 liter 0,01 normál kénsavoldatnak 0,4903 g tiszta savat kell tartalmaznia.

Miután meghatározta a centinormális oldat elkészítéséhez szükséges tiszta kénsav mennyiségét, meghatározhatja az erős (előre meghatározott koncentrációjú) kénsav mennyiségét is, amelyet a megadott oldat elkészítéséhez kell venni. Így például a kereskedelmi forgalomban kapható erős (tömény) kénsavat, amelynek fajsúlya általában 1,84, és 96% tisztaságú kénsavat tartalmaz, 0,5107 g-ot (100 x 0,4902: 96) vagy 0,28 ml-t (0,5107:1,84) kell venni.

Az ilyen számítással meghatározott tömény kénsav (jelen esetben 0,28 ml) mennyiségét, amelyből egy adott oldatot készítünk, őrölt csappal ellátott mikrobürettából egy mérőlombikba szűrjük, amelybe desztillált vizet öntünk. a liter jelzés szintjéig.

Ezután a lombikból centinormális kénsavoldatot öntünk egy gumidugóval lezárt palackba, amelyen keresztül egy mikrobüretához csatlakoztatott üveg kivezető csövet vezetünk az oldatba, és meghatározzuk az elkészített oldat pontosságának korrekcióját. , hiszen ritkán lehet adott normalitás mellett egzakt megoldást készíteni. A legtöbb esetben ezek az oldatok ezzel az elkészítési móddal valamivel erősebbek vagy gyengébbek, mint a centinormálisak.

A centinormális kénsavoldat pontosságának korrekcióját gyakran bórax (Na2 B4 O7 10 H2 O) segítségével határozzák meg.

Ennek a meghatározásnak az eljárása a következő:

1. Mérjünk ki 953 mg vegytiszta bóraxot analitikai mérlegen (A bórax ekvivalens tömege 190,6 g. Ezért egy liter 0,01-es normál oldat elkészítéséhez 1,906 g vegytiszta bóraxot (190,6: 100) kell venni. , és 500 ml oldat elkészítéséhez a jelzett normalitás mellett 953 mg bóraxot kell bevenni).

2. Óvatosan, ügyelve arra, hogy ne folyjon ki, a kapott, 0,01 normál bóraxoldat készítésére szánt mintát egy tölcséren keresztül tegyük át egy 500 ml-es mérőlombikba.

3. Öntse a tölcséren maradt bóraxszemcséket desztillált vízzel a lombikba.

4. Oldja fel a lombik tartalmát rázatással, majd desztillált vízzel állítsa az oldat szintjét az 500 ml-es jelre.

5. Zárja le a lombikot tiszta dugóval, és alaposan keverje össze az elkészített bóraxoldatot.

6. Kis Erlenmeyer-lombikba mikrobürettából vagy pipettából öntsünk 20 ml 0,01-es bóraxoldatot, adjunk hozzá 2...3 csepp kétszínű indikátort és titráljuk 0,01-es kénsavoldattal.

7. Számítsa ki a kénsav 0,01-es oldatának pontossági korrekcióját, amelyet úgy fejezünk ki, hogy a titráláshoz használt 0,01-es bóraxoldat millilitereit elosztjuk a 0,01-es kénsavoldat millilitereinek számával. semlegesítésre használt sav. Magyarázzuk meg ezt egy konkrét példával.

Tegyük fel, hogy 22 ml kénsavoldatot használtunk 20 ml bórax oldat semlegesítésére. Ez azt jelenti, hogy az elkészített savas oldat gyengébb, mint 0,01 normál. Ha ez az oldat 0,01-nek felel meg, akkor minden milliliter bóraxoldat semlegesítéséhez azonos mennyiségű savas oldatot kell elfogyasztani.

Példánkban, mint már jeleztük, 22 ml savoldatot költöttünk 20 ml bórax oldat semlegesítésére, és ezért az elkészített savoldat módosítása:

A korrekció megállapítására szolgáló műveletet 2-3 alkalommal megismételjük. A párhuzamos meghatározások eredményeinek szükségszerűen 0,001 pontossággal kell konvergálniuk. A korrekciós tényező végső értékét két vagy három meghatározásból kapott számtani középértéknek kell tekinteni.

Ahhoz, hogy az elkészített kénsavoldatot pontosan 0,01-es normáloldattá alakítsuk át, az elemzésre vett mennyiséget meg kell szorozni a korrekciós tényezővel. Általában a korrekciós tényezőt a savoldattal ellátott palackra írják, és rendszeresen frissítik, mivel az oldattal végzett hosszan tartó munka vagy hosszabb tárolás esetén megváltoztathatja az erősségét.