Хімічні елементи і речовини реагують між собою у масових кількостях, пропорційних їхнім еквівалентам.
Еквівалент елемента простої чи складної речовини – це така його кількість, яка приєднує або заміщує у хімічних реакціях один моль атомів водню, або взаємодіє з одним еквівалентом будь-якої речовини.
Масу одного еквівалента елемента або речовини називають молярною масою еквівалентаабо еквівалентною масою(одиниці вимірювання г/моль).
Еквівалентну масу оксидурозраховують за формулою:
Наприклад:
Еквівалентну масу солірозраховують за формулою:
Наприклад:
Еквівалентну масу кислотирозраховують за формулою:
Наприклад:
Еквівалентну масу основирозраховують за формулою:
Наприклад:
Фактор еквівалентності fекв. — це число, що вказує, яка частка реальної або умовної частинки речовини еквівалента одному йону гідрогену. Fекв. залежить від конкретної реакції.
В титриметричному аналізі використовують наступні способи вираження концентрацій розчинів.
1. Молярна концентрація речовини у розчині С— це відношення кількості розчиненої речовини в молях, що міститься у розчині, до об'єму цього розчину.
В системі СІ основною одиницею молярної концентрації є моль/л. Скорочено дозволяється молярні концентрації позначати літерою М. Наприклад, розчин з молярною концентрацією розчиненої речовини, рівною 0,1 моль/л можна позначити як 0,1 М розчин. Правилами ІЮПАК термін ”молярність розчину” не рекомендований для користування. Не дозволяється також скорочення М для позначення одиниць вимірювання молярної концентрації. Наприклад, не слід писати С(HCl)=0,1 М.
2. Молярна концентрація речовини еквівалента у розчині або нормальна концентрація(застарілі назви «еквівалентна» концентрація або «нормальність») — це відношення кількості речовини еквівалента у розчині до об'єму цього розчину
Одиниця вимірювання молярної концентрації еквівалента: моль/л.
За рекомендаціями ІЮПАК, якщо в 1 л розчину міститься 1 моль речовини еквівалента, то такий розчин можна назвати нормальним розчином цієї речовини. Тому скорочено молярні концентрації еквіваленту можна позначати літерами н. або N. Не допускається скорочення н. або N для позначенняодиниць вимірювання молярної концентрації еквівалента. Не слід писати С(1/2 H2SO4)= 0,1 н. Використання термінів "грам-еквівалент", "грам-еквівалент/літр", ”нормальність” не рекомендується. Слід підкреслити, що використання термінів ”нормальний” розчин і ”нормальна” концентрація має сенс лише тоді, коли фактор еквівалентностіменший одиниці. У тих випадках, коли фактор еквівалентності дорівнює одиниці, слід користуватися виключно терміном ”молярний” розчин і молярнаконцентрація. Наприклад, для 0,01 М розчину HCl(f екв =1) не слід використовувати вираз 0,01н. HCl.
3. Титр розчину Т– це кількість грамів речовини, що міститься в1 см3 розчину:
Одиниці вимірювання: г/см або г/мл.
Титр розчину за аналізованою речовиною — це маса визначуваного компоненту, яка еквівалентна масі титранту, що міститься в 1 см3 розчину.
5) Кислотно-основне титрування.(МЕТОД НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ)
В основі методу нейтралізації лежить реакція між кислотами та лугами, наприклад:
Отже, у точці еквівалентності буде мати місце співвідношення, з якого випливає, що при титруванні сильних кислот сильними лугами (або навпаки), рН у точці еквівалентності буде дорівнювати 7.
Класифікація методів кислотно-основного титрування:
Приготування та стандартизація робочих розчинів
У якості робочих розчинів у методі нейтралізації використовують:
- розчини кислот (найчастіше 0,1 М або 0,05 М розчин) HCl та
- розчини лугів (найчастіше 0,1 М або 0,05 М розчин) NaOH.
Особливості фіксування кінцевої точки титрування в методі нейтралізації.
Більша або менша точність фіксування кінцевої точки титрування (КТТ) залежить від якості й кількості індикатора, а також від порядку титрування. Кількість індикатора повинна бути 1–2 краплі на 25 мл розчину. Порядок титрування також є дуже важливим при фіксуванні КТТ. Наприклад, якщо титрувати кислоту лугом у присутності метилового жовтогарячого, то закінчення титрування повинне супроводжуватися зміною забарвлення від однієї краплі лугу з рожевого в жовте. Цей перехід забарвлення сприймається важко й не може бути встановлений точно.
Набагато легше фіксувати зворотну зміну забарвлення, тобто перехід з жовтого в рожеве. Тому титрування з метиловим жовтогарячим рекомендують проводити від лугу до кислоти.
При титруванні від кислоти до лугу з фенолфталеїном відбувається легковловимий перехід забарвлення (від безбарвного до рожевого). Однак і зворотна зміна забарвлення спостерігається досить точно. Тому порядок титрування не має тут такого значення, як при вживанні метилового жовтогарячого.
Варто звернути увагу на ті обставини, що при різному порядку титрування титрують до різних відтінків забарвлення й, отже, до різних величин рН. Відомо, що при титрування сильних кислот сильними лугами (або навпаки) рН за повної нейтралізації (точка еквівалентності) дорівнює 7. Тоді очевидно, що при титруванні лугу кислотою з метиловим жовтогарячим титрування закінчують (щоб не сильно перетитрувати) при рН= 4,0 (забарвлення змінюється від жовтого до жовтогарячого). Якщо титрувати кислоту лугом, то титрування слід закінчувати при рН= 4,4 (від рожевого до жовтого забарвлення). При титруванні з фенолфталеїном кислоти лугом титрування закінчують при рН=9 (поява слабкого рожевого забарвлення), а від лугу до кислоти – при рН=8,2 (знебарвлення).
Емпіричне правило: найкращим для даного титрування є такий індикатор, показник титрування рТ якого збігається чи близький до рН розчину в точці еквівалентності.
Контрольні питання
1. Сутність титриметричного (об’ємного) аналізу.
2. Що таке титрант? Точка еквівалентности?
3. Вимоги до реакцій, які використовують у титриметричному аналізі.
4. Класифікація методів титриметричного аналізу за типом хімічних реакцій, за типом титранту.
5. Опишіть способи титрування.
6. Які існують способи вираження концентрацій розчинів в титруванні?
7. Що таке еквівалент і фактор еквівалентності?
8. Що таке титр?
9. Кислотно-основне титрування: титранти, індикатори.