Аналитическая химия
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
(Н2SО4) =С(NаОН).V(NаОН).
В общем виде для любых случаев титрования это соотношение имеет следующее выражение:
Сн(Х).V(Х)=Сн(Т).V(Т),
где Сн(Х), Сн(Т) - нормальности раствора анализируемого вещества Х и титранта Т, V(Х) и V(Т) - объемы анализируемого вещества и титранта соответственно.
Из этого соотношения следует:
(Т)/V(Х)= Сн(Х)/Сн(Т).
Если известен объем анализируемого раствора, то по последнему уравнению можно рассчитать его нормальность:
Сн(Х)= Сн(Т).V(Т)/V(Т).
Вычислив по результатам титрования нормальность анализируемого раствора из вышеприведенных уравнений можно определить массу вещества в любом объеме раствора.
При рассмотрении большинства химических реакций удобно пользоваться понятиями эквивалента и фактора эквивалентности.
Эквивалент - это некая реальная или условная частица, которая может присоединять или высвобождать один ион водорода в кислотно-основных реакциях или один электрон в окислительно- восстановительных реакциях.
В другой формулировке эквивалент - это некая реальная или условная частица, которая в реакции обмена или окисления-восстановления взаимодействует с носителем одного элементарного заряда. Например, в реакции Н3РО4+ ОН- =Н2РО4- +Н2О молекула Н3РО4 равна эквиваленту, т. к. она реагирует с одним ионом ОН-. А в реакции Н3РО4+2ОН- =НРО42-+2Н2О молекула Н3РО4 реагирует с 2-мя ионами ОН-, значит, здесь эквивалент фосфорной кислоты равен молекулы Н3РО4.
Фактор эквивалентности ?экв(Х) - это число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалента равна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции. Это величина безразмерная, рассчитывается на основании стехиометрических коэффициентов конкретной реакции.
Фактор эквивалентности часто обозначают отношением 1/z, где z - суммарный заряд обменивающихся в молекуле ионов для обменных реакций или число электронов, принятых или отданных молекулой (атомом) вещества, для ОВР; z - всегда целое положительное число, а фактор эквивалентности - меньше или равен 1: ?экв(Х) = 1/z<1. Фактор эквивалентности одного и того же вещества может иметь разные значения в разных реакциях. В связи с этим, при использовании терминов эквивалент и фактор эквивалентности вещества всегда необходимо указывать, к какой конкретной реакции они относятся.
Единицей количества вещества эквивалента является моль. Наряду с молярной массой вещества М(Х) в количественном анализе широко пользуются понятием молярной массы эквивалента вещества Х, которой называется масса одного моля эквивалентов этого вещества. Она равна произведению фактора эквивалентности вещества в реакции на молярную массу вещества Х:
Э(Х)=М(?экв(Х)Х)=?экв(Х).М(Х).
Количество вещества (в молях), в котором частицами являются эквиваленты, называется количеством вещества эквивалента(nэ(Х)). Очевидно, что nэ(Х) = m(Х)/Э((Х). Например, требуется рассчитать количество вещества эквивалента безводной соды в ее навеске массой 5,3 г при проведении реакции с НСl до СО2, в соответствии с уравнением реакции Nа2СО3+2НСl =2NаСl +Н2О +СО2, ?экв(Nа2СО3)=1/2. В результате уравнения реакции имеем n(1/2Nа2СО3) = m(Nа2СО3)/M(1/2Nа2СО3) =5,3/53 =0,1моль.
Т. о. на основании 2-х последних уравнений легко получить выражение для расчета массы вещества, исходя из количества вещества эквивалента и фактора эквивалентности вещества: M(Х) =nэ(Х).Э(Х) =nэ(Х).?экв(Х).M(Х).
В титриметрическом анализе для выражения состава раствора используют молярную концентрацию эквивалента или нормальность, которая равна количеству вещества эквивалента (в молях), содержащегося в одном литре раствора. Она обозначается С(?экв(Х)Х) (иногда Сн или N с указанием значения фактора эквивалентности вещества) и рассчитывается как отношение количества эквивалента растворенного вещества Х к объему раствора в литрах: Сн(Х)=С(?экв(Х)Х) =nэ(Х)/V = m(Х)/Э(Х).V).
Выразив в знаменателе молярную массу эквивалента через молярную массу вещества и фактор эквивалентности его в реакции по уравнению (1), получим Сн(Х) = m(Х)/(?экв(Х).M(Х).V).
Молярная концентрация равна количеству вещества (в молях), содержащегося в 1л раствора. Она обозначается С(Х), иногда (СM) и рассчитывается как отношение количества растворенного вещества Х к объему V раствора в литрах: С(Х)=n(Х)/V=m(Х)/M(Х).V. При записи молярной концентрации используют, например. следующие формы: раствор с молярной концентрацией НСl, равной 0,1моль/л или С(НСl) =0,1 моль/л, 0,1 М раствор НСl (децимолярный раствор НСl) или 0,1 М НСl (здесь буквой М обозначают молярный). Все эти записи означают, что в 1л раствора содержится 0,1моль НСl.
При записи молярной концентрации эквивалента, например, для КMnО4 в полуреакции MnО4-+8Н++5е-=Mn2+ +4 Н2О, используют такие формы: С(1/5 КMnО4) = 0,1моль/л, 0,1 н. или 0,1N раствор КMnО4. Если численные значения молярной концентрации и нормальности совпадают (это наблюдается в тех случаях, когда ?экв(Х)=1), то употребляют слово молярный. Например, для 1М раствора КОН не следует применять выражение 1 н. КОН, а нужно использовать выражение 1 М КОН. Количественная связь между молярной концентрацией вещества и его молярной концентрацией эквивалента выражается уравнением С(Х)/Сн(Х)=?экв(Х). Количество вещества (Х), а следовательно, и его масса в объеме V (л) раствора могут быть рассчитаны как на основе молярной концентрации раствора, так и на основе его нормальности.
В тех случаях, когда речь идет об отношении массы (или объема, или количества веще