С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 55
Текст из файла (страница 55)
8 * ПОНЯТИЕ ОБ ЭКВИВАЛЕНТЕ, МОЛЯРНАЯ МАССА ЭКВИВАЛЕНТОВ. ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТОВ Во многих химических реакциях принимает участие не целая часпща вещества Х, а лишь ее часть, которую и называют эквивалентом. В титриметрическом анализе расчет результатов основан на ' принципе эквивалентности. В настоящее время дают следующее определение понятию эквивалент. Эквивалентом называется некая реальнан или условная частица нанесена Х, которая в десной кислотно-осзювиой реакции эквивалентна одному иону водорода — .
Под илн в данной реакции окисления — восстановления — одному эжктрсну. условной частицей нониммат молекулу, нон, электрон. Понятие нэквивалент» относится ко всем типам химических реакций, как к простым, так и к сложным веществам. Так как величина эквивалента может иметь различные значения в зависимости от конкрепюй реакции, было введено понятие «фактор эквивалентности». Фактор эквивалситноста — это число, обозначающее, какая дола рва лыюй часпзцы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотноосзювной реакции нлв одному электрону в данвой реакции окисления — восстановления.
Фактор эквивалентности — безразмерная величина, равная единице или меньше единицы. Например, 1/2, 1/3, 1/5. Можно сказать, что эквивалент есть 1/я часть частицы вещества. При с=1 эквивалент идентичен самой частице. Число г называют числом эквивалентности. Оно может иметь значения 1, 2, 3, 5. Следовательно, число г является обратной величиной фактора эквивалентности. Фактор эквивалентности и число эквивалентности — переменные величины, значение которых зависит от степени реакции. Без указания реакции понятие эквивалент не имеет смысла. Например, в реакции 2!ЧаОН+ НгБО4 = !ЧагБОз+ 2НгО факторы эквивалентности !ЧаОН и НзБО4 будуп (НаОН) = 1, 7,„„(НгБО4)=1/2. Соответственно, число эквивалентности = будет: г(Ь!аОН =1, - НгБО4 — — 2.
) ( ) Сравним две реакции: )ЧагСОз+Н(3=!ЧаНСОз-Ь(цаС! (!) ЫазСОз+ 2НС1= НгСОз+ 2)цаС1 (П) В реакции (1) (!ЧагСОз)=1 У.,:(НС$)=! В реакции (П) у,(ЫазСО,)=1/2, у „(НО)=1. Число эквивалентности в первой реакции будок г(!ЧазСОз)=1, г(НС1)=1, во второй реакции: г(!чагСОз)=2, г(НС1)=1. Важным понятием химического анализа является понятие о молярной массе эквивалента. Молнриой массой эквивалентов М„„„внцестна Х яазмвают массу одного зюля эквивалентов тгщ.о вещества, равную иронэаедеивю фюстора зкннвалевтности иа молярную массу вещества Х. Для молярной массы эквивалента вещества предлагается следующая запись: и 1-х)= — и м =г,„м(х).
/ 1 'з М(Х) г Расчеты для практического определения молярной массы эквивалентов с использованием фактора эквивалентности (/,) и числа эквивалентности я дают одинаковые результаты. Например, в реакции НзРО + 3!ЧаОН = )цазРОз+ ЗНгО /мз(НзРОз) /3', г(НзРОз)=3 '1 М (1/3цзРОз) 1/3 . 98 = 32,7 г/молгц М (НзРО4) 98 Ж ( /ЗНЗРО4) 3 3 = — = 32,7 г/моль. 249 Молврввя кевюямрпцня эквввалевтвв с — зто отвмненве колачестаа вешеспю эквавялеятов к обьему расогмкн н,(/; (Х)) где п,ю — количество вещества эквивалентов Х. Например, с, (г/ НзБОз)=0,! моль/л.
Применение термина «нормальность» не рекомендуется. Однако вместо единицы измерения моль/л допускается сокращение «н.». Например, 1 н. Нзб04„т. е. моль 1/2 молекулы НзЯОс. Количественные соотношения веществ в титриметрическом анализе основаны на законе эквивалентов: в янмнческой реакцнв с и зквпвалектамп одного вацества всеггга вступает во взавмодействне л зкаввалентов второго п образуетсп по л эквпвалензов кюкдого щюдукг.а. Для иллюстрации приведем ряд реакций: КОН+ НС1 = КС1 + Н О 1жз 1экз 1эзэ 1экз 2гчаОН -1- НгСгОз = )ча гСгО4+ 2НзО 2экз 2экз 2экз 2 ма НзРОз+ ЗКОН = Кгроз+ ЗНгО 3 экв 3 экз 3 зкз 3 экз 2НгО« Ог =2НгО 4 же 4жв 4экэ ЗНгЯОз+ 2Ге(ОН)з = Рег(БОз)э+ 6НгО б экз б экз б экз б зкв Молярные массы эквивалентов можно вычислить по экспериментальным данным.
Пример. Например, на нейтрализацию 0,2299 г кпслоты нзрастодовано 0,1460 г !ЧаОН. Найти молярную массу эквпвалентов кислоты. Массы и эквнвалентныс массы кислоты и щелочп связаны соотношенпем. ю, М т М,„„„д где ю,— масса кислоты, г; т„— масса пклоюь г; М вг — молярпая масса эквивалентов кпслотьц М ., г — молярняя масса эквивалентов щелочи. Полсгавнм заданные жмачснняг 0,2299 М .ы О,!460 40,00 0,2299 40,00 — = 63,00 г/моль.
О,!460 Зная молярную массу эквивалентов кислоты, можно сделать вывод о прнроде кнслоты. К найденьсмт значению 63,00 близки молярные массы эквивалентов щавелевой н азотной кислот. Молярная масса эквпвалента щавелевой ккслоты М,„,(!(2НгСгОз'2НгО)=63 033, а молярная масса эквнвалента азотной кпслоты М„,(Н!ЧОз)=63,0!3. На этом примере мы видим, что задачи качественного анализа можно решать методамн кслпчестаенного аналпэа. б 5. ТИТ1", РАСЧЕ'1Уа| В ТИТРИМЕТРИИ В титриметрическом анализе пользуются особым способом выражения концентрации -через титр. Титр раствора †э отнозпение массы растворенного веп(есгва к объему растворж т(х)= —, ю(Х) К Титр показывает число граммов вещества в 1 мл раствора. Например, Т(НзВО.,)=0,004904 г/мл.
Это значит„что в 1 мл раствора содержится 0,004904 ! НзБО4. Твзр распюра по определяемому компоненту — это масса определяемого компонента У, эквпвалеятная одному мкэлвлвтру раствора вещества Хг ю(У), т(НС1) Т(Х/ г)= — —; Т(!ЧаОН/НС!)=— и(Х) ' ! (!Чаог!) ' Татр по определяемому компоненту показывает чнсло граммов определяемого вещества, реагнрукпцее с 1мл рабочего распюра вля соотнетствунвцее 1 мл рабочмо раствора. Например, Т(НзЬОс/)ч)аОН)=0,004000 показывает, что ! мл НзБО4 реагирует с 0,00400 г )ЧаОН. Кроме того, в количесгвешюм анализе прибегают к поправочному коэффициенту. Попрюючный коэффнцпевт К равен о"пккпеппю нстнпной молярпой концентрацнн эквквалсптев с„рабочего распюра к округленной полярной копекптрацзн зквввялептов с„. Поправочный коэфбвпмент К представляет собой безразмерную велнчвяу.
Оп показывает, во сколько раз концапразня данного раствора болыпе плв меньше выбранное точной концентрацнв. Например, если молярная концентрация эквивалентов Нзб04 с, =0,1005, а округленная концентрация в данном случае 0,1000, то значение К определяется отношением К= =1,005 к О,! М. О,! 005 О,!000 Коэффициент К можно представить как отношение практически взятой навески к теоретически рассчитанной навеске, т. е. Практически взятая навсска К— Теоретически рассчитанная навсска Например, для приготовления 100 мл раствора щавелевой кислоты НэСгОз.2НзО взяли навеску 0,6310 г. Теоретически вычисленная навеска для точно 0,1 М раствора (~/зНзСзО4 2НзО) в данном случае равна 0,6304. Отсюда К= = 1,0010.
0,63!О 0,6304 251 Рассмотрим основные расчеты при выполнении тнтриметрических определений. Пример 1. Необходимо подготовить раствор щавелевой кислоты НгС/О, 2НгО. Малярная концентрация эквивалентов с,„.( /гНгСгОз.2НгО) 0,1 моль/л. Малярная масса эквивалентов щавелевой кислоты М,„„('/гпгСгО4.2НгО)=63 г/моль. Объем колбы 200 мл. Какую навес следует взять? Для расчета используем формулу где т- масса навески„с,„,— малярная концентрация эквивалентов! М ная масса эквивалензов; Р— объем колбы. Если объем колбы выразить в литрах, то масса навески будет в граммах.
Если объем колбы выразить в миллилнтрах, то масса навески будет в миллиграммах. После подсгановки имеем: гн=0,1 63 0,2=1,26 г, илн =О,! 63 "200=- !260 Пример 2. В лаборатории имеется серная кислота, плотность которой 1,84 г/мл и массовая даля НгЯОг 96%. Какой объем ее необходим для приготовления 1О л с малярной концентрацией эквивалентов 0,1 моль/л7 Определим необходимую массу безводной НгЯОгд Ц О,! 49 10=49 г. ы Найдем массу расзвора НгБОг(Х): 100 г — 96 г ~ 100.49 х= =51 г. х з — 49 з 96 Рассчитаем объем, который занимает 51 г раствора НгБОчл 51 — =27,7 мл.
1,84 Необходимо взять около 28 мл раствора НгЗОг и осторожно прилить к 10 воды. (Более точно 9,972 л, но такая точносзь здесь не греб!ется.) Пример 3. Взяли навеску К,СггО, массой 5,5060.г и растворили в мер колбе вместимостью 1 л, Определить тигр раствора КгСггО,. эл 5,5060 Т= —; Т(КгСггО;)= ' =0,005506 г/мл. 1000 Прнмеб 4. Т(НС!) =0,003646 г/мл. Какая масса НС1 находится в 1 л рвствора7, т=ТР; т(НС1)=0 003646-1000= 3 6460 г. Пример 5. Определить титр точно О,! М рве~вара НгчОз.
сМ 0,1.63,01 ' Т= —," 7(Н)ЧОз) ' ' =0,006301 г/мл. 1000 1000 Пржиер 6. Т(КОН) =О 005611 г/мл. Определить малярную концентрацию этого раствора. 1ОООТ 1000 0,005611 с; с(КОН) = ' — =0,1000 моль/л. М ' 5611 Пример 7. Т(КОН)=0,005611 г/мл. Определить Т(КОН) по НС1, т. е. Т(КОН/ НС1). Т(Х/Х)- Т("~М (Т~; Т(КОН/НС)) 0,0056П 36,46 00~ 4 М (Х) 56,П 252 Припер 8. Определить титр КОН, если Т(КОН/НС1)=0,003646г/мл. Т(Х/У) М,м(Х) 0,003646. 56,11 Т(Х)= '" — "; Т(КОН)= — '. ' 0005611 г/мл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
