Стандартные растворы. 
Аналитическая химия в 2 книгах. 
Книга 1. Химические методы анализа

Для проведения титриметрического определения необходим рабочий титрованный раствор (титрант), называемый стандартным раствором. По способу приготовления различают первичные и вторичные стандартные растворы.

Вещества, используемые для приготовления первичных стандартных растворов, называют первичными стандартными веществами (исходные).

Первичные стандартные вещества должны удовлетворять ряду требований.

• 1. Состав соединения должен строго соответствовать химической формуле. Оно либо выпускается промышленностью в высокочистом состоянии, либо легко подвергается очистке простыми методами, например перекристаллизацией. Содержание примесей не должно превышать 0,05%, что примерно соответствует относительному стандартному отклонению при измерении массы навески.
• 2. Вещество должно быть устойчивым при комнатной температуре; вещества гигроскопичные, легко окисляющиеся атмосферным кислородом или поглощающие диоксид углерода, непригодны. Вещество не должно претерпевать изменения при высушивании. Поэтому первичное стандартное вещество должно быть безводным и нелетучим. Можно использовать и кристаллогидрат, если его довести до определенной степени гидратации путем длительного выдерживания в атмосфере с постоянной относительной влажностью и затем сохранить эту степень гидратации во время взвешивания.
• 3. Вещество должно обладать по возможности большой молярной массой, чтобы уменьшить влияние неизбежной погрешности взвешивания.
• 4. Вещество должно быть доступным и безопасным в работе.

Первичный стандартный раствор (приготовленный) — раствор, приготовленный по точной навеске первичного стандартного вещества, растворенного в определенном объеме раствора. В титриметрическом анализе для приготовления первичных стандартных растворов применяют: буру — десятиводный кристаллогидрат тетрабората натрия Na₂B₄O₇-10H₂O; безводный карбонат натрия Na₂C0₃; гидрокарбонат калия КНС0₃; дигидрат щавелевой кислоты Н₂С₂0₄-2Н₂0; дихромат калия К₂Сг₂0₇ и др.

Расчет концентрации первичного стандартного раствора (первичный стандарт). Зная точную навеску вещества и объем раствора, вычисляют титр растворенного вещества.

Пример Навеска тетрабората натрия составляет 1,8764 г, ее растворили в мерной колбе вместимостью 100 мл. Найдите молярную концентрацию эквивалентов тетрабората натрия (бура).

Решение. Находим титр Т = 1,8764 :100 = 0,1 876 г/мл.

Молярную концентрацию эквивалентов тетрабората в растворе находим по формуле с_эк = Г- 1000/М_эк. ^[1][2]

3. Для уточнения концентрации вторичного стандартного (стандартизируемого) раствора производят титрование первичного стандартного раствора вторичным или наоборот (процесс стандартизации).

Пример Приготовьте 250 мл ОД н. раствора хлороводородной кислоты (раствор № 2) из имеющейся в лаборатории кислоты с плотностью 1,19 г/см³ (раствор № 1).

Решение. Зная плотность раствора, находим массовую долю хлороводородной кислоты (см. приложение А, 10А): to (HCl) = 38%. Для приготовления 250 мл 0,1 н. раствора НС1 надо рассчитать необходимый объем 38%-ного раствора НС1.

1. Вычислим массу кислоты, необходимой для приготовления раствора (в расчете на 100%-ный раствор НС1):

2. Поскольку в лаборатории имеется раствор НС1 с массовой долей 38%, то необходимо сделать пересчет вычисленной массы: т (НС1) —> тД38%-ной): в 100 г (38%-ного раствора) содержится 38 г НС1;

в т₁ г (38%-ного раствора) содержится 0,9125 г НС1;

3. Рассчитаем объем 38%-ного раствора хлороводородной кислоты V_b необходимый для приготовления 250 мл 0,1 н. раствора:

Следовательно, для приготовления 250 мл 0,1 н. раствора хлороводородной кислоты необходимо 2 мл концентрированной кислоты с массовой долей 38%. Приготовленный раствор будет иметь приближенную концентрацию.

Для уточнения концентрации раствора проводят стандартизацию его первичным стандартом.

По данным титрования рассчитывают точную концентрацию вторичного стандарта по уравнению титриметрии (16.2): с_эк(Х) • ИХ) = = с_эк(Т) • У (Т):

Затем, пользуясь этой кислотой, можно установить молярную концентрацию эквивалентов раствора любой щелочи и других веществ. В сущности, любой стандартный раствор дает возможность последовательно установить титры всех необходимых растворов. Этот метод очень удобен, так как не требуется устанавливать титр каждого раствора по исходному веществу. Однако он менее точен, потому что при этом суммируются погрешности, допускаемые в процессе установки отдельных титров. Из этого вытекает, что приготовление исходного титранта всегда требует особенной тщательности. Ведь точность титра исходного раствора определяет точность титров установленных по нему растворов и, следовательно, точность титриметрического определения. Чтобы уменьшить эти погрешности, титр раствора устанавливают по возможности в таких же условиях, какие будут при выполнении анализа. Например, результаты определения могут быть правильными, если неверно калиброванную пипетку использовали как при установке титра раствора, так и при самом анализе. Поэтому для установки титра и выполнения анализа следует пользоваться одной и той же мерной посудой.

Иногда в практике технического и агрохимического анализа титрованные растворы готовят из фиксаналов, или стандарт-титров. Стандарт-титр — это запаянная стеклянная ампула с количеством вещества, необходимым для приготовления 1 л точно 0,1 н. или 0,001 н. раствора. Промышленность выпускает фиксаналы с различными веществами как в виде растворов (серная и хлороводородная кислоты, гидроксиды натрия и калия), так и сухие (перманганат калия, карбонат или оксалат натрия и др.). В каждой коробочке с фиксаналами имеются стеклянный боек и стеклянная палочка.

Содержание ампулы количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят водой до метки. Для этого в горло колбы вставляют воронку и вкладывают стеклянный боек, о который разбивают дно ампулы. Затем стеклянной палочкой пробивают отверстие в верхней части ампулы и дают содержимому ее полностью вытечь или высыпаться в колбу. Через образовавшееся отверстие ампулу тщательно ополаскивают водой из промывалки. После этого обмывают воронку, убирают ее и доводят объем раствора в колбе водой до метки.

При правильном хранении титрованные растворы служат несколько месяцев, не изменяя своей концентрации. Особенно тщательной защиты от оксида углерода (IV) воздуха требуют растворы щелочей. Склянки, в которых хранятся титрованные растворы, обычно соединяют с бюреткой при помощи сифона. Это позволяет наполнять бюретку, не загрязняя раствор.

• [1] Если вещества не удовлетворяют вышеуказанным требованиям, то из них готовят вторичные стандарты. Вторичный стандартный раствор (стандартизированный, установленный) — раствор, концентрация которого устанавливается путемтитрования первичным стандартным раствором (стандартизация). Приготовление вторичного стандарта состоит из следующих операций.
• [2] Готовят первичный стандартный раствор нужной концентрации. Например, для стандартизации раствора хлороводородной кислотыготовят первичный стандарт из буры (Na2B4O7−10H2O). 2. Готовят раствор стандартизируемого вещества необходимой приблизительной концентрации. Для предыдущего примера — НС1.