Способы выражения концентрации в титриметрическом анализе. 
Типовые расчеты

В титриметрическом анализе наибольшее применение имеют следующие способы выражения концентрации растворов: молярная концентрация с_в, молярная концентрация эквивалентов с_эк(В), а также титр растворенного вещества Т_в, подробно рассмотренные в гл. 1.

Титр растворенного вещества Т_в — масса растворенного вещества (В), содержащегося в 1 мл (1 см³) раствора:

где т_в— масса растворенного вещества, г; V_p— объем раствора, мл. Титр измеряется в г/мл (в некоторых случаях — мг/мл или мкг/мл). Молярная концентрация с_в — количество растворенного вещества В, содержащегося в 1 л раствора:

где п_в — количество вещества, моль; т_в — масса растворенного вещества, г; М_в — молярная масса растворенного вещества, г/моль; V_p — объем раствора, л.

Единица измерения молярной концентрации — моль/м³, или моль/л. В практике широко используют сокращенную форму записи молярной концентрации М: 0,1 М — децимолярный раствор; 0,05 М — пятисантимолярный; 1 М — одномолярный и т. д.

Зная титр растворенного вещества Т_в, можно рассчитать молярную концентрацию:

Концентрация растворов в титриметрическом анализе рассчитывается до четырех значащих цифр.

Пример Титр раствора хлороводородной кислоты равен 0,2 302 г/мл; М (НС1) = = 36,5 г/моль. Молярная концентрация ее равна:

Молярная концентрация эквивалентов с_эк(В) — количество эквивалентов растворенного вещества В, содержащегося в 1 л раствора:

где т_в — масса растворенного вещества, г; М_ЭК(В) — молярная масса эквивалентов растворенного вещества, г/моль; V_p — объем раствора, л.

Молярная концентрация эквивалентов (с_эк) связана с титром растворенного вещества соотношением.

Пример Навеску карбоната натрия Na₂C0₃ 0,5312 г растворили в мерной колбе вместимостью 100 мл. Молярную концентрацию эквивалентов этого раствора рассчитывают следующим образом:

• 1) вычисляют титр раствора: T_Na2Co₃ =0,5312/100 = 0,5 312 г /мл;
• 2) находят молярную массу эквивалентов соли (см. гл. 1).

M (Na₂C0₃) = 106 г/моль; z_3K— эквивалентное число, z (Na₂C0₃) = 2 (см. гл. 1). M_3K(Na₂C0₃) = 106: 2 = 53 г/моль;

3) рассчитывают молярную концентрацию эквивалентов карбоната натрия: c_3K(Na₂C0₃) = (0,5 312 • 1000): 53 = 0,1002 моль/л.

Единица измерения молярной концентрации эквивалентов — моль/м³, или моль/л, сокращенное обозначение — «н.» (старое название молярной концентрации эквивалентов — «нормальность», «нормальная концентрация» — применять не рекомендуется).

Обозначение c_3K(Na₂C0₃, Н₂0, z = 2) = 0,1 н. отвечает децимолярному водному раствору Na₂C0₃, содержащему в 1 л 0,1 моль эквивалентов Na₂C0₃ или в г: M_3K(Na₂C0₃) • 0,1 =53 • 0,1 =5,3 г.

Титр раствора по определяемому веществу X, или титриметрический фактор пересчета, — масса титруемого (анализируемого) вещества X, взаимодействующего с 1 мл титранта Т. Измеряется, как и титр раствора, в г/мл, символ — Г_(т/Х).

Титр раствора по определяемому веществу — величина, равная отношению произведения титра титранта на молярную массу эквивалентов определяемого вещества к молярной массе эквивалентов титранта:

где Г_(т/Х) — титр титранта по определяемому веществу, г/мл; Т_т — титр титранта, г/мл; М_ЗК(Х) — молярная масса эквивалентов определяемого вещества, г/моль; М_эк(Т) — молярная масса эквивалентов титранта, г/моль.

^ М_ЭК(Х) ,.

Отношение ——-называют титриметрическим множителем (фак;

М_эк (Т) тором пересчета в титриметрии — F_T).

Нитрат серебра — титрант в аргентометрическом титровании T_AgN03 ⁼ = 0,1 699 г/мл. Найти титр нитрата серебра по хлорид-иону T_(AgN03/cl_₎.

Следовательно, 7(_AgN03/ci-) ⁼ (0,1 699 • 35,46): 169,9 = 0,3 546 г/мл.

Таким образом, 1 мл серебра с титром 0,1 699 г/мл оттитровывает 0,3 546 г хлорид-ионов.

Зная титр по определяемому веществу и объем титранта, израсходованный на титрование, можно рассчитать массу анализируемого вещества X в растворе.

Например, если на титрование 20 мл раствора, содержащего хлорид-ионы, израсходовано 20,45 мл нитрата серебра с титром по хлорид-иону 0,3 546 г/мл, то в анализируемом растворе содержалось хлорид-ионов:

где т (Х) — масса анализируемого вещества в титруемом растворе, г; Т (_Т/х) — титр титранта по определяемому веществу, г/мл; У_т— объем титранта, израсходованный на титрование анализируемого раствора, мл.

Если для титрования была взята аликвота, т. е. часть раствора, тогда необходимо в формулу (16.14) ввести множитель, который равен отношению общего объема анализируемого раствора V₀ к объему аликвоты, взятой для титрования:

где Т (_Т/Х) — титр титранта по определяемому веществу, г/мл; V (T) — объем титранта, израсходованный на титрование аликвоты (У_х) анализируемого раствора, мл; V₀ — общий объем анализируемого раствора, мл; У (Х) — объем анализируемого раствора, взятый для титрования, мл.

Например, общий объем раствора, анализируемого на содержание хлорид-ионов, равен 1 л (У₀ = 1 л = 1000 мл).

Аликвота анализируемого раствора равна 20 мл (У (Х) = 20 мл).

Титр нитрата серебра по хлорид-иону равен 0,3 546 г/мл — Т’сг/х);

Объем нитрата серебра, израсходованный на титрование 20 мл анализируемого раствора, равен 20,45 мл — V (T).

Находим массу хлорид-ионов в 1 л анализируемого раствора по формуле (16.16):

В 1 л анализируемого раствора содержится 0,3626 г хлорид-ионов.

Поправочный коэффициент титранта К_т — число, выражающее отношение действительной (практической) концентрации вещества в растворе к его заданной (теоретической) концентрации:

Пусть, например, требуется приготовить раствор с заданной (теоретической) концентрацией 0,1000 моль/л. Практически приготовлен раствор с концентрацией 0,1056 моль/л. Поправочный коэффициент К_т = 0,1056: 0,1000 = 1,056.

В дальнейшем при применении приготовленного раствора можно во всех расчетах использовать теоретическую концентрацию, вводя поправочный коэффициент: