 |
|
Розрахунки при приготуванні водних розчинів.
Точні розчини. При приготуванні точних розчинів обчислення кількостей потрібних речовин перевірять вже з достатнім ступенем точності. Атомні маси елементів беруть за таблицею, в якій наведено їх точні значення. При додаванні (або відніманні) користуються точним значенням доданку з найменшим кількістю десяткових знаків. Інші складові округлюють, залишаючи після коми одним знаком більше, ніж в доданку з найменшим числом знаків. В результаті залишають стільки цифр після коми, скільки їх є в доданку з найменшим числом десяткових знаків; при цьому виробляють необхідне округлення. Всі розрахунки проводять, застосовуючи логарифми, п'ятизначні або чотиризначні. Обчислені кількості речовини зважують тільки на аналітичних терезах. Зважування проводять в бюксі. Речовину, яку зважили, висипають в чисто вимиту мірну колбу через чисту суху лійку невеликими порціями. Потім з промивалки кілька разів невеликими порціями води обмивають над лійкою бюксу, в якій проводилося зважування. Воронку також кілька разів обмивають з промивалки дистильованою водою. Для пересипання твердих кристалів або порошків в мірну колбу дуже зручно користуватися лійкою, зображеної на рис. 3. Такі лійки виготовляють ємністю 3, 6, і 10 см3. Зважувати речовину можна безпосередньо в цих воронках (негігроскопічні матеріали), попередньо визначивши їх масу. Речовину з воронки дуже легко пересипати в мірну колбу. Коли речовину пересипають, воронку, не виймаючи з горла колби, добре обмивають дистильованою водою з промивалки.
Як правило, при приготуванні точних розчинів і пересипанні речовини, яку розчиняють, в мірну колбу розчинник (наприклад, вода) повинен займати не більше половини ємності колби. Закривши пробкою мірну колбу, струшують її до повного розчинення твердої речовини. Після цього отриманий розчин доповнюють водою до мітки і старанно перемішують.
Молярні розчини. Для приготування 1 л 1 M розчину певної речовини зважують на аналітичних терезах 1 моль його і розчиняють, як зазначено вище.
Приклад. Для приготування 1 л 1 M розчину азотнокислого срібла знаходять в таблиці або підраховують молекулярну масу AgNO3, вона дорівнює 169,875. Сіль зважують і розчиняють у воді. Якщо потрібно приготувати більш розбавлений розчин (0,1 або 0,01 M), зважують відповідно 0,1 або 0,01 моль солі.
Якщо ж потрібно приготувати менше 1 л розчину, то розчиняють відповідно меншу кількість солі у відповідному об'ємі води.
Нормальні розчини готують аналогічно, тільки відважуючи не 1 моль, а 1 грам-еквівалент твердої речовини.
Якщо потрібно приготувати напівнормальних або децінормальний розчин, беруть відповідно 0,5 або 0,1 грам-еквівалента. Коли готують не 1 л розчину, а менше, наприклад 100 або 250 мл, то беруть 1/10 або 1/4 тієї кількості речовини, яка потрібна для приготування 1 л, і розчиняють у відповідному об'ємі води.
ДОДАТКОВІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.
Концентрація розчинів і розрахунки в об’ємному аналізі.
В об’ємному аналізі результати визначень обчислюють за об’ємом і концентрацією витраченого на титрування робочого розчину. Концентрацію розчинів можна виражати в різних одиницях, але розрахунки результатів аналізу найбільш прості, коли користуються нормальними розчинами.
Нормальність розчину визначається кількістю еквівалентних мас у розчині об’ємом 1 л; якщо в розчині об’ємом 1 л міститься одна еквівалентна маса речовини, то розчин одноноримальний.
Нормальність позначають літерою „н”. У розрахункових формулах нормальність позначають літерою N.
Еквівалентною масою називається маса речовини у грамах, що рівноцінна одному молю атомів водню або іншого одновалентного елемента в цій реакції. Еквівалентна маса не є сталою величиною, вона залежить від хімічної реакції, в якій бере участь речовина. Еквівалентна маса не обов’язково визначати кількістю атомів водню, можна обчислювати за кількістю молів атомів іншого одновалентного елемента, який бере участь у реакції.
Поняття про еквівалентну масу має велике значення для розрахунків в об’ємному аналізі, бо визначувана речовина чи реактив завжди реагують між собою в масових співвідношеннях, які відповідають їхнім еквівалентам. Щоб визначити нормальність розчину, потрібно масу речовини в грамах в одному літрі розчину поділити на еквівалентну масу:
,
де N – нормальність розчину; m – маса речовини, що міститься в одному літрі розчину; Em – еквівалентна маса.
Основна перевага користування нормальними (децинормальними 0,1 н, сантинормальними 0,01 н і т. д.) розчинами в тому, що розчини однакової нормальності реагують між собою в однакових об’ємах. Так, щоб нейтралізувати нормальний розчин соляної кислоти об’ємом 1 л, треба витратити нормальний розчин їдкого натру об’ємом 1 л, бо кожний розчин містить по одній еквівалентній масі речовини в об’ємі 1 л.
Зрозуміло, що чим концентрованіший розчин, тим менший об’єм його треба взяти для того, щоб він містив стільки ж розчиненої речовини, яка міститься в певному об’ємі більш розведеного розчину. Таким чином, між об’ємом розчину та його нормальністю існує обернена пропорційність.
Якщо на титрування V1 мл досліджуваного розчину витрачено V2 мл робочого розчину відомої нормальної концентрації N2, то між значеннями нормальностей обох розчинів (відповідно N1 та N2) і об’ємами (V1 та V2) існує співвідношення:
N1 V1 = N2 V2 , тобто V1 / V2,= N1 / N2 ;
об’єми розчинів, що реагують, обернено пропорційні їх нормальності. Якщо N2=1, то N1 V1 = V2.
Таким чином, V2 – це об’єм одно нормального розчину, який дорівнює добутку об’єму розчину V1 (у мілілітрах) та його нормальності N1. Звідси ще одне визначення нормальності розчину: нормальність – це число, множення на яке об’єму розчину будь – якої нормальності зводиться до об’єму точно одно нормального розчину. В об’ємному аналізі розчин визначуваної речовини невідомої нормальності Nx, узятий в об’ємі V1, титрують відповідним робочим розчином відомої нормальності Nроб. розчин.. Нехай на це титрування витрачено V мл робочого розчину (позначимо Vроб. розчин). Тоді добуток Vроб. розчин * N роб. розчин дорівнює кількості мілілітрів точно однонормального робочого розчину, витраченого на визначення, а добуток V1*Nx - кількість мілілітрів точно однонормального розчину речовини, що визначають. Однонормальні розчини реагують між собою в рівних об’ємах, тобто
V1 Nx= Vроб. розчин N роб. розчин
Тоді легко знайти нормальність розчину визначуваної речовини:
Nx= Vроб. розчин N роб. розчин /V1
Часто виникає потреба обчислити масу речовини (В) у розчині в грамах. Це легко виконати, виходячи з того, що в об’ємі 1 мл одно нормального розчину міститься одна тисячна еквівалентної маси (0,001 Em ). Ми маємо V1 Nx мл одно нормального розчину. Ось чому:
В = V1 Nx Em / 1000
Підставивши в рівняння значення V1 Nx з рівняння
V1 Nx= Vроб. розчин N роб. розчин ,
маємо:
В = Vроб. розчин N роб. розчин Em / 1000
Якщо потрібно обчислити масову частку елемента, враховуючи наважку проби (g).
С% = 100 В/ g, тобто С% = Vроб. розчин N роб. розчин Em / 10 g.
Контрольні питання.