Titrlash hisoblari: byuretka hajmidan aniqlanadigan modda miqdorigacha

Har bir titrlash hisobiga kerak bo'lgan uchta son

Titrlashda konsentratsiyasi ma'lum eritma (titrant) byuretkadan o'lchanayotgan moddaga (aniqlanadigan moddaga) ular orasidagi reaksiya tugaguncha qo'shiladi. Har bir hisob uchta ma'lumotdan foydalanadi: titrant konsentratsiyasi, sarflangan titrant hajmi va tenglashtirilgan tenglamadagi mol nisbati.

Yo'l har doim bir xil. Titrant mollarini olish uchun titrant hajmini litrga o'tkazing va uning konsentratsiyasiga ko'paytiring, n = c × V. Aniqlanadigan modda mollariga o'tish uchun mol nisbatidan foydalaning. So'ng savol nima so'rasa, shunga o'tkazing: konsentratsiya, massa yoki namunadagi foiz.

Ekvivalentlik nuqtasi — qo'shilgan titrant aniqlanadigan modda bilan stexiometrik nisbatda aynan mos keladigan nuqta. Titrlashning oxirgi nuqtasi esa siz amalda kuzatadigan narsa, masalan indikator rangining o'zgarishi. Yaxshi usul ikkalasini deyarli mos tushiradi va ular orasidagi kichik farq titrlash xatosi deyiladi.

Natriy gidroksidni kaliy gidroftalat bilan standartlash

Qattiq moddani tortib aniq natriy gidroksid eritmasini tayyorlab bo'lmaydi. NaOH granulalari havodan suv va karbonat angidridni yutadi, shuning uchun ularning massasi to'liq NaOH emas. Buning o'rniga taxminan tayyorlangan eritma standartlanadi: birlamchi standartga, ya'ni bevosita tortish uchun yetarlicha toza va barqaror moddaga nisbatan titrlanadi.

Kaliy gidroftalat, KHC₈H₄O₄ (ko'pincha KHP deb ataladi), keng tarqalgan tanlov. Bu bitta kislotali vodorodga ega barqaror, gigroskopik bo'lmagan qattiq modda va NIST uning bir navini atsidimetrik birlamchi standart sifatida sertifikatlaydi (SRM 84L). Uning katta molyar massasi odatdagi namuna taxminan yarim gramm tortishini ham bildiradi, shuning uchun nisbiy tortish xatosi kichik.

1-yechilgan misol. 0.5106 g KHP namunasi fenolftalein bo'yicha oxirgi nuqtaga yetishi uchun 24.68 mL NaOH eritmasini talab qiladi. Reaksiya 1:1: KHC₈H₄O₄(aq) + NaOH(aq) → KNaC₈H₄O₄(aq) + H₂O(l). IUPAC standart atom og'irliklaridan foydalanib (K 39.098, C 12.011, H 1.008, O 15.999), M(KHP) = 204.22 g/mol. n(KHP) = 0.5106 g ÷ 204.22 g/mol = 2.500 × 10⁻³ mol, bu n(NaOH) ga teng. c(NaOH) = 2.500 × 10⁻³ mol ÷ 0.02468 L = 0.1013 mol/L, to'rtta muhim raqam bilan yoziladi, chunki massa ham, hajm ham to'rttadan muhim raqamga ega.

Ikki asosli kislotalar mol nisbatini o'zgartiradi

Sulfat kislota har bir molekulasidan gidroksidga ikkita proton beradi: H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l). Demak, har bir mol kislota ikki mol asos sarflaydi va mol nisbati titrlashlarni 1:1 deb hisoblash odatidan emas, shu tenglamadan olinishi kerak.

2-yechilgan misol. 25.00 mL sulfat kislota namunasi 1-misoldagi 0.1013 mol/L NaOH bilan titrlanadi va oxirgi nuqta 18.45 mL da kuzatiladi. n(NaOH) = 0.1013 mol/L × 0.01845 L = 1.869 × 10⁻³ mol. n(H₂SO₄) = 1.869 × 10⁻³ mol ÷ 2 = 9.345 × 10⁻⁴ mol. c(H₂SO₄) = 9.345 × 10⁻⁴ mol ÷ 0.02500 L = 0.03738 mol/L. Xato bilan 1:1 nisbatdan foydalanish 0.07476 mol/L ni, ya'ni haqiqiy qiymatdan aynan ikki baravar ko'pni beradi.

Kuchsizroq ko'p asosli kislotalar ko'proq ehtiyotkorlik talab qiladi. Fosfat kislotada protonlar aniq ajralgan bosqichlarda ajraladi, shuning uchun nisbat indikatoringiz qaysi ekvivalentlik nuqtasini aniqlashiga bog'liq. Mol nisbatini tanlashdan oldin shu oxirgi nuqtani aniq ko'rsating.

Oksidlanish-qaytarilish titrlashlari: permanganat va temir(II)

Titrlashlar faqat kislota va asoslar bilan cheklanmaydi. Kislotali eritmada permanganat temir(II) ni oksidlaydi: MnO₄⁻(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H₂O(l). Marganes +7 dan +2 ga o'tib, beshta elektron qabul qiladi, har bir temir esa bittadan elektron yo'qotadi, shuning uchun bitta permanganat ioni beshta temir(II) ioni bilan reaksiyaga kirishadi.

Permanganat o'zining indikatori vazifasini bajaradi. MnO₄⁻ ioni to'q binafsha, Mn²⁺ esa deyarli rangsiz, shuning uchun ortiqcha qo'shilgan birinchi tomchi kolbani turg'un och pushti rangga bo'yaydi. Kaliy permanganat birlamchi standart emas va uning eritmalari asta-sekin parchalanadi, shuning uchun ular ishlatishdan oldin, odatda natriy oksalatga nisbatan standartlanadi.

3-yechilgan misol. 1.2084 g temir rudasi namunasi eritiladi va undagi barcha temir Fe²⁺ gacha qaytariladi. Titrlash uchun 26.34 mL 0.02150 mol/L KMnO₄ kerak bo'ladi. n(MnO₄⁻) = 0.02150 mol/L × 0.02634 L = 5.663 × 10⁻⁴ mol. n(Fe²⁺) = 5 × 5.663 × 10⁻⁴ mol = 2.832 × 10⁻³ mol. Fe 55.845 g/mol dan foydalansak, temir massasi 0.1581 g, ruda esa massa bo'yicha 0.1581 g ÷ 1.2084 g × 100 = 13.09 foiz temirdan iborat.

Sekin reaksiyaga kirishadigan qattiq moddalar uchun teskari titrlash

Ba'zi namunalar bevosita titrlash uchun yetarlicha tez erimaydi yoki reaksiyaga kirishmaydi. Antatsid tabletkasidagi kalsiy karbonat bunga misol: u kislota bilan reaksiyaga kirishadi, lekin u qattiq modda va reaksiyada karbonat angidrid ajraladi, bu esa aniq oxirgi nuqtani ko'rishni qiyinlashtiradi. Teskari titrlashda bitta reagentning o'lchangan ortiqcha miqdori qo'shiladi, reaksiya tugashi kutiladi, so'ng ortib qolgan qism titrlanadi.

4-yechilgan misol. Maydalangan antatsid tabletkasining 0.5000 g qismiga 50.00 mL 0.2000 mol/L HCl qo'shiladi, bu undagi barcha CaCO₃ bilan reaksiyaga kirishish uchun yetarlidan ko'p: CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g). CO₂ ni chiqarib yuborish uchun eritma qaynatilgandan so'ng, ortib qolgan kislota 21.38 mL 0.1000 mol/L NaOH ni talab qiladi. Qo'shilgan HCl: 0.2000 × 0.05000 = 1.000 × 10⁻² mol. Sarflangan NaOH ga teng bo'lgan ortib qolgan HCl: 0.1000 × 0.02138 = 2.138 × 10⁻³ mol. Tabletka sarflagan HCl: 1.000 × 10⁻² − 2.138 × 10⁻³ = 7.862 × 10⁻³ mol.

Karbonat kislota bilan 1:2 nisbatda reaksiyaga kirishadi, shuning uchun n(CaCO₃) = 7.862 × 10⁻³ ÷ 2 = 3.931 × 10⁻³ mol. M(CaCO₃) = 100.09 g/mol bo'lganda massa 0.3935 g (yaxlitlashdan oldin 0.39345 g), bu 0.5000 g qismning 78.69 foizi. Ayirish eng ko'p o'tkazib yuboriladigan bosqich. Usiz siz tabletka sarflagan kislotani emas, kolbada qolgan kislotani hisoblagan bo'lasiz.

Indikator tanlash va byuretka bilan ishlash texnikasi

Indikator rangini taxminan uning pKa ± 1 oralig'ida o'zgartiradi, shuning uchun oralig'i titrlash egri chizig'ining tik qismiga tushadigan indikatorni tanlang. Taxminan 0.1 mol/L dagi kuchli kislotani kuchli asos bilan titrlashda ekvivalentlik nuqtasi pH 7.00 da bo'ladi va pH bir-ikki tomchi ichida bir necha birlikka sakraydi, shuning uchun bir nechta keng tarqalgan indikatorlar, jumladan fenolftalein, aniq oxirgi nuqtani beradi. Kuchsiz kislotani kuchli asos bilan titrlashda ekvivalentlik nuqtasi ishqoriy bo'ladi: OpenStax 0.100 mol/L NaOH bilan titrlangan 0.100 mol/L sirka kislota uchun pH 8.72 ni hisoblaydi. Taxminan pH 8.3 dan yuqorida pushti rangga kiradigan fenolftalein bu holatga mos keladi. Metil zarg'aldog'i (OpenStax da Ka = 4.0 × 10⁻⁴, demak pKa ≈ 3.4) rangini juda erta o'zgartirgan bo'lardi.

50 mL li byuretka 0.01 mL aniqlikda o'qiladi va har bir sarflangan hajm ikki ko'rsatkich farqidir. Taxminan ±0.02 mL noaniqlik 25 mL sarf uchun 0.08 foiz, 5 mL sarf uchun esa 0.4 foiz. Shuning uchun usullar titrant hajmi byuretka oralig'ining o'rtasiga tushadigan qilib ishlab chiqiladi.

• Byuretkani to'ldirishdan oldin uni bir necha millilitr titrant bilan chayqang, shunda qolgan suv uni suyultirmaydi.
• Birinchi ko'rsatkichni olishdan oldin uchidagi havo pufakchasini chiqarib yuboring.
• Meniskning pastki qismini ko'z darajasida o'qing va faqat farqni emas, ikkala ko'rsatkichni ham yozib qo'ying.
• Avval taxminiy titrlash o'tkazing, so'ng ikkita ehtiyotkor titrlash bir-biriga yaqin natija bermaguncha takrorlang.

Titrlash arifmetikasidagi xatolar va ularni tekshirish

Ko'pchilik noto'g'ri javoblar kimyodan emas, mol nisbati yoki birliklardan kelib chiqadi. Hisoblashdan oldin tenglashtirilgan tenglamani yozing va titrant hamda aniqlanadigan modda koeffitsiyentlarini aylana ichiga oling.

• Titrlash uchun C₁V₁ = C₂V₂ dan foydalanish. Bu qisqa yo'l suyultirish uchun va 1:1 nisbatni nazarda tutadi, bu esa H₂SO₄, Ba(OH)₂ va MnO₄⁻/Fe²⁺ uchun noto'g'ri.
• Konsentratsiyalar mol/L da bo'lganda hajmlarni millilitrlarda qoldirish. Litrga o'tkazing yoki izchil ravishda millimollardan foydalaning.
• Teskari titrlashda ayirishni unutish.
• Noto'g'ri moddaning formula massasidan foydalanish, masalan standartlashda KHP o'rniga NaOH niki.
• Byuretka va tarozi imkon beradiganidan ko'proq muhim raqam yozish. Ehtiyotkor hajmiy tahlil uchun odatda to'rtta.
• Har bir ekvivalentlik nuqtasida eritma neytral deb faraz qilish. Bu faqat kuchli kislota va kuchli asos uchun o'rinli.