Титрованные растворы

Важность титрованных растворов в химии

Титрованные растворы — это растворы, концентрация которых точно известна. Они имеют важнейшее значение в объемном (титровальном) анализе, который является одной из частей количественного анализа. По сравнению с весовыми определениями, где для выпадения осадка необходимо применять строго определенное количество реагента, при титрационных определениях добавляются эквивалентные количества раствора титровального реагента. Это требует применения титрованных растворов для расчета содержания аналита в образце на основе уравнения реакции. Методы титрования по-прежнему применяются в повседневной лабораторной практике, например, при определении хлорид-ионов по методу Винклера (в этом случае титрантом, то есть реагентом для титрования, является титрованный раствор нитрата (V) серебра (I), AgNO₃).

Концентрация титрованных растворов должна быть точно известна. Ее точность чаще всего указывается до десятитысячных (четвертый знак после запятой). Концентрация обычно выражается в молях данного вещества, растворенного в одном литре раствора (или в количестве миллимолей в одном миллилитре). При объемном анализе практический подход заключается в том, чтобы подать титр раствора, т.е. количество граммов растворенного вещества, соответствующего одному миллилитру. Это особенно полезно при рутинных анализах партий, где результат обычно представляется в граммах. В таких случаях достаточно умножить количество миллилитров реагента, примененного при титровании, на титр.

Приготовление титрованных растворов

Титрованные растворы готовятся несколькими различными способами. Вы можете использовать готовые, имеющиеся в продаже так называемые фиксаналы (подробнее об этом способе далее в статье), приготовить раствор из точного взвешенного количества, титровать по отношению к другому раствору с известной концентрацией или титровать по отношению к точному взвешенному количеству стандартного вещества. Точное приготовление титрованных растворов и точное установление их титров (т.е. определение точной концентрации) имеют важнейшее значение, особенно в объемном анализе.

Приготовление титрованного раствора из взвешенного количества

Основной, самый простой способ приготовления титрованного раствора — сделать его из точного взвешенного количества стандартного вещества. Чаще всего готовят водные растворы солей. Не все соединения будут подходящими. Это связано с тем, что стандартное вещество должно отвечать ряду условий:

• его чистота должна составлять не менее 99,99%;
• должно быть стойким веществом, то есть не разрушаться в водном растворе в течение определенного времени;
• при хранении на воздухе не должно поглощать воду (нет гигроскопичности) или углекислый газ;
• стандартное вещество должно реагировать строго в соответствии с одной реакцией.

Примерами стандартных веществ являются: карбонат натрия (Na₂CO₃), бромат калия (KBrO₃), хлорид натрия (NaCl).

Тщательно подготовленное взвешенное количество стандартного вещества (масса известна с точностью до десятитысячных) растворяют в определенном объеме дистиллированной воды. Для этого используют мерные колбы с меткой на горлышке, которые доливают с учетом мениска. Обязательно несколько раз тщательно промойте дистиллированной водой сосуд, в котором взвешивалось стандартное вещество (количественный перенос взвешенного количества в мерную колбу).

Приготовление раствора приблизительной концентрации и установление титра по весу стандартного вещества

В этом случае готовят раствор приблизительной концентрации, например, путем растворения менее точной массы в дистиллированной воде. Затем его применяют для проведения нескольких титрований (обычно проводят три повторения для получения значимых результатов, которые не должны существенно отличаться друг от друга) соответствующей величины веса стандартного вещества. Зная объем устанавливаемого раствора, примененного для титрования взвешенного количества, рассчитывается точная концентрация титрованного раствора.

Установление титра по другому титрованному раствору

Точную концентрацию раствора можно определить также и по другому титрованному раствору. Отмеряют точный объем раствора, по которому устанавливают титр и титруют относительно показателя. Далее по формуле определяется молярная концентрация.

Фиксаналы

Удобным методом приготовления титрованных растворов является их изготовление при помощи так называемых фиксаналов. Фиксанал — это точная аналитическая масса (твердая или в виде раствора), заключенная в ампулу из стекла или пластика. Форма ампулы облегчает точный перенос содержимого в мерную колбу. Их можно легко приобрести на рынке.

Растворы, приготовленные с использованием фиксанала, не нуждаются в дополнительном титровании и могут успешно применяться во многих объемных анализах. Для обеспечения точной концентрации раствора, полученного из содержимого ампулы, особое внимание следует уделить правильному переносу содержимого в колбу. Это не просто вопрос тщательного выливания или пересыпания содержимого. Необходимо убедиться, что стеклянная посуда чистая, что ампула промыта несколько раз, промывные воды количественно перенесены и что мерная колба заполнена до метки с учетом мениска.

Содержание фиксанала определяется производителем и указывается на этикетке. Как правило, это количества, предназначенные на 1 литр. Затем, применяя такой готовый продукт, получаем 1 дм³ титрованного раствора.