4. Способы выражения количественного состава растворов в титриметрии

Количество вещества (n(Х)) или количество эквивалентов вещества (n_экв(Х)) вычисляют через массу вещества или концентрацию раствора и его объем:

, , (4.1)

, , (4.2)

где V_р-ра - объем раствора, см³.

При приготовлении рабочих растворов и вычислении результатов титриметрического анализа используют различные способы выражения количественного состава растворов.

Молярная концентрация (С(Х), моль/дм³) - отношение количества растворенного вещества к объему раствора в дм³ (иногда встречается обозначение М, которое ставится сразу после численного значения концентрации; например, 0,0100 М):

. (4.3)

Молярная концентрация эквивалентов (С_экв(Х), моль/дм³) - отношение количества эквивалентов растворенного вещества к объему раствора в дм³ (ранее обозначалась N, С(1/z), а также н., ставящейся сразу после численного значения концентрации; например, 0,0100 н.):

(4.4)

Если объем раствора выразить через см³, то молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалентов можно записать:

и (4.5)

Так как , то, сравнивая формулы (4.3) и (4.4), можно записать:

С_экв(Х) = z · С(Х). (4.6)

Массовая доля (ω(Х), %) - отношение массы данного компонента системы к общей массе системы (в процентах) или же масса растворенного компонента в 100 г раствора:

(4.7)

Для оценки малых количеств вещества используют миллионные (млн^–1, ppm), миллиардные (млрд^–1, ppb) и триллионные (ppt) доли. При этом в уравнении (4.7) множитель 100 заменяют на 10⁶, 10⁹ или 10¹², соответственно.

Для раствора m_общ можно записать как V_р-ра·ρ_р-ра, тогда:

. (4.8)

Если анализируют не раствор, а навеску вещества, то m_общ = m_нав.

Титр (Т(Х), г/см³) - масса растворенного вещества (в граммах) в 1 см³ раствора:

. (4.9)

Титр рабочего вещества по определяемому веществу (Т_рв/ов, г/см³) - масса определяемого вещества (в граммах), взаимодействующая с 1 см³ раствора рабочего или растворенного вещества:

. (4.10)

Используя закон эквивалентов, можно получить расчетное выражение для титра по определяемому веществу через значение m(рв):

, ,

;

. (4.11)

Моляльность (В(Х), моль/кг) - отношение количества растворенного вещества к массе (в кг) растворителя:

=

, (4.12)

где V_р-ра - объем раствора, см³;

1000 - переводной коэффициент г в кг;

ρ_р-ра - плотность раствора, г/см³.

Зная способы выражения концентраций и закон эквивалентов, можно вывести формулы, связывающие все используемые концентрации друг с другом:

а б в г д

. (4.13)

Используя формулы (4.1)-(4.12), можно рассчитать концентрацию растворов, а также массу растворенного или определяемого вещества.

Иногда С(Х), С_экв(Х), В(Х) выражают через поправочный коэффициент К, который показывает, во сколько раз реальная концентрация отличается от концентрации, выраженной округленным числом (0,1000; 0,0500; 0,01 и т.д.). Поправочный коэффициент рассчитывают, например, по формуле:

, (4.14)

где С_ист - истинная концентрация раствора;

С_окр - ее округленное значение.

Поправочный коэффициент записывают в виде числа, имеющего то же количество знаков после запятой, что и концентрация, для которой он рассчитывается.

При точных расчетах С(Х), С_экв(Х) и В(Х) рассчитывают с точностью до 0,0001 моль/дм³, Т(Х) и Т_рв/ов - до 0,000001 г/см³, массу (m) - до 0,0001 г.