3.2. Концентрація розчинів і розрахунки в об’ємному аналізі.

Вище було сказано, що в об’ємному аналізі результати визначення обчислюють за об’ємом і концентрацією витраченого на титрування робочого розчину. Тому доцільно розглянути найзручніші способи визначення концентрації робочих розчинів.

Концентрацію розчинів в об’ємному аналізі можна давати в різних одиницях: у процентах, у грамах, на мілілітр чи літр, у грам/молях або грам/еквівалентах на літр і т.д. Розрахунки результатів аналізу стають найбільш простими, якщо користуватися нормальною (еквівалентною) концентрацією.

В об’ємному аналізі концентрацію розчинів визначають числом, що показує, скільки еквівалентних мас розчиненої речовини міститься в 1 л розчину (нормальність). Нормальність позначають буквою “н.”, поставленою після числа. У розрахункових формулах нормальність позначають буквою N. Запис 1 н. Означає, що ми маємо справу з з однонормальним розчином. Розчин, в 1 л якого розчинена одна десята частина грам/екв речовини, називається децинормальним, що записують так: 0,1 н. Розчини можуть бути сантинормальними (0,01 н.), мілінормальними (0,001 н.) І т.д. Найчастіше для об’ємно-аналітичних визначень користуються децинормальними розчинами.

Основна перевага користування нормальними (децинормальними, сантинормальними і т.д.) Розчинами полягає ось у чому. Відомо, що речовини вступають між собою в хімічні реакції в кількостях, пропорціональних їх хімічним еквівалентам. Звідси випливає, що розчини однакової нормальності, тобто розчини, що містять в одиниці об’єму однакову кількість грам/еквівалентів, реагують між собою в однакових об’ємах. Для нейтралізації 1 л нормального розчину хлоридної кислоти треба витратити точно 1 л нормального розчину натрій гідроксиду, оскільки кожний з цих розчинів містить по одному грам/еквіваленту речовини в 1 л. Це стосується також децинормальних, сантинормальних і т.д. Розчинів.

Розглянемо залежність між об’ємом розчину і його нормальністю. Цілком зрозуміло, що чим концентрованіший розчин ми маємо, тим менший його об’єм треба взяти для того, щоб він містив таку саму кількість розчиненої речовини, яка міститься в певному об’ємі більш розведеного розчину. Так, 100 мл децинормального розчину щодо кількості речовини рівноцінні 10 мл однонормального розчину. Отже, між об’ємом розчину і його нормальністю існує обернена пропорціональність. Тому певний об’єм розчину будь-якої нормальності завжди можна замінити меншим чи більшим об”ємом розчину іншої нормальності. Математично це запишеться так:

N1∙V1 = N2∙V2, (3.1)

Де V1 i V2 – відповідно об’єми розчинів з нормальністю N1 i N2.

Якщо N2 = 1, то з наведеної вище залежності випливає просте співвідношення (V2 – об’єм однонормального розчину):

N1∙V1 = V2 (3.2)

Отже, добуток об’єму розчину V1 (в мілілітрах) на його нормальність N1 чисельно дорівнює об’єму однонормального розчину. Звідси випливає й інше визначення нормальності. Можна сказати також, що нормальність є числом, множенням на яке ми приводимо об’єм розчину будь-якої нормальності до об’єму точно однонормального розчину.

При об’ємно-аналітичних визначеннях розчин визначуваної речовини невідомої нормальності Nx, узятий у певному об’ємі V1, титрують відповідним робочим розчином, нормальність якого Nроб.р відома. Позначимо об’єм (у мл) робочого розчину, витраченого на титрування, через Vроб.р. Тоді добуток Vроб.р.Nроб.р дорівнює кількості мілілітрів точно однонормального робочого розчину, витраченого на визначення. Аналогічно добуток V1 ∙ Nx дорівнює кількості мілілітрів однонормального розчину визначуваної речовини. Раніше було встановлено, що однонормальні розчини реагують між собою в рівних об’ємах. Тому можна написати:

V1  Nx = Vроб.р.  Nроб.р. (3.3)

За цим співвідношенням легко знайти невідому нормальність розчину Nx:

Nx = Vроб.р.  Nроб.р. / V1 (3.4)

Іноді буває потрібним знайти процентний вміст речовини чи іона в досліджуваному матеріалі. Тоді зважують на аналітичних терезах певну наважку проби, переносять в конічну колбу, розчиняють у воді, після чого титрують робочим розчином. Процентний вміст С (%) розраховують за формулою:

 (3.5)

Де Vроб.р. – об’єм робочого розчину, мл; Nроб.р. – нормальність робочого розчину, екв./л; me – еквівалентна маса досліджуваної речовини, г/екв.; а – наважка досліджуваної речовини, г.