Работа 2. Определение содержания карбоната натрия в растворе

Цель работы: 1.Определить содержание Na₂CO₃ в контрольном растворе.

2.Оценить правильность полученных результатов.

1. Карбонат-ион в соответствии с теорией Бренстеда-Лоури в водном растворе является основанием с константами основности, равными К _{b, 1}=2, 1·10^-4 и К _{b, 2}=2, 2 10^-8.

Поскольку отношение К _{b, 1} : К _{b, 2}=10⁴, то на кривой титрования карбонат-ионов кислотой HCl наблюдается 2 отчётливых скачка. Первая точка эквивалентности наступает после перехода карбонат-ионов в гидрокарбонат-ионы:

СО₃²⁻ + Н⁺ = НСО₃⁻ , (1)

Вторая точка эквивалентности соответствует переходу гидрокарбонат-ионов в угольную кислоту:

НСОз⁻ + Н⁺ = Н₂СО₃, (2)

Таким образом, используя индикаторы, изменяющие окраску при рН > 8, можно зафиксировать конец реакции (1). Применяя индикаторы, изменяющие окраску при рН < 5, можно установить конец реакции (2). При титровании Na₂СОз раствором НС1 с индикатором метиловым оранжевым или смешанным протекает реакция:

Na₂CO₃ + 2 HCl = 2 NaCl + H₂CO₃, f _экв (Na₂CO₃) = l/2

2. Правильность результатов анализа характеризуется отсутствием систематической погрешности. Этот вид погрешности можно выявить различными методами [Б.М. Марьянов, О.В. Чащина, Э.А. Захарова Математические методы обработки информации в аналитической химии. -Томск: Изд-во ТГУ, 1988, с. 69]. Один из них − приём удвоения в сочетании с методом добавок. Он позволяет определить постоянную и линейно меняющуюся погрешности. Постоянные систематические погрешности не зависят от количества анализируемого вещества (навески); линейно меняющиеся изменяются с изменением навески. Постоянные систематические погрешности могут появиться вследствие загрязнения реактивов; причиной появления линейно меняющихся погрешностей может быть неправильно установленная концентрация рабочего раствора в титриметрии.

2.1. Для определения постоянной систематической погрешности анализируют различные навески (или объемы) одного и того же образца. В отсутствии систематической погрешности на титрование увеличенной в 2 раза аликвоты пойдет удвоенный объём реагента. Если v ₁ − объём НС1, затраченный на титрование 10, 00 мл (v _а1) Na₂CO₃, a v ₂ − объём НС1, пошедший на титрование 20, 00 мл (v _а2) Na₂CO₃, то должно выполняться равенство: 2 v ₁= v ₂.

Если есть постоянная систематическая погрешность (А), то такое равенство будет получено только после вычитания:

отсюда А =2 v ₁– v ₂, т.к. v _а2 = 2 v _а1.

Для нахождения величины А анализируют несколько проб (не менее 3-х). Вычисляют среднее арифметическое значение и сравнивают его с нулем по t- критерию

,

где m -число проанализированных проб, - стандартное отклонение величины А.

.

Вычисленное значение t _A сравнивают с табличным . Если , то постоянная систематическая погрешность отсутствует.

2.2. Для проверки линейно меняющейся систематической погрешности анализируют одну и ту же навеску (объём) пробы без добавки и со стандартной добавкой. Пусть v ₁ − объём НС1, пошедший на титрование раствора Na₂CO₃ без добавки, v ₃ − объем НС1, затраченный на титрование раствора, содержащего добавку − определенный объём стандартного раствора Nа₂СОз. Тогда v ₁= b · v ₁^ист, v ₁^ист − истинный объём НС1, который должен идти на титрование раствора в соответствии с уравнением реакции. В отсутствии систематической погрешности

b = l, v ₁= b · v ₁^ист.

v ₃= b ·(v ₁ + v _CT), где v _CT− объём НС1, пошедший на титрование стандартного

раствора.

Решением 2-х уравнений находят величину b:

Анализируя n проб с добавкой и без добавки, получают данные для расчета n значений величины b, находят среднее значение и сравнивают эту величину с единицей по t -критерию:

Если t _b < t _табл. (p = 0, 95, n = 3), то линейно меняющаяся систематическая погрешность отсутствует; если t _b > t _табл., то b l, систематическая погрешность присутствует.