Все формулы РФ

Химия / Титрование, концентрации

Титр раствора как масса вещества в объеме

Титр раствора выражает массу вещества, приходящуюся на единицу объема раствора, например граммы на миллилитр рабочего раствора.

Опубликовано: Обновлено:

Титрование, концентрацииЕсть историческая справкаСтраницы с задачами и решениямиБазовые химические расчеты

Формула

$$T=\frac{m}{V}$$
схема Масса на единицу объема

Схема показывает мерную колбу, массу растворенного вещества и расчет титра как m/V.

Титр отвечает на вопрос о массе вещества в одном миллилитре или литре раствора.

Обозначения

$T$
титр раствора по веществу, г/мл, мг/мл или г/л
$m$
масса вещества, содержащаяся или соответствующая объему раствора, г или мг
$V$
объем раствора, мл или л

Условия применения

  • Масса m и объем V должны относиться к одной химической форме вещества.
  • Единицы титра выбирают явно и сохраняют во всех последующих расчетах.
  • Раствор считается однородным, а объем измерен при обычных лабораторных условиях.
  • Если титр по аналиту получают из реакции, стехиометрию учитывают до применения T = m/V.

Ограничения

  • Титр не показывает сам по себе стехиометрию реакции титрования.
  • При изменении температуры объем раствора немного меняется, что важно для точных работ.
  • Титр по одному веществу нельзя без пересчета использовать как титр по другому веществу.

Подробное объяснение

Титр является массовой концентрацией в практической форме. Он говорит, сколько граммов или миллиграммов вещества приходится на единицу объема раствора. Поэтому его удобно использовать там, где конечный результат анализа выражают в массе, а не в молях.

Формула T = m/V имеет простой размерностный смысл. Если массу разделить на объем, получится масса на единицу объема. При умножении титра на объем обратно получается масса. Такая обратимость делает титр удобным для серийных расчетов.

В химическом анализе слово титр часто имеет уточнение по веществу. Раствор титранта может иметь титр по самому титранту и титр по определяемому веществу. Второй вариант уже включает стехиометрию реакции и молярные массы, поэтому его нельзя понимать как простую массовую концентрацию титранта.

При приготовлении раствора титр зависит от точности навески и объема мерной колбы. Если вещество гигроскопично или содержит кристаллизационную воду, масса активного компонента может отличаться от массы навески. Тогда расчетный титр проверяют стандартизацией.

В современной записи концентраций чаще используют моль/л, г/л и массовую долю. Титр сохраняется как лабораторный термин, особенно в титриметрии, потому что он напрямую связывает показание бюретки с массой вещества в пробе.

Как пользоваться формулой

  1. Определите, по какому веществу задается титр.
  2. Измерьте или рассчитайте массу этого вещества.
  3. Возьмите объем раствора в выбранных единицах.
  4. Разделите массу на объем.
  5. Запишите единицы титра и используйте тот же объемный масштаб далее.

Историческая справка

Титр как способ выражения концентрации связан с историей объемного анализа. В старых лабораторных методиках было важно быстро получать массу определяемого вещества по объему раствора, поэтому концентрацию часто записывали как массу на миллилитр. Такая форма хорошо подходила для бюреток и мерных колб, где объем измерялся непосредственно. По мере развития химической номенклатуры и системы единиц молярная концентрация стала более универсальной, особенно для теоретических расчетов. Однако титр сохранился в аналитической практике, потому что он удобен для стандартных растворов и однотипных проб. В современных методиках термин обычно сопровождают уточнением по веществу, чтобы избежать двусмысленности.

Пример

В мерной колбе объемом 250,0 мл приготовили раствор, содержащий 0,5000 г NaCl. Нужно найти титр раствора по NaCl в г/мл. Используем T = m/V: T = 0,5000 г / 250,0 мл = 0,002000 г/мл. Ответ: в каждом миллилитре раствора содержится 0,002000 г NaCl, если раствор хорошо перемешан. Тот же титр можно записать как 2,000 мг/мл или 2,000 г/л. Если затем взять 10,00 мл такого раствора, масса NaCl в этой порции составит m = TV = 0,002000 · 10,00 = 0,02000 г. Единицы помогают проверить оба расчета. При разведении титр меняется вместе с объемом.

Частая ошибка

Ошибаются, когда называют титром любую концентрацию без указания единиц и вещества. Титр в г/мл отличается от молярности и не может напрямую подставляться в формулы с молями. Еще одна ошибка состоит в делении объема на массу вместо массы на объем. При пересчете мг/мл в г/мл нужно помнить, что 1 мг = 0,001 г. В титриметрии также важно уточнять, титр задан по титранту или по определяемому веществу.

Практика

Задачи с решением

Титр щавелевой кислоты

Условие. В 100,0 мл раствора содержится 0,1260 г H2C2O4·2H2O. Найдите титр в г/мл.

Решение. T = m/V = 0,1260 / 100,0 = 0,001260 г/мл.

Ответ. 0,001260 г/мл.

Масса по известному титру

Условие. Титр раствора по веществу равен 0,00300 г/мл. Какая масса содержится в 20,00 мл.

Решение. Из T = m/V получаем m = TV = 0,00300 · 20,00 = 0,0600 г.

Ответ. 0,0600 г.

Дополнительные источники

  • IUPAC Gold Book: terminology for chemistry and physical chemistry
  • OpenStax Chemistry 2e: thermochemistry, solutions, stoichiometry and gases
  • Atkins and de Paula: Physical Chemistry, selected chapters

Связанные формулы