Упомянутые растворы готовились из фиксаналов растворением в дистиллированной воде в мерной колбе на 1000мл. Приготовленный раствор сульфата магния стандартизировался по 0,1н раствору ЭДТА; титрование велось в присутствии металлохромного индикатора эриохрома черного Т в присутствии аммиачного буфера. Установленная таким образом концентрация раствора сульфата магния составляла 0,09965моль*экв/л. Соответственно, после двукратного разбавления данного раствора концентрация составила 0,049825моль*экв/л.

Определение содержания германия в образце твердого электролита

При проведении анализа была взята навеска твердого электролита (5моль% GeJ2) массой 0,0731г. Теоретически, в соответствии с проведенными вывшее расчетами, в навеске данной массы должно содержаться 0,0731*0,4531г = 0,03312г германия.

Указанная навеска вещества была переведена в раствор в соответствии с приведенной выше методикой. Был произведен прикидочный расчет необходимого для проведения анализа количества 0,1н раствора ЭДТА:

Мэ(Ge) = 72,63/2 = 36,315 (г/моль*экв);

Число моль-эквивалентов германия в навеске указанной массы составляет

νэ(Ge) = 0,03312/36,315 = 0,000912 (моль*экв).

Необходимым и достаточным условием полного связывания германия, содержащегося в нейтрализованном растворе, является 2-2,5 кратное избыточное количество комплексообразующего агента – ЭДТА. Так как избыточное количество ЭДТА не оказывает влияния на полноту связывания германия в комплексонат, при проведении анализа к раствору была добавлена аликвота раствора ЭДТА, содержащая 3-кратный его избыток, то есть в данном случает теоретическое количество ЭДТА составляет:

νэ(ЭДТА) = 9,12*10-4 моль*экв *3 = 27,36*10-4 моль*экв.

Рассчитаем тот объем раствора ЭДТА, в котором содержится данное количество реагента. Так как, по определению,

Сн(вещества в растворе) = νэ(вещества в растворе)/V(раствора); получаем, что

V(раствора) = νэ(вещества в растворе)/ Сн(вещества в растворе).

Следовательно,

V(раствора ЭДТА) = 27,36*10-4 моль*экв/0,1моль*экв/л = 27,36*10-3л.

Округляя полученную величину до ближайшего целого значения, получим, что к нейтрализованному раствору необходимо добавить приблизительно 30мл 0,1н раствора ЭДТА. Объем раствора составил после добавления дистиллированной воды составил 500мл.

При использовании в качестве титранта 0,1н раствора сульфата магния на титрование аликвотного объема раствора уходило в среднем 4,20мл раствора.

Избыточное количество ЭДТА, содержащееся в объеме аликвоты, рассчитаем согласно закону эквивалентов. Применительно к данному случаю,

Сн(ЭДТА)*V(избытка ЭДТА) = Сн(MgSO4)*V(раствора MgSO4)

V(избытка ЭДТА) = Сн(MgSO4)*V(раствора MgSO4)/Сн(ЭДТА)

V(избытка ЭДТА) = 0,09965*4,20/0,100 = 4,19 (мл)

Составим пропорцию:

4,19мл избытка раствора ЭДТА соответствует аликвоте 100мл

Х мл избытка раствора ЭДТА соответствует 500мл

4,19/100 = Х/500

Х = 4,19*500/100 = 20,93 (мл)

Так как исходный объем раствора ЭДТА, добавленного к исследуемому раствору, составлял 30,00мл, прореагировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н раствора ЭДТА. Исходя из закона эквивалентов, рассчитаем эквивалентное количество германия, которое вступило в реакцию образования комплекса с ЭДТА.

nэкв (Ge)лентов, рассчитаем агировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н раствора ЭДТА.

у= V(прореагировавшего ЭДТА)*Сн(ЭДТА);

nэкв (Ge)лентов, рассчитаем агировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н раствора ЭДТА._ = 0,00907л*0,100моль*экв/л = 0,000907моль*экв.

Так как nэкв = m/Mэ, откуда m = nэкв* Mэ, соответствующая масса германия составляет:

m(Ge)лентов, рассчитаем агировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н раствора ЭДТА._ = 0,000907моль*экв * 36,315г/моль*экв = 0,032937г.

В таком случае массовая доля германия в навеске составляет:

ω(Ge)лентов, рассчитаем агировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н раствора ЭДТА._ = 0,032937/0,0731*100% = 45,06%

Расчет погрешностей титрования

Рассчитаем отклонение полученного результата от теоретически рассчитанного значения. Ошибки при проведении данного определении могли происходить на следующих стадиях анализа:

ошибка при взвешивании образца порошка твердого электролита

так как цена деления использовавшихся в работе аналитических весов составляла 0,0001г, отсчет значения массы производился однократно, погрешность при этом могла составлять до половины цены деления прибора, то есть до 0,00005г. Рассчитываем соответствующую относительную ошибку при массе взятой навески 0,0731г:

εм = 0,00005/0,0731*100% = 0,068%

ошибка при разбавлении нейтрализованного раствора в мерной колбе

При разбавлении раствора использовалась мерная колба на 500мл, погрешность при доведении объема раствора до риски дистиллированной водой могла составлять до 0,1мл. относительная погрешность в таком случае будет равна

εмерн колбы = 0,1/500*100% = 0,02%

ошибка при отборе аликвот раствора ЭДТА

при проведении анализа отбор аликвотного объема раствора ЭДТА производился одной и той же пипеткой Мора на 10мл; абсолютная погрешность при этом могла составлять до 0,01мл. Относительная погрешность при троекратном отборе раствора

εал.ЭДТА = 3*0,01/10,00 = 0,3%.

ошибка при отборе аликвот для титрования

В первоначальном варианте объем аликвот для титрования был использован 100мл. Отбор данного объема производился при помощи пипетки Мора на 20мл. Абсолютная ошибка при этом могла составлять 0,01мл. относительная погрешность при этом

εобъема аликв = 5*0,01/20,00*100% = 0,25%

титриметрическая ошибка

εтитрим = 0,05мл/4,20мл*100% = 1,19%

Суммарная погрешность при проведении анализа равняется суммарной величине всех вышеперечисленных погрешностей, то есть

ε анализа = Σε = 1,83%

Рассчитаем значение относительного отклонения результата, полученного при титровании, с величиной массовой доли германия в твердом электролите данного состава, рассчитанной теоретически. Так как по результатам анализа массовая доля германия составляет 45,06%, а теоретически – 45,31%, относительная погрешность составляет

ε = (45,31-45,06)/45,31*100% = 0,55%

Сравнив полученное значение с величиной погрешности метода анализа, видим, что данное отклонение находится в пределах допустимых норм.

В дальнейшем в целях повышения точности анализа для оттитровывания избыточного количества ЭДТА в анализируемом растворе была понижена концентрация раствора-титранта, раствора сульфата магния, в два раза, до величины 0,049825моль*экв/л. Это действие должно было привести к повышению объема его раствора, необходимого для оттитровывания ЭДТА, и, следовательно, к повышению точности получаемых результатов.

В этом случае на титрование аликвотного объема раствора в 60мл на титрование уходило в среднем по 12,55мл раствора сульфата магния. После проведения расчетов, аналогичных вышеприведенным, получим, что массовая доля германия должна была составлять 44,97%.

Относительное значение отклонения величины массовой доли германия в образце от теоретически рассчитанной составляет в этом случае