Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Аналитическая химия

Применение кислотно-основных реакций в титриметрии

Метод кислотно-основного титрования основан на соответствующих реакциях (4.55).

В качестве титрантов обычно используют растворы сильных кислот и оснований. С их помощью можно определять массу и концентрацию как сильных, так и слабых кислот и оснований, а также некоторых солей.

Если в качестве титранта используется сильная кислота (Н30+), то метод носит название ацидиметрия: ОН- + Н30+ —» 2Н20; если титрант — сильное основание (ОН-), то метод называется алкалиметрия: Н30+ + ОН- —> 2Н20.

В общем случае протолитометрию можно описать уравнением (в упрощенном виде) Н+ + ОН- —» Н?0, а процесс титрования — представить графически в виде кривых титрования (см. рис. 4.2).

Построение кривых кислотно-основного титрования позволяет подобрать оптимальные условия для определения конкретного вещества и осуществить правильный выбор подходящего индикатора для фиксирования точки эквивалентности.

Кривые титрования: построение и анализ

Титрование сильных кислот растворами сильных оснований

Построим кривую титрования раствора сильной кислоты НА раствором сильного основания ВОН.

Для построения кривой необходимо рассчитать значения pH и степени оттитровывани т.

( 1 А ( 1 3

Зададимся условием С —НА =С —ВОН = С0.

v z2 у U У

Для упрощения расчетов разбавлением растворов в процессе титрования будем пренебрегать, поскольку его влияние на результаты расчетов невелико: lg2 ~ 0,3-

Степень оттитровывания при заданных условиях рассчитывается по формуле

где С — НА | и С — ВОН I — молярные концентрации эквивалента

U2 ) U )

титруемого раствора и титранта соответственно, моль/л; К(НА) и F(BOH) — объемы титруемого раствора и титранта, мл.

Для построения кривой титрования следует провести расчет значений pH: 1) до точки эквивалентности (т < 1); 2) в точке эквивалентности (т = 1); 3) после точки эквивалентности (т > 1).

1. При т < 1 для сильной кислоты pH = -lgC(HA).

Если обозначим начальную концентрацию кислоты через С0, то в результате химической реакции в растворе останется избыточное количество сильной кислоты с концентрацией

(т характеризует долю прореагировавшего вещества по отношению в исходному).

Тогда формула, по которой можно рассчитать любую точку на кривой титрования до достижения точки эквивалентности, будет иметь вид

2. При т = 1 будет достигнута точка эквивалентности.

В этом случае ионы водорода присутствуют в растворе только за счет диссоциации молекул воды. Из ионного произведения воды

Точка эквивалентности совпадает с точкой нейтрализации (нейтральности раствора): рНтэ = 7.

3. При т > 1 НА полностью вступила в реакцию, поэтому pH раствора определяется добавленным избытком сильного основания.

Для сильного основания (4.74)

то формула, по которой можно рассчитать любую точку на кривой титрования после точки эквивалентности, будет иметь вид

где С0 — исходная концентрация титранта (ВОН).

Используем приведенные выше выражения для построения кривой титрования 10,00 мл хлороводородной кислоты НС1 с концентрацией 0,1000 М раствором NaOH той же концентрации, учитывая, что в растворе протекает следующая реакция:

Соответствующие расчеты приведены в табл. 4.4, а кривая титрования представлена на рис. 4.5.

Таблица 4.4

Расчет pH для построения кривой титрования HCI раствором NaOH

п/п

HNaOH),

мл

K(NaOH) Т_ К(НС1)

pH

1

0

0

pH = -lgCn(l - т) = -lglO-1 = 1,0

2

5,00

5,00/10,00 = 0,500

pH =-lgCn(l -т) = -lg(10-1 ? 0,5) = 1,3

3

9,00

9,00/10,00 = 0,900

pH = -lgC„(l - x) = -lgdO-1 0,1) = 2,0

4

9,90

9,90/10,00 = 0,990 (р-р недотитрован на 1,0%)

pH = -lgC0(l - x) = -lg(10-' ? 0,01) = 3,0

5

9,99

9,99/10,00 = 0,999 (р-р недотитрован на 0,1%)

pH = -lgC0(l - x) = -lgdO"1 ? 0,001) = 4,0

6

10,00

10,00/10,00= 1,000 (точка

эквивалентности)

pH = 7,0

7

10,01

10,01/10,00= 1,001 (р-р перетитрован на 0,1%)

pH = 14 + lgC0(x - 1) =

= 14 + lgdO-1 • 0,001) = 14,0 - 4,0 = 10,0

8

10,10

10,10/10,00= 1,010 (р-р перетитрован на 1,0%)

PH=14 + lgC0(T-l) =

= 14 +lgdO-1 0,01)= 14,0-3,0= 11,0

9

11,00

11,00/10,00= 1,100

pH = 14 + lgC0(x - 1) =

= 14+ lg(l(H -0,100)= 14,0-2,0= 12,0

10

15,00

15,00/10,00= 1,500

pH = 14 + lgC0(x - 1) =

= 14 + lg(104 ? 0,500) = 14,0 -1,3= 12,7

Кривая титрования раствора HCI раствором NaOH

Рис. 4.5. Кривая титрования раствора HCI раствором NaOH

Проведем анализ кривой титрования. Поскольку относительная погрешность титриметрических методов анализа составляет 0,1 %, то область, где раствор будет недотитрован или перетитрован на эту величину, т.е. скачок титрования (ДрН), можно рассчитать по уравнению

Таким образом, величина скачка на кривой титрования для сильных кислот (оснований) зависит:

  • • от концентрации титранта и титруемого раствора. Чем меньше С0, тем меньше ДрН и, следовательно, выше погрешность (при С0 < 10-4 моль/л на кривой титрования скачок наблюдаться не будет, что следует из условия ДрН = 14 - 6 + 2 lgC0 = 8 + 2lgC0 = 0);
  • • от температуры, поскольку с изменением температуры меняется КНго {рКщо) (при температуре 100 °С А^о = 10“12; pKHj0 = 12). Чем выше температура, тем меньше ДрН.

При относительной погрешности 0,1% величина скачка при титровании НС1 с концентрацией 0,1000 М децимолярным раствором NaOH составляет

При относительной погрешности 1,0% величина скачка составит

Следовательно, для фиксирования конечной точки титрования можно использовать приведенные в табл. 4.2 индикаторы: бромти- моловый синий, метиловый красный, а также фенолфталеин. При необходимости возможно использование и метилового оранжевого.

Аналогичным образом проводят построение и анализ кривых титрования растворов сильных оснований сильными кислотами.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы