Крива титрування сильної кислоти сильною основою

Нехай титрують розчин сірчаної кислоти (с(Н₂SО₄)=0,1моль/л) роз­чином лугу (c(NaOH) = 0,1моль/л). У процесі титрування (нейтралізації) концентрація водневих іонів (а також рН середовища) змінюється:

- До по­чатку титрування концентрація водневих іонів у розчині сірчаної кислоти дорівнює 0,1(10^-1) моль/л. Отже, рН цього розчину 1.

- Коли 90% початкової кількості еквівалента цієї кислоти буде відтитровано, Н⁺ іонів залишиться 10% (0,1) від початкової кількості, тобто 0,1 моль/л-0,1 = 10^-2моль/л, рН ро­зчину в цей момент дорівнює 2.

- При нейтралізації 99% початкової кількос­ті еквівалента сірчаної кислоти концентрація іонів Н⁺ зменшиться до 0,1моль/л-0,01 = 10~"'моль/л; це відповідає значенню рН = 3.

Рис.1. Крива титрування сильної кислоти лугом.

Аналіз кривої титрування показує, що спочатку рН розчину змінюється поступо­во, а поблизу точки еквівалентності - дуже швидко, а потім знову поступово. Особливо різко змінюється рН в інтервалі, коли зали­шилось 0,1% еквівалентної кількості недо-титрованої H₂SO₄ (рН = 4) і коли додано 0,1% надлишку від еквівалентної кількості лугу(рН= 10).

СТРИБОК ТИТРУВАННЯ - різка зміна рН розчину, що спостерігається поблизу точки еквівалентності, тобто в кінці титрування. Стрибок рН на кривій титрування в даному випадку лежить в межах 4 - 10. Необхідно зауважити, що чим менша концентрація ти­трованого розчину, тим менший стрибок титрування. Така різка зміна рН розчину, що титрують, відбувається практично при додаванні однієї краплі титрованого (робо­чого) розчину. Точці еквівалентності у цьо­му випадку відповідає нейтральне середо­вище (рН = 7), тому що в цей момент у розчині знаходиться лише сіль Na₂SO₄, яка не гідролізує.

Вибір індикатора для визначення кінця кислотно-основного титру­вання

Для правильного вибору індикатора приймають до уваги, з одного боку, стрибок титрування, з другого, - інтервал переходу індикатора. При цьому керуються тим принципом, що інтервал переходу індикатора повинен зна­ходитися в межах стрибка титрування. Тільки таким шляхом можна прави­льно встановити кінець титрування (точку еквівалентності).

Наприклад, при титруванні сильної кислоти сильною основою або навпаки (стрибок титрування - в межах рН 4 - 10) можна користуватися метиловим червоним (інтервал переходу - в межах рН 4,2 - 6,2) та фенол­фталеїном (інтервал переходу - в межах рН 8 - 10). При титруванні слабкої кислоти сильною основою стрибок титрування, як правило, лежить у ме­жах рН 8 - 10. Для даного випадку підійде фенолфталеїн (інтервал переходу - в межах рН 8 - 10). При титруванні сильною кислотою слабкої основи чи солі сильної основи і слабкої кислоти стрибок титрування, як правило, лежить в межах рН 4 — 6. У цьому випадку можна використати метиловий червоний. Титрування слабкої кислоти слабкою основою не проводяться, бо у цьому випадку практично відсутній стрибок титрування на кривій ти­трування.

КОМПЛЕКСОНОМЕТРІЯ – це титриметричний метод аналізу, який застосовується на використанні реакцій йонів металів комплексоутворювачів з комплексонами, що супроводжується утворенням стійких малодисоційованих розчинних внутрікомплексних (клешневих) солей.

Стандартний розчин – розчин двонатрієвої солі етилендиамінтетраоцтової кислоти (ЕДТА), або інакше його називають комплексом Ш або трилон Б:

(скорочено Na₂H₂У)

ЕДТА утворює з багатьма катіонами металів стійкі, малодисоційовані, розчинні в воді внутрішньо комплексні солі, за рахунок здатності карбоксильних груп утворювати солі металів, підсилення ефектом виникнення координаційного (донорно-акцепторного) зв’язку між катіоном і вільною парою електронів атому азоту:

Утворені сполуки досить стійкі, відрізняються досить малими константами нестійкості комплексних йонів. К_нест.Ca⁺²»10^-10, К_нест.Zn²⁺»10^-16.

Індикатори. Як індикатори при комплексонометричних титруваннях застосовують органічні барвники: кислотний хром темно-синій, кислотний хромоген чорний спеціальний (інакше називається еріохром чорний Т або хромоген спеціальний ЕТ ОО), мурексид, ксиленоловий оранжевий і ін. Їх ще називають метил-індикаторами.

Ці індикатори утворюють з йонами кальцію, магнію і інших забарвлені внутрішньо комплексні сполуки. Ці комплексні сполуки менш стійкі, ніж комплекси з ЕДТА, а тому можуть розкладатись, переходячи до більш стійкого комплексу, утворюючи вільний індикатор, який має інший, ніж комплекс, колір.

Еріохром чорний Т – це органічний азобарвник групи о,-о –диоксіазонафталіну:

(H₃Ind)

Сам індикатор забарвлений у синій колір. В нейтральному або лужному середовищі (pH-7¸11) цей індикатор утворює з йонами металів (Ca⁺², Mg⁺², Zn⁺², Mn⁺², Al⁺³ і ін.) сполуки червоного кольору.

Мурексид (пурпурат амонію)

це темно-вишневий порошок. В воді має фіолетово-червоний колір, який залежить від pH середовища. З катіонами кальцію, кобальту, нікелю, міді і інших цей індикатор утворює комплексні розчинні в воді сполуки червоного або жовтого кольору.

Фіксація точки еквівалентності відбувається при застосуванні метал-індикаорів, які утворюють з катіонами визначуваних елементів розчинні в воді забарвлені комплексні сполуки. Ці комплексні сполуки менш стійкі, ніж сполуки з комплексонами, які застосовуються як стандартний розчин. Тому в процесі титрування комплексоном розчину, що містить забарвлену метал-індикатором комплексну сполуку, в точці еквівалентності спостерігається зміна кольору.

Таким чином метал-індикатор реагує на зміну концентрації катіону аналогічно як кислотно-основний індикатор реагує на зміну pH-розчину.

Умови комплексонометричного титрування:

· Необхідність строгого дотримання pHрозчину.

· В сильно кислих розчинах з pH<3 утворюється менш стійкі кислі комплексні сполуки. В сильно лужних розчинах при pH>10 утворюються комплексні оксісполуки або осади гідроксидів визначуваних катіонів.

· Крім того, в процесі титрування звільнюються Йони водню і pH понижується, що приводить до зміни pH. Тому дуже важливо створювати умови, при яких pH не міняється. Це можна зробити за допомогою буферного розчину.

· Титрування більшості катіонів проводять при pH=8¸9 в аміачному буферному розчині (NH₃+NH₄).

Поиск по сайту: