Метод кислотно-основного титрування

Основним рівнянням процесу нейтралізації є взаємодія Н⁺-іонів з іонами ОН^-, що супроводжується утворенням слабкого електроліту Н₂О:

H⁺ + OH^– ↔ H₂O

або H₃O⁺ + OH^– ↔ 2H₂O.

Процес нейтралізації можна навести графічно – у вигляді кривої титрування, що зображує зміну рН титрованого розчину в міру додавання до нього стандартного розчину кислоти або лугу. На підставі кривих титрування вибирають індикатор.

Момент еквівалентності встановлюють індикаторним методом за зміною забарвлення індикатора, 1–2 краплі якого додають у розчин, що титрують, або рН-метрично.

Різка зміна рН біля точки еквівалентності називається стрибком титрування.

Індикатори – це складні органічні кислоти або гідроксиди, у випадку дисоціації яких відбувається зміна структури їх молекул, тобто поява або зникнення хромофорних груп.

Область значень рН, у якій індикатор змінює своє забарвлення, називається інтервалом переходу індикатора. Його можна розрахувати за формулою

рН = рK_інд. ± 1.

Замість інтервалу переходу забарвлення індикатора застосовують також показник титрування індикатора (рТ). рТ – це оптимальне значення рН титрованого розчину, за якого спостерігається найбільш різка зміна забарвлення індикатора, що свідчить про закінчення титрування. Значення величини рТ приблизно збігаються зі значеннями величин рK_інд.

Під час вибору індикатора слід дотримуватися таких правил:

1. Інтервал переходу індикатора повинен збігатися зі стрибком титрування або хоча б частково – з точкою еквівалентності.

2. Індикатор слід додавати в невеликій кількості, оскільки він – протоліт і взаємодіє з визначуваною речовиною, або титрантом.

3. Практично завжди має місце похибка, пов'язана з розбіжністю точки еквівалентності з кінцевою точкою титрування.

4. Індикаторна похибка титрування повинна бути незначна.

5. Чим менший стрибок титрування, тим складніше вибрати індикатор.

Метод кислотно-основного титрування застосовується для кількісного визначення кислот, гідроксидів, солей, здатних гідролізуватися у водних розчинах, а також сумішей (Na₂CO₃ і NaOH) та ін.

Робочі розчини (розчини титрантів) методу кислотно-основного титрування такі: HCl, H₂SO₄, KOH, NaOH.

Як вихідні для стандартизації розчинів титрантів застосовують такі речовини: для кислот – буру (Na₂B₄O₇·10H₂O) або соду (Na₂CO₃), а для лугів – щавлеву (H₂C₂O₄·2H₂O) або бурштинову (H₂C₄H₄O₄) кислоту. Вихідні речовини повинні мати певний постійний склад і бути хімічно чистими.

 

Лабораторна робота 5

Приготування 0,1 М розчину хлоридної кислоти

з концентрованого розчину

Насамперед обчислюють, скільки грамів хлороводню (m _HCl) потрібно для приготування заданого об’єму (V см³) 0,1 М розчину:

,

де – кількість молів HCl, що міститься в об’ємі V.

Далі визначають, у якій кількості концентрованого розчину хлоридної кислоти міститься знайдена масаHCl:

100 г концентрованого розчину містить w г HCl

Х г – m г HCl

^.

 

Для того щоб можна було відміряти вихідний розчин кислоти циліндром, визначають, якому об’єму відповідає одержана маса розчину Х:

^.

Якщо в довіднику, крім процентної концентрації, наводиться молярна концентрація, то розрахунок необхідної кількості концентрованої кислоти спрощується. Знаючи молярну концентрацію вихідного розчину, знаходять необхідний об’єм:

^.

Реактиви, обладнання: HCl_конц., х.ч., ареометр, мірний циліндр, мірні колби ємністю 200–500 см³.

Хід роботи

Виміримо густину кислоти ареометром. За довідником визначимо процентну концентрацію хлоридної кислоти. Розрахуємо, скільки цієї кислоти слід узяти, щоб одержати V см³ її 0,1 М розчину.

Відміримо циліндром знайдений об’єм концентрованої кислоти. Перенесемо її в мірну колбу об’ємом V см³, розбавимо до мітки, закривши колбу корком, перемішаємо. Одержаний ~0,1 М розчин хлоридної кислоти простандартизуємо за розчином натрію тетраборату (Na₂B₄O₇·10H₂O) або натрію карбонату.

 

Лабораторна робота 6