Загальні положення об’ємного (титриметричного) аналізу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загальні положення об'ємного (титриметричного) аналізу

1. Сутність методу нейтралізації

Як видно з назви методу, сутність його полягає в титруванні кислотами основа бо навпаки. У найпростішому випадку, коли взаємодіють сильні основи із сильними кислотами, аналітична реакція зводиться до наступної:

Н⁺ + ОН^- = Н₂О

Проте можливості методу значно ширші, і вони поширюються також на визначення слабких кислот і основ, а також солей, які піддаються гідролізу. В останньому випадку титрування можливе тому, що в результаті гідролізу у розчині є вільна кислота або основа. Нейтралізуючи їх ми змінюємо рівновагу гідролізу вправо аж до повного розкладу солі. При цьому кількість витраченого титранта еквівалентна кількості взятої на аналіз солі.

2. Кислотно-основні індикатори, залежність кольору індикатора від рН

індикатор нейтралізація титрування кислота

Частіше за все точку еквівалентності визначають за допомогою індикаторів - різноманітних органічних речовин, які мають характер кислот і змінюють своє забарвлення в залежності від величини рН розчину. Проте відомі індикатори, які мають амфотерні або основні властивості.

Властивості кислотних індикаторів можна пояснити розглянувши наступну рівновагу:

HInd - H⁺ + Ind^-

При цьому молекулярна (кислотна) форма HInd відрізняється по забарвленню від іонної (сольової) форми Ind^- Створюючи кисле середовище ми зміщуємо рівновагу вліво (для фенол-фтолеїну HInd безбарвний), додаючи лугу - вправо (для фенол-фтолеїну Ind ^- забарвлений в червоний колір).

Для індикаторів типа амфолітів, а також для основних індикаторів характерна присутність аміногрупи - NH₂. зміна кольору індикаторів у цьому випадку зумовлена зміщенням рівноваги:

R-NH₂ + H⁺- R-NH₃⁺

Якщо відома константа дисоціації, то можна розрахувати умови, за яких індикатор змінює своє забарвлення. Покажемо це на прикладі метилоранджа (м.о.), для якого (приблизно (константа дисоціації дорівнює:

Оскільки молекулярна форма м.о. забарвлена у червоний колір, а іонна - у жовтий, можна записати:

або

Саме співвідношення цих кольорів визначає загальний колір у візуальному сприйнятті.

Як відбувається перехід кольорів з одного в інший при зміні концентрації водневих іонів, видно з табл. 1

Таблиця 1

3. Інтервал переходу індикатора і показник заломлення

З попереднього розділу видно, що для м. о., а це стосується і інших кислотно-основних індикаторів, при поступовій зміні рН розчину забарвлення індикатора змінюються досить різко. Цей інтервал носить назву інтервалу переходу індикатора. На основі наведеного прикладу можна сказати, що він складає

рН = рК_інд ± 1;

тобто для м. о. складає 3-5.

У табл. 2 наведенні інтервали переходу та відповідні кольори для деяких найбільш вживаних в аналізі індикаторів

Таблиця 2

Проте, в об'ємному аналізі частіше користуються не інтервалом переходу, а показником титрування рТ. рТ є те значення рН розчину, при якому відбувається найбільш різка зміна його забарвлення. За допомогою величини рТ, яка у звичайних умовах спостереження вимірюється з точністю до ±0,3, визначають рН кінця титрування. З даних, наведених у табл. 2, видно, що рТ мають величини, близькі до рК_інд, і вони знаходяться в середині інтервалу переходу.

4. Криві титрування кислот і основ

Криві титрування є графічним зображенням зміни рН розчину при поступовому додаванні робочого розчину до певного об'єму розчину, що аналізується. Вони дають уявлення про те, наскільки різко змінюється р Н розчину поблизу точки еквівалентності.

Розглянемо побудову кривої титрування у випадку титрування сильної кислоти сильною основою. рН розчину обчислюється за відомими формулами: рН = - lgC_HCl; рOН = - lgC_NaOH; рН =14 - рOН. Зведемо необхідні для побудови дані у табл. 3. на титрування взято 0,1н розчину HCl. Зміною рН за рахунок розведення розчину, що титрується, нехтуємо.

 0.1н HCl

Рисунок 1 Криві титрування сильної кислоти сильною основою

Зрозуміло, що при титруванні більш розведених розчинів титрантом меншої концентрації відповідна крива буде коротшою (синя лінія рис. 1).

Подібним чином можна розрахувати рН розчинів і побудувати криві титрування для інших випадків. Так, крива титрування слабкої кислоти сильною основою буде мати вигляд, зображений на рис. 2. нижня частина кривої має саме такий вигляд тому, що в результаті реакції утворюється буферна суміш CH₃COOH - CH₃COONa, яка втрачає свою дію лише при надлишку лугу.

При титруванні лугів (слабких основ) сильними кислотами відповідні криві мають перевернутий вигляд.

Рисунок 2 Криві титрування слабких кислот (CH₃COOH i H₃BO₃) сильною основою (NaOH)

5. Вибір індикаторів кислотно-основного титрування

Головне правило при виборі найбільш придатного для титрування індикатора таке: рТ індикатора повинно бути як найближче до точки еквівалентності (а це точка перегину на кривій титрування), або, принаймні, інтервал переходу індикатора повинен входити на круту ділянку кривої.

Так, в першому випадку (рис 1) найкращим індикатором буде нейтральний червоний або лакмус (рТ=7). З невеличкою похибкою, проте, можна використовувати і метиловий оранжевий (рТ=4) і фенолфталеїн (рТ=9), однак ні в якому разі не можна брати тимол синій (рТ=2), чи тимолфталеїн (рТ=10), бо їх інтервал переходу не захоплює круту ділянку кривої.

Для другого випадку вимоги до індикатора значно посилюються. З рис. 2 видно, що застосування метилового оранжевого призводить до грубих помилок: індикатор змінить забарвлення задовго до точки еквівалентності, коли буде відтитровано менше половини оцтової кислоти. Точка еквівалентності зміщена від нейтральної реакції розчину (рН=7) до лужної (рН=8,9). Тому не бажано застосовувати індикатор типу лакмусу (рТ=7). Ідеальним індикатором, зрозуміло, тут буде фенолфталеїн.

Можна вибрати індикатор і без кривої титрування, розрахувавши за допомогою відомих формул рН розчину у точці еквівалентності. Але цей спосіб менш наглядний і зі зрозумілих причин таїть більше можливостей для помилок, ніж щойно розглянутий.

Размещено на Allbest.ru