А. Кривая титрования сильной кислоты (НС1) сильным основанием

Кривые титрования

Для того чтобы иметь возможность выбрать индикатор для титрования, кроме качественных показателей, необходимо исполь­зовать методы, дающие количественную характеристику этого про­цесса. К таким методам относятся метод построения «кривых ти­трования», метод вычисления индикаторной ошибки, совершаемой при титровании.

Метод «кривых титрования». При прибавлении к 0,1 н. раствору кислоты раствора щелочи такой же нормальности происходит изменение реакции среды из кислой в нейтральную, а затем в щелочную. Количество прилитого раствора щелочи будет соответствовать определенной величине рН и цвету индикатора.

Чтобы иметь возможность точно изучить этот процесс и выбрать нужный индикатор, используют графический метод. Для этого на оси ординат откладывают величину рН, а на оси абсцисс - коли­чество раствора NaOH (в мл). При этом образуется кривая, кото­рая будет характеризовать изменение рН в зависимости от количе­ства миллилитров прилитого рабочего раствора. Различают три слу­чая: А, Б и В.

Для построения кривой в коническую колбу наливают 20 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты и из бюретки добавляют посте­пенно 20 мл 0,1 н. раствора гидроксида натрия. Рассчитывают ве­личины рН, получающиеся в зависимости от прилитого количества миллилитров гидроксида, и по точкам строят кривую. Сначала находят начальную (исходную) точку кривой chci = 0,1 н. = 0,1 М, поэтому концентрация [Н⁺] = 0,1= 10^-1 г-ион/л и рН = 1, поскольку степень диссоциации соляной кислоты при с = 0,1 н. будет равна 1. V_NaOH = 0, начальная точка кривой будет иметь координаты: х ₁ = 0, y₁ = 1. Затем определяют конечную точку кривой (точку эквивалентности). Концентрация растворов равна 0,1 н., поэтому на 20 мл соляной кислоты будет израсходовано 20 мл раствора гидроксида натрия и [H⁺] = [OH^-] = 10^-7, а рН = 7.

В растворе будет находиться соль — хлорид натрия, которая не будет подвергаться гидролизу, и координаты точки эквивалентности будут х _n = 20, рН = 7 (точка «2»), Зная координаты началь­ной и конечной точек, приступают к расчету промежуточных точек. Допустим, что в точке 3 к 20 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты прибавили 18,00 мл 0,1 н. раствора гидроксида натрия NaOH, тогда в растворе осталось 2 мл 0,1 н, раствора соляной кислоты, т. е. в 10 раз меньше, и поэтому С ₃ = и рН = -lg [Н⁺] = -lg (10^-2) = 2. В точке 4 прилили 19,80 мл NaOH, поэтому c _hci = 0,001 М, [Н⁺] = 10^-3 и рН = 3.

Таким же способом рассчитывают и другие промежуточные точки. По данным таблицы 10.1 строим кривую титрования сильной кисло­ты сильным гидроксидом.

Таблица 10.1 Изменение рН при титровании 20 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты раствором гидроксида натрия

Прибавление NaOH	Остаток НС1	рН
%	мл	%	г-экв/л
99,9   100,0 100,1	19,8 19,98   20,00 20,02 20,2	1,0 0.1   0,1 1,0 10,0	0,1 0,01 0,001 0,0001 10-^7 Избыток 0,0001 0,001 0,01 0,1

По кривой титрования видно, что к концу этого титрования происходит сильное изменение величины рН раствора и наблюдается резкий скачок. Если за время нейтрализации 99,9% кислоты рН изменяется постепенно от 1,0 до 4,0, то при добавлении весьма небольшого количества раствора гидроксида натрия (0,1 % до точ­ки нейтрализации и 0,1% избы­точных) рН повышается с 4,0 до 10,0. Последняя капля добавлен­ной щелочи вызывает изменение рН на 6 единиц, а [Н⁺] в 1 000 000 раз, поэтому кривая на этом отрезке занимает вертикаль­ное положение — этот верти­кальный участок кривой называют скачком рН на кривой тит­рования, Если после достижения точки эквивалентности продолжать добавлять раствор гидроксида NaOH, то [Н⁺] будет уменьшаться и кривая во второй половине бу­дет такой же пологой, как и в первой.

Кривая титрования сильной кислоты сильной щелочью (рис 10.1) характеризуется такими особенностями:

а) точка эквивалентности лежит на линии нейтральности:

б) скачок рН на кривой титрования (при 0,1 н, растворах) име­ет большой интервал - от рН = 4,0 до рН = 10;

в) при титровании раствора щелочи кислотой начальная точка располагалась бы при рН = 13 - в нижней области графика.

На основании кривой титрования (для 0,1 н. растворов НС1 и NaOH) можно сделать вывод, что в этом случае применимы следую­щие индикаторы: метиловый оранжевый, метиловый красный, нейтральный красный и фенолфталеин, т. е. такие индикаторы, показатели титрования — рН которых находятся в области скачка рН на кривой.

рис 10.1 Кривая титрования сильной кислоты сильным основанием.

Для того чтобы не усложнять расчеты, увеличение объема рас­твора при титровании не учитывают.

Дата добавления: 2015-06-30