Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Загрузка...

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Робочі розчини та індикатори кислотно-основного титрування

Робочими розчинами методу нейтралізації є розчини кислот і лугів. Найчастіше це хлоридна, сульфатна або нітратна кислоти, а також розчини натрій або калій гідроксиду.

Виготувати титровані робочі розчини кислот і лугів шляхом розчинення точної наважки відповідної чистої речовини в певному об’ємі води не можна, бо точна концентрація кислот звичайно невідома. Наприклад, хлоридна кислота легко втрачає хлороводень у вигляді газу, сульфатна кислота вбирає вологу з повітря, луги вбирають з повітря вуглекислий газ, і таким чином концентрації цих речовин змінюються, тому приготувати титровані розчини кислот чи лугів, виходячи з їх точної наважки, не можна.

Отже в методі нейтралізації робочі розчини готують приблизної концентрації, а потім встановлюють точну концентрації цих розчинів за допомогою вихідних речовин. Для встановлення концентрації розчинів сильних кислот найчастіше використовують буру, а для встановлення концентрації лугів – оксалатну (щавлеву) кислоту.

Бура (Na2B4О7 × 10H2O, М=381,42 г/моль). Під час взаємодії бури з кислотою відбувається реакція нейтраліза­ції:

Na2B4О7 + 2НCl +5Н2O = 4Н3ВО3 + 2NaCl .

Відповідно до рівняння еквівалентна маса бури становить:

.

Щоб приготувати 250 см3 0,1н. розчину бури необхідно на аналітичних терезах зважити 4,7678 г перекристалізованої і висушеної на повітрі бури, перенести у стакан, розчинити в гарячій воді, а потім розчин перенести у мірну колбу на 250 см3. Стакан необхідно добре промити водою і цю воду також злити у колбу. Розчин у мірній колбі розводять, охолоджують до кімнатної температури, доводять до риски водою і перемішують. Приготований розчин бури використовують для встановлення концентрації робочого розчину кислот, які застосовуються для методу нейтралізації. Якщо маса наважки (g), яку зважили на терезах, відрізняється від 4,7678 г, то нормальність (СН) розчину бури, отриманого при розчинені цієї наважки, можна перерахувати за формулою: СН=g/4,7678 г × 0,1.

Для перекристалізації бури у 50 см3 води розчиняють при нагріванні до кипіння близько 23 г бури. Гарячий розчин фільтрують, збираючи у конічні колбі фільтрат. При охолодженні насиченого гарячого розчину з нього викристалізовується Na2B4О7 × 10H2O. Для прискорення кристалізації розчин безперервно перемішують. При повільному охолодженні утворюються великі кристали, які містять домішки і непридатні для установлення нормальності розчину.

Дрібний порошок Na2B4О7 × 10H2O відфільтровують, віджимають між двома листами фільтрувального паперу і висушують на повітрі. Висушування вважають завершеним, коли при перемішуванні дрібні кристали солі не прилипають до скляної палички. Сіль зберігають у скляній пляшці з притертою пробкою.



Для встановлення концентрації робочого розчину лугу, використовують оксалатну кислоту.

Оксалатна кислота 2С2О×2Н2О, М=126,07 г/моль) реагує з лугами за рівнянням реакції:

H2C2О4 + 2NaOH = Na2C2O4 + 2H2O.

 

З рівняння видно, що .

Для встановлення концентрації робочого розчину лугу досить приготувати 250 см3 0,1н. розчину оксалатної кислоти. Для цього на аналітичних терезах зважують 1,5706 г перекристалізованої і висушеної на повітрі оксалатної кислоти, переносять у мірну колбу на 250 см3, розчиняють в очищеній від вуглекислого газу воді (для чого воду попередньо кип’ятять), розводять до риски такою самою водою і добре перемішують.

Для встановлення робочої концентрації лугу відбирають 25 см3 оксалатної кислоти в конічну колбу і титрують лугом у присутності фенолфталеїну. Проводять 3-4 титрування та беруть середній результат для розрахунку концентрації лугу за формулою 8.1:

(8.1)

 

Для встановлення нормальності лугу можна також використати титрований розчин хлориднї кислоти. У цьому випадку концентрація розчину буде встановлена з меншою точністю, бо при роботі можуть скластися помилки одного знака, допущені при встановлені концентрації кислоти і лугу.

У методі нейтралізації розчин кислоти титрують розчином лугу або навпаки. Для встановлення кінця титрування (досягнення точки еквівалентності) використовують індикатори.

Найчастіше в кислотно-основному титру­ванні застосовують оборотні індикатори зі слабкокислотними власти­востями, у розчинах яких між молекулами HІnd та йонами Ind встановлюється рівновага:

НІnd Н+ +Ind.

Якщо до розчину, що містить індикатор, добавити кислоту, то, згідно з принципом Ле Шательє, рівновага зміститься ліво­руч і забарвлення розчину буде зумовлене кольором недисоційованих молекул індикатора. У лужному середовищі йони Н+ зв'язуються йонами ОН лугу, і рівновага зміщується право­руч, отже, колір розчину зумовлений забарвленням йонної форми індикатора, зокрема фенолфталеїну – малиновим; ме­тилоранжу – жовтим (таблиця 8.1).

 

Таблиця 8.1– Характеристика кислотно-основних індикаторів

 

Назва індикатору Кд Інтервал переходу Забарвлення при різних значеннях рН середовища рТ
рН<7 рН=7 рН>7
Метиловий оранжевий 1,8×10-4 3,0 – 4,4 червоне оранжеве жовте 4,0
Метиловий червоний 10–5 4,2 – 6,2 червоне жовте оранжеве 5,0
Лакмус 10–7 5,0 – 8,0 червоне фіолетове синє 7,0
Фенолфталеїн 10–9 8,2 – 10,0 безбарвне малинове рожеве 9,0
Тимолфталеїн 10–10 9,4 – 10,6 безбарвне синє блакитне 10,0

 

Кожен індикатор характеризується певним інтервалом переходу, тобто проміжком рН, у межах якого змінюється його забарвлення. Наприклад, інтервал переходу метилового оранжевого знаходиться в межах рН = 3,0-4,4. Це означає, що при всіх значеннях рН<3,0 його забарвлення буде рожевим, а при рН > 4,4 – жовтим, а при рН між 3,0 і 4,4 – оранжевим.

У межах інтервалу переходу індикатору є значення рН, при якому спостерігається найбільш помітна зміна кольору індикатора. Це значення називають показником титрування індикатора і позначають рТ.

Кислотно-основні індикатори, залежно від константи дисоціації поділяють на сильні, проміжні та слабкі. Сильні індикатори характеризуються зміною свого забарвлення в кислому середовищі при рН<7, проміжні – змінюють своє забарвлення при рН@7, слабкі – при рН>7.

Умовою правильного визначення точки еквівалентності є те, щоб різниця значень рТ індикатора і рН розчину в точці еквівалентності була якнайменша. Показник титрування індикатора знаходять з довідника, а рН розчину в точці еквівалентності обчислюють за рівнянням реакції.

При титруванні сильної кислоти сильною основою в точці еквівалентності утворюється розчин сильної кислоти і сильної основи, який має нейтральну реакцію (рН=7). Найкращим індикатором у цьому випадку буде індикатор проміжної сили. Застосування сильних або слабких індикаторів також не призведе до великих помилок, тому що всі індикатори є слабкими кислотами або основами і для переведення їх в йонну чи молекулярну форму вистачить невеликого надлишку сильної кислоти або лугу. Отже, титрування сильних основ сильними кислотами можна здійснювати у присутності слабких, сильних і проміжних індикаторів. Однак індикатори з рТ менше 4 і більше 10 при титруванні використовувати не можна, тому що при цьому буде велика помилка титрування.

При титруванні слабких основ сильними кислотами треба використати сильні індикатори, тому що у точці еквівалентності утворюється сіль слабкої основи і сильної кислоти і рН буде <7. Щоб вибрати індикатор з потрібною величиною рТ, обчислюють рН розчину наприкінці титрування.

Приклад 1.Вибрати індикатор для титрування 0,1н розчину амоній гідроксиду, 0,1н розчином хлоридної кислоти.

NH4OH + HCl=NH4Cl + H2O

У точці еквівалентності рН розчину виходячи з константи дисоціації солі, утвореної слабкою основою і сильною кислотою (NH4Cl). Наприкінці титрування концентрація розчину амоній хлориду буде у 2 рази менше за початкову концентрацію амоній гідроксиду внаслідок розведення розчину під час титрування, і в нашому випадку складе 0,1н/2 = 0,05н.

За формулою для обчислення рН розчину солі слабкої основи і сильної кислоти pH = 7– ½ pKb – ½ lgCs знаходимо значення рН у точці еквівалентності: рН = 7–½×4,7 – ½lg0,05 = 5,35.

Таким чином, за таблицею 8.1 визначаємо, що для титрування амоній гідроксиду хлоридною кислотою найбільше підходить метиловий червоний з рТ=5,0.

Подібними розрахунками користуються і при інших визначеннях методом кислотно-основного титрування.

Приклад 2.Вибрати індикатор для титрування 0,1н розчину бури, 0,1н розчином хлоридної кислоти:

Na2B4О7 + 2НCl +5Н2O = 4Н3ВО3 + 2NaCl

рН у точці еквівалентності визначається константою дисоціації борної кислоти. Наприкінці титрування концентрація розчину борної кислоти буде дорівнювати початковій концентрації бури і складе 0,1н, так як з одного боку відбувається розведення розчину під час титрування у 2 рази, а з іншого число еквівалентів борної кислоти після реакції вдвічі більше від числа еквівалентів бури, що вступила в реакцію. За формулою для обчислення рН розчину слабкої кислоти рН=1/2рКа–1/2 lgCa знаходимо значення рН у точці еквівалентності: рН = ½×9,2 – ½lg0,1 = 5,1.

Таким чином, за таблицею 8.1 визначаємо, що для титрування бури хлоридною кислотою найбільше підходить метиловий червоний з рТ=5,0.

Приклад 3.Вибрати індикатор для титрування 0,1н розчину натрій гідроксиду, 0,1н розчином оксалатної кислоти:

H2C2О4 + 2NaOH = Na2C2O4 + 2H2O

Наприкінці титрування концентрація розчину натрій оксалату буде у 2 рази менше за його початкову концентрацію внаслідок розведення розчину під час титрування, і складе 0,1н/2 = 0,05н.

За формулою для обчислення рН розчину солі сильної основи і слабкої кислоти рН = 7 + ½ pKa + ½ lgCs знаходимо значення рН у точці еквівалентності: рН = 7+½×4,2 + ½lg0,05 = 8,45.

За таблицею 8.1 визначаємо, що для титрування натрій гідроксиду оксалатною кислотою найбільше підходить фенолфталеїн (рТ=9,0).

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Робочі розчини та індикатори кислотно-основного титрування

Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 348; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.224.106.124
Генерация страницы за: 0.041 сек.