Титрування слабкої кислоти лугом

Для прикладу роз­глянемо титрування розчину ацетатної кислоти розчином на­трій гідроксиду:

СН₃СООН +NaОН = СН₃СОONa + Н₂O

При взаємодії кислоти з лугом у точці еквівалентності утворюється сіль слабкої кислоти і сильної основи. До точки еквівалентності у розчині буде суміш слабкої кислоти і солі цієї кислоти, тобто буферна суміш (у даному випадку суміш СН₃СООН і СН₃СОONa). Тому, до точки еквівалентності рН треба обчислювати за формулою для обчислення рН буферних сумішей. У точці еквівалентності обчислюють рН розчину солі слабкої кислоти і сильної основи. При добавляння лугу після точки еквівалентності у розчині буде надлишок лугу і рН обчислюють за формулою для сильної основи.

У таблиці 8.2 наводиться рН розчину у процесі титрування. На підставі цих розрахунків побудована крива титрування (рисунок 8.2.). Характер кривої титрування показує, що при титруванні слабкої кислоти лугом не спостерігається різкого стрибка зміни рН. Тому розбіжність між рН точки еквівалентності і рТ індикатора повинна бути мінімальною, інакше отримаємо велику похибку титрування.

Для визначення кінця титрування у цьому випадку можна використати фе­нолфталеїн або тимолфталеїн, оскільки їх інтер­вали переходу відповідають стрибку титрування. Якщо вико­нувати це титрування за наявності метилового оранжевого, то зміна забарвлення настане вже тоді, коли буде відтитровано лише 20% ацетатної кислоти.

Отже, цей індикатор вибрано неправильно.

Таблиця 8.2 – Значення рН розчину для титрування 0,1н ацетатної кислоти 0,1н розчином лугу

Відтитровано кислоти, %	рН розчину	Формула для обчислення рН
	2,87	pH = 1/2 pK к –1/2lgCК
	3,8	pH = pK к – lg(CК /CС)
	4,15	Те саме
	4,37	Те саме
	4,57	Те саме
	4,75	Те саме
	4,93	Те саме
	5,12	Те саме
	5,35	Те саме
	5,70	Те саме
99,0	6,75	Те саме
99,9	7,75	Те саме
	8,87	рН = 7 + ½ pKк + ½ lgCС
100,01		рН = 14 – рОН = 14 + lgCоснови
100,1		Те саме
		Те саме
		Те саме

Для точного визначення кінцевої точки титрування необхідно, щоб на кривій титрування поблизу точки еквівалентності спостерігався перегин (стрибок). Ця вимога встановлює межі як для мінімальної визначуваної концентрації, так і для мінімальної константи рівноваги, прийнятної для реакції титрування. На рисунок 8.3 представлені криві титрування сильної кислоти сильною основою і слабкої кислоти сильною основою. Видно, що при зменшенні концентрації стрибок стає менш вираженим. Нижня межа концентрації залежить від конкретної реакції і методу визначення кінцевої точки титрування, проводити титрування при концентраціяї нижчих ніж 10^-4М вже складно.

а – крива титрування сильної кислоти сильною основою;

б – крива титрування слабкої кислоти (pKa = 5) сильною основою

Рисунок 8.3 – Криві титрування для різних концентрацій визначуваної речовини

Значно впливає на характер кривої титрування константа рівноваги кислоти. Чим більше рК (слабше кислота), тим менше стрибок титрування і тим далі у лужну область зсунута точка еквівалентності (рисунок 8.4). З цієї причини, як вже зазначалось, не можна титрувати слабку кислоту слабкою основою і навпаки.

Якщо в зразку містяться дві визначувані речовини, що взаємодіють з одним і тим же титрантом, їх можна визначити в одній операції титрування за умови, що реакція кожної з цих речовин з титрантом має досить високу константу рівноваги, і що ці константи істотно розрізняються (як правило, не менше чим на два порядки). На рисунок8.3 приведені криві титрування для сумішей аналізованих речовин з різними pKa. Першим титрується речовина, реакція якої з титрантом має велику константу рівноваги. Об'єм від початку титрування до першої кінцевої точки дозволяє визначити концентрацію цієї аналізованої речовини, а об'єм між кінцевими точками титрування – концентрацію другої аналізованої речовини. Якщо константи рівноваги занадто близькі, то локалізувати першу кінцеву точку титрування буде складне або взагалі неможливе. У такому разі аналізовані речовини не можна визначити окремо, а сумарний об'єм титранта дозволить розрахувати лише суму їх концентрацій. Таким чином, при титруванні суміші кислот або основ, відповідні стрибки титрування з’являються лише у тому випадку, якщо константи йонізації кислот або основ відрізняються більше ніж у 10 000 раз (або на 4 одиниці рК).

а) криві титрування при різних константах рівноваги (снизу вверх кислоти, які титруються): сильна кислота типу HCl; кислота з pKa = 3; кислота з pKa = 5; кислота з pKa = 7;

б) криві титрування для суміші двох визначуваних речовин з

рКа = 2 та рКа = 6 або 8

Рисунок 8.4 – Криві титрування

Наприклад, при титруванні суміші сильної і слабкої кислот сильною основою:

CH₃COOH + HCl + NaOH = NaCl + H₂O + CH₃COONa

на кривій титрування спостерігається 2 точки еквівалентності: перша точка відповідає титруванню сильної кислоти – хлоридної. Об'єм, витрачений на титрування слабкої кислоти визначається за формулою:

V(CH₃COOH) = V – V(HCl),

де V – сумарний об’єм титранту, витрачений на титрування до першої та другої точки еквівалентності.

Для кислотно-основного титрування використовують індикатори, які переходить з однієї забарвленої форми в іншу при pH, близькому до pH точки еквівалентності. На рисунок 8.5 представлена крива титрування суміші двох слабких кислот і вказані інтервали зміни забарвлення декількох індикаторів. Для фіксації першої кінцевої точки титрування слід узяти бромкрезоловый зелений, другий – тимолфталеїн.

Рисунок 8.5 – Крива титрування суміші двох слабких кислот з pKa = 2 і 7 (вказані інтервали зміни забарвлення індикаторів у відповідних діапазонах pH)

Дата добавления: 2014-01-04