Студопедия

КАТЕГОРИИ:


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)

Кривые титрования




КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ

В титриметрическом анализе в зависимости от типа основной реакции методы классифицируются следующим образом: 1) кислотно-ос-новного взаимодействия; 2) методы окисления — восстановления; 3) методы осаждения; 4) комплексообразования.

В методах кислотно-основного взаимодействия основной является реакция передачи протона от титранта титруемому веществу. В качестве титрантов могут применяться сильные кислоты или сильные основания. Основной реакцией этого метода является взаимодействие между кислотой НА основанием МОН:

НА + МОН = МА +Н2О или Н3О- + ОН- = 2Н2О

Характеристикой титриметрических методов являются кривые титрования, показывающие графическую зависимость концентрации компонента реакции (или логарифма концентрации или какого-то свойства раствора) от объема добавленного титранта. Для построения кривой титрования рассчитывают значения рН на следующих этапах титрования: 1) до начала титрования; 2) до точки эквивалентности (т.э.); 3) в т.э.; 4) после т.э.

До начала титрования значение рН титруемого раствора определяется концентрацией и константой диссоциации анализируемой кислоты (основания); после точки эквивалентности — концентрацией титранта. В промежуточных точках титрования факторы, определяющие рН системы, различны и зависят от того, какое из веществ титруют.

Рассмотрим отдельные случаи титрования:

1. Кривая титрования сильной кислоты сильным основанием.

Расчет начинается с определения рН исходного титруемого раствора. Сильные кислоты в водном растворе диссоциированы нацело, поэтому концентрация ионов Н+ будет равна концентрации кислоты (НА).

рН = -lgсНА

Значения рН раствора до точки эквивалентности будут определяться концентрацией неоттитрованной кислоты, так как все добавляемые ионы ОН- будут связываться.

В точке эквивалентности в системе находится соль и вода, поэтому рН раствора определяется ионным произведением воды, т.е. рН 7. После точки эквивалентности рН среды определяется концентрацией добавленной щелочи: рН = 14 – рОН = 14 + lgсМОН

2. Кривая титровании сильного основания сильной кислотой:

Для данного случая титрования справедливы все положения, изложенные для 1 случая.

3. Кривая титрования слабого основания сильной кислотой:

Начальная точка такой кривой характеризует равновесие в растворе слабого основания. Если титруется аммиак, то рН раствора будет определяться равновесием: NH3 +HOH Þ NH4+ + OH-

рН = 14 – 1/2рКосн + 1/2lg cосн.

До точки эквивалентности в системе находится избыток непрореагировавшего слабого основания и его соль, т.е. образуется буферный раствор, рН которого рассчитывается по формуле:

рН = 14 – рКосн –lg ссоли + lg сосн

В точке эквивалентности образуется соль слабого основания и сильной кислоты: рН = 7 - 1/2рКосн 1/2lgссоли

После точки эквивалентности рН определяется концентрацией добавленной кислоты.

4. Кривая титрования слабой кислоты сильным основанием:

В начальной точке кривой титрования рН раствора будет определяться диссоциацией слабой кислоты. Если титруется уксусная кислота, то рН в водном растворе будет определяться равновесием:

СН3СООН + Н2О <=> СН3СОО- + Н3О+ или СН3СООН=СН3СОО- + Н+

рН = 1/2рКкисл1/2lgскисл

для 0,1 М раствора уксусной кислоты рН = ½(4,76 + 1) = 2,88

При добавлении к раствору СН3СООН сильного основания (NaOH) в результате реакции появится эквивалентное количество ацетат-иона, который в смеси с уксусной кислотой образует ацетатный буферный раствор. Концентрация ионов водорода (или рН) до точки эквивалентности рассчитывается по формуле:

рН = рКкисл – lgcкисл + lgссоли

Для расчета участка кривой титрования 100 мл 0,1 М СН3СООН до точки эквивалентности задаемся несколькими объемами щелочи (0,10 М NaOH).

При добавлении 50 мл раствора NaOH прореагирует эквивалентное количество уксусной кислоты. Следовательно, в растворе останется 50 мл 0,1 М раствора СН3СООН и образуется 50 мл 0,1 М раствора соли — ацетата натрия, с учетом разбавления раствора концентрация кислоты будет равна:

скисл = = = 0,033 моль/л ссоли = скисл

Подставив эти значения в расчетную формулу, получим значение рН:

рН = 4,76 – lg0,033 – lg0,033 = 4,76

Добавление 90 мл щелочи приводит к появлению в растворе 10 мл 0,1 М раствора СН3СООН и 90 мл 0,1 М раствора ацетата натрия:

Скисл = = 0,0052 моль/л; ссоли = = 0,0474моль/л

Если добавить 99,0 мл NaOH, то концентрация молекул уксусной кислоты будет равна скисл = 0,0005 моль/л, а концентрация ацетат ионов – ссоли = 0,04975 моль/л. рН 6,76

При добавлении 99,9 мл NaOH концентрации кислоты и соли будут равны: Скисл = 0,00005 моль/л; Ссоли = 0,04998 моль/л; рН 7,78.

Эквивалентное количество щелочи (100 мл) приведет к образованию в растворе ацетат-ионов, концентрация которых равна ссоли = 0,0500 моль/л. Ацетат-ион сообщает раствору щелочную реакцию:

СН3СОО- + НОН = СН3СООН + ОН-

рН = 7 + 1/2рКкисл + 1/2lg ссоли = 7 + 2,38 - 0,65 = 8,73

После точки эквивалентности рН раствора определяется количеством добавленной щелочи. Избыток щелочи в 0,1 мл при разбавлении создает в растворе концентрацию ионов

ОН- = 5,0 . 10-5 моль/л, т.е рН = 14 – lgсосн. = 14 – 4,3 9,7

При избытке NaOH в 1,00 мл концентрация ионов ОН- будет 5,0 10-4 моль/л и рН 10,7. Построенная по этим данным кривая титрования уксусной кислоты раствором NaOH представлена на рисунке:

 

рH

 
 


14 -- Линия эквивалентности

12 Точка экви-

11 ° валентности

10 °

9 Фенолфталеин °

8 Линия

7 Бромтимоловый ° нейтральности

6 синий °

5 ° Точка

4 нейтральности

3 Метиловый оранжевый

1

.

20 40 60 80 100 120 140

V (NaOH), мл

Как видно, рН раствора до точки эквивалентности изменяется плавно. В области точки эквивалентности наблюдается резкое изменение рН (скачок титрования) от рН 7,78 до рН 10, а точка эквивалентности находится при рН 8,73. Характерной особенностью кривых титрования слабых одноосновных кислот является расположение точки эквивалентности в щелочной области. Скачок титрования увеличивается с увеличением концентрации кислоты и понижением температуры.

Основное различие в расчетах кривой титрования одно– и многоосновных кислот связано со ступенчатой диссоциацией многоосновных кислот и, как следствие, с возможным существованием двух и более скачков титрования. Кривая титрования многоосновной кислоты до первой точки эквивалентности рассчитывается по тем же соотношениям, которые использовались для расчета кривой титрования одноосновной кислоты. До второй точки эквивалентности кривая рассчитывается с учетом константы диссоциации по 2 ступени.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2013-12-12; Просмотров: 855; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


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



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.022 сек.