Кривые кислотно-основного титрования

Кривые кислотно-основного титрования графически отображают зависимость изменения рН титруемого раствора от объема прибавленного титранта или от степени оттитрованности f = V(T)/V, где К(Т) и V- со­ответственно объем прибавленного титранта в данный момент и в ТЭ.

Чаще всего (хотя не всегда) при построении кривых кислотно-основного титрования вдоль оси абсцисс откладывают объем прибавленного титранта или степень оттитрованности, а вдоль оси ординат — значения рН титруемого раствора. В дальнейшем мы будем рассматривать кривые титрования, построенные в таких координатах.

Анализ кривых титрования позволяет определить интервал ∆рН раствора вблизи ТЭ, т.е. величину скачка на кривой титрования, или сокращенно скачка титрования, и выбрать подходящий индикатор так, чтобы значение рT индикатора укладывалось внутри скачка титрования. Другими словами, анализ кривых титрования позволяет указать оптимальные условия (концентрация реагентов, индикатор) проведения титрования.

Расчет, построение и анализ кривых титрования. Для построения кривой кислотно-основного титрования рассчитывают значения рН титруемого раствора в различные моменты титрования, т.е. в разных точках титрования: 1) для исходного раствора, 2) для растворов до ТЭ, 3) в ТЭ, 4) после ТЭ.

В основе титриметрических расчетов лежит закон эквивалентов. Рассчитанные кривые титрования могут несколько отличаться от реальных экспериментальных кривых титрования, поскольку при расчете значений рН растворов используют не активности, а концентрации.

Различают 4 случая:

Случай 1: Титрование сильной кислоты сильным основанием. При титровании сильной кислоты щелочью до ТЭ значение рН титрируемого раствора определяется концентрацией исходной сильной кислоты, рН < 7. В ТЭ среда нейтральная, рН =7. После ТЭ значение рН титруемого раствора определяется концентрацией избыточного титранта - щелочи, рН > 7.

Рассчитаем значения рН раствора в различные моменты титрования.

Пусть одноосновную кислоту НА титруют сильным основанием МОН:

НА + МОН = МА + Н₂О

Х Т

Введем следующие обозначения: с'(Х) - концентрация исходного раствора титруемой кислоты; с(Х) - текущая концентрация кислоты в титруемом растворе; с'(Т) - концентрация прибавляемого раствора тит­ранта; с(Т) - концентрация избыточного титранта в титруемом растворе после ТЭ; V(X) - исходный объем титруемого раствора; V(Т) - объем прибавленного титранта.

Расчет рН титруемого раствора до ТЭ. Значение 1) рН исходного раствора равно рН = -lg c'(X).

2) до ТЭ: рН = -Ig , рН < 7 (3)

3) Расчет рН в точке эквивалентности. При титровании сильной кислоты сильным основанием среда в ТЭ – нейтральная, рН = 7.

4) Расчет рН после точки эквивалентности. Значение рН титруемого раствора после ТЭ определяется концентрацией с(Т) щелочи, прибавленной сверх стехиометрического количества. Т.к. рН + рОН = 14, то

рН = 14 + Ig , рН > 7 (4)

по формулам рассчитывают рН раствора в различные моменты титрования, и по перечисленным данным строят кривую титрования в координатах рН- V(T).

Рассмотрим конкретный пример: 20 мл р-ра НCI с С = 0,1000 моль/л титруют р-ом NaOH той же концентрации. Построить кривую титрования.

Расчёт pH до ТЭ

pH₁ = -lg10^-1 = 1

В точке эквивалентности pH₅ = 7

Расчёт после ТЭ

class=WordSection2>

VNaOH			19,9	19,98		20,02	20,1
pH		2,6	3,6	4,3		9,7	10,4	11,4	12,1	12,3	12,4	12,5

HCl + NaOH NaCl + H₂O

0,1 0,1

моль/л моль/л

Скачок титрования от рН = 3 до рН = 11,3. В ТЭ при рН = 7 – р-р нейтральный. Для определения ККТ можно использовать Ind: метил-оранжевый (рТ), метил-красный (рТ = 5,5), бромтимоловый синий (рТ = 7,0), фенолфталеин (рТ = 9), те Ind, для которых рН лежит в интервале от рН = 3 до рН = 11.

Вывод: чем больше скачок титрования, тем большее число Ind можно использовать для определения ККТ.

Титровать растворы с концентрацией меньше 10^-4 моль/л не рекомендуется, т.к. чем меньше концентрация реагентов, тем меньше скачок титрования (значит тем труднее подобрать Ind для определения ККТ).

Дата добавления: 2014-01-04