Лекція 17 Загальні положення об’ємного (титриметричного) аналізу



Скачати 74.12 Kb.
Дата конвертації22.04.2017
Розмір74.12 Kb.


Лекція 17

Загальні положення об’ємного (титриметричного) аналізу.

Загальні положення обємного (титриметричного) аналізу.

План


  1. Сутність методу нейтралізації.

  2. Кислотно-основні індикатори, залежність кольору індикатора від рН.

  3. Інтервал переходу індикатора і показник заломлення.

  4. Криві титрування кислот і основ.

  5. Вибір індикаторів кислотно-основного титрування.

  1. Сутність методу нейтралізації.

Як видно з назви методу, сутність його полягає в титруванні кислотами основа бо навпаки. У найпростішому випадку, коли взаємодіють сильні основи із сильними кислотами, аналітична реакція зводиться до наступної:

Н+ + ОН- = Н2О

Проте можливості методу значно ширші, і вони поширюються також на визначення слабких кислот і основ, а також солей, які піддаються гідролізу. В останньому випадку титрування можливе тому, що в результаті гідролізу у розчині є вільна кислота або основа. Нейтралізуючи їх ми змінюємо рівновагу гідролізу вправо аж до повного розкладу солі. При цьому кількість витраченого титранта еквівалентна кількості взятої на аналіз солі.


  1. Кислотно-основні індикатори, залежність кольору індикатора від рН.

Частіше за все точку еквівалентності визначають за допомогою індикаторів — різноманітних органічних речовин, які мають характер кислот і змінюють своє забарвлення в залежності від величини рН розчину. Проте відомі індикатори, які мають амфотерні або основні властивості.

Властивості кислотних індикаторів можна пояснити розглянувши наступну рівновагу:

HInd ↔ H+ + Ind-

При цьому молекулярна (кислотна) форма HInd відрізняється по забарвленню від іонної (сольової) форми Ind-. Створюючи кисле середовище ми зміщуємо рівновагу вліво (для фенол-фтолеїну HInd безбарвний), додаючи лугу —вправо (для фенол-фтолеїну Ind- забарвлений в червоний колір).

Для індикаторів типа амфолітів, а також для основних індикаторів характерна присутність аміногрупи –NH2. зміна кольору індикаторів у цьому випадку зумовлена зміщенням рівноваги:

R–NH2 + H+↔ R–NH3+

Якщо відома константа дисоціації, то можна розрахувати умови, за яких індикатор змінює своє забарвлення. Покажемо це на прикладі метилоранджа (м.о.), для якого (приблизно(константа дисоціації дорівнює:

Оскільки молекулярна форма м.о. забарвлена у червоний колір, а іонна — у жовтий, можна записати:



або

Саме співвідношення цих кольорів визначає загальний колір у візуальному сприйнятті.

Як відбувається перехід кольорів з одного в інший при зміні концентрації водневих іонів, видно з табл. 1

Таблиця 1



[H+], моль/л



Колір розчину

10-1



червоний

10-2



червоний

10-3



червоний з оранжевим відтінком

10-4



оранжевий

10-5



жовтий з оранжевим відтінком

10-6 і далі



жовтий

  1. Інтервал переходу індикатора і показник заломлення.

З попереднього розділу видно, що для м. о., а це стосується і інших кислотно-основних індикаторів, при поступовій зміні рН розчину забарвлення індикатора змінюються досить різко. Цей інтервал носить назву інтервалу переходу індикатора. На основі наведеного прикладу можна сказати, що він складає



рН = рКінд ± 1;

тобто для м. о. складає 3-5.

У табл. 2 наведенні інтервали переходу та відповідні кольори для деяких найбільш вживаних в аналізі індикаторів

Таблиця 2



індикатор

Інтервал переходу

рТ

Кольори

Тимолсиній

1-3

2

червоний-жовтий

Метилоранжевий

3-5

4

червоний-жовтий

Метилчервоний

4-6

5

червоний-жовтий

Лакмус

6-8

7

червоний- синій

Фенолфталеїн

8-10

9

безбарвний-червоний

Тимолфталеїн

9-11

10

безбарвний-синій

Проте, в об’ємному аналізі частіше користуються не інтервалом переходу, а показником титрування рТ. рТ є те значення рН розчину, при якому відбувається найбільш різка зміна його забарвлення. За допомогою величини рТ, яка у звичайних умовах спостереження вимірюється з точністю до ±0,3, визначають рН кінця титрування. З даних, наведених у табл. 2, видно, що рТ мають величини, близькі до рКінд, і вони знаходяться в середині інтервалу переходу.


  1. Криві титрування кислот і основ.

Криві титрування є графічним зображенням зміни рН розчину при поступовому додаванні робочого розчину до певного об’єму розчину, що аналізується. Вони дають уявлення про те, наскільки різко змінюється р Н розчину поблизу точки еквівалентності.

Розглянемо побудову кривої титрування у випадку титрування сильної кислоти сильною основою. рН розчину обчислюється за відомими формулами: рН = - lgCHCl; рOН = - lgCNaOH; рН =14 – рOН. Зведемо необхідні для побудови дані у табл. 3. на титрування взято 0,1н розчину HCl. Зміною рН за рахунок розведення розчину, що титрується, нехтуємо.



0.1н HCl 0.01н HCl

Рисунок 1 Криві титрування сильної кислоти сильною основою.




Додано 0,1н розчину NaOH, мл

Електроліт, що визначає рН розчину

рН

0

0,1н HCl

1

90,0

0,01н HCl

2

99,0

0,001н HCl

3

99,9

0,0001н HCl

4

100,0

NaCl

7

100,1

0,0001н NaCl

10

101,0

0,001н NaCl

11

110,0

0,01н NaCl

12

200

0,1н NaCl

13
Зрозуміло, що при титруванні більш розведених розчинів титрантом меншої концентрації відповідна крива буде коротшою (синя лінія рис. 1).

Подібним чином можна розрахувати рН розчинів і побудувати криві титрування для інших випадків. Так, крива титрування слабкої кислоти сильною основою буде мати вигляд, зображений на рис. 2. нижня частина кривої має саме такий вигляд тому, що в результаті реакції утворюється буферна суміш CH3COOH- CH3COONa, яка втрачає свою дію лише при надлишку лугу.

При титруванні лугів (слабких основ) сильними кислотами відповідні криві мають перевернутий вигляд.

H3BO4 0.01н CH3COOH

Рисунок 2 Криві титрування слабких кислот (CH3COOH i H3BO3) сильною основою (NaOH).


Вибір індикаторів кислотно-основного титрування.

Головне правило при виборі найбільш придатного для титрування індикатора таке: рТ індикатора повинно бути як найближче до точки еквівалентності (а це точка перегину на кривій титрування), або, принаймні, інтервал переходу індикатора повинен входити на круту ділянку кривої.

Так, в першому випадку (рис 1) найкращим індикатором буде нейтральний червоний або лакмус (рТ=7). З невеличкою похибкою, проте, можна використовувати і метиловий оранжевий (рТ=4) і фенолфталеїн (рТ=9), однак ні в якому разі не можна брати тимол синій (рТ=2), чи тимолфталеїн (рТ=10), бо їх інтервал переходу не захоплює круту ділянку кривої.

Для другого випадку вимоги до індикатора значно посилюються. З рис. 2 видно, що застосування метилового оранжевого призводить до грубих помилок: індикатор змінить забарвлення задовго до точки еквівалентності, коли буде відтитровано менше половини оцтової кислоти. Точка еквівалентності зміщена від нейтральної реакції розчину (рН=7) до лужної (рН=8,9). Тому не бажано застосовувати індикатор типу лакмусу (рТ=7). Ідеальним індикатором, зрозуміло, тут буде фенолфталеїн.



Можна вибрати індикатор і без кривої титрування, розрахувавши за допомогою відомих формул рН розчину у точці еквівалентності. Але цей спосіб менш наглядний і зі зрозумілих причин таїть більше можливостей для помилок, ніж щойно розглянутий.



База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка