Титрование, использующееся в аналитической химии при титриметрическом анализе, в общем случае означает постепенное прибавление определенного количества реагента (например, раствора кислоты) к анализируемому раствору (например, щелочи). Титриметрический анализ представляет собой метод, основанный на измерении объема раствора с известной концентрацией (титрованного раствора), который расходуется на реакцию с даннымобъемом раствора неизвестной концентрации.
Целью кондуктометрического титрования является определение неизвестной концентрации раствора методом измерения его электропроводности в процессе титрования. При протекании химических реакций происходит обмен ионами, находящимися в растворе, вследствие чего меняется ионный состав раствора и соответственно его удельная электропроводность. Кондуктометрическое титрование чаще всего применяют для исследования реакций, в результате которых образуются нерастворимые или малорастворимые вещества. Этим методом можно исследовать даже мутные и сильноокрашенные растворы.
Общий вид зависимости электропроводности раствора щелочи от количества добавленной кислоты при титровании сильного основания сильной кислотой представлен на рис. 2.5. Точка пересечения двух прямых называется точкой эквивалентности. В этой точке вещества (кислота и щелочь) прореагировали в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Для точки эквивалентности справедливо равенство
(2.49)
где NK и NЩ — соответственно нормальность растворов кислоты и щелочи раствора); VK и VЩ — объемы растворов кислоты и щелочи, л.
Произведение (N∙V) представляет собой число г-эквивалентов вещества в данном объеме, так как нормальность N – эточисло г-эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора, а уравнение (2.49) аналитически выражает закон эквивалентов для растворов.
|
|
Рис. 2.5. Кривая кондуктометрического титрования
Вид кондуктометрической кривой легко объяснить на примере титрования раствора NaОH раствором HCl, при взаимодействии которых протекает реакция
NaOH + HCl = NaCl + Н2О;
Na+ + ОH- + Н+ + Cl- = Na++ Cl- + Н2О.
При добавлении в раствор щелочи соляной кислоты в ходе реакции происходит образование хлористого натрия NaClи Н2О. В связи с тем, что в водных растворах молекулы NaOH, HCl, NaCL практически нацело диссоциированы на ионы, в реакционной смеси ионы ОН- будут заменяться на ионы Cl-. Общее число заряженных частиц остается при этом постоянным. Как было показано выше, электропроводность раствора определяется скоростью движения ионов. Если сравнить подвижности указанных ионов, которые при 25oС равны следующим величинам
м2/(Ом∙кг-экв); а 
7,63 м2/(Ом∙кг-экв),
то становится очевидным, что замена ионов гидроксила на менее подвижные хлорид-ионы должно приводить к уменьшению электропроводности. Вода, являясь малодиссоциирующим соединением, не оказывет практического влияния на изменение электропроводности раствора. В точке эквивалентности (когда все количество щелочи прореагирует и все ионы гидроксила будут связаны в молекулы воды) электропроводность раствора станет минимальной, а затем за счет добавления избытка кислоты она начинает значительно расти. Это связано с тем, что начинает увеличиваться общее количество ионов в растворе, вводимых с избытком кислоты, которая диссоциирует согласно уравнению HCL ↔ Н+ + Cl-, кроме того, подвижность ионов Н+ является самой высокой, при 25oС она равна 
/(Ом∙кг-экв).
|
|
Кондуктометрический метод используется также для определения растворимости малорастворимых электролитов. Если измерить удельную электропроводность раствора, содержащего малорастворимую соль, то, рассчитав значение эквивалентной электропроводности при бесконечном разведении 
= 
, можно определить концентрацию раствора по формуле
. (2.50)
Раздел II. ЭЛЕКТРОХИМИЯ