Кривые кислотно-основного титрования





 

Кривые кислотно-основного титрования графически отображают зависимость изменения рН титруемого раствора от объема прибавленного титранта. Анализ кривых титрования позволяет определить интервал ΔрН раствора вблизи ТЭ, т.е. величину скачка титрования, и выбрать подходящий индикатор так, чтобы значение рТ индикатора укладывалось внутри скачка титрования. Анализ кривых титрования позволяет указать оптимальные условия (концентрации реагентов, индикатор) проведения титрования.

Расчет, построение и анализ кривых титрования. Для построения кривой титрования рассчитывают значения рН титруемого раствора в различные моменты титрования, т.е. в разных точках титрования: для исходного раствора, для растворов до ТЭ, в ТЭ и после ТЭ. В основе расчетов лежит закон эквивалентов (11.4).

Рассчитанные кривые могут несколько отличаться от реальных экспериментальных кривых титрования, поскольку при расчете значений рН используются не активности, а концентрации растворов.

Титрование сильной кислоты сильным основанием. При титровании сильной кислоты щелочью до ТЭ значение рН титруемого 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.

Пусть одноосновную кислоту НА титруют сильным основанием МОН:

 

НА + МОН = МА + Н2О.

Х Т

 

Введем обозначения: С1(Х) – концентрация исходного раствора титруемой кислоты; С(Х) – текущая концентрация кислоты в титруемом растворе; С1(Т) – концентрация прибавляемого раствора титранта; С(Т) – концентрация избыточного титранта в титруемом растворе после ТЭ; V(Х) – исходный объем титруемого раствора; V(T) – объем прибавленного титранта.

1.Расчет рН титруемого раствора до точки эквивалентности. Значение рН исходного раствора равно рН = − lg С1(Х). После начала титрования и до ТЭ значение рН раствора определяется как рН = − lg С(Х). Рассчитаем текущую концентрацию С(Х):

 

ν(1/Z)(Х)

С(Х) = ————,

V

 

где: ν(1/Z)(Х) – количество вещества эквивалента кислоты в растворе; V – объем раствора, равный V = V(Х) + V(Т). Поскольку кислота и щелочь реагируют в эквивалентных отношениях, то

 

С1(Х) ∙ V(Х) − С1(Т) ∙ V(Т)

ν(1/Z)(Х) = С1(Х) ∙ V(Х) − С1(Т) ∙ V(Т); С(Х) = ————————————;

V(Х) + V(Т)

 

 

С1(Х) ∙ V(Х) − С1(Т) ∙ V(Т)

рН = − lg ———————————— . (11.21)

V(Х) + V(Т)

 

 

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

3.Расчет рН после точки эквивалентности. Значение рН титруемого раствора после ТЭ определяется концентрацией С(Т) щелочи, прибавленной сверх стехиометрического количества. Учитывая, что рН + рОН = 14, можно написать:

 

рН = 14 − рОН; рОН = −lgС(ОН) = −lgС(Т).

 

Аналогично предыдущему:

 

С1(Т) ∙ V(Т) − С1(Х) ∙ V(Х)

С(Т) = ————————————;

V(Х) + V(Т)

 

С1(Т) ∙ V(Т) − С1(Х) ∙ V(Х)

рОН = −lg ———————————— ;

V(Х) + V(Т)

 

С1(Т) ∙ V(Т) − С1(Х) ∙ V(Х)

рН = 14 − рОН = 14 + lg ———————————— . (11.22)

V(Х) + V(Т)

 

По формулам (11.21) и (11.22) рассчитывают значения рН раствора в различные моменты титрования, и по рассчитанным данным строят кривую титрования в координатах рН – V(T).

Пример. Раствор HCl объемом 20,00 мл с концентрацией 0,1 моль/л титруют раствором NaOH такой же концентрации. Согласно формулам (11.21) и (11.22) рассчитывают значения рН раствора в различные моменты титрования для нескольких точек. Полученные данные заносят в таблицу (см. табл. 11.2) и строят по ним кривую (рис. 11.1).

 

Таблица 11.2

Результаты расчетов значений рН в разные моменты титрования

раствора HCl раствором NaOH

 

Прибавлено V(NaOH), мл V(HCl) + V(NaOH), мл С(HCl), моль/л С(NaOH), моль/л рН
0,1000 1,00
0,0600 1,22
0,0333 1,48
0,0143 1,84
0,00256 2,59
19,50 39,50 0,00127 2,90
19,90 39,90 2,5 ∙10−4 3,60
19,98 39,98 5 ∙10−5 4,30
10−7 10−7 7,00
20,02 40,02 5 ∙10−5 9,70
20,10 40,10 2,5 ∙10−4 10,40
20,50 40,50 0,001235 11,19
0,002439 11,39
0,01111 12,05
0,0200 12,30
0,0273 12,44

 

Рассмотрение кривой титрования показывает, что резкое изменение рН раствора наблюдается вблизи ТЭ при прибавлении небольших количеств титранта – от 19,50 мл до 20,50 мл, причем максимальный скачек рН происходит при добавлении от 19,90 до 20,10 мл ти ранта. Общая величина скачка титрования простирается от рН ≈ 3 до рН ≈ 11,3, т.е. Δ рН = 11,3 − 3 = 8,3.

В ТЭ раствор нейтральный, рН = 7. Для определения КТТ в данном случае можно использовать такие индикаторы кислотно-основного титрования, как метиловый оранжевый (рТ = 4), фенолфталеин (рТ = 9) или любой другой индикатор, для которого величина рТ лежит в интервале 3 – 11. Обычно стремятся выбрать такой индикатор, значение рТ которого было как можно ближе к величине рН раствора в ТЭ. При этом уменьшается ошибка титрования.

 

Рис. 11.1. Рассчитанная кривая титрования 20 мл 0,1 моль/л раствора HCl 0,1 моль/л раствором NaOH. Обозначения: 1 – область перехода индикатора фенолфталеина; 2 – область перехода индикатора метилового оранжевого.

Чем больше скачек титрования, тем большее число индикаторов можно использовать для определения КТТ. Величина скачка титрования зависит от концентрации реагентов. Чем меньше их концентрация, тем меньше и скачек титрования.

Титрование сильного основания сильной кислотой. При титровании сильного основания сильной кислотой, например раствора NaOH раствором HCl, протекают процессы, аналогичные рассмотренным в предыдущем разделе, но в обратном направлении. По мере прибавления титранта значение рН раствора уменьшается.

1.Расчет рН титруемого раствора до точки эквивалентности. Для исходного раствора сильного основания величина рН до ТЭ определяется концентрацией щелочи в растворе и рассчитывается по формулам:

 

рН = 14 − рОН = 14 + lgС1(Х),

 

где: С1(Х) – исходная концентрация сильного основания.

Для растворов до ТЭ:

 
 


С1(Х) ∙ V(Х) − С1(Т) ∙ V(Т)

рН = 14 + lg ———————————— . (11.23)

V(Х) + V(Т)

 

2.Расчет рН в точке эквивалентности. В ТЭ раствор - нейтральный, поэтому рН = 7.

3.Расчет рН после точки эквивалентности. После точки эквивалентности рН раствора обусловлено присутствием избыточного количества титранта – сильной кислоты и рассчитывается по формуле (11.24):

 

С1(Т) ∙ V(Т) − С1(Х) ∙ V(Х)

рН = − lgС(Т) = − lg ———————————— , (11.24)

V(Х) + V(Т)

 

где: С (Т) – концентрация прибавленной сильной кислоты в растворе.

Пример. Раствор NaOH объемом 20,00 мл с концентрацией 0,1 моль/л титруют раствором HCl такой же концентрации. Согласно формулам (11.23) и (11.24) рассчитывают значения рН раствора в различные моменты титрования для нескольких точек. Полученные данные заносят в таблицу и строят по ним кривую титрования (рис. 11.2).

Рис.11.2. Рассчитанная кривая титрования 20 мл 0,1 моль/л раствора NaOH 0,1 моль/л раствором HCl. Обозначения: 1 – область перехода индикатора фенолфталеина; 2 – область перехода индикатора метилового оранжевого.

 





Читайте также:
Что такое филология и зачем ею занимаются?: Слово «филология» состоит из двух греческих корней...
Историческое сочинение по периоду истории с 1019-1054 г.: Все эти процессы связаны с деятельностью таких личностей, как...
Средневековье: основные этапы и закономерности развития: Эпоху Античности в Европе сменяет Средневековье. С чем связано...
Отчет по производственной практике по экономической безопасности: К основным функциональным целям на предприятии ООО «ХХХХ» относятся...

Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-15 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь
0.038 с.