Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Кислотно-основноЕ титрованиЕ





Методы кислотно-основного титрования основаны на реакциях нейтрализации. Процесс нейтрализации в водных растворах заключается во взаимодействии ионов гидроксония (водорода) с ионами гидроксила, которое сопровождается образованием слабодиссоциированных молекул воды, что описывается уравнением:

H3O+ + OH- → 2H2O или H+ + OH- → H2O

Методы кислотно-основного титрования позволяют количественно определять вещества, обладающие кислотными или основными свойствами. Для классификации веществ по их кислотно-основным свойствам целесообразно использовать протолитическую теорию кислот и оснований Бренстеда-Лоури. Определение кислот ведут с помощью титрованных растворов щелочей, а основания определяют с помощью титрованных растворов кислот. Применяя специальные приемы титрования, методами нейтрализации можно определять содержание многих солей, дифференцированно титровать смеси сильных и слабых кислот, а также смеси оснований и солей в неводных средах [[2]].

Следует отметить, что в качестве титранта применяют только растворы сильных кислот или щелочей, а титруемыми веществами могут быть как сильные, так и слабые кислоты и основания и их соли, проявляющие кислотно-основные свойства.

В процессе титрования рН титруемого раствора изменяется в зависимости от объема прибавленного титранта (VR). Графическое отображение процесса изменения рН в зависимости от объема титранта называется кривой титрования (рис.1). Построение кривой титрования ведут с таким расчетом, чтобы показать значения рН раствора, соответствующие основным моментам титрования: в начальной точке титрования, в начале скачка титрования, в точке эквивалентности, в конце скачка титрования. Под скачком титрования понимают резкое изменение рН раствора вблизи точки эквивалентности
(в интервале от 99,9 до 100,1 % объема добавленного титранта). Значения рН растворов, соответствующие различным моментам титрования, вычисляют по формулам, выражающим значения концентраций ионов водорода в воде,
в водных растворах кислот, оснований, гидролизующихся солей и в буферных смесях (табл. 1).

Таблица 1

Формулы для вычисления рН растворов электролитов

Раствор электролита Примеры Формула для вычисления рН
Сильная кислота HCl, H2SO4, HNO3 рН = -lg C кисл
Сильное основание NaOH рН = 14 + lg C осн
Слабая кислота CH3COOH рН = рК а - lg C кисл
Слабое основание NH4OH рН = 14 - рК b + lg C осн
Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой CH3COONa рН = 7 + рК а + lg C соли
Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой NH4Cl рН = 7 - рК b - lg C соли
Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой NH4CH3COO рН = 7 + рКа - рК b
Кислая соль NaHCO3 pH =
Кислый буфер CH3COOH, CH3COONa pH = pK a - lg
Щелочной буфер NH4Cl, NH4OH pH = 14 – pK b + lg

pK a – показатель константы ионизации слабой кислоты (прил. 1),

pK b – показатель константы ионизации слабого основания (прил. 2).

Кривые титрования дают возможность проследить изменение рН раствора в различные моменты титрования, рассмотреть влияние концентрации реагирующих веществ на процесс нейтрализации, рассчитать точку эквивалентности и сделать правильный выбор индикатора [[3]]. Вид кривых титрования зависит от степени диссоциации кислоты или основания, от концентрации реагирующих веществ и от природы образующихся веществ.
В процессе титрования сильных кислот или оснований в растворе до точки эквивалентности существует смесь сильной кислоты (основания) и ее (его) соли. В случае, когда концентрация титруемого вещества и титранта одинаковые, кривая титрования является симметричной относительно точки эквивалентности (рис. 1).

Рис. 1. Кривая титрования 100,00 см3 раствора HCl с С1/z =0,1000 моль/дм3 раствором NaOH с С1/z =0,1000 моль/дм3

В процессе титрования слабых кислот (оснований) в растворе до точки эквивалентности существует смесь слабой кислоты (основания) и ее (его) соли, которая представляет собой буферный раствор. Кривая титрования является асимметричной относительно точки эквивалентности (рис. 2).

Рис. 2. Кривая титрования 100,00 см3 раствора CH3COOH

с С1/z =0,1000 моль/дм3 раствором NaOH с С1/z =0,1000 моль/дм3

Под буферными растворами понимают электролиты, рН которых изменяется незначительно при разбавлении или добавлении к ним небольших количеств сильной кислоты или щелочи.

Буферные системы могут быть 3 типов.

1. Слабая кислота и ее анион А-/ НА: ацетатная буферная система СН3СОО-/ СН3СООН в растворе СН3СООNa и СН3СООН, область действия рН =3,8 – 5,8.

2. Слабое основание и его катион В/ ВН+: аммиачная буферная система NH3×H2O/ NH4+ в растворе NH3 и NH4Cl, область действия рН = 8,2 – 10,2.

3. Смесь амфолита с сопряженной кислотой (основанием):

· водородно-гидрокарбонатная буферная система H2CO3/ HCO3- в растворе H2CO3 и NaHCO3, область действия рН =5,4 – 7,4;

· гидрокарбонатно-карбонатная буферная система HCO3-/ CO3 2- в растворе NaHCO3 и Na2CO3, область действия рН =9,3 – 11,3;

· дигидрофосфатно-гидрофосфатная буферная система H2PO4-/ HPO4 2- в растворе NaH2PO4 и Na2HPO4, область действия рН =6,2 – 8,2

Механизм буферного действия заключается в связывании свободных Н+(ОН-) ионов сопряженной кислотно-основной системой буферного раствора за счет протекания химической реакции и образования эквивалентного количества слабодиссоциированного электролита.

СH3COOH + OH- ® CH3COO- + H2O

СH3COO- + H+ ® CH3COOH

Способность буферного раствора сохранять рН при добавлении сильной кислоты (щелочи) ограничена величиной буферной ёмкости, которая зависит от концентрации компонентов буферной смеси и их соотношения.

Буферную ёмкость измеряют количеством молей сильной кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 1 литру буферного раствора
с определенной концентрацией, чтобы изменить его рН на единицу.

Кислотно-основные индикаторы представляют собой слабые органические кислоты или основания с определенным рК а (рК b), которые изменяют окраску в зависимости от рН раствора (см. прил. 3). Интервал значений рН, при которых происходит изменение окраски индикатора
(рН = рТ Ind ± 1), называется интервалом перехода рН, а значение рН, при котором происходит наиболее резкое изменение окраски, называется показателем титрования индикатора (рТ). Интервалы перехода рН индикаторов приведены в справочнике [[4]], а значение рТ, как правило, находится в середине интервала рН перехода.

Существует два способа выбора индикатора (рис.3):

1. по рТ индикатора: значение рТ индикатора должно совпадать с рН
в точке эквивалентности (рТ = рНт.э). Чем ближе рТ индикатора находится
к рНт.э, тем меньше индикаторная ошибка титрования;

2. по скачку титрования: интервал рН перехода окраски индикатора должен лежать внутри скачка титрования.

Рис. 3. Кривая титрования 100,00 см3 раствора HCl с С1/z =0,1000

моль/дм3 раствором NaOH с С1/z =0,1000 моль/дм3 (интервалы

перехода окраски индикаторов)

Правильный выбор индикатора возможен лишь при четком представлении о взаимосвязи скачка титрования и рН точки эквивалентности с константой диссоциации кислот и оснований.

Методика анализа сводится к приготовлению, стандартизации титранта
и определению концентрации (массы) кислоты или основания в образце методом кислотно-основного титрования.

Лабораторная работа 1
Определение содержания уксусной кислоты







Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.