Робочими у кислотно-основному титруванні є розчини сильних кислот (HCl, HNO3, H2SO4 тощо) та лугів (NaOH, KOH та ін.) Найчастіше використовують хлористоводневу кислоту, тому що азотна - окиснювач, а H2SO4 має, залежно

від реакції, змінний еквівалент.

Приготувати розчин кислот і лугів певної концентрації з наважки неможливо. Спочатку готують розчини приблизної концентрації. Точну концентрацію цих розчинів визначають за допомогою розчинів вихідних речовин.

Для встановлення точної концентрації робочих розчинів кислот найчастіше застосовують буру - Na2B4O7.10H2O, для лугів - щавлеву кислоту -

H2C2O4.2H2O.

Концентрацію робочих розчинів можна встановити також за допомогою фіксаналів або титрованих розчинів, точна концентрація яких уже відома (такий метод менш точний).

Типи хімічних речовин, що визначаються за методом кислотно-основного титрування

За допомогою методів нейтралізації можливо визначити:

а) сильні основи (наприклад, NaOH); б) слабкі основи (наприклад, NH4OH);

в) солі сильних основ і слабких кислот (наприклад, Na2CO3). У такому випадку

як робочий розчин використовують, як правило, НСl. г) сильні кислоти (наприклад, НСl );

д) слабкі кислоти (наприклад, оцтова кислота СН3СООН);

е) солі сильних кислот і слабких основ (наприклад, AlCl3). Ці речовини

звичайно титрують розчином NаОН.

В основі усіх згаданих реакцій лежить зміна концентрації іонів водню в розчині (тобто рН розчину).

рН розчину в точці еквівалентності залежить від продуктів реакції. Наприклад:

1) NaOH + HCl = NaCl + H2O

Середовище було лужним (NaOH), в результаті реакції утворилась сіль сильної кислоти і сильної основи NaCl, тому рН у точці еквівалентності дорівнює 7.

2) CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O.

Середовище було слабкокислим (СН3СООН), після титрування утворилась сіль сильної основи і слабкої кислоти; рН в точці еквівалентності > 7.

3) Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2CO3 – середовище було лужним (Na2CO3),

утворилась слабка кислота, рН < 7.

Визначення точки еквівалентності

93

Для встановлення точки еквівалентності застосовують індикатори. Індикатори кислотно-основних методів - слабкі органічні кислоти або основи (або амфоліти), які за певних, характерних для кожного індикатора, значень рН, дисоціюють на іони; наприклад:

НInd = H+ + Ind-

Характерною їх особливістю є те, що забарвлення іонної форми індикатора відрізняється від забарвлення молекулярної форми. Таким чином, індикатори методу нейтралізаціії за певних значень рН розчину змінюють своє забарвлення.

при якому відбувається різка зміна забарвлення індикатора.

Для лакмусу рТ=7, тобто лакмус змінює своє забарвлення при рН=7; метилоранж має рТ=4, фенолфталеїн - рТ=9.

При титруванні індикатор підбирають таким чином, щоб його рТ був би найбільш близьким до рН розчину в точці еквівалентності.

Практично поступають таким чином:

1)пишуть рівняння реакції, яка відбувається при титруванні;

2)розраховують рН точки еквівалентності, виходячи з продуктів реакції;

3)рН точки еквівалентності порівнюють (за довідником) з рТ різних індикаторів і обирають найбільш близький за значенням.

Приклад:

Nа2СО3 + 2HCl = H2CO3 = 2NaCl

У точці еквівалентності утворюється слабка кислота (рК1 = 6,5; Ск 0,1 н) pHточкиекв. = 12 pK1 − 12 lgCк = 3,25 + 0,5 = 3,75

З індикаторів, наведених вище, найбільше підходить метилоранж.

На практиці досить важко підібрати індикатор так, щоб рТ індикатора співпадав з рН розчину в точці евівалентності.. Чим більша різниця між значеннями рТ індикатора і рН точки еквівалентості, тим більша індикаторна помилка титрування. Індикатор необхідно вибирати так, аби індикаторна помилка не перебільшувала помилку, зумовлену точністю вимірювання об’ємів.

Інтервал кислотності розчину, в межах якого відбувається помітна для людського ока зміна забарвлення індикатора, називають інтервалом переходу індикатора. Цей інтервал, а також його рТ залежать від константи дисоціації індикатора

94

звідки

= + [Ind− ] pH pKInd lg [HInd]

Зміну забарвлення індикатора можна помітити при десятивідсотковому вмісті забарвленої по-іншому форми індикатора. Підставивши в останнє рівняння вміст відповідних форм, одержимо:

pH1 = pKInd + lg 1090 ≈ pKInd −1

pH2 = pKInd + lg 1090 ≈ pKInd +1

тобто інтервал переходу індикатора знаходиться в межах:

рН = рКInd ± 1

У цьому інтервалі знаходиться рТ індикатора (рТ ≈ рКInd).

Індикатори методу нейтралізації бувають двокольоровими, коли забарвлені молекулярна й іонна форми (метилоранж), та однокольоровими, коли забарвлена тільки одна форма (фенолфталеїн). Індикатори також поділяють на сильні та слабкі. Перші змінюють своє забарвлення у кислому середовищі (метилоранж, рТ=4), а другі - Fe2O3 + 3H2O

95

O

Методика

96

В стаканчик ємністю 100 мл наливають розчин, що містить певну

кількість Fe2(SO4)3, додають 0,5-1 мл концентрованого розчину HNO3,

нагрівають суміш до кипіння і приливаюь одразу 1,5-2 мл концентрованого

розчину NH4OH, потім перемішують. Якщо суміш не має слабкого запаху аміаку, додають ще розчин NH4OH. Потім додають 80-90 мл гарячої води, перемішують і залишають суміш нна 3-5 хв. За цей час готують все для фільрування (великий стакан для фільтрату, лієчку та беззольний фільтр для

97

фільтрування крупнозернистих осадів – “біла або рожева стрічка”.

98

Спочатку зливають на фільтр розчин над осадом, промивають??осад декантацією 3-4 рази (використовують щоразу по 5-10 мл гарячої води), потім кількісно переносять осад на фільтр, змиваючи його невеликими порціями води, протирають стакан і паличку шматочком беззольного фільтру, який теж

99

вміщують потім у ту ж лієчку.

100

Промивають осад на фільтрі 5-8 разів гарячою водоою, в кінці промивання

101

роблять пробу на повноту промивання (на вміст в останніх краплинах

102

промивнних вод іонів SO42- - додають ВаCl2.

Після досягнення повноти промивання лієчку з??осадоом накривають

103

фільтрувальним папером і ставлять в сушильну шафу на прибл. 1 год. Сухий

104

осад із фільтром переноосять у доведений пр жарюванням до сталої ваги і

о

105

зважений фарфоровий тигель. Тигель з осадом прожарюють кілька разів при

106

900-1000о у муфелі, доводятть до сталої ваги.Перед зважуванням кожний раз

охолоджують тигель в ексикаторі. Знаходять масу Fe2O3 (від маси тигля з

Fe2O3 відняти масу тигля) та розраховують кількість заліза. M(Fe2O3) - 2M(Fe)

m(Fe2O3) - m(Fe)

EMBED Equation.3 (г)

107

Контрольні запитання

108

1. Закінчити??рівняння реакцій, що??застосовуються в гравіметричному аналізі

109

для розкладу проб, осадження елементів:

FeS2 + HNO3 + Br2 + H2O SYMBOL 174 \f "Symbol"

110

FeS2 + O2 SYMBOL 174 \f "Symbol"

111

FeS2 + HNO3 SYMBOL 174 \f "Symbol" Fe +??HCl SYMBOL 174 \f "Symbol"

112