Кислотно-основное титрование слабых электролитов

Слабые кислоты и основания, являясь слабыми электролитами, в водных растворах распадаются на ионы частично. В их растворах устанавливается равновесие между ионами и непродиссоциированными молекулами. Долю диссоциированных молекул называют степенью ионизации или степенью диссоциации.

Диссоциацию слабой кислоты НА можно представить следующим уравнением:

НА ↔ Н⁺ + А^-

Константа равновесия ионизации этой кислоты, исходя из закона действующим масс (ЗДМ), имеет вид:

Константу равновесия ионизации слабых кислот или оснований называют константой ионизации и обозначают:

К_а – константа ионизации кислоты (константа кислотности);

К_b – константа ионизации основания (константа основности).

Значения К_а и К_b являются количественной характеристикой силы кислоты и основания, позволяющей рассчитывать рН растворов слабых электролитов.

В справочной литературе часто приводят значения показателей констант рК для кислот и оснований, определяемых как:

рK_а = –lgK_а ; pK_b = –lgK_b

Большему значению К_а (или К_b) соответствует меньшее значе­ние рК_а (или рК_b) и большая сила кислоты (или основания).

При титровании кислот и оснований необходимо учитывать значения их констант ионизации.

Практически установлено, что при титровании 0,1 М раство­ров кислот и оснований с индикаторным фиксированием КТТ констан­та ионизации кислоты или основания должна быть не менее 10^-7 .

Если известны константа ионизации и концентрация слабой кислоты или основания и концентрация титранта, можно рассчитать рН в любой момент титрования.

Расчет рН в растворах слабых кислот, слабых оснований и буферных систем производят по следующим формулам:

для слабых кислот: рН = ½ рK_а – ½ lgС_а

для слабых оснований: pН = 7 + ½ рК_а + ½ lgC_b

для буферных систем: рН = рК_а +

где С_а – концентрация кислоты, моль/л;

С_b – концентрация соли, моль/л.

Буферные растворы представляют собой смесь слабой кислоты и соли этой кислоты, или смесь слабого основания и соли этого основания. Буфер образуется в процессе титрования слабых электролитов. Например, при титровании уксусной кислоты щелочью в раство­ре появляется ацетат-ион, который в смеси с не оттитрованной ук­сусной кислотой образует ацетатный буферный раствор (СН₃СООН, СН₃СОО^-).

Буферные системы препятствуют резкому изменению значения рН в области буферного действия при добавлении кислоты или осно­вания.

Занятие № 3

1. Тема: Кислотно-основное титрование. Титрование слабых кислот щелочами и слабых оснований сильными кислотами.

2. Цель: Изучить теорию титрования слабых кислот щело-чами и слабых оснований сильными кислотами и приобрести навыки количественного определе-ния слабых кислот и слабых оснований.

3. Целевые задачи:

3.1. Изучить теоретические основы титрования слабых кислот щелочами и слабых оснований сильными кислотами.

3.2. Научиться оценивать возможность титриметрического определения слабых кислот и слабых оснований в водных средах с визуальным фиксированием конца титрования.

3.3. Научиться проводить расчеты рН в различные моменты титрования слабых электролитов, анализировать кривые титрования.

3.4. Освоить сущность способов и методов титрования и научиться проводить их выбор для конкретного метода титриметрического определения. Выучить формулы для расчета результата титриметрического анализа.

4. План и организационная структура занятия:

4.1. Oрганизационный момент ……………………………...3 мин

4.2. Постановка цели занятия и мотивация изучения темы занятия (вступительное слово преподавателя)………...7 мин

4.3. Выявление исходного уровня знаний-умений (карти-рованный контроль)…………………...……….............10 мин

4.4. Коррекция исходного уровня знаний-умений………..40 мин

4.5. Организация самостоятельной работы студентов (целевые указания преподавателя, техника безопасности)….......5 мин

4.6. Лабораторная работа……………………….…………140 мин

4.7. Итоговый контроль: проверка результатов лабораторной ра-боты и протоколов……...……....……...........................15 мин

4.8. Заключительное слово преподавателя, указания к следующему занятию……...…………………………….5 мин

5. Задание для самоподготовки студентов:

5.1. Повторить теоретические основы кислотно-основного титрования, теорию слабых электролитов.

5.2. Изучить программный материал по данной теме, пользуясь рекомендуемой литературой и лекцией.