Кривая титрования(вариант_6)
.docМинистерство образования Российской Федерации
Ярославский Государственный Технический Университет
Кафедра «Аналитической химии и контроля качества продукции»
Проверил:
Кузьмичев О.В.
С оценкой _________
Дата:«___»________2009
Расчетно-графическая работа по теме:
«Расчет и анализ кривой кислотно-основного титрования с использованием ЭВМ».
Вариант №6.
АХ.0107. 020101.006.РГР
Выполнила:
Студент группы ХТХ-29
Куренкова К.А._________
Ярославль 2009
1. Краткая теория.
В процессе любого титрования изменяются равновесные концентрации определяемого вещества, реагентов и продуктов реакции.
Графическое изображение изменений концентраций веществ в процессе титрования называют кривой титрования.
На оси ординат откладывают либо равновесную концентрацию одного из веществ - тогда имеют дело с линейной.кривой титрования, либо логарифм этой концентрации - тогда получают логарифмическую кривую титрования.
На оси абсцисс можно откладывать объем добавленного титранта (реагента) Vтитр или отношение этого объема к объему титранта, содержащему стехиометрическоe количество реагента Vтитр(стехиом).
В титриметрическом анализе более широкое применение получили логарифмические кривые титрования.
Отрицательный логарифм (при основании 10) концентрации известен как р функция. Кривые титрования дают возможность проследить за изменением р-функции в различные моменты титрования, определить рН в точке эквивалентности, изучить влияние различных факторов (температуры, концентрации реагирующих веществ и др.) на характер кривой титрования, установить конец титрования и, самое главное, сделать правильный выбор индикатора.
Точка эквивалентности - это такая точка в процессе титрования, в которой количество прибавленного титранта эквивалентно количеству анализируемого вещества.
Для аналитика большое значение имеет форма кривой титрования и, особенно величина скачка р - функции вблизи точки эквивалентности, поскольку эти факторы определяют, насколько легко и правильно можно зафиксировать конечную точку титрования. Как правило, конечную точку титрования легче всего зафиксировать при больших изменениях р - функции, происходящих в небольшом интервале объемов реагента.
Резкое изменение р - функции (ординаты) вблизи точки эквивалентности называют скачком титрования.
Величину сказка титрования связывают с величиной систематической погрешности; возникающей вследствие несовпадения точки конца титрования с точкой эквивалентности, которая может быть допустима при данном титриметрическом определении.
Чтобы погрешности не превысили ± 0,1 %, точкой начала скачка считают точку кривой титрования, когда недотитровано 0,1 % определяемого вещества, а точкой конца скачка - точку, когда добавлен избыток в 0,1 % от стехиометрического количества реагента.
Задание:
Опред. в-во |
KA |
CA, Моль/л |
VA, Мл |
Титрант |
СТ, Моль/л |
Vтитранта, мл |
|||||||
HСООН |
1,77*10-4 |
0,1120 |
25 |
KOH |
0,1230 |
4 |
8 |
12 |
16 |
19 |
22 |
23 |
27 |
2. Кривая титрования слабой кислоты щелочью.
В основе расчета кривой титрования лежит реакция:
НСООН + КОН = НСООК + Н2О
НСООН + ОН- = НСОО- + Н2О
НСООН - слабая кислота ; НСОО- - сопряженное основание
2.1 Вычисление pH раствора до начала титрования.
В водном растворе ионизация слабой кислоты определяется константой Ка, т.е. имеет место сосуществование слабой кислоты и сопряженного с ней основания.
HСООН + H2O НСОО- + H3O+
2.2 Вычисление pH раствора в процессе титрования до точки эквивалентности.
При добавлении титранта КОН равновесие протонного переноса смещается вправо вследствие взаимодействия КОН с H3O+ . Система представляет раствор кислотно-основной пары, НСООН и НСОО- , в которой по мере титрования уменьшается концентрация кислоты и увеличивается концентрация сопряженного основания. Такие растворы обладают свойством буферной системы, и кислотность рассчитывается по формуле:
-
Vтитр=4 мл.
-
Vтитр=8 мл.
-
Vтитр=12 мл.
-
Vтитр=16 мл.
-
Vтитр=19 мл.
-
Vтитр=22 мл.
-
Вычисление pH в точке эквивалентности.
Когда слабая кислота полностью оттитрована, в растворе присутствует соль НСООК. Катион К+ не проявляет кислотно-основных свойств, а анион НСОО- обладает свойствами сопряженного основания, и кислотность раствора определяется концентрацией основания и его величиной Кв.
НСОО- + H2O HСООН + OН -
Объем титранта в точке эквивалентности вычисляют по формуле:
-
Вычисление pH раствора после точки эквивалентности.
Vтитр=27 мл.
-
Расчет двух точек скачка титрования.
-
Оттитровано 99,9 %.
;
б) Оттитровано 100,1%.
Зависимость pH раствора от количества добавленного титранта
3. Анализ кривой титрования
Кривая титрования раствора муравьиной кислоты с С(НСООН)=0,1120 моль/л раствором гидроксида калия с С(KOH)=0,1230 моль/л характеризуется следующими особенностями:
3.1. В точке эквивалентности pH не совпадает с точкой нейтральности и лежит в щелочной области; pHт.э=8,259.
-
Кривая имеет несимметричный вид относительно точки эквивалентности.
-
Изменение pH вблизи точки эквивалентности менее резкое по сравнению с титрованием сильной кислоты: величина скачка составляет 4.95 единицы pH в пределах от 6,09 до 11.04.
-
Скачок титрования находится как в кислотной, так и в щелочной области. Сдвиг скачка титрования большей частью в щелочную область обусловлен буферным действием смеси НСООН и НСООK и щелочной средой раствора НСООK в точке эквивалентности. Для фиксирования точки эквивалентности можно использовать индикаторы, интервал перехода окраски которых лежит в пределах от 6,09 до 11.04 единиц pH.
Индикатор |
Интервал pH |
PT |
Метиловый красный |
4,4-6,2 |
5,3 |
n-Нитрофенол |
5,6-7,6 |
6,6 |
Бромтимоловый синий |
6,0-7,6 |
6,8 |
Феноловый красный |
6,8-8,0 |
7,4 |
Нейтральный красный |
6,8-8,0 |
7,4 |
Крезоловый пурпурный |
7,4-9,0 |
8,2 |
Тропелин ООО |
7,6-9,0 |
8,3 |
Тимоловый синий |
8,0-9,6 |
8,8 |
Фенолфталеин |
8,2-10,0 |
9,1 |
Тимолфталеин |
9,4-10,5 |
10,0 |
Нильский голубой |
10,1-11,1 |
10,6 |
Наилучшим индикатором является Тропелин ООО, т.к. его pT=8,3 наиболее близок к pH в точке эквивалентности.
4. Расчёт индикаторной ошибки
Т.к. в точке эквивалентности pH раствора равна 8,259, а pT индикатора тропелин ООО равен 8,3, то в данном титровании при использовании индикатора тропелин ООО присутствует гидроксидная ошибка, т.е. в по окончании титрования в растворе присутствует избыток гидроксид-ионов.
5. Литература.
5.1 Крешков А.П. Основы Аналитической химии т.2 М: «Химия».1965.
5.2 Васильев В.П. Аналитическая химия ч.1 М. «Высшая школа». 1989.
5.3 МУ 32-50-98. Методические указания к самостоятельной работе студентов по расчету и анализу кривой титрования с использованием ЭВМ. ЯГТУ., Ярославль 1998.