- •Кислотно-основне титрування. Визначення концентрації та масової частки кислот, основ та солей, які гідролізують. Суть методу кислотно-основного титрування
- •Особливості титрування в неводних розчинах.
- •Побудова кривих методу протолітометрії.
- •Індикаторна похибка титрування.
- •Гідрокалієва (воднева) похибка титрування
- •Гідроксильна похибка титрування.
- •Кислотна похибка титрування.
- •Основна похибка титрування.
- •Практичне застосування методу кислотно-основного титрування.
- •Індикатори методу нейтралізації.
- •Для найбільш часто використовуваних індикаторів величини рТ:
- •Фактори, що впливають на покази індикатора.
- •Приготування титрованого розчину за точною наважкою вихідної речовини (первинний стандарт).
- •Встановлення титру розчину за допомогою стандартної речовини (вторинний стандарт або розчин із встановленим титром).
- •Вимоги до стандартних речовин.
- •Виготовлення титрованих розчинів по “фіксаналу”.
- •Класифікація титриметричних методів
- •Вимоги до реакції в титриметрії
- •Техніка титриметрії
- •Види титриметричних визначень
- •Пряме титрування
- •Зворотнє титрування
- •Непряме титрування (замісникове)
- •Реверсивне титрування.
- •Розрахунки в титриметрії
- •Визначення хлоридної кислоти
- •Визначення натрій карбонату
- •Визначення натрій гідроксиду і натрій карбонату при сумісній присутності
- •Визначення вмісту аміаку в нашатирному спирті
- •Визначення солей амонію
- •Визначення ацетатної кислоти
- •Визначення гексаметилентетраміну (уротропіну)
- •Джерела інформації:
Індикатори методу нейтралізації.
Реакція нейтралізації не супроводжується видимими змінами, наприклад, зміною забарвлення розчину. Тому для фіксування т.е. до титрованого розчину додають індикатор. В т.е. розчин набуває певного значення рН. Індикаторами в методі кислотно-основного титрування є речовини, забарвлення яких змінюється в залежності від зміни величини рН. Тому ці речовини називаються кислотно-основними індикаторами. Забарвлення кожного з індикаторів змінюється всередині вузького інтервалу значень рН, причому цей інтервал залежить тільки від природи реагуючих між собою кислоти і основи.
До індикаторів висуваються наступні вимоги:
1) забарвлення індикатора при близьких значеннях рН повинно добре відрізнятися;
2) зміна забарвлення індикатора повинна відбуватися різко в невеликому інтервалі значень рН;
3) забарвлення індикатора повинно бути якомога більш інтенсивне;
4) кількість лугу або кислоти, необхідна для зміни забарвлення індикатора, повинна бути настільки мала, щоб не спотворювалися результати титрування;
5) зміна забарвлення індикатора повинна бути оборотнім процесом.
Всі ці вимоги дуже обмежують вибір індикаторів. Число застосовуваних індикаторів таким чином є близько 20. Дуже велике значення має правильний вибір індикатора при титруванні.
У 1894р. Оствальдом була створена іонна теорія індикаторів. Індикатори в методі кислотно-основного титрування це слабкі кислоти або основи, у яких неіонізовані молекули та іони мають різне забарвлення.
HInd ↔ H+ + Ind-
лакмус червоне синє
фенолфталеїн безбарвне малиново-рожеве
У лакмусу обидві його форми є забарвлені. Такі індикатори називаються двоколірними; у фенолфталеїну – одна форма забарвлена, а друга безколірна, то такий індикатор називається одноколірним.
Зміна забарвлення індикатора відбувається в кислому або лужному середовищі, внаслідок домінування кислотної чи основної форм індикатора.
Відповідно, іонна теорія індикаторів дуже просто і наочно пояснює причину зміни забарвлення індикаторів під впливом введення в розчин Н+ або ОН-. Важливою перевагою її є також те, що вона допускає кількісну інтерпретацію. Однак вона не пояснює всіх властивостей індикаторів. Наприклад, виявилося, що забарвлений органічний розчин залежить від будови їх молекул і що, відповідно, змінитися забарвлення може тільки в результаті яких-небудь внутрішньо молекулярних перегрупувань, які змінюють будову індикаторів. В результаті ряду досліджень виникла хромофорна теорія індикаторів.
Її назва зумовлена тим, що забарвлення органічних сполук пояснюється наявністю в молекулах особливих атомних груп, які називаються хромофорами. До них належать:
нітрогрупа 0 = N →, яка може перетворюватися в групи НО – N →;
азогрупа – N = N - , яка може перетворюватися в = N – NН -.
Дуже важливим хромофором є сполуки з хіноїдною структурою:
бензольна хіноїдна
Утворення хіноїдної структури з бензольної є часто причиною зміни забарвлення індикаторів згідно хромофорної теорії. Крім перерахованих вище груп до хромофорів належать декілька близько розміщених одна до другої карбонільних груп С = 0 або подвійних зв’язків і т.п.
На забарвлення органічних сполук впливає також присутність іншого роду груп, які називаються ауксохромами. Самі вони не надають забарвлення, але їх присутність сумісно з хромофорами посилює дію останніх, викликаючи глибшу інтенсивність забарвлення.
Важливі ауксохроми: - ОН, - NH2, а також їх похідні, які містять різні радикали – OCH3, -N(CH3)2, - N(C2H5)2 і т.д.
Зміна забарвлення відбувається внаслідок ізомерного перетворення, тобто внутрішньо молекулярного перегрупування, яке змінює будову індикатора.
Наприклад, n-нітрофенол.
-
О
жовтий
-
ОН
безколірний
О ← N = О О ← N – O – H
Саме утворення хіноїдної структури і є причиною зміни забарвлення паранітрофенолу при підлужнюванні розчину.
Отже, іонна і хромофорна теорія по-різному висвітлюють процеси, які відбуваються з індикаторами.
В процесі розвитку науки обидві теорії були об’єднані в єдину Іонно-хромофорну теорію індикаторів.
O ← N = O O ← N – O – H O ← N – O-
Отже, в рівнянні n-нітрофенолу поряд з рівновагою (І) таутометрії між обоматаутометричними формами повинна також існувати рівновага іонізації (ІІ).
Додавання кислоти зміщує рівновагу ліворуч, а додавання лугу праворуч.
Зміна забарвлення індикатора відбувається внаслідок ведення у розчин Н+ - або ОН- - іонів. Але введення цих іонів, очевидно, змінює рН розчину.
Згідно іонно-хромофорної теорії індикаторів:
|
|
|
| ||
|
|
|
|
Hind0 ↔ Hind ↔ H+ + Ind-
кислотна основна
форма форма
HInd0 і HInd - дві різні таутомерні форми індикатора.
До кожної з рівноваг можна застосувати закон діючих мас:
а) для рівноваги І
= ;
б) для рівноваги ІІ
= .
Перемножуючи почленно обидва ці рівняння, отримуємо:
= К
або, пам’ятаючи, що [Ind-] = Cосн.ф., [HInd0] = Cкисл.ф. запишемо
Величина К називається уявною константою іонізації індикатора. Знайдемо з цього рівняння концентрацію [Н+]:
звідси
рК – показник індикатора рК = - lgK.
Рівняння це є основним рівнянням теорії індикаторів, оскільки виражає залежність між забарвленням індикатора і величиною рН розчину.
Дійсно, коли додають декілька крапель індикатора до розчину з деяким значенням рН, то повинно встановитися відповідне значення відношення Скисл.ф./Сосн.ф.. Але обидві форми мають різне забарвлення , тому від величини вказаного відношення буде залежати відтінок забарвлення, якого набуває розчин, внаслідок присутності індикатора в цих двох формах.
Оскільки показник рК представляє собою величину постійну для даного індикатора (при незмінній t0), то при любій зміні рН розчину повинно змінюватися відношення Скисл.ф./Сосн.ф.. Однак далеко не всяка зміна цього відношення сприймається як зміна забарвлення. Людське око має обмежену здатність до сприйняття забарвлення і звичайно перестає помічати присутність одної із забарвлених форм, якщо концентрація приблизно в 10 разів відрізняється одної форми по відношенню до другої.
Внаслідок цього, забарвлення будь-якого індикатора змінюється не при всякій зміні рН, а лише в середині визначеного інтервалу рН, який називається інтервалом переходу індикатора. Інтервал переходу простягається звичайно на одну одиницю рН в ту чи другу сторону від величини рК індикатора, тобто інтервал переходу рН ≈ рК ± 1.
З проміжних відтінків забарвлення індикатора найбільше цікавим є той відтінок, при якому закінчують титрування.
Те значення рН, при якому закінчується титрування з даним індикатором, називається його показником титрування і позначається через рТ.