3.2. Кислотно-основне титрування

Метод базується на використанні протолітичних реакцій, зокрема, для водних розчинів - реакції

Н₃О⁺ + ОН^-  2Н₂О

Метод дозволяє визначати концентрацію багатьох неорганічних та органічних речовин, що володіють кислотно-основними властивостями.

Розрізняють ацидиметричне (титрант - кислота) та алкаліметричне (титрант - основа) титрування. Можливість кислотно-основного титрування й підбір індикатора здійснюють за допомогою кривих титрування, які будують в координатах рН - об’єм (частка) титранта.

При титруванні кислотами та основами користуються різними методами встановлення точки еквівалентності. Найбільш широко використовуються для цього різні органічні речовини, які мають характер кислот чи основ і змінюють своє забарвлення в залежності від величини рН розчину.

Основною вимогою при виборі індикатора є близькість значень показника титрування індикатора (рТ) і рН точки еквівалентності. Таким чином, для вибору індикатора необхідно, перш за все, скласти рівняння реакції і підрахувати рН розчину в точці еквівалентності. Далі знаходять індикатор, в якого величина рТ якомога ближча до величини рН в точці еквівалентності. У принципі задовільні результати титрування можна отримати і для тих індикаторів, значення інтервалу переходу забарвлення яких попадає в межі стрибка титрування.

Як робочі титровані розчини, найчастіше використовуються сильні кислоти й основи. Шляхом безпосереднього титрування можна визначити наступні групи електролітів: сильні і слабкі основи, солі слабких кислот і сильних основ і, аналогічно, сильні й слабкі кислоти, а також солі слабких основ і сильних кислот. Деякі речовини зручніше визначати методами непрямого титрування.

3.2.1.Вихідні речовини. Приготування робочого розчину бури

Як вихідні речовини найчастіше використовують буру, карбонат натрію, оксид меркурію, йодат натрію, оксалат натрію та ін.

Розглянемо детальніше властивості бури (Na₂B₄O₇10H₂O), як вихідної речовини. При взаємодії розчину бури із соляною кислотою проходить реакція:

Na₂B₄O₇ + 7H₂O = 2NaOH + 4H₃BO₃

2NaOH + 2HCl = 2NaCl + 2H₂O

Na₂B₄O₇ + 2HCl + 5H₂O = 2NaCl + 4H₃BO₃

Перевага бури, як вихідної речовини, у великій еквівалентній масі:

М_екв =f  M_r = 0,5 381,42=190,71 г

Недоліком бури є те, що десяти водна сіль при зберіганні поступово втрачає частину кристалізаційної води й склад такої вивітреної солі не відповідає хімічній формулі; тому буру потрібно перекристалізувати перед тим, як використати її для встановлення концентрації кислоти.

Для приготування 250 мл розчину бури з концентрацією 0,1 моль-екв/л необхідно на аналітичних терезах відважити потрібну кількість бури, вирахувану з формули:

m=0,1250381,4/21000 = 4,7678 г,

тобто наважка має дорівнювати 4,7678 г.

Наважку зважують в стакані ємністю 100-150 мл, приливають в стакан 30-50 мл гарячої води і переносять через лійку в мірну колбу ємністю 250 мл. Стакан і лійку промивають декілька раз водою, збираючи промивну воду в ту ж мірну колбу. Потім доводять розчин водою до мітки і добре перемішують вміст колби. Точну концентрацію (в моль-екв/л) приготованого розчину вираховуємо за формулою:

3.2.2. Приготування розчину хлоридної (соляної) кислоти.

Спочатку готують приблизно 0,1 моль-екв/л розчин кислоти, а точну концентрацію її потім встановлюють за якою-небудь вихідною речовиною (наприклад, бурою).

Кількість кислоти, необхідної для приготування 500 мл 0,1 моль-екв/л розчину, підраховують так. Концентрована кислота ( 1,19 г/см³ ) є приблизно 37%-ною, тобто в 100 г такої кислоти міститься 37 г HCl.

Молекулярна маса кислоти дорівнює 36,46, тому для приготування 500 мл 0,1 моль-екв/л розчину потрібно взяти 1,823 г HCl.

Така кількість HCl міститься приблизно в 5 г концентрованої кислоти .

Концентровану кислоту зручніше міряти, ніж важити. Для визначення об'єму знайдену масу ділять на питому густину :

V =  4,4 мл.

Таким чином, для приготування 500 мл приблизно 0,1 моль-екв/л хлористоводневої кислоти відмірюють циліндром чи мензуркою 4,4 мл концентрованої кислоти і доводять водою об’єм до 500 мл.