12.Методы нейтрализации при титриметрическом анализе. Виды индикаторов. Что такое «хромофор и ауксохромы»? теория цветности.

В основе методов нейтрализации,лежат реакции нейтрализации. H⁺+OH^-=H₂O. Методом нейтрализации определяют количество кислот, оснований, а также некоторых солей.

Нейтрализации методы позволяют определять содержание кислоты титрованием раствором основания (например,NaOH,KOH)известной концентрации(ацидометрия) и содержание основания титрованием раствором кислоты(например,HCl). известной концентрации(алкалиметрия). 

  Титрование кислот и оснований обычно выполняют в водной среде. В некоторых случаях титрование целесообразно осуществлять в среде органических растворителей, где сила кислот и оснований может быть иной, чем в водной среде (см. также Кислоты и основания).Нейтрализации методы широко применяются при химическом контроле многих производств, при научных исследованиях и др.

n(X)=C(X)V(X)-C(T)V(T); C(X) и C(T) исходные концентрации титруемого вещества и титранта.

V(X) и V(T) –объёмы титруемого вещества и титранта.

C(X)=n(X)/ (V(X)+ V(T)) – начальная концентрация. pH = -lg{(C(X)V(X)-C(T)V(T))/ (V(X)+ V(T))} – расчет рН до ТЭ.;

Если рН < 7 кислая среда, тогда pH =14 -lg{(C(X)V(X)-C(T)V(T))/ (V(X)+ V(T))}

Для установления конечной точки титрования обычно применяют различные индикаторы химические, четко изменяющие свою окраску. В случае мутных или окрашенных анализируемых растворов применяют инструментальные и визуальные методы установления конечной точки титрования (потенциометрические, кондуктометрические и др. методы).

Индикаторы химические - вещества, введение которых в анализируемый раствор позволяет установить конец химической реакции или концентрацию водородных ионов по легко заметному признаку. Их используют главным образом в титриметрическом анализе для установления точки эквивалентности (конечной точки титрования). В присутствии И. х. в этой точке (или вблизи от неё) могут наблюдаться изменение цвета, появление или исчезновение мутности, свечение и т. д., обусловленные изменением определённого свойства исследуемого раствора. Индикаторы химические делят обычно на 5 групп: кислотно-основные; окислительно-восстановительные; комплексонометрические; адсорбционные; хемилюминесцентные.

Существуют кислотно-основные, окислительно-восстановительне. Осадительные, металлохромные, адсорбционные, хемилюминесцентные,экранирующие , экстракционные и другие индикаторы.

Кислотно-основные индикаторы различаются по строению:- на основе азосоединения (азогруппа

-N=N-) , метил оранж, метил желтый,ализлин желтый,метил красный, существуют нитроиндикаторы(содеражт нитро группы(рис1)) Кислотно-основные индикаторы — вещества, изменяющие свою окраску при изменении водородного показателя (pH) среды. Эти И. х., рассматриваемые как слабые органические кислоты или основания, используют в нейтрализации методах, а также при определении pH методом колориметрии. Интервал значений pH (интервал перехода), в котором наблюдается изменение окраски, связан с константой диссоциации индикатора (pK) соотношением pH = pK ± 1. При проведении анализа индикаторы выбирают таким образом, чтобы интервал перехода окраски включал то значение pH, которое раствор должен иметь в точке эквивалентности.

Наиболее часто анализы методом нейтрализации проводят с метиловым оранжевым (интервал перехода 3,1—4,4), метиловым красным (4,2—6,3), фенолфталеином (8,0—9,8)(рис 2). Кроме индивидуальных И. х., применяют так называемые смешанные индикаторы — смеси двух И. х. (например, тимоловый синий + фенолфталеин), которым свойственно отчётливое изменение окраски в узком интервале перехода (до 0,2 единицы pH). К кислотно-основным относятся также индикаторы химические: флуоресцентные (например, a-нафтиламин, акридин), в присутствии которых появляется, исчезает или изменяется цвет флуоресценции мутных или сильно окрашенных растворов при их освещении ультрафиолетовыми лучами; универсальные — смеси нескольких И. х. с различными интервалами перехода, многократно изменяющие свою окраску при разных значениях pH и используемые для приближённых определений этого показателя.

Окислительно-восстановительные индикаторы — вещества, способные окисляться или восстанавливаться в определённых интервалах значений окислительного потенциала и изменять при этом свою окраску. Эти И. х. (например, метиленовый синий, дифениламин, крахмал) используют в титриметрических методах анализа, основанных на реакциях окисления-восстановления (Комплексонометрические индикаторы — вещества, образующие с определяемыми ионами окрашенные комплексные соединения. Такие И. х., называются также металлохромными, или металл - индикаторами, используют в титриметрическом методе анализа, основанном на применении аминополикарбоновых кислот. В качестве комплексонометрических И. х. используют преимущественно водорастворимые органические красители — эриохром чёрный Т, ксиленоловый оранжевый, кислотный хром тёмно-синий и др.

Адсорбционные индикаторы — вещества, в присутствии которых в точке эквивалентности, устанавливаемой методом осаждения (например, при титровании ионов хлора стандартным раствором нитрата серебра), изменяется цвет осадка. В качестве таких И. х. применяют главным образом красители (например, эозин, флуоресцеин).

Хемилюминесцентные индикаторы — вещества, способные в точке эквивалентности светиться видимым светом и используемые при титровании сильно окрашенных растворов. К таким И. х. относятся люминол, силоксен и др.

Хромофо́ры ) — ненасыщенные группы атомов, обуславливающие цвет химического соединения. В тоже время поглощающие электромагнитное излучение независимо от наличия окраски. Так, карбонильная группа C=O является хромофором, поглощающим в области 280 нм, в то же время кетоны, содержащие С=O – бесцветные вещества.. К хромофорам относят азогруппу —N=N—, нитрогруппу —NO₂, нитрозогруппу —N=O, карбонильную группу =С=О, сопряженные системы двойных связей, хиноидные группировки и др.

Введение других групп, называемых ауксохромами  способствует углублению окраски.  группы атомов (-ОН, -NH₂, -SH и др.), сообщающие окрашенному веществу способность закрепляться на тканях, усиливающие и часто углубляющие цвет красящего вещества

Цветности теория, теория о связи цвета химических соединений с их строением. Ощущение цвета возникает при воздействии на зрительный нерв электромагнитных излучений с энергией в пределах от 2,510^-12 до 510^-12 эрг (длины волн от 400 до 760 нм). При этом совместное действие электромагнитных излучений во всём указанном интервале (называется видимой частью спектра) вызывает ощущение белого света, а раздельное действие узких пучков излучений или совокупности излучений, оставшихся после изъятия (поглощения) некоторых из них,— окрашенного (см. табл.). 

Длина волны поглощённого света , нм	Поглощаемый цвет	Наблюдаемый цвет
400-—535	Фиолетовый	Зеленовато-жёлтый
435—480	Синий	Жёлтый
480—490	Зеленовато-синий	Оранжевый
490—500	Сине-зелёный	Красный
500—560	Зелёный	Пурпурный
560—580	Жёлто-зелёный	Фиолетовый
580—595	Жёлтый	Синий
595—605	Оранжевый	Зеленовато-синий
605—730	Красный	Сине-зелёный
730—760	Пурпурный	Зелёный

  Поглощение света веществом описывается Бугера — Ламберта — Бера законом. Окраску вещества обычно характеризуют длиной волны _макс, при которой поглощение света максимально (см. также Поглощение света, Дополнительные цвета).

  Смещение _макс (при изменении строения молекулы соединения) в сторону длинных волн, сопровождающееся изменением окраски от жёлтой к красной и далее к синей и зелёной, называется углублением цвета, или батохромным эффектом; смещение _макс в сторону коротких волн — повышением цвета, или гипсохромным эффектом. Поглощение света приводит к возбуждению электронов молекул, и, в частности, молекул окрашенного вещества в видимой области спектра ( = 400—760 нм). Разность энергий основного и возбуждённого состояний определяет глубину окраски. Возбуждённое состояние молекул бесцветных веществ возникает при больших значениях энергий, чем в случае молекул окрашенных веществ. Из основных соотношения квантовой теории Е = hc/ [E —- энергия кванта излучения, h — Планка постоянная (6,6210^-27 эрг/сек), с — скорость света (310¹⁷ нм/сек)] следует, что энергию возбуждения молекулокрашенных веществ можно оценить в 35—70 ккал/моль.

13.Кривая титрования – это график зависимости pH, оптической плотности или каких-либо других характеристик титруемого раствора (ось ординат) от объема добавленного титранта (ось абсцисс). Масштаб оси абсцисс всегда линейный, а оси ординат может быть линейным или логарифмическим. Линейный масштаб удобен для тех методов контроля за титрованием (спектрофотометрия, амперометрия), в которых контролируемый параметр меняется с концентрацией линейно, а логарифмический – в случае логарифмического изменения (например, при потенциометрии с ионоселективным электродом). Логарифмический масштаб часто используют при визуальном определении конечной точки титрования, поскольку именно в этом масштабе наиболее наглядно проявляется резкое изменение свойств раствора вблизи точки эквивалентности.