Analitik kimyo

1.2. Kislota-asosli titrlash.
Sulfat kislota eritmasi o’yuvchi natriy bilan titrlansa, ekvivalent nuqtada muxit neytral, ya’ni pH=7 bo’ladi, chunki reaktsiyada xosil bo’lgan Na₂SO₄ neytral muxitga ega. Kislota va ishqorning ekvivalent miqdorini bir-biriga qo'shganda xosil bo’lgan tuz eritmasi hamma vaqt neytral muxitli bo’lavermaydi. Eritmaning ekvivalent nuqtasidagi pH ning qiymati titrlanadigan kislota va asoslarning tabiatiga bog’liq. Aksariyat hollarda titrlash jarayonida xosil bo’ladigan tuzning gidrolizlanishiga bog’liq ravishda ekvivalent nuqta kislotali yoki ishqoriy muxitda bo’ladi. Ana shunday hollarda titrlashni pH=7 da emas, balki pH<7 yoki pH>7 qiymatlarda tugallashga to’g’ri keladi. shuning uchun xar qaysi hollarda shu titrlashning ekvivalent nuqtasi yaqinidagi yoki ekvivalent nuqtasining o’zidagi pH qiymatida o’z rangini o’zgartiradigan indikator tanlash muxim axamiyat kasb etadi.
Xajmiy analizda kuchli va kuchsiz kislotalar kuchli asoslar bilan, kuchli va Kuchsiz ishqorlar kuchli kislotalar bilan titrlanadi. Kuchsiz kislotalarni Kuchsiz asoslar bilan (yoki aksincha) titrlash kam qo’llaniladi, chunki bunda ekvivalent nuqtasida eritmaning pH i keskin o’zgarmaydi.
Eritma pH ining titrlash jarayonida qo’shilgan ishchi eritmaning miqdoriga qarab o’zgarishini grafik tarzda ifodalash mumkin, xosil qilingan grafik titrlash egri chizig’i deb ataladi. Ekvivalent nuqtasi yaqinida unda keskin o’zgarish («sakrash») paydo bo’ladi. Agar bitta titrlash jarayonida bir necha ekvivalent nuqtalar mavjud bo’lsa, ularga mos ravishda grafikda o’shancha sakrashlar paydo bo’ladi. Indikatorlarni to’g’ri tanlash uchun titrlash egri chiziqlaridan foydalaniladi hajmiy analizda qo’llaniladigan titrlashning ba’zi bir ko’rinishlari bilan tanishib chiqamiz.

Kuchli kislotani kuchli ishqor bilan (yoki aksincha) titrlash.

Aytaylik, 0,1 n HC1 eritmasini 0,1 n NaOH eritmasi bilan titrlaylik. HCl ning xar bir molekulasi dissotsiyalanish natijasida bitta H⁺ ionini bergani uchun 0,1 n dastlabki kislotaning 1 litrida vodorod ionlarining umumiy kontsentratsiyasini 0,1 yoki 10^-1 mol (ion), bunday eritmaning pH i esa 1,0 ga teng bo’ladi. HCl ning 30% i titrlangandan keyin N ionlari dastlabki miqdorining 0,1 qismi, ya’ni 1 l da 0,01 yoki 10^-2 mol (ion) qoladi, eritma pH i esa 2,0 ga teng bo’ladi. 99% HCl neytrallanganda pH=3,0 ga, 99,9% kislota neytrallanganda esa 4,0 ga teng bo’ladi. HCl ishqor bilan to’liq neytrallangan paytida titrlanayotgan eritmada faqat NaCl bo’ladi, bunday eritmaning pH i 7 ga teng, chunki NaCl tuzi gidrolizga ushramaydi:
HCl + NaOH = NaCl + H₂O
Titrlash egri chizig’ini yasash uchun abtsissalar o’qiga ishchi eritma NaOH ning ekvivalent massasiga nisbatan olingan foiz miqdorlari, ordinatalar o’qiga esa pH qiymatlari qo’yiiadi. Titrlashning boshida NaOH eritmasining 90% i HCl ga qo’shilganda pH qiymati juda kam o’zgaradi: qolgan 10% eritma qo’shilganida, ya’ni ekvivalent nuqtasiga yaqinlashgan sari pH qiymati keskinroq ortadi. Bu nuqtada egri chiziq pasayadi, bu hol HCl ning hammasi neytrallanib bo’lganini ko’rsatadi. Shundan keyin NaOH eritmasi qo’shilganda pH qiymati avval keskin, so’ngra sekin o’zgaradi. HCl va NaOH eritmalarining kontsentratsiyasi 0,1 n bo’lganida pH qiymati ekvivalent nuqtasida 4,0 dan 10,0 gasha o’zgaradi. Titrlash jarayonidagi pH qiymatining o’zgarishi ko’rsatishisha, rang o’zgarish soxasi
pH ning 4,0 -10,0 gasha bo’lgan indikatorlardan, , metiloranj, metilqizil,
neytral-qizil, lakmus va fenolftalindan indikator sifatida foydalanish mumkin. Ulardan foydalanilganda titrlashdagi xato 0,2% dan oshmaydi, ya’ni analizda yo’l qo’yiladigan xatolar uncha katta bo’lmaydi.
Kuchsiz kislotani kuchli ishqor bilan yoki kuchli kislotani Kuchsiz ishqor bilan titrlash.
Kuchsiz kislotani kuchli ishqor bilan va aksincha titrlashda
CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O
ekvivalent nuqtada muxit rcaktsiyasi CH₃COONa ning gidrolizlanishi tufayli ishqoriy bo’ladi: CH₃COO^- + HOH = CH₃COOH + OH^- titrlash egri chizig’ida sakrash interval pH=7,8 dan boshlanadi va pH=10,0 da tugallanadi. Ekvivalent nuqtasi ishqoriy muxitda (pH=8,9). Bu holda pH=7,0 da o’z rangining o’zgartiradigan indikatorlar ishlatish kerak. Titrlash ko’rsatkichi (ya’ni indikator o’z rangini o’zgartiradigan pH) pH=9 ga teng bo’lgan fenolftalein shunday indikatordir. Masalan, 0,1 n CH₃COOH eritmasi 0,1 n NaOH eritmasi bilan titrlanganda ekvivalentlik paytida pH 8,87 bo’lgan 0,1 n CH₃COOH eritmasi xosil bo’ladi. Bu fenolftaleinning pH titrlash ko’rsatkichiga deyarli to’g’ri keladi. Timolftalein ham ana shunday maqsadda ishlatilishi mumkin.
Bu yerda metiloranj va metil-qizil indikatorlarini ishlatib bo’lmaydi, chunki ulaming titrlash ko’rsatkichi titrlash egri chizig’idagi sakrash intervaliga kirmaydi.
Titrlash ko’rsatkichi 4 ga teng bo’lgan metiloranj qo’llanilganda titrlash xatosi 50% atrofida bo`lar edi.
Kuchsiz asosni kuchli kislota bilan yoki kuchli asosni kuchsiz kislota bilan titrlash.
Kuchsiz asosni kuchli kislota bilan yoki aksincha titrlanganda ekvivalent nuqtasida muxit reaktsiyasi kislotali bo`lib, bunday eritmaning pH i 7 dan kichik bo’ladi: NH₄OH + HCl = NH₄Cl + H₂O xosil bo’lgan tuzning gidrolizlanishi natijasida eritmadagi N ionlarining kontsentratsiyasi ortadi:
NH₄⁺ + HOH = NH₄OH + H⁺
Bu holda titrlashni kislotali muxitda tugallash kerak, chunki pH qiymatining sakrashi 4 dan 6,2 gasha bo’lgan shegarada yotadi, ekvivalent nuqtasi esa pH=5,l da bo’ladi. Bu yerda o’z rangini pH<7,0 da o’zgartiradigan indikatorlargina qo’laniladi. Ko’proq to’g’ri keladigan indikatorlar metiloranj va metil qizildir. Masalan 0,1 n NH₄OH eritmasi 0,1 n HCl eritmasi bilan titrlanganda ekvivalent nuqtasida pH i 5,12 ga teng 0,1 NH₄Cl eritmasi xosil bo’ladi. Bu metiloranj bilan metil qizilning titrlash ko’rsatkichlariga deyarli mos keladi.
Kuchsiz asos bilan Kuchsiz kislotalarni titrlash. Kuchsiz kislota eritmasini kuchli ishqor eritmasi bilan titrlashda olingan titrlash egri chizig’ining sakrash intervalida pH ning ishqoriy muxitga to’g’ri keluvchi qismining qisqarishi kuzatiladi.
Kuchsiz kislota Kuchsiz asos bilan neytrallanganda sakrash intervallning ham kislotali ham ishqoriy muxit tomonlaridan qisqarishini kuzatish mumkin. Buning natijasida titriash chizig’idagi pH ning sakrash intervali deyarli yo`qotiladi.
Ana shu sababga ko’ra Kuchsiz kislotani Kuchsiz asos bilan neytrallashdan hajmiy analizda foydalanib bo’lmaydi.
Ko’p asosli kislotalarni (yoki ko’p negizli asoslarni pHi) titrlash.
Ko’p asosli kislotalar (H₃PO₄ H₂SO₃ kabilar), shuningdek, ko’p negizli asoslar (Ba(0H)₂ Mg(OH)₂ kabilar) ning elektrolitik dissotsiyalanishi bosqich bilan boradi.
1. H₃PO₄ H₂PO₄^- + H⁺
2. H₂PO₄^- HPO₄^2- + H⁺
3. HPO₄^2- PO₄^3-+H⁺
Birinchi bosqishda xosil bo’lgan H⁺ ionlari ikkinchi va uchinchi bosqishlardagi muvozanatlarni chapga siljitadi, shuning uchun ham fosfat kislotaning dissotsilanishi 1-bosqichdayoq to’xtab qoladi. Ortofosfat kislotani KOH eritmasi bilan titrlashda avvalo kislota eritmasidagi H⁺ ionlari neytrallanadi. H₃PO₄ kislota dissotsiatsiyasining 1- bosqichida xosil bo’lgan H⁺ ionlari neytrallanib bo’lgandan so’ng titriash egri chizig’ida pH ning sakrab o’zgarishi kuzatiladi. Titriash davom ettirilaversa kislota dissotsilanishining
2-bosqichida xosil bo’lgan H⁺ ionlari neytrallanadi va neytrallash egri chizig’ida 2-marta pH ning sakrab o’zgarishi kuzatiladi. Titrlash davom ettirilgani bilan pH ning 3-marta sakrab o’zgarishi kuzatilmaydi, chunki K₃PO₄ tuzining va o’yuvchi kaliyning ishqoriyligi bir-biriga yaqin. Shunday qilib, ko’p asosli kislotalar (yoki ko’p negizli asoslar) ning titriash egri chiziqlarida bir necha burilishlar mavjud bo’ladi va bu ularning dissotsiatsiyasining turli bosqishlariga to’g’ri keladi. Lekin, ko’pincha ana shu burilishlar ba’zan uncha aniq bo’lmaydi. (xususan ikkinchi va uchinchi ekvivalent nuqtalariga mos keluvchilari).
Ba’zan esa pH ning o’zgarishi keskin va aniq bo’ladi. Undan foydalanib titrlashning oxirgi nuqtalarini topish munikin hajmiy analizda ortofosfat kislotaning titrlanishi quyidagicha bajariladi:
a) N₃PO₄ ni KH₂PO₄ ga qadar titrlash. Kislota eritmasiga 1-2 tomchi metiloranj tomiziladi va u o’yuvchi kaliy eritmasi bilan standart eritmadagi singari rang paydo bo’lguncha titrlanadi. 0,1 M KH₂PO₄ kaliydigidrofosfatning metiloranj tomizilgan eritmasi standart eritma vazifasini o’taydi.
b) Na₃PO₄ ni KH₂PO₄ ga qadar titrlash. Kislota eritmasiga 1-2 tomchi fenolftalein va mo’l miqdorda NaCl eritmasidan quyilib, bir oz olcha rang paydo bo’lguncha titrlanadi.