Выбор индикатора (общие требования).
Цвет разных форм индикатора (при различных рН) должен ясно отличаться. Лучшие цветовые переходы: красный – зеленый и фиолетовый – желтый, т.е. два дополнительных цвета, которые при смешивании дают нейтральный серый цвет. Для улучшения цветового перехода используют смешанные индикаторы с дополнительным красителем.
Показатель титрования рТ индикатора должен быть близок к рНТЭ соответствующей реакции титрования, т.е. лежать в области рН скачка титрования.
Индикатор должен давать интенсивное окрашивание раствора при его малом содержании (~ 10-4–10-5 моль/л). Для того чтобы обеспечить погрешность титрования 1% содержание индикатора в растворе должно быть как минимум в 100 раз меньше, чем концентрация определяемого протолита: СHInd 0,01CA. Если, например, титруется сильная кислота, а концентрация HInd высока, то фактически титруется смесь двух кислот, кривая титрования усложняется (см. рис. 2.3 раздел 2.6.1).
Индикаторы должны быть доступны, хорошо растворимы в воде, устойчивы к свету и воздуху, желательна обратимость окраски.
Следует отметить, что на поведение индикатора в растворах влияет ряд факторов, которые необходимо учитывать: присутствие посторонних электролитов, характер и природа растворителя, температура, окислительно-восстановительные реакции с участием индикатора (метилоранж может окисляться азотной кислотой, образуя бесцветную форму) и т.д.
2.5. Титрование слабого протолита сильным протолитом 2.5.1. Титрование слабой кислоты сильным основанием
HAc + NaOH = H2O + NaAc
Примем объем раствора кислоты V0(А) = 100 мл, концентрацию кислоты С0(А) = 0,1 М, концентрацию титранта – основания Ст = 0,1 М, объем титранта Vт – переменная величина.
1. Расчет рН исходного раствора уксусной кислоты. Учитывая, что НАс – слабая кислота, концентрация ионов [H+] определяется константой ионизации:
HAc ⇄ H+ + Ac- KHAc = 1,710-5
pK = 4,76.
Таким образом, для слабых кислот рН раствора существенно выше, а начальная (исходная) концентрация ионов Н+ значительно меньше, чем для сильных кислот той же концентрации, и тем меньше, чем меньше константа ионизации (соответственно, чем больше рK).
2. В процессе титрования до точки эквивалентности в растворе образуется соль слабой кислоты и сильного основания, которая полностью диссоциирована в растворе. Следовательно, концентрация ацетат-иона будет определяться в основном концентрацией соли в растворе:
,
(без учета разбавления раствора)
где – степень оттитрованности.
Концентрация оставшейся (непрореагировавшей) кислоты:
(без учета разбавления)
Из константы ионизации кислоты следует:
Если оттитровано 50% кислоты, то рН = рK и соответственно рН не зависит от разбавления раствора (область буферного действия).
3. В точке эквивалентности концентрация водородных ионов будет определяться процессом гидролиза соли (ацетата натрия), т.к. в этой точке слабая кислота полностью превратилась в сопряженное основание (NaAc):
Ac- + H2O = HAc + OH- pHт.э. 7 за счет гидролиза соли;
При этом Ссоли = С0(А).
Запишем выражение константы гидролиза и умножим числитель и знаменатель на величину [H+]2:
.
С другой стороны, константу гидролиза соли слабой кислоты и сильного основания можно рассчитать по формуле:
.
Приравняем оба выражения для константы гидролиза:
,
откуда ,
тогда (без учета разбавления).
Как видно из расчетов точка эквивалентности не совпадает с точкой нейтральности рН=7, что объясняется процессом гидролиза соли.
Если в процессе титрования в точке эквивалентности образуется соль слабой кислоты и сильного основания, то рНТЭ 7 и тем больше, чем слабее кислота. Для солей слабого основания и сильной кислоты рНТЭ 7 и тем меньше, чем слабее основание.
4. После точки эквивалентности значение рН раствора определяется избытком титранта – сильного протолита, в данном случае, щелочи:
,
где х 100 %, х = (х – 100) %.
тогда .
Составим таблицу значений рН и построим кривую титрования:
VT, мл
(Х, %)
|
рН
(без учета разбавления)
|
0
|
2,88
|
50
|
4,76 = рKНАс
|
90
|
5,72
|
99
|
6,76
|
99,9
|
7,76
|
100
|
8,88
|
100,1
|
10
|
101
|
11
|
110
|
12
|
Рис. 2.2. Кривая титрования слабой кислоты (HAc 0,1 М) рствором сильного основания (NaOH 0,1 М)
Do'stlaringiz bilan baham: |