В.П. Васильев - Аналитическая химия, часть 1 (1108732), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Бура при растворении взаимодействует с водой: ВгОг + ЗН50 = 2НзВОз+ 2ВОг и образовавшийся метаборат титруют кислотой: ВОТ + Н + НгО = НзВОг Таким об40азом, на 1 моль буры при титровании расходуется 2 моль Н ЧагВгОт + 2НС1 + ВНгО = 2маС! + 4НгВОг и молярная масса эквивалента буры равна: за!,42 М('/гмагнгОг 10050) = '/гМ !МагВгОт ° !ОНгО) = — '= !90,7! г/моль 2 Достоинством буры как вещества для установки титра яв ляется большая молярная масса эквивалента. Раствор щелочи станлартизируют по гидрофталату калия — СООН ~~ — СООМа + НаОН =)] + НгО ~.— СООК ! ~~ — СООК и другим веществам (щавелевой кислоте, бензойной кислоте СвнзСООН и т.
л.) . Если молярнан концентрация эквивалента кислоты точно известна, этот раствор можно использовать для установления концентрации щелочи. Так же поступают и при опрелелении концентрации кислоты, если известна концентрация щелочи. Значительно сокращает затраты времени на приготовление титрованных растворов применение специальных ампул, выпускаемых промышленностью (фиксаналов) .
Фиксаналы солержат точно известное количество вещества. Растворение или разбавление солержимого фнксанала в мерной колбе позволяет сразу получить титрованный раствор. 190 !0.2. КРИВЫЕ ТИТРОВАНИЯ И ВЫБОР ИНДИКАТОРА В методах, основанных на реакциях кислотно-основного взаимодействия, кривые титрования обычно показывают зависимость рН раствора от объема добавленного титранта. Для построения кривой титрования рассчитывают значения рН:!) до точки экнивалентности (т, э.); 2) в т.э.
и 3) после т. э. 10.2.!. Кривая тнтровання снльной кислоты сильным основанием Рассчитаем кривую титрования ! 00,0 мл О,! М НС1 раствором 0,1 М ХаОН при комнатной температуре. Для простоты расчета допустим, что обьем раствора при титровании не изменяется* и разница между концентрацией и активностью ионов несугцественна.
Расчет кривой титрования начинается с расчета рН исхолного титруемого раствора. Сильные кислоты и основания (щелочи) в водном растворе диссоциированы нацело, поэтому концентрация ионов Н+ будет равна концентрации НС!. т. е. О,!О М, и, слеловательно, рН 1,00. Значения рН раствора НС) ло точки эквивалентности будут определяться концентрацией неоттитрованной кислоты. При добавлении !0,0 мл щелочи в реакцию вступает 10ок' кислоты и в растворе остается 90 о'' неоттитрованной НС).
Концентрация ионов водорода в этом растворе будет (Н+] = О,! 0,9 = 0,09 моль/л, т. е. рН = = — (2,95) = 1,05. Если добавить 50,0 мл щелочи, прореагирует 50ок~ исходного количества кислоты и концентрация ионов водорода в растворе составит 1Н+] = 0,1 0,5 = 0,05 моль/л, а рН = = — (2,70) = 1,30. Прн объеме добавленной щелочи 90,0 мл в растворе останется !0% первоначального количества кислоты, т. е. (Нт] = О,! 0,1 = 1,0 !0 ' моль/л и РН 2,05 При введении 99,0 мл щелочи в растворе будет (Н+] = О,! 0,01 = 1,0 10 ' моль/л и рН 3,00, а если добавить 99,9 мл, то (Н'] = О,! ° !О з= = 1,0 10 ' моль/л и рН 4,00. В точке эквивалентности, когла вся кислота полностью прореагирует со щелочью, рН раствора опрелеляется автопротолизом воды и становится равным 7,00. После точки эквивалентности рН раствора будет определяться количеством добавленной щелочи.
Концентрация ОН -ионов растет пропорционально количеству добавленного ХаОН. Если лобавляется О,! мл ХаОН, то (ОН ] = О.! ° !О з= 1,0Х 10 1О Х!О 4 моль/л, (Н '] =--0--'-„— т-=1,0 10 " моль/л и рН!0,00. При добавлении 1,0 мл щелочи ~ОН ] = О,! ° !О г= 1,-!О з моль/л; [Нж] = 1,0.!О "/1,О 10 = 1,0 10 " моль/л и рН! 1,00. По этим данным строим кривую титрования в коорди- " Чтобы учесть нзиенение концентрации веществ нри тнтровании за счет увеличения объема раствора, следует вычисленное значекие концентрации умно- 100 жить на коэффициент — , где 1' — объем добавленного титранта. 100+ г' 19! рИ натах РН вЂ” )У()з(аОН) 24 и 2!анан бнИапанннапмп (рис. 10.! ), Прямую, и параллельную оси аби сцисс и при рН 7,0 пеуб Г ран алппнжан ресекающую ось ордиб наг, называют ли- и лала иней нейтральноб а а а а палаба а аГалапнннна с т и.
Прямую, паралаап на лельную оси ординат и З уаалаыал аа пересекающую ось аб- сцисс при (У(ХаОН) = Га М ба ба Убб 01 ИР = 100,0 мл, называют и/вабв), л линией э к ви вале нт н о с т и: левее этой Рис. 10.1. Кривая титроваиня 100,0 мл О,! М ПРЯМОЙ НаХОдятСЯ раСтнс! О,! м раствором мабн воры, содержащие из- быток кислоты, правее — избыток щелочи. Точку пересечения кривой титрования с линией эквивалентности называют т о ч к о й э к в и в а л е н тн ости, а пересечение кривой титрования с линией нейтральности называют т о ч к о й н е й т р а л ь н о с т и.
Как видно, при титровании сильной кислоты сильным основанием точка эквивалентности и точка нейтральности совпадают. Общий вид кривой титрования довольно своеобразен. В начале титрования рН изменяется очень медленно. Кривая показывает, в частности, что если оттитровать половину имеющегося количества кислоты ()У()ч)аОН) = 50,0 мл), рН раствора изменится всего на 0,3 единицы по сравнению с исходным (от 1,00 до 1,30), если оттитровать 90%, то и тогда уменьшение рН составит лишь одну единицу.
С уменьшением концентрации оставшейся кислоты изменение рН при тит(нзвании становится более резким, Оттитровывание кислоты от 90 до 99% вызывает изменение рН уже на единицу (от 2,00 до 3,00). Также на единицу (от 3,0 до 4,0) возрастает РН при оттитровывании от 99 до 99,9%, т. е. на 0,9%. Титрование последней 0,1% кислоты приводит к изменению рН на целых 3 единицы (от 4,00 до 7,00). Введение избытка в 0,1% ХаОН по сравнению с эквивалентным количеством вызывает изменение рН также на 3 единицы, и рН раствора становится равным !0,0. $ Резкое изменение ри в области точки зквнвалентностн называиут скачком уиуровання.
Это наиболее существенная часть кривой титрования, так как по скачку титрования производится выбор индикатора для данного титрования и решаются некоторые другие вопросы: Область резкого изменения рН определяется константой равновесия реакции, протекающей при титровании, и концентрацией реагентов. Количественная оценка скачка устанавливается аналити- 192 ком в зависимости от заданной точности анализа. Погрешность многих титриметрических методов не превышает -4-0,1/, поэтому величиной скачка считают изменение рН от состояния, когда раствор недотитрован на О,! % к состоянию, когда он на 0,1% перетитрован. Если допустимая погрешность анализа составляет !ол', то скачком титрования можно считать изменение рН ог а недотитрованного на 1% раствора до перетитрованного иа эту величину.
Другие пределы для определения скачка титрования встречаются редко. В рассматриваемом случае при интервале -+О,! % скачок титрования составляет 6,0 единиц рН (от рН 4,0 до рН 10,0). Нв самом деле скачок титрования будет несколько меньше, так как при титровании происходит разбавление раство ра и вблизи точки экивалентности объем раствора увеличивается примерно в 2 раза, Более точно концентрацию ионов водорода можно найти с учетом объема добавленного титрапта. При — 4 100 о )У(5)аОН) =99,9 мл она будет равна (Н ! =1,0 !О, О+ддд —— = 5,0.
10 моль/л, откуда рН = — (5,7) = 4,3. При )У ()х(аОН) = 1ОО О+ 100,! =100,! мл (ОН+! = 1,0.!О ' ' = 5,0 !О ' моль/л и рН 9,7. Таким образом, истинный скачок титрования будет от рН 4,3 до рН 9,7, т. е. насчитывать 5,4 единицы рН, а не 6,0, как это было получено без учета разбавления. Разница между приближенным и точным расчетом, как видно, невелика. Прн титровании сильных кислот сильными основаниями рН в точке эквивалентности определяется автопротолизом воды и не зависит от концентрации реагентов, при комнатной температуре оп всегда равен 7,0 (если пренебречь эффектом ионной силы). Расчеты рН показывают, что величина скачка титрования зависит от концентрации реагирующих веществ.
Чем меньше концентрация реагентов, тем меньше скачок титрования. На рис. 10.1 пунктиром нанесена кривая титрования 100,0 мл 0,01 ут4 НС1 раствором (ч)аОН такой же концентрации. Скачок титрования в этсум случае составляет только 4,00 единицы рН (от рН 5,00 до рН 9,00).
С уменьшением концентрации реагентов скачок уменьш ается. Повышение температуры вызывает увеличение ионного произведения воды и это тоже уменьшает скачок титрования. Например, при 80'С ионное произведение воды равно 2,4 10 ' и, следовательно, в точке эквивалентности при этой температуре бу- УН У = 9924.12 "=49 19 ' У, у рН 6,3!. Ветвь кривой титрования до точки эквивалентности при всех температурах останется практически без изменений, так как она определяется концентрацией неоттитрованной кислоты. После точки эквивалентности, например, в момент, когда раствор НС) будет перетитрован на 0,!,г„', концентрация ионов водорода 24 1О будет равна [Н+] = — ' —.з- —— 2,4 ° 10 "' моль/л и рН 8,62, а не То 1о-' !0,00, как это было при комнатной температуре.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
