Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 1 (1108737), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Подробности построения графика см. в электронной таблице в гл. 7 для графика зависимости а от рН, рис. 7.1. Графическое изображение кривой титрования (СЬаго 1) приведено на компакт-диске, гл. 8. В ходе титрования необходимо установить положение точки эквивалентности. Точка, в которой на практике завершают титрование, называется конечной точкой титроваиия. Метод определения конечной точки титрования выбирают таким образом, чтобы она была как можно ближе к точке эквивалентности. Наиболее точный с этой точки зрения способ состоит в измерении рН в различные 8.2.
Установление конечной точки титрования: индикаторы 6.2. УСТАНОВЛЕНИЕ КОНЕЧНОЙ ТОЧКИ ТИТРОВАНИЯ: ИНДИКАТОРЫ 379 моменты титрования и построении графика зависимости рН от объема титранта (мл). Для этого используют рН-метр, описание которого дано в гл. 13. Чаще применяют визуальный метод, который отличается удобством и простотой.
Он состоит в том, что в титруемый раствор добавляют индикатор и о достижении конечной точки титрования судят по изменению его окраски. Индикаторами в кислотно-основном тлтровании служат интенсивно окрашенные слабые кислоты или слабые основания. Окраска кислотной формы индикатора должна заметно отличаться от окраски его основной формы. Одна форма может быть бесцветной, но другая обязательно должна быть окрашена. Молекулы индикаторов обычно содержат большое число сопряженных органических групп, обусловливающих окраску индикатора (см. гл. 1б). Предположим, что индикатор — это слабая кислота, обозначим ее Н1п и будем считать, что неионизированная форма окрашена в красный цвет, а ионизированная — в синий: (8.2) Так же, как и для других слабых кислот, в данном случае применимо уравнение Гандерсона — Хассельбаха: (8.3) Индикатор изменяет окраску в определенном интервале рН.
Ширина интервала перехода окраски индикатора зависит от способности наблюдателя различать небольшие изменения цвета. При использовании индикаторов, у которых обе формы окрашены, один цвет обычно различим на фоне другого, когда соотношение концентраций двух форм равно 10: 1; при этом мы видим цвет той формы, концентрация которой выше. На основании этой информации мы можем рассчитать интервал рН, в котором происходит переход окраски индикатора.
Если видна окраска только неионизированной формы, то [1п )1[Н1п) = 1/10. 11оэтому, (8.4) Когда видна окраска только ионизированной формы, [1п-]![Н1п) = 10!1 и кислотно-основнывтитровйния Таким образом, рН перехода окраски индикатора лежит в пределах от рК, — 1 до рК, + 1. Интервал изменения рН составляет 2 единицы для больитинства; в его пределах наблюдаемая окраска представляет собой смесь двух цветов. В середине этого интервала концентрации двух форм равны и рН = рК,. Нужно так выбирать индикатор, чтобы его рК, было близко к значению рН в точке эквивалентности. Подобные расчеты можно провести и для индикаторов, которые проявляют свойства слабых оснований; в середине интервала рОН = рК, а рН = 14 — рК .
Следовательно, индикатор, который является слабым основанием, нужно выбирать таким образом, чтобы вблизи точки эквивалентности рН = 14 — рК, На рис. 8.4 приведен перечень наиболее часто используемых индикаторов с указанием окраски и интервалов ее перехода в единицах рН. В некоторых случаях ширина интервала может быть немного меньше: некоторые цвета легче различить, чем другие. Переход легче заметить, если одна из форм бесцветная. По этой причине наиболее часто при тнтровании сильных кислот и оснований используют, если это возможно, фенолфталеин (см.
рис. 8.1, титрование 0,1 М НС1). Однако при титровании разбавленных растворов интервал перехода окраски фенолфтапеина не совпадает со скачком рН на кривой титрования (см. рис. 8.2), и в этом случае необходимо использовать такой индикатор, как, например, бромтимоловый синий. Подобная же ситуация наблюдается при рн О 2 4 Б 8 10 12 Индикатор Метиловый фиолетовый: желтый~ " ' 1 фиолетовый Кристаллический фиолетовый: желтый 1 "" ) синий Крезоловый красный: красный С )желтый Бромфеноловый синий: желтый 1 з )синий Метиловый оранжевый: — — красный С )желтый Бромкрезоловый зеленый: желтый Ь 1 синий Метиловый красный: красный 1 ' " ') желтый Метиловый пурпурный; пурпурный Г )зеленый желтый 1 3 синий Бромтимоловый синий: "к С-:::-::-~ желтый ~' ' ' Д красный С 1 желтый желтый [ ' „з синий бесцветный Г " 1 красно-фиолетовый — бесцветный С ~ синий желтый 1 " " 1красный Лакмус: Крезоловый красный: тимоловый синий: красный Фенолфталеин: Тимолфталеин Ализарин желтый Н: РИС.
8.4. Интервалы рИ, соответствующие изменению окраски некоторых распространенных ин- дикаторов 8.4. ТИТРОВАНИЕ СЛАБЫХ КИСЛОТ СИЛЬНЫМИ ОСНОВАНИЯМИ ЗЗа титровании раствора )ь(аОН раствором НС1 (см. рис. 8.3).' Более полный перечень индикаторов приведен на заднем форзаце. Поскольку индикатор является слабой кислотой или слабым основанием, его необходимо добавлять в титруемый раствор в минимальном количестве, чтобы его влияние на рН было незначительным и чтобы для изменении окраски индикатора требовалось очень небольшое количество титранта.
Изменение окраски индикатора будет более четким, если его концентрация будет ниже, потому что для переведения одной из его форм в другую потребуется меньше кислоты или основания. Конечно, индикатор нужно добавлять в таком количестве, чтобы придать раствору хорошо различимую окраску. Обычно готовят раствор индикатора с концентрацией несколько десятых процента (масса: объем) и добавляют две или три капли в титруемый раствор. Две капли (0,1 мл) 0,01 М раствора индикатора (0,1% раствор при молярной массе М= 100 г/моль) эквивалентны 0,01 мл 0,1 М раствора титранта. Стандартные растворы кислот и оснований 8.3. В качестве титранта при титровании оснований обычно используют растворы сильной хлороводородной кислоты, тогда как растворы гидроксида натрия служат обычно титрантом для титрования кислот. Большинство хлоридов растворимо в воде, кроме того, при использовании НС1 побочные реакции протекают редко.
С НС1 удобно работать. Ни один из этих титрантов (растворы НС1 и Ть)аОН) не может быть первичным стандартным раствором, поэтому сначала готовят растворы с приблизительной концентрацией, а затем их стандартизируют титрованием первичным стандартным раствором кислоты или основания. При приготовлении растворов, особенно раствора гидроксида натрия необходимо соблюдать специальные предосторожности. В гл. 2 описаны методики приготовления и стандартизации растворов хлороводородной кислоты и гидроксида натрия. Титрование слабых кислот сильными основаниями: это немного сложнее Кривая титрования 100 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты 0,1 М раствором гидроксида натрия приведена на рис.
8.5. Уравнение реакции титрования следу- ющее: НОАС + )ь)а+ + ОН -ь Нзо + Тз)а+ ь ОАс (8.6) В действительности в данном примере можно использовать оба индикатора; индикаторная погрешность для фенолфталеина несколько больше, но чаще всего на практике ею пренебрегают. — Прим. верее. 382 кислотно-основные тнтровдння Уксусная кислота, диссоциация которой протекает в зависимости от концентрации всего лишь на несколько процентов, при взаимодействии с гидроксидом натрия образует воду и эквивалентное количество соли, ацетата натрия. Перед началом титрования рН 0,1 М раствора НОАС можно рассчитать, как описано в гл. 7 для слабой кислоты.
В табл. 8.2 приведены уравнения, выведенные в гл. 7 и используемые для расчета различных участков кривой титрования. В самом начале титровання часть НОАС переходит в ХаОАс, и образуется буферная система. По мере продолжения титрования рН медленно увеличивается, так как изменяется отношение [ОАс ]
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
