Основы-аналитической-химии-Скуг-Уэст-т1 (1108740), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Чаше всего конечную точку фиксируют по изменению окраски реагента, определяемого вещества или индикатора, Для нахождения точки эквивалентности используют изменение и других физических свойств, таких, как электродный потенциал, электропроводность, температура и показатель преломления. Изменение концентраций в процессе титроваиия В конечной точке титрования происходит заметное изменение концентрации по крайней мере одного из реагирующих вещеатв. В большинстве !Но не во всех) случаев определения конечной точки особенно важны изменения, происходящие в непосредственной близости от точки эквивалентности. Для иллюстрации этой мысли во втором и третьем столбцах табл.
7-1 приведены данные, показывающие изменение концентраций ионов водорода н гидроксила при титровании 50,0 мл 0,100 М раствора соляной кислоты стандартным 0,100 М раствором ХаОН, Чтобы подчеркнуть, что нас интересуют относительно!и изменения концентраций, добавляют такой Таблица 7-1 Изменения концентрации нри тнтрованин' ооь а,!оо м раствора НзОН, мл Концентрация ОН вЂ”. моль!л Концентрация Нзе .
моль|я рон РН а Этн данные полезны толь.:а для пллюстратизвын целей, однана нетрудно понять, что получить ит в лаборатории ве представляется возможным, таи иап измерить до шестой зиа. чащей цифры объемы и нормальности растворов обычно невозможно. 0,0 40,9 49,01 49,90 49,990 49,9990 50,0000 50,0010 50,010 50,10 51,01 61,! 1,0 10 з 1,0 !О з 1,0 10 з 1,о !о- 1,0 1О ' 1,0 1О з 1 0 10-' 1,0 10 а 1,0.10 з 1,0 !О за 1,0 !О 'з 1 0 10 " 1,0.10-та 1,0 1О зз 1,0 10 зз 1,0 10 то 1,0 1О з 1,0 !О"з 1,0 !О ' 1,0.10 з 1,0 10 з 1,о !о- 1,0.10 з 1,0.10 з 1,00 2,00 З,ОО 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 !0,00 !1,00 !2,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 З,ОО 2,00 174 Гнаеа 7 о,оо о,о 25,0 во,о тв,о 00ван О,!00 ау раояаора йцОН, лгя Рис.
7-!. Изменение концентраций реагирующих веществ при титроваиии 50,00 мл 0,100 М расввора НС1 О,!00 М раствором ХаОН. объем реагента, который вызывает десятикратное увеличение или уменьшение концентрации реагирующих веществ. Оказалось, что для уменьшения концентрации ионов водорода от 0,100 М до 0,0100 М необходимо добавить 40,91 мл щелочи. Для понижения концентрации до 0,00100 М требуется дополнительно 8,1 мл; на следующем этапе десятикратное уменьшение концентрации вызывает добавление 0,89 мл и т. д.
Одновременно наблюдается и о,ю а аналогичное изменение концентрации гидроксил-ионов. Из данных табл. 7-1 ясно, что вблизи точки зквивалентзь О !н.о'! ности наблюдаются наиболее ф о,оз высокие относительные изменения концентраций реагирующих веществ. В большинстве 1он-! !н,о случаев успешная фиксация конечной точки определяется величиной этого изменения. На рис. 7-1 приведен график изменения концентраций, построенный по данным табл. 7-1.
Каждое деление на ординате этого графика поневоле должно иметь большую цену, чтобы вся шкала охватывала огромный интервал изменений концентраций реагентов. В результате изменения, наблюдающиеся в наиболее интересующей нас области, в точке эквивалентности, остаются неясными. Для того чтобы яснее представить изменения в этой области, концентрации удобнее выразить не в линейном, а в логарифмическом виде. Поскольку они обычно меньше единицы, целесообразно пользоваться отрицательным логарифмом, так как эта функция выражает концентрацию в виде небольшого положительного числа. Отрицательный логарифм (при основании 10) молярной концентрации известен как ее р-функция.
Величины рН и рОН даны в двух последних столбцах табл. 7-1. Пример. Рассчитайте р-функцни каждого нз ионов в растворе 0,020 М по )ЧаС! и 0,0054 М по НС1: 1) [Н О+) 0 0054 5 4 !О-з рН 1ц[Н О+1 1а(5 4.10-з) =. — !а5,4 — 1д!О-' = — 0,73 — ( — 3,00) = 2,27 (заметьте, что в найденном результате оставлены трн значащие цифры, хотя для [НзО+] были даны только две (стр. 92) ), 2) [На+1 = О, 020 = 2 1О-', р)ча = — !а (2 10-з) = — !а 2,0 — 1а!О-з = — 0,30+ 2,00 =.
1,70. 175 Веадеиие е титриметрические методы анализа 3) [СГ] = О, 020+ 0,0054 = 0,0254, рС1= — !К(254 1О-') = — 18254 — !810-'= — 0405+2 00= 1,60. Пример. Рассчитайте [Акр]в растворе, если рА8=6,372: рАя = — 18 [А84] = 6, 372, 12 [АЯР] = — 6,372 = — 7,000+ 0,628, [Аяе] = апня( — 7 000) ап!!я (О 628) = 10 '4 246 = 4 25 10 т, (Способ округления см.
на стр. 93). Если концентрация иона выше 1 г-ион/л, его р-функция будет отрицательным числом. Например, в 2,0 М растворе НС! [Н60+] = 2,0 г-ион/л, РН = — 18 [НаО"] = — 1Н 2,0 = 0 30 Если величины РН и РОН, приведенные в табл. 7-1, нанести на график относительно объема добавленного реагента, то получим кривую, дающую более ясную картину изменений, происходяп!их в растворе вблизи точки эквивалентности: здесь наблюдается 44л[- Г ро резкое увеличение РН и соответствующее уменьшение РОН. Кривые, подобные изображенным на рис. 7-2, называются кривы2ни титрованин.
График, построенный по аналогичным данным, для окислительно-восстановительного, осадительпого илн комплексометрического титровароя ния имеет те же характеристики. 20! ри В следующих главах приводятся и обсуждаются типичные примеры кривых титрования. Большой интерес для химикаРис. 7-2.
Кривая титровання 50,0 мл аналитика имеет форма кРивой О !00 М ра~твора НС! О,!ОО М раститровання и особенно величина твором Ма011. скачка РН в точке эквивалентности, поскольку зти факторы определяют, насколько легко и правильно можно зафиксировать конечную точку. Легкость, с которой можно обнаружить изменение физического свойства и тем самым конечную точку, обычно непосредственно связана с величиной и скоростью изменения р-функции. Как правило, конечную точку легче всего зафиксировать при больших изменениях р-функции, происходящих в небольшом интервале объемов реагента. и 6,0 х си 4,0 О,О 26,0 60,0 26,0 00аем О!0047 реагеннта, лтя 17б Глава 7 Расчеты в титриметрических методах Для подготовки к изучению предлагаемого материала студенту полезно прочитать те разделы гл, 2, которые госвящены единицам массы и концентрации. Часто химики используют эквивалентную массу (или милли- эквивалентную массу) как основу расчетов в титриметрическом методе; соответствующей единицей концентрации является нормальность.
Способ выражения этих единиц зависит от типа реакции, лежащей в основе анализа, т. е. от того, будет ли это реакция кислотно-основная, окислительно-восстановительная, осаждения или комплексообразовання. Более того, необходимо точно знать поведение вещества в химической реакции, чтобы однозначно определить его эквивалентную массу. Если вещество может вступать в более чем одну реакцию, оно будет иметь несколько эквивалентных или миллиэквивалентных масс.
Поэтому эквивалентную и миллиэквивалентную массу вещества всегда находят, исходя из конкретной химической реакции. Если тип реакции не установлен, эквивалентную массу вычислить нельзя. При отсутствии этой информации и концентрацию раствора нельзя выразить в единицах нормальности. Эквивалентная или миллиэквивалеитиая масса в кислотно-основных реакциях Эквивалентная масса вещества, участвующего в кнслотно-основной реакции, равна массе, которая либо реагирует с одним грамм-ионом водорода, либо вызывает его образование в данной реакции. Миллиэквивалентная масса составляет 1/1000 эквивалентной массы.
Для сильных кислот или оснований и для кислот или оснований, имеющих только один реакционноспособный ион водорода илн гидроксил-ион, соотношение между эквивалентной и молекулярной массой определить легко. Например, эквивалентные массы гндроксида калия и хлорной кислоты должны быть равны их молекулярным массам, поскольку в каждом из них имеется один реакционноспособный гидроксил-ион или ион водорода.
Аналогично,мы знаем, что в молекуле уксусной кислоты НСгНгОг может отщепляться только один ион водорода, поэтому молекулярная и эквивалентная массы этого вещества идентичны. Гидроксид бария Ва(ОН)ь является сильным основанием, содержащим два неразличимых гидроксил-иона. Поскольку в любой кислотно-основной реакции это основание реагирует с двумя ионами водорода, его эквивалентная масса равна половине молекулярной массы, Серная кислота в воде диссоцнирует по второй стадии не полно тью, одна- 177 Ввавелие в титриметричеовие метеды анализа ко гидросульфат-ион является достаточно сильной кислотой, так что в водных растворах оба иона водорода принимают участие во всех кислотно-основных реакциях. Эквивалентная масса Нт504 как кислоты в водных растворах всегда поэтому будет равна половине ее молекулярной массы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
