Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Кислотно-основное титрование




 

Метод кислотно-основного титрования широко применяется в клинических анализах, санитарно-гигиенических и токсикологических исследованиях, в фармации, при анализе лекарственных препаратов, и т.д.

В основе кислотно-основного метода титрования лежат реакции между кислотами и основаниями, поэтому этот метод подразделяется в свою очередь на ацидиметрический и алкалиметрический.

В ацидиметрии в качестве титрантов применяют 0,01–0,1N растворы сильных кислот (HCl и H2SO4) для определения оснований, солей слабых кислот, аминов и их производных. Так как серная кислота гигроскопична, а соляная летуча, то установки точной концентрации этих веществ проводят по стандартным растворам, таких, например, как бура (Na2B4O7·10H2O).

Алкалиметрию применяют для определения сильных и слабых кислот (H3BO3, HCl, CH3COOH), а так же фенолов и солей слабых оснований, например, хлорида аммония NH4Cl.

Титрантами в данном случае являются 0,01–0,1N растворы сильных оснований (NaOH, KOH). Стандартным титрантом в данном случае является раствор щавелевой кислоты – H2С2O4·5Н2О.

В основе метода кислотно-основного титрования лежит реакция нейтрализации, сущность которой заключается в следующем уравнении:

H3О++OH→2Н2О

простейшем виде: Н + + ОН→ Н2О

 

При этом ионы водорода H+ кислоты связываются ионами OH оснований, т.е. при титровании (прибавления малых порций из бюретки) кислоты к щелочи происходит постепенное уменьшение ионов Н+, а ионы ОН увеличиваются. Таким образом, уменьшение концентрации кислоты можно судить по изменению концентрации ионов водорода. В точке эквивалентности, т.е. в конце титрования, концентрация ионов водорода [H+] практически должна быть равна концентрации ионов гидроксила [OH]. Как показали исследования, величина концентрации ионов водорода, в данном случае, равна 10–7 г-ион/л

На практике вместо концентрации водородных ионов используют понятие «водородный показатель», обозначаемый – рН и равный отрицательному десятичному логарифму из концентрации водородных ионов, т.е. .

Значит, если [H+] = 10–7 г-ион/л, то рН = – lg10–7= 7.Такое значение рН обозначает нейтральную среду. Это значит, что в этом случае и [OH]=10–7, а рОН = 7.Таким образом в нейтральной среде сумма рН + рОН = 14.

При рН > 7 среда раствора будет щелочной, при рН < 7 кислой. Величина рН в точке эквивалентности зависит от природы вступающих в реакцию нейтрализации кислоты или основания.

Различают четыре типа кислотно-основных реакций, в результате которых образуется соль и вода.

1) Реакция между сильной кислотой и сильным основанием:

HCl + NaOH → NaCl + H2O

В ионном виде:

H+ + Cl + Na+ + OH→ Na+ + Cl + H2O

Сокращённое ионное уравнение:

H+ + ОН → H2О

В точке эквивалентности будет нейтральная среда и рН = 7. Соль NaCl не подвергается гидролизу и реакция необратима.

2) Реакция между слабой кислотой и сильным основанием:

CH3COOH + NaOH → CH 3 COONa + H2O

В ионном уравнении не диссоциирует слабая уксусная кислота, так как в растворе присутствуют сильные электролиты - основание и соль.

CH3COOH + Na+ + OH CH 3COO + Na+ + H2O

И сокращенное уравнение показывает, что в точке эквивалентности образуется избыток ОН ионов, т.е. рН > 7.

СH3COOH + OН CH 3COO + H2O

Кроме того, происходит гидролиз соли CH3COONa, что еще увеличивает число ОН ионов. Гидролиз идет по следующему уравнению:

CH3COO + Na+ + H 2O CH3COOН + Na+ + ОН

т.е. идет обратимый процесс.

3) Реакция между сильной кислотой и слабым основанием:

HCl + NH4OH NH4Cl + H2O

Гидроксид аммония

Слабое основание

в ионном виде: H+ + Cl + NH 4OH NH4+ + Cl + H2O

Н+ + NH4 OH NH+4 + H2O

Эта реакция так же обратима, т.к. соль NH 4Cl подвергается гидролизу по уравнению:

NH+4 + Cl + H 2O NH4OH + H+ + Cl

В точке эквивалентности реакция среды будет кислой, т.е. рН < 7

4) Реакция между слабой кислотой и слабым основанием:

CH 3COOH + NH 4OH CH3COONH4 + H2O.

При данной реакции изменение рН происходит очень медленно и момент эквивалентности определить невозможно и поэтому такие реакции не имеют для объемного анализа значения.

Фиксирование точки эквивалентности по изменению рН в процессе титрования проводят с помощью кислотно-основных индикаторов.

Кислотно–основные индикаторы –это сложные органические вещества, которые изменяют свою окраску в зависимости от рН среды. Они являются либо слабыми кислотами HInd, либо слабыми основаниями – IndOH.

В водных растворах кислотные индикаторы диссоциируют по схеме :

HInd H+ + Ind

Заряженные частицы Ind – сложные органические ионы имеющие окраску, отличающуюся от окраски молекулярной, неионизированной формы.

Если к водному раствору Hind добавить немного NaOH ,то гидроксидные ионы ОН будут соединяться с ионами Н+, образуя H2O. Вследствие принципа Ле-Шателье равновесие диссоциации индикатора сдвигается вправо и раствор меняет окраску на окраску свободных ионов Ind.

Если к тому же раствору прибавить HCl, то есть Н+, то равновесие сдвинется в сторону образования HInd и появится окраска недиссоциированных молекул. Известны одноцветные и двухцветные индикаторы. К одноцветным относится фенолфталеин, который в кислой и нейтральной среде – бесцветный, а в щелочной среде – малиновый цвет.

К двухцветным индикаторам относится метиловый оранжевый. В кислой среде этот индикатор имеет розовую окраску, в щелочной и нейтральной среде – жёлтую.

Каждый индикатор имеет определённый интервал перехода окраски, представляющий собой тот промежуток между двумя значениями рН, в котором изменяется окраска. Величина интервала перехода – DрН, обычно не превышает двух единиц. Так у фенолфталеина DрН = 8 – 10, а у метилоранжа

DрН = 3.1 – 4.4.

Среднее значение рН в интервале перехода окраски называется точкой перехода индикатора или показателем титрования. На практике, при титровании, показатель титрования есть конец реакции между кислотой и основанием. Значит точка перехода индикатора – есть точка конца титрования.

Значения рН для различных индикаторов представлено в таблице 2.

Таблица 2.

Название индикатора интервал перехода Окраска Показатель титр-я рН
кислая щелочная нейтральная
1. фенолфталеин 8,0-10,0 бесцветный малиновый бесцветный 9,00
2. метиловый оранжевый 3,1-4,4 розовый желтый оранжевый 3,75
3. метиловый красный 4,4-6,2 красный желтый желтый 5,00
4. нейтральный красный 6,8-8,0 красный желтый   7,4
5. лакмус 5,0-8,0 красный синий    


Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 180; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты