- •Методы количественного анализа
- •Весовой метод
- •Объемный анализ (титриметрия)
- •Классификация методов объемного анализа
- •Посуда, применяемая в объемном анализе
- •Способы приготовления титрованных растворов
- •1.Растворы с концентрацией, рассчитанной по точной навеске.
- •2. Растворы с установленной концентрацией
- •3. Использование фиксаналов Методы проведения титриметрического анализа
- •Расчеты в объемном анализе. Применение закона эквивалентов
- •Например: в реакции:
- •Метод нейтрализации
- •Определение эквивалентной точки
- •Метод перманганатометрии
- •Метод йодометрии
- •Комплексонометрический метод
Метод нейтрализации
С помощью метода нейтрализации определяют кислоты (алкалиметрия) и основания (ацидиметрия). Реакциями нейтрализации в водных растворах являются все реакции между кислотами и основаниями, один из продуктов которых является вода.
В соответствии с протолитической теорией Бренстеда-Лоури кислотой является любое вещество-донор протона , а основанием- акцептор протона. Кислота и получившееся при отдаче протона основание составляют сопряженную пару. Таким образом, реакция нейтрализации согласно протолитической теории представляет собой протолитическое равновесие:
НА + В = ВН+ + А-
кислота 1 основание 2 кислота 2 основание 1
Одним из компонентов протолитической реакции является растворитель. С точки зрения кислотно-основных свойств растворители можно разделить на три группы:
1.Апротонные растворители, не обладающие ни кислотными, ни основными свойствами (например, бензол, гексан, хлороформ).
2.Протофильные растворители, обладающие только основными свойствами (например, ацетон, диоксан, диэтиловый эфир, пиридин).
3.Амфипротные растворители, обладающие как кислотными, так и основными свойствами(вода, спирты, карбоновые кислоты, первичные и вторичные амины).
Важнейшая особенность амфипротных растворителей - способность к передаче протона от одной молекулы к другой. Такие процессы называются автопротолизом. Например,
для воды: Н2О + Н2О = Н3О+ + ОН-
для аммиака NH3 + NH3 = NH4+ + NH2-
для муравьиной кислоты НСООН + НСООН = НСОО- + НСООН2+
Характеристикой равновесия автопротолиза служит константа автопротолиза.
Для воды константа автопротолиза обозначается Кw и называется ионным произведением воды: Kw = ан3о+ ·аон- = 1,0 · 10-14 (25оС).
Величина, равная –lgан3о+ обозначается рН.
Если ан3о+ = аон- рН = ½ рКw среда нейтральная
ан3о+ > аон- рН < ½ рКw среда кислая
ан3о+ < аон- рН = ½ рКw среда щелочная
При взаимодействии с амфипротными растворителями растворенные вещества могут проявлять как кислотные, так и основные свойства:
CH3COO- + H2O = OH- + CH3COOH
NH3 + H2O = NH4+ + OH-
В неводных растворителях:
NH3 + HCOOHбезв. = NH4+ HCOO-
NH4+ + CH3OHбезв. = CH3OH2+ + NH3
Простейшей реакцией нейтрализации является взаимодействие сильной кислоты со щелочью в водном растворе:
Н3О+ + ОН- = 2Н2О
Реакция между ионами гидроксония и гидроксила сильно смещена вправо в соответствии с малой величиной ионного произведения воды. Таким образом, эта реакция является практически необратимой. Кроме того, реакция переноса протона является очень быстрой.
Поэтому в эквивалентной точке ан3о+ = аон- и рН=7
Если в реакции нейтрализации участвует слабая кислота, например, уксусная кислота (СН3СООН + ОН- = СН3СОО- + Н2О), то реакция нейтрализации заметно обратима. В эквивалентной точке реакция среды отличается от нейтральной и вследствие наличия в равновесной смеси группы ОН- рН >7.
В объемном анализе применяется также взаимодействие сильной кислоты и слабого основания. Слабыми основаниями являются аммиак, амины, анионы слабых кислот, входящие в состав солей.
Примеры таких реакций:
NH3 + H3O+ = NH4+ + H2O
CO32- + H3O+ = HCO3- + H2O
Реакция нейтрализации слабого основания является заметно обратимой, и в момент эквивалентности имеются ионы Н3О+. Следовательно, в точке эквивалентности в этом случае рН <7.
Таким образом, используя метод нейтрализации, можно определять количество кислот, оснований и других веществ, реагирующих с кислотами и основаниями. Используя ионообменники, можно также определять вещества, не реагирующие с кислотами и основаниями (например, NaCl, Na2SO4.и др.).