2. Кривая титрования слабой кислоты сильным основанием

Рассчитаем кривую титрования 100,0 см³ 0,1 М раствора уксусной кислоты 0,1 М раствором гидроксида натрия. В начальной точке кривой титрования рН раствора будет определяться диссоциацией уксусной кислоты:

CH₃COOH + H₂O ↔ CH₃COO^- + H₃O⁺

(см. табл. 2).

При добавлении в этот раствор гидроксида натрия в результате реакции появится эквивалентное количество ацетат-иона, который в смеси с уксусной кислотой образует ацетатный буферный раствор. Концентрацию ионов водорода в этом растворе, а также всю ветвь кривой титрования до ТЭ можно рассчитать по формуле:

(см. табл. 2)

Таблица 2

Расчет кривой титрования 100,0 см³ 0,1 М раствора СН₃СООН 0,1 М раствором NaOH

Добавлено 0,1 М раствора NaOH, см3	[H+], М	рН=-lg[H+]
0,00		2,88
10,00		3,85
50,00		4,94
90,00		5,99
99,00		7,05
99,90		8,06
100,00		8,73
100,10	10-14/(0,1∙0,001∙(100/(100+100,1)))=2,00∙10-10	9,70
101,00	10-14/(0,1∙0,01∙(100/(100+101)))=2,01∙10-11	10,70
110,00	10-14/(0,1∙0,1∙(100/(100+110)))=2,10∙10-12	11,68
150,00	10-14/(0,1∙0,5∙(100/(100+150)))=3,00∙10-13	12,52

Эквивалентное количество щелочи (100,0 см³ NaOH) приведет к образованию в растворе 0,1 М ацетат-ионов. Ацетат-ион, являющийся слабым основанием, сообщает раствору щелочную реакцию:

СН₃СОО^- + Н₂О ↔ СН₃СООН + ОН^-

Константа основности ацетат-иона равна

Тогда рН=8,73 с учетом изменения объема раствора.

После ТЭ рН раствора определяется количеством добавленного раствора гидроксида натрия (см. расчет кривой титрования раствора соляной кислоты раствором гидроксида натрия). Построенная по данным таблицы 2 кривая титрования представлена на рисунке 2.

Как видно, рН до ТЭ изменяется плавно, хотя и с более высоким угловым коэффициентом, чем при титровании сильной кислоты. Линия нейтральности пересекается с кривой титрования еще до ТЭ. В области ТЭ (±0,1 %) наблюдается скачок титрования от рН=8,06 до рН=9,70, а ТЭ находится при рН=8,73. Характерной особенностью кривых титрования слабых одноосновных кислот является несовпадение ТЭ с точкой нейтральности и расположение ТЭ в щелочной области, так как в ТЭ образуется основание, сопряженное с титруемой кислотой. Скачок титрования 0,1 М раствора уксусной кислоты намного меньше, чем соляной или другой сильной кислоты, и составляет всего 1,64 единицы рН вместо 5,4 единиц при титровании 0,1 М раствора соляной кислоты. С уменьшением концентрации кислоты и увеличением температуры скачок титрования уменьшается. Он уменьшается также с уменьшением силы кислоты (константы диссоциации кислоты).

Рис. 2. Кривая титрования 100,0 см³ 0,1 М раствора СН₃СООН 0,1 М раствором NaOH