4.3.4. Метод кислотно-основного титрования

Метод кислотно-основного титрования основан на протолитической реакции:

Этим методом определяют различные органические и неорганические кислоты и основания, в том числе различные пищевые кислоты – уксусную, яблочную, лимонную и др., а также соли, реагирующие в стехиометрических отношениях с кислотами или основании, например, соли аммония, карбонаты и др.

Титрантами метода являются стандартные (титрованные) растворы сильных кислот и оснований. Из кислот чаще всего пользуются хлороводородной кислотой. Она более сильная, чем серная, и переход окраски более отчетлив. Из щелочей предпочтение отдают раствору гидроксида натрия, так как его легче, чем КОН, получить свободным от примесей карбонатов. В качестве первичных стандартов (установочных веществ) для определения концентрации кислот используют тетраборат натрия Na₂B₄O₇∙10Н₂О (буру) или безводный карбонат натрия Na₂CO₃, а для определения концентрации щелочей используют щавелевую кислоту Н₂С₂О₄∙2Н₂О.

При кислотно-основном титровании наиболее часто применяют следующие индикаторы: метилоранж (рТ 4,0; интервал рН перехода окраски 3,1-4,4), фенолфталеин (рТ 9,0; интервал 8,0-10,0), метиловый красный (рТ 5,5; интервал 4,4-6,2), лакмус (рТ 7,0; интервал 5,0-8,0).

Работа 1. Стандартизация раствора хлороводородной кислоты по тетраборату натрия

Бура удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к первичным стандартам - устойчива в широком интервале влажности воздуха, имеет большую массу эквивалента, точно соответствует своей формуле. При растворении ее в воде протекает реакция:

Na₂B₄O₇ + 5H₂O = 2NaH₂BO₃ + 2H₃BO₃ .

Полученный раствор буры можно рассматривать как раствор борной кислоты, наполовину оттитрованный сильным основанием (буферный раствор). При добавлении HCl протекает протолитическая реакция:

H₂BO₃^- + H⁺ = H₃BO₃ .

и равновесие смещается в сторону образования борной кислоты. Суммарный процесс титрования тетрабората натрия хлороводородной кислотой можно представить уравнением:

Na₂B₄O₇ + 2HCl + 5H₂O = 4H₃BO₃ + 2NaCl.

В результате реакции накапливается слабая ортоборная кислота, следовательно, рН раствора в ТЭ будет меньше 7 и буру можно титровать кислотой с индикатором метиловым оранжевым (рТ=4). Масса эквивалента буры в этой реакции равна половине молярной массы.

Реагенты:

1. 1. Хлороводородная кислота, НСl, примерно 0,1 М раствор.

2. 2. Натрия тетраборат, Na₂B₄O₇∙10H₂O, 0,1 М раствор с точно установленной концентрацией (стандартный).

3. 3. Индикатор метиловый оранжевый, 0,1%-ный водный раствор .

Выполнение работы. В коническую колбу на 250 лм вносят пипеткой (точно по метке!) 20-25 мл стандартного раствора буры, 2-3 капли индикатора метилового оранжевого, разбавляют раствор небольшим количеством дистиллированной воды (~ 50-70 мл) и титруют раствором НСl до перехода окраски из желтой в оранжевую, которая появляется от одной капли титранта. Титрование повторяют не менее трех раз, определяют V_ср и рассчитывают коэффициент поправки хлороводородной кислоты по формуле:

.