Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Химико-биологический факультет

Кафедра химии

Расчетно-графическое задание

по дисциплине: «Аналитическая химия»

«Расчет и построение кривой титрования»

Проверила к.х.н., доцент Сальникова Е.В.

Выполнила студентка гр. 11 ФПХ(с)АХ Жирникова Е.Ю.

Оренбург 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Задание …………………………………………………………………….…….4

Расчет кривой титрования …………………………………………………….....5

Выбор индикатора………………………………………………………………6

Расчет индикаторных погрешностей…………..………………………………..7

Кривая титрования ………………………………………………………………8

Список использованной литературы …………………………………………..9

Введение

В основе метода кислотно-основного титрования лежит реакция взаимодействия:

H₃O⁺ + OH^- = 2H₂O

H⁺ + OH^- = H₂O

Этот метод применяют для количественного определения кислот (H₂SO₄, HCl, HNO₃, H₃PO₄, H₂C₂O₄, CH₃COOH)), оснований (KOH, NaOH, Ba(OH)₂), солей, способных гидролизоваться в водных растворах (Na₂CO₃, K₂CO₃), а также их смесей (смесь NH₄Cl и NaOH).

В качестве рабочих растворов используют растворы HCl и H₂SO₄, растворы NaOH и KOH. Чаще всего применяют 0,1 – 0,5н растворы.

Для выяснения сущности процессов, происходящих при кислотно-основном титровании, рассматривают реакцию среды в точке эквивалентности при различных случаях титрования. Точка эквивалентности может лежать в нейтральной (pH = 7), щелочной (pH > 7) и кислой (pH < 7) среде.

Различают следующие случаи титрования:

1.Титрование сильной кислоты сильным основанием.

2.Титрование слабой кислоты сильным основанием.

3.Титрование слабого основания сильной кислотой.

4.Титрование многоосновных кислот и оснований.

5.Титрование смеси кислот или оснований.

Природа реагирующих кислот и оснований оказывает непосредственное влияние на величину pH раствора в точке эквивалентности, что и наблюдается при различных случаях титрования

График зависимости параметра системы, связанного с концентрацией титруемого вещества, титранта или продукта, от состава раствора в процессе титрования, называется кривой титрования.

Эти кривые помогают выбрать индикатор, оценить погрешность, наглядно проследить за ходом титрования.

При построении кривых по осям координат можно откладывать разные величины. Если по оси ординат отложить логарифм концентрации (или отношения концентраций) или величину, пропорциональную этому логарифму, получаются логарифмические кривые титрования. Если же по оси ординат откладывать концентрацию или физико-химический параметр, пропорциональный концентрации, получаются линейные кривые титрования.

В некоторых случаях продукты реакции титрования практически не влияют на равновесные концентрации титруемого вещества ([A]) и титранта ([T]). Например, при титровании сильной кислоты сильным основанием, при комплексонометрическом титровании, при осадительном титровании продукты (H₂O, малорастворимое соединение или комплекс) практически выводятся из реакции. В этих случаях при построении кривых титрования по оси ординат можно отложить логарифм концентрации А (или Т). Такие кривые называются монологарифмическими.

Если же продукты реакции каким-то образом влияют на [A] или [T], то при расчете [A] следует учитывать равновесные концентрации продуктов. Например, при титровании слабых кислот (или оснований) и окислительно-восстановительном титровании получаются сопряженные вещества: при титровании слабой кислоты – сопряженное основание, при титровании окислителя – его восстановленная форма. Переменный параметр (pH или Е) будет определяться отношением концентраций сопряженной пары. Кривые, по оси ординат которых отложен логарифм отношения концентраций (или пропорциональная ему величина), называют часто билогарифмическими.

Задание

Рассчитать и построить кривую титрования 10 мл 0,1 Н раствора H₃РО₄. Титрант: раствор NaOH 0,1 М.

Вычертить рассчитанную кривую титрования в координатах: pH – расход титранта V(титранта).

Подобрать 2 индикатора, наиболее подходящие для установления конечной точки титрования.

Рассчитать индикаторную погрешность для выбранных индикаторов.

Нейтрализациямногоосновных кислот, как и диссоциация, протекает по ступеням. Сначала титруются ионы [H⁺], образовавшиеся по первой ступени диссоциации, в точке эквивалентности наблюдается скачок рН. Если продолжить титрование, то далее будут нейтрализоваться ионы [H⁺], получившиеся по второй ступени диссоциации, и на кривой титрования появится второй скачок рН. По идее, в момент нейтрализации около третьей точки эквивалентности должен произойти третий скачок рН. Однако он не наблюдается из-за малой величины константы диссоциации Н₃PO₄ по третьей ступени, поэтому непосредственно оттитровывать Н₃PO₄ как кислоту трехосновную ни с одним индикатором нельзя.

H₃РО₄ <=>H⁺ +H₂PO₄^- pK₁=2,12 Ka(1)=7,06*10^-3

H₃РО₄^- <=>H⁺ +H₂PO₄^2- pK₂=7,21 Ka(2)=6,2*10^-8

H₃РО₄^2- <=>H⁺ +H₂PO₄^3- pK₃=12,36 Ka(3)=4,4*10^-13

Таблица – Расчет кривой титрования 10 мл 0,1 Н раствора H₃РО₄ 0,1 М раствором NaOH

Этап титрования	Степень отnитрованности (f)	Объем добавленного титранта, мл	Общий объем смеси в колбе для титрования, мл	Состав раствора	Расчетная формула	pH
1	0	0	10	H3РО4		1,56
2	50	5	15	NaH2PO4+H2O		2,12
3	90	9	19	NaH2PO4+H2O		4,7
4	99	9,9	19,5	NaH2PO4+H2O		7,21
5	99,9	9,99	19,95	Na2HPO4+H2O		9,78
6	100	10	20	Na3PO4+H2O		12,33
7	100,1	10,01	20,01	Na3PO4+H2O, OH-		12,68

Выбор индикатора

Правило выбора индикатора:

1. интервал перехода окраски индикатора должен находиться в пределах скачка титрования или частично перекрываться с ним;

2. pT индикатора должен быть как можно ближе к точке эквивалентности и находиться в пределах скачка титрования.

Учитывая правило выбора индикатора, выбираем два индикатора из числа приведенных в таблице 2.

Название	Интервал перехода окраски, pH	Показатель титрования, pT
Метиловый оранжевый	3,1 – 4,4	4,0
Метиловый красный	4,4 – 6,2	5,5
Метиловый желтый	2,4 – 4,0	3,0
Фенолфталеин	8,0 – 10,0	9,0
Тимолфталеин	9,3 – 10,5	9,6
Феноловый красный	6,4 – 8,2	7,5
Тимоловый синий	8,0 – 9.6	9,2
Бромтимоловый синий	6,0 – 7,6	7,0
Бромкрезоловый зеленый	3,9 – 5,4	4,5
Бромкрезоловый пурпурный	5,2 – 6,8	6,0
Лакмус	5,0 – 8,0	7,0

Выбираем два индикатора: метиловый красный (рТ = 5,5) – для первого скачка титрования и тимолфталеин (рТ = 9,6) – для второго скачка титрования.

Расчет индикаторных погрешностей

Рассчитаем индикаторные погрешности для выбранных индикаторов.

1. Метиловый красный (рТ = 5,5)

Так как рТ>pH_тэ(рН = 4,7), то формула для расчета индикаторной погрешности будет иметь вид:

2. Тимолфталеин (рТ=9,6)

Так как рТ<pH (рН = 9,78), то формула для расчета индикаторной погрешности будет иметь вид:

Список литературы

1. Введение в химические методы анализа. Метод кислотно-основного титрования. Учеб. Пособие / И.Я. Гурецкий, Л.Б. Кузнецова, Л.Б. Оганесян. М: МХТИ, 1981. С. 29-36

2. Основы аналитической химии. Кн. 2 / Крешков А.П. М.: Химия, 1976. С. 95-99; 120-127

3. Аналитическая химия. / Васильев В.П. М.: Высшая школа, Т.1 1989. С. 320

9