Согласно реакции:

Na₂B₄O₇ + 2HCl + 5H₂O  4H₃BO₃ + 2NaCl

эквивалент тетрабората натрия составляет ½ Na₂B₄O₇ 10H₂O (_экв.=1/2).

В точке эквивалентности раствор содержит слабую борную кислоту, которая обусловливает слабокислую реакцию раствора. рН в точке эквивалентности можно рассчитать, используя формулу для расчета рН растворов слабых кислот. Так как кислота диссоциирует в основном по 1 ступени, подставляем в формулу К₁= 7,1  10^-10 (рК = 9,15). Считая С(Н₃ВО₃) = 0,1 моль/л, находим рН раствора:

рН = ½(рК + рС) = ½ (9,15 + 1) = 5,07

Следовательно, для титрования лучше всего подойдет в качестве индикатора метиловый красный с рТ = 5,2. Можно использовать также и метиловый оранжевый с рТ = 4,0.

При добавлении этих индикаторов в раствор тетрабората натрия, в котором среда щелочная (рН>7), последний окрашивается в желтый цвет. Момент окончания титрования наступает при окрашивании раствора в оранжевый цвет. Если оранжевая окраска фиксируется аналитиком неуверенно, рекомендуется титровать «со свидетелем». Этот способ состоит в следующем. В коническую колбу отбирают объем дистиллированной воды, приблизительно равный объему оттитрованного раствора, 1 каплю раствора HCl из бюретки и 1–2 капли индикатора. Раствор при этом окрашивается в слабо-розовый цвет. Если тетраборат натрия титровать до этого цвета, то раствор будет перетитрован на 1 каплю. Поэтому все последующие титрования кислотой в присутствии этих индикаторов необходимо проводить так же, до слабо-розовой окраски. «Свидетель» может быть приготовлен другим способом. Для этого используют буферный раствор с рН = 5,1–5,2 или очень разбавленный (1:100) раствор борной кислоты, к 100 мл которого добавляют 2–2,5 мл 1 М раствора NaCl. В колбу отбирают один из этих растворов в объеме, приблизительно равном объему, который будет в титрованной колбе в момент окончания титрования, и прибавляют 1–2 капли индикатора. Раствор «свидетеля» должен быть окрашен в оранжевый цвет.

Определить концентрацию раствора HCl можно как методом отдельных навесок, так и методом пипетирования (аликвотных проб).

Метод отдельных навесок. Масса отдельной навески тетрабората натрия определяется по формуле:

Навески (не менее трех) отбирают на аналитических весах в конические колбы. В каждую колбу наливают 20–25 мл горячей воды, так как тетраборат растворяется в воде плохо, и после полного растворения охлаждают под струей проточной воды до комнатной температуры. Прибавив 1–2 капли метилового красного, титруют каждую навеску раствором HCl до перехода желтой окраски в оранжевую.

Расчет концентрации кислоты для каждого титрования проводят отдельно по формуле:

По полученным данным рассчитывают среднее значение C_HCl.

Метод аликвотных проб. В мерной колбе вместимостью 100, 200 или 250 мл готовят титрованный раствор тетрабората натрия по точной навеске , рассчитанной по формуле:

_.

Навеску, взятую на аналитических весах, помещают в мерную колбу через воронку, смывают вещество горячей водой в колбу из промывалки, после растворения охлаждают под струей проточной воды, доводят объем дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают полученный раствор.

Рассчитывают концентрацию полученного раствора по формуле:

Для титрования отбирают пипеткой в коническую колбу аликвотную часть приготовленного раствора тетрабората натрия, прибавляют 1–2 капли индикатора метилового красного и титруют до перехода желтой окраски раствора в оранжевую. Титруют не менее 3 раз и по полученным результатам вычисляют среднее значение V_CP.(HCl) – объема, пошедшего на титрование аликвотной части раствора тетрабората натрия.

Концентрацию раствора HCl вычисляют по формуле:

З а д а ч а