Хід роботи

1. Калібрування рН-метра: рН-метр калібрується за допомогою стандартних буферних розчинів, причому калібрування проводять за розчинами з рН = 1.68 та рН = 6.86, а правильність калібрування визначають за буферним розчином із рН = 9.18. Значення рН другого калібрувального розчину (рН = 6.86) не повинно змінюватись протягом 15 хв.

2. Приготування вихідних розчинів: 0.1 М розчин хлороводневої кислоти готується з фіксаналу, розчин лугу – зі свіжого (який не містить карбонатів) NaOH або KOH із розрахунку, щоб його концентрація приблизно дорівнювала 0.10 моль/л. Для приготування розчину потрібно використовувати дистильовану воду, звільнену від вуглекислого газу кип'ятінням. Точну концентрацію лугу визначають рН-потенціометричним титруванням розчином HCl.

3. Готують 0.005 М розчин слабкої кислоти. З цією метою наважку попередньо висушеної у вакуумному ексикаторі кис­лоти, взяту на аналітичних вагах, кількісно переносять у мірну колбу на 50 мл та розчиняють у невеликій кількості свіжепрокип'яченої (для позбавлення від СО₂) дистильованої води. Після повного розчинення додають для створення іонної сили NaNO₃ так, щоб його концентрація становила 0.1 моль/л, та доводять об'єм розчину до мітки.

4. Аліквоту (20 мл) ретельно перемішаного розчину кислоти переносять у стаканчик для титрування з якорем, встановлюють його на магнітній мішалці та занурюють у розчин електроди (електроди мають заглиблюватись у розчин не менш як на 1 см, не торкаючись якоря магнітної мішалки). Після цього підключають комірку до потенціометра (рН-мет­ра) та чекають, поки значення рН розчину стане постійним. Далі починають титрувати, приливаючи кожен раз по 0.03–0.04 мл розчину лугу. Під час повторного титрування поблизу точки еквівалентності розчин лугу додають меншими порціями. Магнітна мішалка вмикається тільки під час додавання лугу. Результати титрування заносять в електронну таблицю Excel і будують криву титрування (рис. 1.3 а). У табл. 1.5 і на рис. 1.3 для прикладу наведено дані титрування бурштинової кислоти.

Таблиця 1.5. Приклад титрування бурштинової кислоти

V, ml	pH	V, ml	pH	V, ml	pH	V, ml	pH	V, ml	pH
0	3.33	0.50	4.23	1.00	5.00	1.51	5.75	1.97	7.37
0.11	3.57	0.60	4.38	1.05	5.06	1.56	5.80	2.00	9.32
0.15	3.65	0.66	4.47	1.15	5.22	1.60	5.87	2.05	10.38
0.20	3.73	0.71	4.52	1.21	5.31	1.65	6.00	2.10	10.81
0.25	3.86	0.75	4.62	1.28	5.42	1.70	6.06	2.13	10.98
0.29	3.92	0.80	4.68	1.33	5.47	1.75	6.21	2.16	11.14
0.32	3.98	0.85	4.73	1.39	5.52	1.79	6.31	2.20	11.24
0.36	4.02	0.90	4.83	1.42	5.58	1.83	6.41	2.23	11.33
0.40	4.07	0.93	4.89	1.45	5.64	1.88	6.54	2.30	11.46
0.45	4.18	0.96	4.94	1.48	5.69	1.93	6.93	2.40	11.57

Розрахунок проводять за програмою SUPERQUAD або:

,

де , та – рівноважні концентрації ди- і монодепротонованої форм кислоти та іонів гідрогену в точці еквівалентності. = 0.096 моль/л,  = 9.33,  = 2.021 мл, звідки: = 10^–рН = 4.68  10^–10 моль/л,  = 2.16  10^–3 моль/л, = 1.72  10^–4 моль/л.

= 2.55  10^–6

(за літературними даними К₂ = 2.3  10^–6)

Рис. 1.3. Крива титрування (а) та її перша похідна (б)

Завдання 1. Визначити константи кислотної дисоціації амінооцтової кислоти (гліцину)

Гліцин – – у водному розчині може існувати в таких формах:

+

+

яким відповідають константи рівноваги (константи кислотної дисоціації):

Методика титрування. Приготування вихідних розчинів і калібрування рН-метра описано вище. Готують 20 мл   0.005 М розчину амінооцтової кислоти (гліцину), у якому за допомогою KNO₃ створюють іонну силу  = 0.1, додають 2.5 мл 0.1 М розчину HNO₃ для переведення гліцину у протоновану форму (Н₂L⁺). Одержаний розчин титрують 0.1 М розчином КОН. Розрахунок констант кислотної дисоціації здійснюють за допомогою комп'ютерної програми SUPERQUAD. За літературними даними , .

Завдання 2. Визначити константи кислотної дисоціації етилендіаміну.

Молекула етилендіаміну, , (en), може приєднувати іони гідрогену, утворюючи дві кислотні форми етилендіаміну і . Наведені нижче рівноваги характеризуються відповідними константами кислотної дисоціації і , які є важливою характеристикою етилендіаміну як ліган­ду і використовуються при розрахунках констант стійкості його комплексів (заряди для простоти не вказано):

Методика титрування. Готують 20 мл 0.005 М розчину етилендіаміну, у якому за допомогою KNO₃ створюють іонну силу  = 0.1, додають 3.0 мл 0.1 М розчину HNO₃ для переведення етилендіаміну у протоновану форму . Одержаний розчин титрують 0.1 М розчином КОН. Розрахунок констант кислотної дисоціації здійснюють за допомогою комп'ютерної програми SUPERQUAD (детальніше див. підрозд. 3.4.3). За літературними даними, , .