4. Кривые титрования. Виды и правила построения.

Выбор индикатора в титриметрическом анализе - важная проблема.

Если при титровании применяют кислотно-основные, окислительно-вос-становительные, осадительные или комплексометрические индикаторы, то выбор их осуществляют с помощью построения графической модели, называемой кривой титрования. Это своего рода график процесса титрования. График строят в прямоугольной системе координат, в которой по горизонтальной оси (оси абсцисс) откладывают объем прилитого рабочего раствора, измеренного в см³. По вертикальной оси (оси ординат) откладывают основной физико-химический параметр титруемой смеси, изменяющийся в процессе титрования. Такими параметрами являются: в методе нейтрализации - рН раствора; в методе редоксометрии - потенциал системы; в методах комплексонометрии и осаждения - концентрация определяемых ионов в виде рKat = -lgС_кат или рАп = -lgС_Ап (рис. 3).

При построении кривой титрования следует обратить внимание на следующее.

1. Ординаты каждой точки, при соединении которых получают кривую титрования, вычисляют по формулам, позволяющим рассчитать в растворах значения рН, , р_Кат, р_Ап. При этом учитывают природу определяемого и рабочего вещества.

2. Д

   С

   ля упрощения вычислений используют понятие «концентрация», а не «активность».

В

А

0 50 100 150 200 V, см³

Рис.3.Общий вид кривой титров.

3. Концентрации растворов Р.В. и О.В. считают чаще всего одинаковыми и равными 0,1 моль/дм³.

4. Величина аликвоты анализируемого раствора, для которого строят кривую титрования, может быть любой (5 см³, 10 см³, 15 см³ и др.). Но удобнее проводить расчет, если объем аликвоты составляет 100 см³. Это удобство выражается в простоте арифметического расчета.

5. Ординаты точек кривой титрования рассчитывают для моментов, когда прилито 0; 90; 99; 99,9; 100; 100,1; 101; 110 % от эквивалентного объема раствора Р.В. Если объем аликвоты составляет 100 см³, а концентрации растворов О.В. и Р.В. одинаковы, то точками, с помощью которых получается кривая титрования, являются те, у которых абсциссы равны 0; 90; 99; 99,9; 100; 100,1; 101; 100 см³ прилитого раствора Р.В.

Если концентрации растворов О.В. и Р.В. не одинаковы, то расчет усложняется. Вначале рассчитывают объем раствора Р.В., который должен израсходоваться на реакцию с О.В. в момент эквивалентности. Затем находят объемы Р.В. для указанных в п.5 точек.

Например, рассчитывают координаты точек для построения кривой титрования, если титруют 100 см³ раствора хлороводородной кислоты с С_экв(HCl) = 0,1 моль/дм³ раствором гидроксида натрия с С_экв(NaOH) = 0,15 моль/дм³.

Сначала вычисляют объем щелочи, который будет израсходован на реакцию с раствором HCl в момент эквивалентности.

;

.

Для расчета абсцисс других точек считают объем щелочи, соответствующий необходимому моменту титрования. Если, например, необходимо рассчитать рН раствора в момент, когда добавлено 99,9 % NaOH от эквивалентного объема, то находят 99,9 % от эквивалентного объема, т.е. от 66,66 см³.

Д алее рассчитывают рН смеси, когда к 100 см³ раствора HCl с С_экв(HCl) = 0,1 моль/дм³ добавлено 66,59 см³ раствора щелочи с С_экв(NaOH) = 0,15 моль/дм³.

Подробные формулы для расчетов, связанных с построением кривых титрования приведены далее (см. разделы 4-7).

6. Для упрощения вычислений обычно не учитывают увеличения объема аликвоты в процессе титрования.

7. Очень часто при расчете ординат точек отношение концентраций оттитрованной и неоттитрованной частей определяемого вещества заменяют отношением объемов, соответственно оттитрованной и неоттитрованной частей.

Кривые титрования дают возможность проследить изменение основного параметра анализируемой системы в различные моменты титрования, изучить влияние температуры и концентрации реагирующих веществ на основной параметр, установить конец титрования, выбрать правильно индикатор.