Глава 20. Кислотно-основное

ТИТРОВАНИЕ (МЕТОД НЕЙТРАЛИЗАЦИИ)

Область практического применения кислотно-основного титрования в медико-биологических исследованиях весьма обширна. В биохимических исследованиях метод кислотно-основного титрования применяется для опре­деления кислотности желудочного содержимого, щелоч­ного резерва крови и плазмы. В токсикологии этот метод используется при определении аммиака, уксусной, си­нильной и других кислот. В санитарно-гигиенической практике метод кислотно-основного титрования позво­ляет оценивать кислотность различных пищевых про­дуктов (молока, творога, хлеба, воды и т.д.). В фармации для определения ряда лекарственных препаратов кислотного и основного характера используемся кислотно-основное титрование как в воде, так и в смешанных водно-органических и неводных растворителях.

20.1. Сущность и методы кислотно-основного титрования

Методы кислотно-основного титрований основаны на использовании реакции нейтрализации (реакции между кислотами и основаниями):

Н₃О⁺ + ОН^- ↔ 2Н₂О

или упрощенно Н⁺ + ОН^- ↔ Н₂О.

В зависимости от титранта различают методы ацидиметрического и алкалиметрического титрования В ацидиметрии (acidum — кислота) в качестве титрантов приме­няют 0,01 — 0,1 н. растворы сильных кислот, обычно НСl и H₂SO₄. В алкалиметрии (alcalis - щелочь) титрантами служат 0,01 - 0,1 н. растворы щелочей, обычно NaOH, КОН, Ва(ОН)₂.

Методы кислотно-основного титрования дозволяют оп­ределять концентрации растворов неорганических и органических кислот и оснований и некоторых солей, подвер­гающихся гидролизу или реагирующих с кислотами и основаниями.

Ацидиметрическое титрование применяют для опреде­ления сильных и слабых оснований и некоторых солей слабых кислот, например NaOH, NH₄OH, аминов, анили­на Na₂CO₃, NaHCO₃ и т.д.

Алкалиметрическое титрование применяют для опре­деления сильных и слабых кислот и некоторых солей сла­бых оснований, например НСl, Н₃ВО₃, СН₃СООН, фено­лов, хлоридов очень слабых органических оснований, используемых в качестве лекарственных препаратов, и т.д.

20.2. Точка эквивалентности при кислотно-основном титровании

При кислотно-основном титровании реакция среды в момент эквивалентности может быть нейтральной, кис­лой или щелочной в зависимости от природы вступающих в реакцию нейтрализации кислоты и основания. Рассмот­рим это на конкретных примерах.

Продуктами реакции между сильной кислотой и сильным основанием являются соль, не подвергающаяся гидролизу, и вода:

НСl + NaOH = NaCl + Н₂О;

Н⁺ + ОН^- = Н₂О.

В этом случае раствор в точке эквивалентности имеет нейтральную реакцию, т.е. рН_т.э = 7.

При нейтрализации слабой кислоты сильным основа­нием образуется соль, подвергающаяся гидролизу в вод­ном растворе, т.е. в данном случае реакция обратима:

СН₃СООН + NaOH ↔ CH₃COONa + Н₂О;

CH₃COOH + ОН^- ↔ СН₃СОО^- + Н₂О.

Вследствие гидролиза соли по аниону реакция среды в точке эквивалентности становится слабощелочной, т.е. рН_т.э >7.

Если титруется слабое основание сильной кислотой, то образуется соль, подвергающаяся гидролизу по катиону:

NH₄OH + НСl ↔ NH₄Cl + Н₂О;

NH₄OH + H⁺ ↔ NH⁺₄ + Н₂О.

Обратимость этой реакции обусловливает кислую реак­цию раствора в точке эквивалентности, т.е. рН_т.э < 7.

Если титруется многоосновная кислота или соль много­основной кислоты, например Н₃РО₄ или Na₂CO₃, то при ти­тровании наблюдается несколько точек эквивалентности:

Na₂CO₃ + HCl = NaHCO₃ + NaCl;

NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + CO₂.

В первой точке эквивалентности при рН 8,34 образует­ся гидрокарбонат натрия; во второй точке эквивалентнос­ти при рН 4,00 образуется слабая угольная кислота.

Фиксирование точки эквивалентности в кислотно-ос­новном титровании проводят с помощью химических ин­дикаторов или физико-химическими методами. Физико-химические методы основаны на анализе изменения свойств раствора в процессе титрования, например изме­нения рН среды в потенциометрическом методе, электри­ческой проводимости раствора - в кондуктометрическом, оптических свойств в фотометрии и спектрофотометрии, силы тока, проходящего через раствор, - в амперометри-ческом методе и др.