Оглавление
КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ 2
ИНДИКАТОРЫ В МЕТОДЕ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО ТИТРОВАНИЯ 2
КРИВЫЕ ТИТРОВАНИЯ. ВЫБОР ИНДИКАТОРА 6
Титрование слабой кислоты сильным основанием 9
ВЫБОР ИНДИКАТОРА ПО ПРОДУКТАМ РЕАКЦИИ 10
В случае экспрессного анализа, когда нет возможности провести титрование стандартного образца и построить кривую титрования, чтобы максимально точно подобрать индикатор, его выбирают по продуктам реакции. Это более быстрый, но менее точный способ выбора индикатора. Как пользоваться этим методом, рассмотрим на примере количественного определения щавелевой кислоты ( Ка1 = 5,62 ∙ 10-2 , Ка2 = 5,89 ∙ 10-5 ): 10
ТЕХНИКА ТИТРОВАНИЯ 10
Список литературы: 12
Кислотно-основное титрование
Метод кислотно-основного титрования основан на реакциях взаимодействия между кислотами и основаниями, то есть на реакции нейтрализации:
Рабочими растворами метода являются растворы сильных кислот (HCl, H2SO4, HN03 и др.) или сильных оснований (NaOH, KOH, Ва(ОН)2 и др.). В зависимости от титранта метод кислотно-основного титрования подразделяют на ацидиметрию, если титрантом является раствор кислоты, и алкалиметрию, если титрантом является раствор основания.
Рабочие растворы в основном готовят как вторичные стандартные растворы, поскольку исходные для их приготовления вещества не являются стандартными, а затем их стандартизуют по стандартным веществам или стандартным .
Точку эквивалентности устанавливают различными способами, например по изменению окраски индикатора, прибавляемого в титруемый раствор. Момент, при котором происходит наблюдаемое изменение цвета индикатора, называют конечной точкой титрования. Очень часто конечная точка титрования не совсем совпадает с точкой эквивалентности. Как правило, они отличаются друг от друга не более чем на 0,02—0,04 мл (1—2 капли) титранта. Это то количество титранта, которое необходимо для взаимодействия с индикатором.
Индикаторы в методе кислотно-основного титрования
В методах кислотно-основного титрования для определения конечной точки титрования используют кислотно-основные индикаторы.
Кислотно-основные индикаторы — это органические вещества, способные видимо и обратимо изменять свою окраску в растворе при изменении рН среды.
Существуют различные теории индикаторов, каждая из которых по-своему объясняет поведение кислотно-основных индикаторов в кислых и щелочных средах.
Ионная теория индикаторов. В связи с тем что кислотно-основные индикаторы представляют собой слабые кислоты или слабые основания, любой такого рода индикатор диссоциирует в растворе согласно уравнению:
pH раствора определяется как неполной диссоциацией слабой кислоты:
гидролизом соли в точке эквивалентности:
.и буферным действием системы «слабая кислота + соль слабой кислоты». При титровании pH раствора возрастает быстрее, чем при титровании сильной кислоты, скачок pH выражен слабее, а точка эквивалентности находится при pH>7 (в щелочной зоне). Скачок pH тем слабее, чем слабее кислота, меньше её концентрация и выше температура раствора.
При титровании слабого основания сильной кислотой кривая титрования имеет зеркальный вид: pH раствора уменьшается, и точка эквивалентности находится при pH<7.
Хромофорная теория индикаторов. Поведение индикаторов, объясняемое ионной теорией индикаторов, дополняется хромофорной теорией индикаторов, согласно которой изменение окраски индикаторов связано с изменением структуры их молекул, внутримолекулярной перегруппировкой, вызываемой действием H или ОН-ионов.
По хромофорной теории в процессе изменения рН раствора меняется строение молекул кислотно-основных индикаторов. Это явление обусловливается бензоидно-хиноидной таутомерией.
При изменении рН среды раствора или при диссоциации хромофоры могут перегруппировываться. Перемена окраски у индикаторов является
результатом изменений в их внутреннем строении. У одноцветных индикаторов окраска изменяется в связи с появлением или исчезновением хромофоров. У двухцветных индикаторов эти изменения обусловлены превращением одних хромофоров в другие.
Типичным одноцветным индикатором является фенолфталеин. При рН < 8 его молекулы не содержат хиноидной группировки и поэтому бесцветны. Однако при добавлении раствора щелочи к раствору фенолфталеина (рН = 8) происходит перегруппировка атомов в молекуле с образованием хиноидной группировки, которая обусловливает появление малиновой окраски раствора:
Дальнейшее увеличение рН до 13—14 вызывает некую перегруппировку, в результате чего получается трехзамещенная соль, лишенная хиноидной группировки и поэтому бесцветная:
Вследствие этого фенолфталеин обесцвечивается при действии большого избытка щелочи, например натрия гидроксида.
Типичным двухцветным индикатором является метиловый оранжевый
При рН = 3,2...4,3 он оранжевый, при рН ^ 3,1 приобретает красную, а при рН ^ 4,4 — желтую окраску. Это объясняют присоединением ионов водорода кислоты к атому азота азогруппы индикатора, вследствие чего происходит смещение электронов по всей системе, сопровождающееся образованием хиноидной структуры, которая обусловливает появление красной окраски раствора.
Таким образом, при действии кислот наблюдают переход желтой окраски индикатора в красную, а при действии щелочей — обратное превращение:
рН < 3,1 красный
Таким образом, изменение окраски индикатора происходит в том случае, когда появляются или исчезают хромофорные группы и когда вместо одних хромофорных групп появляются другие. Если хромофорные группы превращаются в нехромофорные, окраска исчезает.
Ионно-хромофорная теория индикаторов. Согласно дополняющим друг друга ионной и хромофорной теориям, в растворах кислотно-основных индикаторов одновременно сосуществуют равновесия, обусловливаемые диссоциацией
молекул, и равновесия, связанные с внутримолекулярными перегруппировка-
ми (ионно-хромофорная теория). Для кислотно-основных индикаторов наиболее характерными факторами, вызывающими изменение окраски, являются изменение соотношения количеств молекулярной и ионной форм индикатора, происходящее под влиянием кислот и щелочей, и появление или исчезновение хромофорных групп или же превращение одних хромофорных
Способность молекул различных индикаторов диссоциировать в нейтральной среде характеризуют константами диссоциации. Например, у метилового оранжевого Ка ~ 10-4, у лакмуса Ка ~ 10-8, а у фенолфталеина Ка ~ 10-9. Следовательно, фенолфталеин является наиболее слабой органической кислотой