Кислота основа

HCl  H⁺ + Cl^–

HNO₃  H⁺ + NO₃^–

Протолітична рівновага – рівновага, в якій бере участь протон – іон Гідрогену H⁺.  Реакціями протолізу називають реакції кислот або основ з розчинником за участю протонів. Кислотно-основні реакції (протолітичні в загальному розумінні) – це  одна з рівноваг в гомогенній системі, тому розрахунок рівноважних концентрацій компонентів реакції ведеться з використанням закону діючих мас і умови матеріального балансу. CH₃COOH  H⁺ + CH₃COO^–

19. Розрахунок рН у водних розчинах сильних і слабких кислот, сильних і слабких основ.

Розрахунок рН розчинів сильних кислот і основ. Запишемо реакцію дисоціації сильної кислоти

HA + HS  SH₂⁺ + A^– Тут та в подальших розрахунках припустимо, що f_a = 1, тоді в розчині сильної кислоти  В такому випадку: для розчину сильної кислоти НА.

 Приклад 1. C_m(HCl) = 0,01 моль/л.

[H⁺] =C_HCl = 0,01 = 10^–2 моль/л. Тоді pH = –lgC_HCl = –lg10^–2 = 2,00.

 Аналогічно в розчині сильної основи В:Приклад 2.  C_m(NaOH) = 10^–2 моль/л; [OH^–] = C_NaOH = 10^–2 моль/л;

   [H⁺] = 10^–14/10^–2 = 10^–12; pH = –lg10^–12 = 12,0.

Розрахунок рН розчинів слабких кислот і основ.

В розчинах слабких кислот необхідно враховувати, що не всі молекули кислоти розпадаються на іони. Для однопротонних кислот концентрація іонів Гідрогену рівна концентрації аніона кислоти, що утворюється при дисоціації останньої, а залишок непродисоційованих молекул НА рівний загальній концентрації кислоти за вирахуванням концентрації водневих іонів:

HA  H⁺ + A^–

[H⁺] = [A^–]; [HA] = C_HA – [H⁺].

Якщо кислота мало дисоціює (  0,03 – 0,05), то можна знехтувати зміною рівноважної концентрації непродисоційованих молекул кислоти C_HA  [HA] і тоді:

 звідки:

В розчинах слабких основ застосовують розрахунки аналогічні до розчинів слабких кислот:

B + H₂O  BH⁺ + OH^–. Якщо основа мало дисоціює (  0,03 – 0,05), то можна знехтувати зміною рівноважної концентрації непродисоційованих молекул основи. Тоді

20. Призначення та склад буферних розчинів. Буферна ємність.

Буферний розчин водний розчин, що містить сполуки, які протистоять значній зміні pH при додаванні невеликої кількості кислоти абооснови

Пртзначення БР- Здатність підтримувати практично постійне значення pH

До буфених систем належать суміші, що містять:слабку кислоту (донор протонів) і сіль цієї кислоти, утворену сильною основою, (акцептор протонів) наприкладацетатний буфер (CH₃COOH + CH₃COONa), гідрогенкарбонатний буфер (H₂CO₃ + NaHCO₃);

-слабку основу і сіль цієї основи, утворену сильною кислотою, наприклад амонійній буфер (NH₄OH + NH₄Cl);

-солі багатоосновних кислот, наприклад фосфатний буферний (Na₂HPO₄ + NaH₂PO), карбонатний буфер(Na₂CO₃ + NaHCO₃); -сильну або слабку кислоту (кислотний компонент) і гліцин або луг (основний компонент).Буферна ємкість – це кількість еквівалентів (або моль) сильної кислоти або сильної основи, яку необхідно додати до 1 л буферного розчину, щоб рН його змінилося на 1. Максимальна буферна ємкість спостерігається в таких розчинах, які містять рівні концентрації слабкої кислоти і її солі або слабкої основи і її солі. Буферна ємкість розчину тим більша, чим вища концентрація компонентів буферної суміші.

7. Застосування йодометрії в аналізі.Титранти та індикатори методу ЙОДОМЕТРІЯ — титриметричний метод визначення окисників і відновників, що базується на використанні окисних властивостей розчину I₂ та відновних властивостей розчину Na₂S₂O₃.

+2ē + [I₃]^– 3I^– E⁰=+0,56 B

-2ē + 2S₂O₃^2– → S₄O₆^2– E⁰=+0,09 B

Титранти — 0,05 М розчин I₂ в розчині KI та 0,05 М розчин Na₂S₂O₃, стабілізований HgI₂ Умови титрування — слабкокисле, нейтральне або слабколужне середовище. При визначенні відновників титрують розчином І₂. Кінцеву точку титрування визначають за появою світло-жовтого забарвлення розчину від однієї зайвої крап­лі титранту; Як індикатор використовують розчин крохмалю, який від однієї зайвої крап­лі титранту забарвлюється у синій колір. При визначенні окисників титрують розчином Na₂S₂O₃ і кінцеву точку титрування визначають за зникненням забарвлення розчину..

Визначення окисників виконують методом замісного титрування, визначення відновників — методом прямого чи зворотного титрування, якщо реакція між титрантом і речовиною, яку визначають, проходить дуже повільно.

Й. застосовують для визначення окисників — I₂, Н₂О₂, KBrO₃, K₂Cr₂O₇, KMnO₄, Br₂, Cl₂ та ін.; відновників — S^2–, As₂O₃, NaAsO₂, Sb(III), Sn(II), антипірину, аскорбінової кислоти та ін. За допомогою Й. визначають вологість ЛП, харчових продуктів, лаків, нафти тощо. Визначення базується на реакції SO₂, I₂ і H₂O у суміші піридину та метанолу.

8.Застосування йодхлорметрії в аналізі.Титранти та індикатори методу . Йодхлорметрія. Полягає в галогенуванні лікарських речовин титрованим розчином йодмонохлориду, надлишок якого визначають йодометрично; s = ½:

. Йодхлорметрія, зворотне титрування, індикатор – крохмаль, s =1/2:

9.Застосування броматометрії в аналізі. Титранти та індикатори методу БРОМАТОМЕТРІЯ — титриметричний метод визначення відновників, а також органічних сполук, які реагують з бромом. При титруванні робочим розчином КBrO3 відбувається реакція:

BrO₃^– + 6H⁺ + 6ë   Br ^— + 3H₂ O (Е⁰ =1,45 В),

надлишкова крапля титранту окиснює бромід-іони за рівнянням

BrO₃^– + 5Br^— + 6H⁺   3Br₂ + 3H₂O

до вільного брому, який забарвлює розчин у жовтий колір (безіндикаторне титрування) або знебарвлює індикатор (метиловий червоний, метиловий жовтогарячий). Кінцеву точку титрування визначають також потенціометричним або фотометричним методами. Титрування органічних сполук відбувається при додаванні до розчину титранту надлишку КBr (бромід-броматна суміш). Бром, що утворюється, взаємодіє з органічною сполукою, тому іноді бромід-броматометрію відносять до Б., яка базується на використанні стандартного розчину Br₂. При використанні як титрант водного розчину KBrO₃ надлишок KBr додають до розчину, що аналізують, перед титруванням. При зворотному броматометричному титруванні бром, що утворився при взаємодії бромат-іонів з бромід-іонами, окиснює доданий надлишок KI до вільного йоду, який титрують розчином Na₂S₂O₃ у присутності крохмалю (індикатор) або визначають методом зворотного арсенітометричного титрування:

H₃AsO₄ + 2H⁺ + 2ē   HAsO₂ + 2H₂O (E⁰ = 0,56 B)

У цьому випадку до розчину, що містить вільний бром, додають стандартний розчин NaAsO₂, надлишок якого титрують KBrO₃(індикатор — метиловий жовтогарячий, метиловий червоний). Броматометрію застосовують для визначення сполук As(III), Sb(III), Sn(II), Cu(I), Fe(II), гідразину, гідроксиламіну, семікарбазиду, мурашиної кислоти, а також ароматичних (феноли, крезоли, ароматичні аміни, резорцинол) та ненасичених органічних сполук, здатних до реакцій заміщення або приєднання Br₂ відповідно; для непрямого визначення катіонів металів (Al³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺), що утворюють з 8-оксихіноліном малорозчинні сполуки.

10. Застосування бромометрії в аналізі. Титранти та індикатори методу Бромометрія – титриметричний метод визначення відновників з використанням в якості титранту розчину брому Вr₂. Метод – фармакопейний. Бромометричне титрування застосовують для кількісного визначення багатьох органічних сполук, в тому числі фармацевтичних препаратів – ізоніазіду, резорцину, саліцилатів, стрептоциду, інших сульфамідних препаратів, похідних ароматичних амінів, фенолів тощо

11.Застосування цериметрії в аналізі.Титранти та індикатори методу ЦЕРИМЕТРІЯ — титриметричний метод аналізу, що базується на окисно-відновних властивостях оксред-пари Ce⁴⁺/Ce³⁺: + e + Ce⁴⁺   Ce³⁺; стандартні оксред- потенціали напівреакцій систем комплексних солей церію, що використовують в аналізі, залежать від аніонів, які в них містяться: Е^˚[Ce(SO₄)₃]^2–/Се³⁺=1,45 B, Е^˚[Ce(NO₃)₆]^2–/Се³⁺=1,60 B, Е^˚[CeCl₆]^2–/Се³⁺=1,40 B. Титрування виконують у кислому середовищі, причому за наявності HClO₄ Е^˚Ce⁴⁺/Се³⁺ підвищується до 1,70 B. Велике значення Е^° системи Се⁴⁺/Се³⁺ дозволяє кількісно визначати речовини, потенціали яких нижчі, ніж у церію (IV). Цим методом можна визначати Fe(II)^–, As(III)^–, Sb(III)^–, NO_2–, оксалат-іони, H₂O₂, формальдегід, токоферолу ацетат та інші відновники, а також багато сполук, які неможливо визначити іншими оксред-методами. Цериметричні ви­значення аналогічні перманганатометричним, але порівняно з іншими оксред-методами мають низку переваг: титранти стійкі на холоді та при нагріванні; при титруванні солями Се(ІV)-іона, як правило, не утворюються побічні продукти, які знижують точність і подовжують процес титрування; титрування можна виконувати в середовищі HСl (на відміну від перманганатометрії). Як титранти у методі Ц. використовують 0,1 М і 0,01 М розчини церій(IV) сульфату (Ce(SO₄)₂⋅4H₂O) або церій(IV) амоній сульфату ([Ce(SO₄)₂·2 (NH₄)₂SO₄]⋅2H₂O), з яких готують вторинні стандартні розчини. Стандартизують розчини титрантів за стандартними речовинами — натрій або амоній оксалатом:

H₂C₂O₄ + 2Ce⁴⁺ → 2CO₂↑ + 2Ce³⁺ + 2H^+,

або йодометричним методом за стандартним розчином Na₂S₂O₃.

У Ц. можливе пряме, зворотне й замісникове титрування. Кінцеву точку титрування ви­значають безіндикаторним методом (Се³⁺-іони безбарвні, Се⁴⁺-іони мають жовте забарвлення); за допомогою оксред-індикаторів — дифеніламіну, фероїну; незворотних індикаторів — метилового оранжевого, метилового червоного; електрохімічними методами — потенціометричним, амперометричним.

12.Застосування нітритометрії в аналізі. Титранти та індикатори методу. НІТРИТОМЕТРІЯ — титриметричний метод, що базується на діазотувальних (1) та нітрозувальних (2) властивостях азотистої кислоти, а також на окисно-відновних (3,4) властивостях нітритів лужних металів за схемами:

Метод використовують для визначення первинних ароматичних амінів (нітроаніліну, 1‑аміноантрохінону, аміносульфокислоти, толуїдинів, ксилідинів та ін.) згідно з (1). При визначенні сполук, які утримують ацетильовану аміногрупу, проводять їх гідроліз. Вторинні ароматичні аміни (зокрема, дифеніл­амін) аналізують згідно з (2). Метод використовують також для визначення відновників (сульфамінової кислоти) згідно з (3); окисників (H₂O₂, KMnO₄, Ce(IV), активного хлору, ванадію (V)) згідно з (4). Титрування проводять у кислому середовищі. Кінцеву точку титрування визначають за допомогою аміноантрахінонових барвників (тропеоліну 00, сафранілу) як індивідуально, так і в суміші з метиленовим синім. Застосовують також йодкрохмальний папір як зовнішній індикатор. Кінцеву точку титрування визначають також потенціометрично та амперометрично. Титрант — 0,1 М розчин NaNO₂. Стандартизують за сульфаніловою, n-амінобензойною кислотою, гідразин-сульфатом, калію перманга­натом. Широко застосовують в аналізі ЛП.