Краткие теоретические сведения

В данной работе используются реакции нейтрализации в среде безводной (ледяной) уксусной кислоты. Для определения веществ основного характера этот протогенный растворитель является одним из наиболее удобных и на практике - самым распространенным. В качестве титранта обычно применяют раствор HClO₄в СН₃СООН, реже в диоксане, гликолях, кетонах. Рабочий раствор НСlO₄в СН₃СООН стандартизуют по одному из установочных веществ, например Na₂CO₃. При правильном хранении стандартизованный неводный раствор сохраняет свой титр в течение длительного времени. Кроме карбоната натрия, для тех же целей применяют бифталат калия, некоторые другие соли органических кислот, их амиды, дифенилгуанидин и некоторые твердые амины.

В данной работе используется цветной индикатор кристаллический фиолетовый (КФ) или его аналог метиловый фиолетовый (МФ). Водные растворы этих индикаторов окрашены в фиолетовый цвет. КФ и МФ практически не применяются как индикаторы в водном растворе, но в протогенных неводных растворителях они могут находиться в нескольких сопряженных формах, отличающихся друг от друга по числу атомов водорода в молекуле и по окраске, причем довольно близких по своим кислотным константам. Вследствие этого окраска неводного раствора КФ или МФ непрерывно изменяется с изменением рН, в том числе в ходе титрования. Для получения точных результатов следует приготовить свидетель и титровать до получения одинаковой окраски индикатора как при стандартизации, так и в ходе последующих анализов. Естественно, для более объективного и точного контроля точки эквивалентности лучше использовать потенциометрическое титрование со стеклянным электродом, а индикатор не вводить, но на практике это не всегда приемлемо.

В среде ледяной СН₃СООН нейтральной считается среда, где нет избытка ни ионов ацетония СН₃СООН₂⁺_, ни ионов ацетата СН₃СОО^-.В такой среде индикатор КФ окрашен в зеленовато-синий цвет. Добавление веществ, проявляющих более кислые свойства, чем растворитель СН₃СООН, вызывает появление избытка ионов ацетония, среда считается кислой. В таком растворе равновесие между разными формами КФ смещается в сторону зеленых и желтых многопротонных форм, т.е. влево. Добавление веществ, проявляющих менее кислые свойства, чем растворитель СН₃СООН, вызывает смещение равновесия в сторону депротонированных синих и фиолетовых форм. Это свидетельствует об избытке ионов ацетата в растворе, среда щелочная (см. таблицу ниже). Обратите внимание: при введении индикатора КФ в техническую ледяную уксусную кислоту иногда появляется фиолетовая окраска раствора. Объяснить, почему в технической уксуснойкислотеиндикатор приобретает окраску, характерную длящелочной среды, можно только на основе теории Бренстеда.

Этот эффект связан с наличием в растворителе примесей основного характера, особенно примеси воды, участвующей в реакции:

Н₂О + СН₃СООН = Н₃О⁺ + СН₃СОО^-.

Избыток лиата (ацетат-ионов) и создает щелочную среду.

Окраска индикатора КФ в среде ледяной СН₃СООН

при разной кислотности

Среда	Окраска индикатора
Сильнокислая	Желтая
Слабокислая	Зеленая
Нейтральная	Зеленовато-синяя
Слабощелочная	Синяя
Сильнощелочная	Фиолетовая

До начала выполнения любого анализа следует нейтрализовать растворитель (точнее: примеси в нем), пользуясь тем же индикатором, с которым собираются проводить основное титрование. Только после этого можно вносить в растворитель навеску анализируемого материала, титровать ее и т.д.

Веществом, по которому проводят стандартизацию титранта, является безводный карбонат натрия. Это соединение негигроскопично, хорошо перекристаллизуется, имеет строго постоянный состав, легко растворяется в безводной СН₃СООН. Обычно употребляют реагент марки х.ч., в случае необходимости его дополнительно сушат. При стандартизации титранта по карбонату натрия происходят реакции:

Na₂CO₃+ 2 CH₃COOH = 2 CH₃COO^-+ 2Na⁺ + H₂O + CO₂

HClO₄ + CH₃COOH = CH₃COOH₂⁺ + ClO₄-

CH₃COOH₂⁺ + CH₃COO^{- =} 2 CH₃COOH

2Na⁺ + ClO₄^- = 2 NaClO₄

Cуммарно: Na₂CO₃ + 2 HClO_{4 =} H₂O + CO₂ + 2 NaClO₄