7. Сущность метода кислотно-основного титрования. Рабочие растворы. Приготовление и стандартизация рабочих растворов.

В основе метода лежит реакция: H⁺ + OH^- = H₂O.

Этим методом можно определять неорганические, органические и биологические вещества, обладающие кислотно-основными свойствами. В органических и биологических веществах можно определять некоторые важные элементы, например, N, C, S и др. Для этого определяемый элемент переводят в неорганическую кислоту или основание, которые затем могут быть оттитрованы.

Основными рабочими растворами в этом методе являются кислоты (чаще HCl или H2SO4) или щёлочи (обычно NaOH или KOH).

Если рассмотреть основную реакцию метода нейтрализации, то можно предположить, что в точке эквивалентности должна быть нейтральная среда. Однако, это не всегда так.

NaOH + HCl = NaCl + H2O – нейтральная, рН=7,

NaOH + CH3COOH = CH3COONa + H2O – щелочная, рН>7,

NH4OH + HCl = NH4Cl + H2O – кислотная, рН<7.

Если кислота и основание сильные, то среда в момент эквивалентности будет нейтральная.

Если же соль образована слабой кислотой или слабым основанием, то в момент эквивалентности, вследствие гидролиза соли, среда будет щелочная или кислотная.

Следовательно, в разных случаях титрование приходится заканчивать при различных значениях рН, зависящих от природы реагирующих между собой кислоты и основания, а также от их концентраций.

Для точного определения конца реакции необходимо правильно выбрать индикатор. Чтобы правильно выбрать индикатор нужно знать, как происходит изменение кислотности или основности раствора в процессе нейтрализации. Для этого рассчитывают рН в различные моменты титрования.

В качестве рабочих используются растворы сильных кислот (HCl, H₂SO₄ и др.) концентрации от 0,05 до 1,0 моль/л или сильных оснований (NaOH, KOH, Ba(OH)₂ и др.) той же концентрации. Растворы кислот устойчивы и могут храниться без изменения сколь угодно долго. Растворы щелочей также устойчивы, но их рекомендуется хранить во фторопластовой посуде, чтобы не допустить взаимодействия со стеклом. Необходимо также учитывать, что растворы щелочей поглощают CO₂ из воздуха.

Растворы кислот и щелочей стандартизуют по одному из первичных установочных веществ: Na₂CO₃, Na₂B₄O₇×10H₂O (для кислот), гидрофталату калия, H₂C₂O₄×2H₂O, C₆H₅COOH и т.д. (для щелочей). Значительно сокращает затраты времени на приготовление титрованных растворов применение специальных ампул, выпускаемых промышленностью (фиксаналов).

8. Расчёт кривых титрования сильной кислоты сильным основанием, слабой кислоты сильным основанием, слабого основания сильной кислотой.

1. Титрование сильной кислоты сильным основанием HCl + NaOH = NaCl + H₂O.

Предположим, что для определения взяли 10 мл НСl и на титрование её пошло 8,00 мл NaOH с концентрацией 0,10 моль/л. По закону эквивалентов

моль/л

Таблица 1 - Изменение рН при титровании раствора НСl раствором NaOH

Данные таблицы представим графически (рис. 1). Графическое изображение зависимости рН р-ра от объёма прибавленного титранта наз. кривой титрования.

Рисунок 1 – Кривая титрования раствора НСl раствором NaOH

2. Титрование слабых кислот сильными основаниями CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O.

Предположим, возьмём для титрования 100 мл 0,10 моль/л раствора CH₃COOH и оттитруем её 100 мл раствора NaOH. K(CH₃COOH) = 1,74^.10^-5.

По закону эквивалентов моль/л

Таблица 2 - Изменение рН при титровании раствора CH₃COOH раствором NaOH