3.4 Показатель титрования

В методе нейтрализации наиболее важной характеристикой индикатора является не интервал перехода его, а показатель титрования. Показателем титрования называется та концентрация ионов водород, при которой наиболее заметно изменяется окраска индикатора. Обозначается показатель титрования через рТ. При титровании обычно приливают рабочий раствор, пока не наступит заметно резкое изменение окраски. Следовательно, величина рТ численно равна рН, при котором индикатор резко изменяет окраску. Показатель титрования индикатора в методе нейтрализации должен быть равным или возможно близким к концентрации ионов водорода в эквивалентной точке.

Величина рТ имеет значение, близкое крК_инд,и находится приблизительно в середине интервала перехода. Каждый индикатор, подобно интервалу перехода, характеризуется своим показателем титрования. Для наиболее употребительных индикаторов можно принять следующие значения показателей титрования:

индикатор	значение pT
метилоранжевый	4
метилкрасный	5
лакмус	7
фенолфталеин	9
тимолфталеин	10

3.5 Выбор индикатора

Основное требование при выборе индикатора заключается в том, чтобы изменение окраски индикатора (показатель титрования) было по возможности ближе к рН раствора в точке эквивалентности. Поэтому для выбора индикатора необходимо выяснить состав раствора, полученного при титровании в точке эквивалентности и соответствующую величину рН этого раствора. Из имеющихся индикаторов подбирают такой, у которого численное значение pTвозможно меньше отличается от рН титруемого раствора в момент эквивалентности.

Рассмотрим наиболее распространенные случаи титрования. Заметим, что при обычных титрованиях в методе нейтрализации в качестве рабочих растворов применяют растворы сильных кислот и сильных щелочей.

Сильную кислоту титруют сильной щелочью или сильную щелочь титруют сильной кислотой.Например, соляную кислоту титруют едким натром, едкий натр титруют соляной кислотой (HCl +NaOH). В момент эквивалентности в титруемом растворе находится соль (NaCl), образованная сильной кислотой и сильной щелочью. Эти соли, как известно, не подвергаются заметному гидролизу, поэтому рН раствора в момент эквивалентности равен 7.Очевидно, при титровании сильной кислоты сильной щелочью, или наоборот, следует применить такой индикатор, pTкоторого равен 7 (например, нейтральный красный). Однако в подобных случаях можно применять также индикаторы, изменяющие окраску в пределах рН от 4 до 10, так как при их применении ошибка титрования не превышает3,125%. В этих случаях можно применять почти все указанные выше индикаторы.

Докажем, что, применяя один из этих индикаторов, мы получим ошибку не более 0,125%.Например, 20 мл 0,1 н. раствора НСlтитруют 0,1 н. растворомNaOH. Предположим, что в первом случае прибавлено 19,95мл 3,1н. раствора NaOH,а во втором—20,05млраствора той же щелочи. В начале титрования в растворе содержится 20мл 0,1н. раствора HCl, которые содержат 2мг-эквНСl(20-0,1). При прибавлении в титруемый раствор 19,95 мл 0,1н. раствораNaOHв растворе останется недотитрованной0,005мг-эквкислоты (20-0,1—19,95-0,1 = 0,005);при прибавлении же20,05мл0,1 н. раствораNaOHв титруемом растворе останется 0,005мг-экв едкой щелочи (20,05-0,1—20-0,1 = 0,005).

В обоих случаях в растворе находится избыток кислоты или щелочи, равный 0,005мг-эквкислоты или щелочи приблизительно на. 40млраствора(20+ 19,95 = 39,95 мл,или 20 + 20,05 = 40,05мл).Следовательно, в каждом миллилитре раствора после титрования находится или избыток кислоты, или избыток щелочи, равный

0,005/40 = 0,000125мг-экв.

Ошибка при этом равна:

0,000125 х 100/0,1 = 0,125%.

Рассчитываем рН полученных растворов.

Прибавив к 20мл 0,1н. раствора НСl 19,95мл 0,1н. раствораNaОН,получим 39,95млраствора, в котором содержится 0,005мг-эквкислоты. Нормальность полученного раствора кислоты равна:

0,005/39,95 = 0,000125н.

Концентрация ионов водорода в этом растворе равна концентрации кислоты, т. е. [Н⁺] = 0,000125 == 1,25-10^-4г-ион/л,откуда рН= 4‑ lg 1,25 = 4— 0,1 = 3,9.

Прибавляя к 20мл 0,1н. кислоты 20,05мл 0,1н. раствораNaOН, получим 40,05млраствора, в котором содержится 0,005мг-экв NaOН. Нормальность полученного раствора щелочи равна:

0,005/40,05 = 0,000125 н.

Концентрация ионов гидроксила равна концентрации щелочи. Следовательно:

[ОН⁻] = 0,000125 = 1,25-10^-4г-ион/л;

pOH= 4 -lgl,25 = 3,9; рН = 14 - 3,9 = 10,1.

Таким образом, делая ошибку не больше 0,125%,мы кончаем титрование при рН от 3,9до 10,1,т.е. в пределах показателей титрования всех названных выше индикаторов.

Слабую кислоту титруют сильной щелочью.Допустим, уксусную кислоту титруют едким натром: СН₃СООН +NaOH. В момент эквивалентности в титруемом растворе присутствует сольCH₃COONa, образованная слабой кислотой и сильной щелочью.