2. Кислотно-основное титрование.

В основе метода лежит протолитическая реакция:

SH + S 2SH

В частности в водных растворах

HO + OH 2HO

В процессе кислотно-основного титрования изменяется pH раствора , поэтому кривые титрования строят в координатах pH-f (логарифмические кривые), где f-степень оттитрованности, т.е отношение количества оттитрованного в данный момент вещества (n) к исходному количеству определяемого вещества (n):

ƒ = = ==

а при С=С

ƒ =

V- объем титранта , добавленный к данному моменту титрования, V- исходный объем титруемого вещества, V- объем титранта добавленный к моменту эквивалентности, Си Смолярные концентрации эквивалентов титруемого вещества и титранта.

Кривые кислотно-основного титрования имеет S- образную форму т.е на них имеются области плавного изменения, резкого изменения pH скачок титрования.

1. Вывод формул рН при титровании сильной кислоты (HCl) сильным основанием(NaОН)

а) Формула рН до точки эквивалентности (ТЭ)

В любой момент титрования до ТЭ концентрацию титруемого НСl можно представить

[HCl] = = C(1-ƒ)

Концентрация титранта NаОН в растворе до ТЭ ничтожно мала , поскольку при высоком значении константы реакции титрант практически весь тратится на взаимодействие с HCl

Так как ССи при этом пренебрегаем изменением объема при титровании, то получаем

[HCl] = C(1-ƒ)

НСl- сильная кислота, диссоциирует полностью и протолитическое равновесие полностью смещено в вправо, поэтому , без учета автопротолиза (C(HCl)>10M)

[H] = [HCl]

До ТЭ значение рН определяется только ионами Нза счет неоттитрованной НСl, поскольку другими источниками можно пренебречь:

[H] = [HCl] = C(1-ƒ)

pH = -lg[H] = -lgC-lg(1-ƒ)

б) формула рН за ТЭ

За ТЭ концентрация HCl ничтожно мала поэтому за ходом титрования следят по изменению равновесной концентрации титранта –NаОН

[NaOH] =

[NaOH] = C(1-ƒ)

За ТЭ значение рН определяется избытком добавленного NаОН. Т.к NаОН- сильное основание, диссоциирует в растворе полностью и протолитическое равновесие смещено полностью вправо. Поэтому без учета автопротолиза (C(NaOH)>10M)

[OH] = [NaOH]

pOH = -lg[OH] = -lg[NaOH]

т.к [H][OH] = K, то [Н] =

pH = -lg(1-ƒ)

в) Формула рН ТЭ

В этот момент в растворе нет ни избытка HCl ,ни избытка NаОН и рН определяется диссоциацией воды:

[H] = [OH] =

pH = -lg[H] =pK

Изменение рН при титровании сильной кислоты сильным основанием.

этап	f	Состав раствора	рН-определяющий компонент	Формула расчета рН	Значе-ние рН
I	0 0.5 0.90 0.99 0.999	HCl, HO HCl, HO HCl, HO HCl, HO HCl, HO	HCl	рН=-lgC-lg(1-f)	0.3 0.6 1.3 2.3 3.3
II	1	HO	HO	pH=1/2pK	7
III	1.001 1.01 1.10 1.5 2	NaOH, HO NaOH, HO NaOH, HO NaOH, HO NaOH, HO	NaOH	pH=pK+lgC+ +lg(f-1)	10.7 11.7 12.7 13.4 13.7

2.Кривая титрования 0,5 м раствора нСl 0.5 м раствором NaOh.

3. Выбор индикатора.

Резкое изменение рН в области ТЭ – скачок титрования. Погрешность многих титриметрических методов не превышает 0,1%, поэтому величиной скачка считают изменение рН от состояния, когда раствор недотитрован на 0.1% и к состоянию когда перетитрован на 0,1%. Если допустимая погрешность анализа составляет 1%,то скачком титрования можно считать изменение рН от недотитрованного на 1% раствора до перетитрованного на 1%. В данном случае при интервале0,1% скачок титрования составляет 9 единиц рН (от 2 до 11). Но если учитывать разбавление раствора, то скачок : рН = 2,3-11,2

Для обнаружения ТЭ применяют индикаторы. Выбирают его с помощью кривой титрования. У правильно выбранного индикатора интервал перехода полностью или частично перекрывается скачком титрования. Правило выбора индикатора можно также сформулировать, пользуясь рТ: индикатор пригоден для данного титрования, если его рТ лежит в пределах скачка титрования.

В ТЭ при титровании HCl и NаОН рН=7, следовательно , чтобы погрешность титрования была равна 0, необходимо выбрать индикатор с рТ=7. Т.к скачок титрования рН=2.3-11.7, то можно применять индикаторы с показателями титрования находящимися в этом интервале (2.3-11.7). Следовательно, рН=3.1-4.1 можно использовать метиловый оранжевый, бромфеноловый синий , бромкрезоловый синий (рН=3.9-5.4), метиловый красный (рН=6.4-8.2), тишоловый синий (рН=8-9.6), фенолфталеин (рН=8.2-9.8) и др.