1.3. Кислотно-основное титрование

В основе метода лежит протолитическая реакция:

SH⁺₂ + S^- 2SH

в частности, в водных растворах

H₃O⁺ + OH^-2H₂O

Кривые титрования

В процессе титрования изменяется рН раствора, поэтому кривые титрования целесообразно строить в координатах рН—f (логарифмическая кривая) или [H⁺]—f(линейная кривая). На практике второй вид кривых для кислотно-основного титрования не используется, поскольку [Н⁺] меняется в очень широких пределах.

Титрование сильной кислоты сильным основанием

До точки эквивалентности значение рН определяется только ионами водорода за счет неоттитрованной сильной кислоты, поскольку другими источниками (автопротолиз воды; углекислота, поглощенная из воздуха) можно пренебречь. Для расчета рН можно пользоваться формулой (2.5):

.

За ТЭ значение рН определяется избытком добавленного титранта – сильного основания по формуле (2.7):

.

В ТЭ значение рН определяется ионами водорода, поступающими за счет автопротолиза воды (если считать, что СО₂ не поглощается), по формуле (2.10):

рН = рК_w

2. Вывод формул рН при титровании сильного основания(kон) сильной кислотой (hCl)

а) Формула рН до точки эквивалентности (ТЭ)

В любой момент титрования до ТЭ концентрацию титруемого KOH можно представить

[KOH] =

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

Так как ССи при этом пренебрегаем изменением объема при титровании, то получаем: [KOH] = C(1-ƒ)

До ТЭ значение рН определяется ионами ОН. Т.к KОН- сильное основание, диссоциирует в растворе полностью и протолитическое равновесие смещено полностью вправо. Поэтому без учета автопротолиза (C(KOH)>10M)

[OH] = [KOH]

pOH = -lg[OH] = -lg[KOH]

т.к [H][OH] = K, то [Н] =

pH=-lg(1-ƒ)

б) формула рН за ТЭ

За ТЭ значение РН определяется избытком HCl. Т.к. НСl- сильная кислота, диссоциирует полностью и протолитическое равновесие полностью смещено вправо, поэтому, без учета автопротолиза

(C(HCl) > 10M)

[H] = [HCl]

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

[H] = [HCl] = C(f-1);

pH = -lg[H] = -lgC-lg(f-1)

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

[HCl] = = C(f-1)

[HCl] = C(f-1)

в) Формула рН в ТЭ

В этот момент в растворе нет ни избытка HCl ,ни избытка KОН 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	KOH, H2O KOH, H2O KOH, H2O KOH, H2O KOH, H2O	KOH	pH=pK+lgC+ +lg(1-f)	12,0 11,7 11,0 10,0 9,0
II	1	H2O	H2O	pH=1/2pK	7,0
III	1.001 1.01 1.10 1.5 2	HCl, H2O HCl, H2O HCl, H2O HCl, H2O HCl, H2O	HCl	рН=-lgC-lg(f-1)	5,0 4,0 3,0 2,3 2,0