Глава 2.Кислотно-основное титрование

§1 Построение кривой титрования.

Для построения кривой титрования слабой одноосновной кислоты сильным основанием необходимо провести следующие расчеты, которые соответствуют различным участкам кривой титрования:

1. До начала титрования, когда раствор содержит только слабую кислоту (C₆Н₅СООН, рК=4,20).

В водном растворе слабой кислоты устанавливается равновесие:

Так α<5% (К_д/С= 6,3*10^-5/0.1=6,3*10^-6), то кислота диссоциирует незначительно, можно считать, что [НА]=С(НА). Исходя из уравнения диссоциации и значения концентрации, достаточного для подавления автопротолиза воды, можно считать, что [Н⁺]=[А^-]. К_А(НА)=[Н⁺][А-]/[НА]=[Н⁺]²/С(НА), где К_А(НА) - константа кислотности.

Отсюда [Н]>>(К_А(НА)-С(НА))

рН=-1g[Н⁺]=-1g(К_А(НА)-С(НА))=0.5pK_А(НА)-0.51gС(НА)

рН=0.5рК_A(НА)-0.51gС(НА).

2. До точек эквивалентности, когда растворы будут представлять собой

серию буферных систем. В них устанавливается равновесие:

НА+Н₂О↔Н₃О⁺+А^--

А^--+Н₂О↔ НА+ОН^--

Константой равновесия является константа кислотности:

К_A(НА)= [Н⁺][А^--]/[НА].

При достаточно высоких С(НА) и С(А^--), происходит подавление

диссоциации кислоты. Следовательно, можно считать, что [НА]=С(НА) и

[А^--]=С(А^--), и автопротолиз подавлен, его можно не учитывать.

К_а(НА)= [Н⁺] С(А^--)/ С(НА), отсюда [Н⁺]= К_а(НА)* С(НА)/С(А^--).

pН=рК_A- 1g(С(НА)/С(А^--)).

3. В точке эквивалентности, когда образуется раствор заряженного основания (соль слабой кислоты и сильного основания). В водном растворе заряженного основания устанавливается равновесие: А^--+Н₂О↔ НА+ОН^--, а константа равновесия представляет собой константу основности аниона: К_В(НА)=[ОН^--][НА]/[А⁺]. Если полагать, что [ОН⁺]=[НА] и [А^--]=С(А^--), тогда [ОН^--]²= К_В(НА)»С(А^--), упростив получаем

[Н+]= К_A/К_В(НА)>С(А^--), или рН=14- 0.5рК_в(НА)+0.51gС(А^--). Заменяя в этом выражении К_в на К_а, получим рН=7+0.5рК_а (НА)+0.51gС(А^--).

4 . После точки эквивалентности, когда в растворе будет избыток сильного основания. Концентрация ионов гидроксида будет равна:

[ОН^--]=С(В)+ [H⁺]. Без учета автопртолиза воды принимаем, что [ОН^-]=С(В), то рОН=-1gС(В), а рН=рК_W+lgС(В) или рН=14+ lgС(В).

§2 Расчет кривой титрования. 100мл 0,1м раствора с6н5соон 0,1м раствором NaOн.

Так как растворы одинаковой концентрации, то отношение объемов реагирующих веществ будет равно отношению их количеств. Следовательно, в расчетные формулы можно вместо отношения их концентраций подставлять отношение их объемов.

Прибавлено титранта, мл	Состав	Формула вычисления рН	рн
0	С6Н5СООН, Н2О	рН=0.5pKА-0.5lgС(С6Н5СООН)	2,6
50	С6Н5СООН, С6Н5СООNa, Н2О	рН=pKА+lg(С(С6Н5СООН)/С(С6Н5СООNa ))	4,2
90	С6Н5СООН, С6Н5СООNa , Н2О	pН=pKА+1g(С(С6Н5СООН)/С(С6Н5СООNa ))	5,2
99'	С6Н5СООNa, С6Н5СООН, Н2О	рН=pKА+ 1g(С(С6Н5СООН)/С(С6Н5СООNa ))	6,2
100 (т.э.)	С6Н5СООNa , Н2О	рН=7+0.5рКA+0.51gСо	8,6
101	NаОН	рН=14 +1gС(NаОН)	11
110	NaOH		12