3.5 Индикаторы в кислотно-основном титровании

В реакции нейтрализации при достижении точки эквивалентности происходит изменение значения рН раствора. Поэтому для фиксирования точки эквивалентности используют вещества – индикаторы, окраска которых меняется в зависимости от изменения рН. Наиболее часто используемые индикаторы приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Характеристики перехода кислотно-основных индикаторов

Индикатор	Интервал рН перехода	Изменение окраски
Метиловый оранжевый	3,1—4,4	оранжево - желтая
Метиловый красный	4,2- 6,2	красная - желтая
Фенолфталеин	8,2—10,0	Бесцветная - красная
Бромтимоловый синий	6,0-7,6	желтая- синяя

Приготовление растворов индикаторов. Метиловый оранжевый (0,1% в воде): 0,01 г красителя растворяют в 10 мл воды; применяют в количестве 3-4 капель на 25 мл титруемого раствора.

Метиловый красный (0,2% в 60% этаноле): 0,02 г красителя растворяют в 10 мл 60% этанола; применяют в количестве 2-3 капель.

Фенолфталеин (1% в 60% этаноле): 0,1 г красителя растворяют в 10 мл 60 % этанола; применяют в количестве 2 капель.

Бромтимоловый синий (0,1% в 20% этаноле). 0,01 г красителя растворяют в 10 мл 20% этанола.

Смешанные индикаторы. В некоторых случаях вместо одного индикатора лучше применять смесь двух индикаторов. Примером служит индикатор Ташира, представляющий собой смесь метилового красного (0,1 % в воде) и метиленового синего (0,1% в этаноле). При значениях рН раствора, меньших 4,0, цвет этого индикатора фиолетовый, а при значениях, больших 6,0 - зеленый.

3.6 Техника титрования

Титрование производится в конических колбах. Размер колбы подбирается так, чтобы общий объем жидкости в конце титрования не превышал половину объема колбы. Сам процесс титрования состоит в прибавлении титранта из бюретки к анализируемому раствору, находящемуся в колбе. Раствор из бюретки прибавляют до тех пор, пока количество прибавленного вещества не будет эквивалентно количеству вещества, находящемуся в колбе. Этот момент называется конечной точкой титрования (КТТ).

Рис. 3.3. Положение колбы при титровании.

Перед началом титрования заполняют бюретку раствором и доводят уровень жидкости до нулевой черты. В коническую колбу помещают точный объем анализируемого раствора, и добавляют нужное количество индикатора. Затем проверяют правильность установки уровня жидкости в бюретке на нулевое деление. Это надо делать обязательно перед самым началом титрования.

Подставляют колбу с титруемым раствором под бюретку. Правильное положение при титровании показано на рис. 3.3. Под колбу кладут лист белой бумаги, чтобы точнее заметить момент изменения цвета раствора. Колбу держат в правой руке, а левой открывают и закрывают кран, выпуская жидкость из бюретки.

При титровании раствор должен вытекать по каплям, сначала быстро, а вблизи конечной точки очень медленно. Во время титрования раствор в колбе следует все время перемешивать вращательными движениями.

Когда изменение окраски раствора покажет, что наступил конец титрования, прекращают прибавление раствора и определяют объем рабочего раствора, затраченного на титрование по показаниям бюретки .

Если при титровании нельзя сказать с уверенностью, что достигнута конечная точка, то следует записать показания бюретки, прибавить еще одну каплю раствора и наблюдать, происходит ли изменение в окраске титруемого раствора.

Записывают результаты титрования с точностью до второго десятичного знака, например: 10,53 мл; 11,20 мл; 9,00 мл.

Необходимо брать такое количество анализируемого раствора, чтобы объем рабочего раствора, затраченного на титрование, составлял не менее 1/3 объема бюретки. Наиболее точные результаты получаются в том случае, когда при титровании из бюретки вместимостью 25 мл прибавляют от 10 до 20 мл рабочего раствора, а из бюретки вместимостью 50 мл—от 20 до 40 мл рабочего раствора.

Чтобы убедиться в правильности результатов титрования проводят параллельное определение. Для этого в другую коническую колбу помещают такое же количество титруемого раствора, наполняют бюретку рабочим раствором и повторяют титрование. Если результаты двух определений расходятся не более чем на 0,1 мл для бюреток вместимостью 25 или 50 мл, то их можно считать правильными. В случае расхождения полученных результатов титрование повторяют. В ответственных случаях проводят 3 параллельных определения. Для расчета берут среднее арифметическое полученных результатов.

3.7 Вычисление результатов титриметрических определений

Способы выражения концентраций в титриметричеком анализе. Молярная концентрация вещества A (с _(А)) – это количество растворенного вещества A в молях, содержащееся в одном литре раствора:

где n_(A)- количество растворенного веществ А, моль; V_(A)- -объем раствора, л; m_(A) – масса растворенного вещества А, г; M_(A) – молярная масса растворенного вещества А, г/моль. Молярная концентрация измеряется в моль/л.

Молярная концентрация эквивалентаc_(1/zA), или нормальность (старое название) – это количество растворенного вещества А в молях, соответствующее эквиваленту A, содержащееся в одном литре раствора:

где 1/z - фактор эквивалентности, который рассчитывается для каждого вещества на основании стехиометрии реакции; n_{(1/z A)} – количество вещества, равное эквиваленту А в растворе, моль; M_{(1/z A)} – молярная масса эквивалента растворенного вещества А, г/моль. Молярная концентрация эквивалента измеряется в моль/л.

Титр Т_(А) растворенного вещества А – это масса растворенного вещества , содержащегося в одном миллилитре раствора:

где V_(A) - объем раствора (мл). Титр измеряеися в г/мл или в мкг/мл.

При проведении титрования можно брать либо точно отмеренный объем анализируемого раствора, либо определенную массу анализируемого вещества. В соответствии с этим различают два подхода: метод пипетирования и метод отдельных навесок.

Вычисление результатов по методу пипетирования

Метод пипетирования состоит в том, что отбирают с помощью калиброванной пипетки точный объем V_(X) анализируемого раствора вещества Х (аликвоту) с неизвестной молярной концентрацией эквиалента с_(1/z) и титруют титрантом с известной молярной концентрацией эквивалента с_(1/zТ). Для вычислений используют формулу:

Определив концентрацию ализируемого раствора можно рассчитать массу вещества во всем анализируемом растворе:

где V_{к- -} объем всего анализируемого раствора в мерной колбе (объем мерной колбы).

Пример 1. Определить точную молярную концентрацию эквивалнта раствора NaOH (гидроксида натрия) по точно 0,1 M раствору хлорводородной кислоты НС1. Для титрования взято 10 мл раствора НС1. Проведено титрование трех параллельных проб. На 1-е титрование пошло V₁=10,25 мл, на 2-е V₂= 10,27 мл, на 3-е V₃= 10,25 мл NaOH.

Решение. Определяют Vср:

Вформулу

подставляют данные и вычисляют точную нормальность раствора:

Вычисление результатов по методу отдельных навесок. В этом случае взвешивают на аналитических весах точную навеску m_(A) вещества А, переносят ее в колбу для титрования, растворяют, прибавляя в колбу некоторое количество растворителя, и тируют полученный раствор..

В

(7)

ычисляют результат, исходя из того, что при титровании вещества взаимодействуют эквивалентными количествами:

Пример 2. Определить молярную концентрацию раствора нитрата серебра с_(AgNO3). Анализируемое вещество - хлорид натрия _NaCl. Масса навески NaCl - 0,1170 г. Объем раствора нитрата серебра V_(AgNO3), расходованного на титрование, равен 20,05 мл.

Решение. В формулу

где с_(AgNO3) — молярная концентрация титранта; m_(NaCl) — навеска анализируемого вещества, г; M_(NaCl) — эквивалентная масса анализируемого вещества; - объём титранта, расходованного на титрование, мл, подставляют данные и вычисляют точную нормальность раствора: