4.9.1 Кривая титрования системы сильное – сильное

Особенность титриметрической системы сильное  сильное заключается в титровании сильного электролита рабочим раствором, в качестве которого также используют сильный электролит. Продукт реакции такой системы – негидролизующаяся соль, поэтому положение точки эквивалентности в ней совпадает с линией нейтральности (рН_экв = 7). Такими свойствами, например, обладает протолитическая пара HCl  NaOH. При этом возможны 2-а случая:

а) титрование сильной кислоты рабочим раствором щелочи;

б) титрование сильного основания рабочим раствором сильной кислоты.

Особенность этой кривой – возможность ее зеркального отображения относительно линий нейтральности и эквивалентности, т.е кривая титрования HCl  NaOH (титрант) преобразуется в кривую титрования NaOH  HCl (титрант).

а) титрование сильной кислоты сильным основанием

Пусть титруют сильную кислоту сильным основанием, например 0,1 н. HCl – титруемое вещество (X), а 0,1 н. раствор NaOH – титрант (Т). На рисунке 4.14 представлен вид кривой титрования такой системы, точки которой рассчитаны по методике, представленной в разделе 4.8, с применением формул приближенного вычисления рН (таблица 4.4). Рассмотрим ее основные области.

Рисунок 4.14  Кривая титрования сильной кислоты сильным основанием

на примере 0,1 н. раствора HCl, титруемого 0,1 н. раствором NaOH

1. – начальная точка титрования.

Значение pH титруемого раствора определяется концентрацией исходной сильной кислоты, которое обычно не превышает значения 1–2. Диссоциацию кислоты в титруемом растворе считаем полной, так как концентрации обычно невелики и составляют порядка 0,1  0,01 н.

2. – область до начала скачка.

После начала титрования и до точки эквивалентности значение pH раствора определяется избытком сильной кислоты HCl в растворе. Соль, образующаяся в процессе реакции с титрантом, не влияет на ход кривой титрования. При титровании сильной кислоты уменьшение концентрации протонов определяется выражением [H⁺] = С_i(Х), где С_i(Х) – текущая концентрация остатка кислоты с учетом изменения объема раствора. Следовательно значение рН до начала скачка будет изменяться достаточно быстро (отсутствие буферного действия).

3.  область скачка, содержащая Т.Э. Среда в точке эквивалентности нейтральная, pH=7 – точка на линии нейтральности. Уравнение Т.Э. имеет вид: HCl + NaOH = NaCl + H₂O.

Значение рН среды в пределах скачка изменяется от кислой среды (рН  7) до щелочной (рН  7), следовательно титровать можно как с фенолфталеином, так и с метиловым оранжевым, рТ которых лежит в области скачка. (рис. 4.14).

4.  раствор перетитрован. Значение pH титруемого раствора после Т.Э. определяется концентрацией избытка щелочи С(T), прибавленной сверх стехиометрического количества. Концентрация протонов в растворе убывает в следствии накопления гидроксо-групп, поэтому значение рН быстро возрастают.

б) титрование сильного основания сильной кислотой

Пусть титруют сильное основание сильной кислотой, например 0,1 н. NaOH – титруемое вещество (X), а 0,1 н. HCl раствор – титрант (Т). Кривая титрования сильного основания сильной кислотой (рис. 4.15) рассчитывается аналогично предыдущей и представляет собой зеркальное отображение кривой титрования сильной кислоты сильным основанием (рис.4.14) относительно линий нейтральности и эквивалентности. Положение скачка и точки эквивалентности обоих кривых – совпадает, как и уравнение Т.Э. :

NaOH + HCl = NaCl + H₂O.

Отсутствие гидролиза и образования буферов выражается в относительно быстром изменении кислотности среды.

Рисунок 4.15 – Кривая титрования сильного основания (0,1н. NaOH)

сильной кислотой (0,1н. HCl)

1. – начальная точка титрования.

Значение pH определяется концентрацией исходного раствора сильного основания, которое обычно составляет 12 – 14. При расчете раствор считаем полностью диссоциированным.

2. – область до начала скачка.

После начала титрования и до точки эквивалентности значение pH раствора определяется избытком сильного основания NaOH. При титровании сильного основания уменьшение концентрации гидроксо-групп определяется выражением [ОН^] = С_i(Х), где С_i(Х) – текущая концентрация остатка щелочи с учетом изменения объема раствора. Следовательно значение рН до начала скачка будет изменяться достаточно быстро (отсутствие буферного действия).

3.  область скачка, содержащая Т.Э.

Среда в точке эквивалентности нейтральная, pH=7 – точка на линии нейтральности. Значение рН среды в пределах скачка изменяется от щелочной (рН  7) до кислой среды (рН  7), следовательно титровать можно как с фенолфталеином, так и с метиловым оранжевым, рТ которых лежит в области скачка. (рис. 4.15).

4.  раствор перетитрован. Значение pH титруемого раствора после Т.Э. определяется концентрацией избытка кислоты С(T), прибавленной сверх стехиометрического количества. Концентрация протонов в растворе возрастает, а значения рН быстро убывают.