4.3. Задание второе

Провести титрование различных кислот до заданного значения рН или до заданного потенциала Е_т.э., отвечающего точке эквивалентности, с помощью блока автоматического титрования БАТ-15. Выполнить контрольное задание.

4.3.1. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с органами оперативного управления автотитратора БАТ-15.

2. Настроить иономер по стандартным буферным растворам

3. Правильно установить дозирующую трубку в ячейке для титрования.

4. Выбрать ширину зоны импульсной подачи титрующего раствора и время выдержки и установить их значения соответствующими ручками на БАТ-15.

5. Рассчитать значения рН в точках эквивалентности при титровании сильной кислоты, слабой кислоты (0,1н СН₃СООН), многоосновной кислоты (0,1М Н₃РО₄). В последнем случае рассчитываются значения рН в 1-ой и 2-ой точках эквивалентности.

6. Выполнить потенциометрическое титрование до “заданной точки” согласно заданию.

4.3.2. Выбор положения дозирующей трубки

Положение дозирующей трубки стеклянного наконечника относительно измерительного электрода значительно влияет на скорость и точность титрования.

Если кривая титрования имеет крутой фронт (например, при титровании сильной кислоты сильной щелочью), дозирующую трубку расположите на некотором расстоянии от измерительного электрода, чтобы титрование вблизи конечной точки проходило плавно. В данном случае очень важно перемешивание.

При пологом фронте кривой титрования дозирующую трубку расположите близко к измерительному электроду, чтобы избежать перетитрования раствора.

4.3.3. Выбор ширины зоны импульсной подачи раствора

При проведении титрования ширина зоны импульсной подачи раствора не должна быть равна нулю. Оптимальная установка ширины зоны импульсной подачи раствора определяется в соответствии с формой кривой титрования. Когда кривая титрования имеет крутой наклон вблизи эквивалентной точки, установите ширину зоны импульсной подачи по возможности большей.

В случае пологой кривой в целях экономии времени используйте узкую зону импульсной подачи раствора (т.е. установите ручку “ЗОНА” на значение не больше “2”).

4.3.4. Выбор времени выдержки

Во многих титрованиях после прекращения подачи титрующего раствора может происходить изменение величины рН (рХ) раствора вследствие малой скорости протекания реакции, протекания вторичных реакций, перемешивания раствора и т.п.

БАТ-15 позволяет в этих случаях производить дотитрование в пределах времени, ограниченного величиной установленной выдержки. Величину необходимой выдержки определите путем пробных титрований. При наличии факторов, указанных выше, выдержку установите в пределах 20-40 с.

4.3.5. Смена пробы и титрующего раствора

При смене пробы конец дозирующей трубки (стеклянный наконечник), стаканчик и электроды промойте дистиллированной водой. При смене титрующего раствора необходимо бюретку, и склянку тщательно промыть

дистиллированной водой.

4.3.6. Расчет значений рН в точках эквивалентности при кислотно-основном титровании

Случай 1. Титрование сильной кислоты сильным основанием.

В эквивалентной точке концентрация ионов равна концентрации ионов гидроксила, т.к. среде нейтральная , и концентрация ионов водорода рассчитывается по уравнению:

где K_W - ионное произведение воды. При комнатной температуре K_W≈10^-14. Следовательно, рН=1/2рК_W=7.

Случай 2. Титрование слабой кислоты сильным основанием.

В эквивалентной точке раствор будет уже не нейтральным, а щелочным вследствие гидролиза образовавшейся соли. Концентрация ионов водорода в этом случае может быть вычислена из уравнения:

где K_д - константа диссоциации кислоты;

С - концентрация соли в эквивалентной точке (берется без учета разбавления раствора).

Следовательно, рН= 1/2 (рК_W + рК_А + lgС).

Значения рК_А взять из справочника.

Случай 3. Титрование многоосновных кислот.

При титровании многоосновных кислот на кривых титрования можно ожидать не одну, а несколько точек перегиба. Это проявляется в тех случаях, когда отношения между константами диссоциации отдельных стадий будет порядка 10⁴.

Примером многоосновной кислоты является ортофосфорная кислота, диссоциирующая в растворе по уравнениям:

(первая стадия) К₁=7,11·10^-3, рК₁=2,148

(вторая стадия) К₂=6,34·10^-8, рК₂=7,198

(третья стадия) К₃=1,26·10^-12, рК₃=11,90

На кривой титрования ортофосфорной кислоты будет две точки перегиба, соответствующие первой и второй стадиям диссоциации, т.е. эта кислота может быть оттитрована как одноосновная и как двухосновная. Третьей точки перегиба на кривой наблюдаться не будет т.к. в водных растворах можно потенциометрически оттитровать кислоты с К_А не ниже 10^-8.

Расчет значений рН в первой точке эквивалентности проводится по уравнению:

во второй точке эквивалентности по уравнению: