Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации).

Данный метод основан на взаимодействии кислот и оснований:

Н₃О^-+ОН^-=2Н₂О

Различают:

• ацидиметрию (acidum – кислота);

• алкалиметрию (alkaly – щелочь).

Ацидиметрия – метод количественного определения оснований и некоторых солей (карбонатов, боратов и т.д.) с помощью титрантов-кислот.

Алкалиметрия – метод количественного определения кислот и некоторых солей (солей аммония и пр.) с помощью титрантов-оснований.

Кислотно-основное титрование применяется в клинических лабораториях при определении кислотности желудочного сока, буферной емкости крови, спинномозговой жидкости и пр., что используется при постановке диагноза и лечении больных. Также с помощью данного метода анализируются лекарственные вещества, устанавливается доброкачественность пищевых продуктов (молока, хлеба и др.). Большое значение метод нейтрализации имеет при санитарно–гигиенической оценке состояния окружающей среды (природных водоемов, почвы).

В процессе кислотно-основного титрования в растворе меняются концентрации ионов Н⁺ и ОН^-. Для характеристики кислотности или щелочности среды пользуются величиной водородного показателя рН – отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода:

рН=-lg[Н⁺]

В воде [Н⁺]=[ОН^-]=10^-7 моль·дм^-3 и, следовательно, рН=-lg10^-7=7.

В кислой среде [Н⁺]>10^-7 моль·дм^-3;

В щелочной среде [Н⁺]<10^-7 моль·дм^-3.

Т.о. рН=7 – нейтральная среда, рН<7 – кислая среда, рН>7 – щелочная среда.

Ионы Н⁺, ОН^- и молекулы Н₂О бесцветны, поэтому реакции между кислотами и основаниями не сопровождаются внешними эффектами. Для фиксации момента эквивалентности используют специальные вещества - индикаторы.

Индикаторы метода кислотно-основного титрования.

Индикаторами данного метода являются либо слабые органические кислоты (НInd), либо слабые органические основания (IndOH) сложного строения, у которых недиссоциированные молекулы (т.н. молекулярная форма) имеют одну окраску, а ионы (т.н. ионная форма) – другую окраску. Это теория Освальда.

Рассмотрим действие индикаторов на примере кислотного индикатора НInd. В растворе наблюдается диссоциация:

НIndH⁺+Ind^- (молекулярная формаионная форма+Н⁺).

В зависимости от изменения рН среды индикаторное равновесие может смещаться. Так, при добавлении лакмуса к кислоте индикаторное равновесие смещается в сторону молекулярной формы (НInd), имеющей красную окраску. При добавлении лакмуса к щелочи равновесие смещается в сторону ионной формы (Ind^-), имеющей синюю окраску:

НIndH⁺+Ind^- (красныйсиний)

Все индикаторы изменяют свою окраску не скачкообразно, а плавно, т.е. в определенном интервале значений рН, называемом интервалом перехода или зоной перехода. Внутри зоны перехода имеется такое значение рН, при котором индикатор наиболее резко изменяет свою окраску. В этот момент концентрации молекулярной и ионной форм индикатора равны [НInd]=[Ind^-].

Значение рН, при котором индикатор наиболее резко меняет свою окраску, называется показателем титрования (рТ).

Каждый индикатор характеризуется своим показателем титрования, который непосредственно связан с константой диссоциации:

pT=-lgK_дисс., что видно из следующей таблицы: (формат строчки: название; pH<7; pH>7; Кдисс; зоны перехода; показатель титрования (pT)).

Метилоранж; розов; желт, 10^-4; 3,1-4,4; 4.

Метилрот; красн; желт, 10^-5,5; 4,4-6,2; 5,5.

Лакмус; красн; син, 10^-7; 5-8; 7.

Фенол-фтал.; б/цв; малинов, 10^-9; 8-10; 9.

Показатель титрования – важная характеристика индикатора, которая принимается за момент эквивалентности. В каждом конкретном случае кислотно-основного титрования индикатор подбирают таким образом, чтобы показатель титрования его как можно точнее совпал с истинным моментом эквивалентности.

Выбор индикаторов (формат строчки: к-та; основание; положение экв. точки; пригодные индикаторы):

сильн; сильн; в нейтр. среде рН=7; лакмус и др. рТ=7.

сильн; слаб; кислая. среда рН<7; м-оранж, рТ=4 и м-рот, рТ=5,5.

слаб; сильн; щелочная среда рН>7; ф-фталеин, рТ=9.

слаб; слаб; близко к нейтр. среде рН=7; точно не титруется.

Более точный выбор индикатора проводят по кривым титрования.