Криві титрування

У процесі кислотно-основного титрування відбувається безперервна зміна рН розчину. КРИВА ТИТРУВАННЯ - графічне зображення зміни рН роз­чину в процесі його титрування.

Розглянемо деякі типи кривих титрування в методі нейтралізації.

1. Крива титрування сильної кислоти сильною основою

Нехай титрують розчин сірчаної кислоти (с(Н₂SО₄)=0,1моль/л) роз­чином лугу (c(NaOH) = 0,1моль/л). У процесі титрування (нейтралізації) концентрація водневих іонів (а також рН середовища) змінюється:

• До по­чатку титрування концентрація водневих іонів у розчині сірчаної кислоти дорівнює 0,1(10^-1) моль/л. Отже, рН цього розчину 1.

• Коли 90% початкової кількості еквівалента цієї кислоти буде відтитровано, Н⁺ іонів залишиться 10% (0,1) від початкової кількості, тобто 0,1 моль/л-0,1 = 10^-2моль/л, рН ро­зчину в цей момент дорівнює 2.

• При нейтралізації 99% початкової кількос­ті еквівалента сірчаної кислоти концентрація іонів Н⁺ зменшиться до 0,1моль/л-0,01 = 10~"'моль/л; це відповідає значенню рН = 3.

Подібним чи­ном знаходять, що при нейтралізації 99,9% початкової кількості еквівален­та кислоти у розчині залишається всього лише 0,1моль/л-0,001 = 10^-4моль/л іонів водню, а рН розчину збільшується до 4. У момент повної нейтраліза­ції H₂SO₄ концентрація іонів водню стає рівною 10^-7 моль/л, а рН = 7. Додавання до титрованого розчину надлишку лугу веде до збільшення рН ро­зчину. Після додавання надлишку (0,1%) розчину лугу (c(NaOH) = 0,1 моль/л) молярна концентрація іонів гідроксиду буде рівною 0,1моль/л-0,001 = 10^-4моль/л (рОН = 4), а рН = 14 - 4 = 10. При додаванні надлишку (1%) розчину їдкого натру (c(NaOH) = 0,1 моль/л) концентрація іонів ОН" збільшиться в 10 разів: с(ОН~) = 0,1 моль/л·0,01 = 10^моль/л (рОН = 3), а рН = 14 - 3 = 11; і, нарешті, після додавання надлишку лугу (10%) (c(NaOH) = 0,1 моль/л) концентрація іонів ОН" збільшиться до с(ОНГ) = 0,1 моль/л-0,1 = 10~²моль/л(рОН = 2), арН = 14-2= 12.

Рис.1. Крива титрування сильної кислоти лугом.

Аналіз кривої титрування показує, що спочатку рН розчину змінюється поступо­во, а поблизу точки еквівалентності - дуже швидко, а потім знову поступово. Особливо різко змінюється рН в інтервалі, коли зали­шилось 0,1% еквівалентної кількості недо-титрованої H₂SO₄ (рН = 4) і коли додано 0,1% надлишку від еквівалентної кількості лугу(рН= 10).

СТРИБОК ТИТРУВАННЯ - різка зміна рН розчину, що спостерігається поблизу точки еквівалентності, тобто в кінці титрування. Стрибок рН на кривій титрування в даному випадку лежить в межах 4 - 10. Необхідно зауважити, що чим менша концентрація ти­трованого розчину, тим менший стрибок титрування. Така різка зміна рН розчину, що титрують, відбувається практично при додаванні однієї краплі титрованого (робо­чого) розчину. Точці еквівалентності у цьо­му випадку відповідає нейтральне середо­вище (рН = 7), тому що в цей момент у розчині знаходиться лише сіль Na₂SO₄, яка не гідролізує.

2. Крива титрування слабкої кислоти сильною основою

У цьому випадку тільки незначна частка молекул дисоціює з утворе­нням іонів Н⁺. Для обчислення рН розчинів використовують константу дисоціації відповідної слабкої кислоти.

П риводимо лише аналіз кривої ти­трування слабкої оцтової кислоти сильною основою. З рис.2 витікає, що точці еквівалентності, яка лежить у центрі стрибка титрування розчину оцтової кислоти розчином лугу, відпо­відає слабколужне середовище (рН = 8,87). Це зумовлено гідролізом ацетату натрію CH₃COONa, що утворився в результаті титрування: СН₃СОО‾ + Н₂О ↔ СН₃СООН + ОН‾. У цьому випадку стрибок титрування лежить у межах значень рН 7,73 - 10. Встанов­лено, що чим слабкіша кислота, яку титрують, тим менший стрибок титру­вання.

Рис.2. Крива титрування слабкої кислоти лугом.