Кривая титрования слабого основания сильной кислотой

Начальная точка такой кривой характеризует равновесие в растворе слабого основания. Если титруется аммиак, то рН рас­твора будет определяться равновесием:

NH₃ + НОН = NH₄⁺ + ОН^-

Концентрацию ОН^--ионов в 0,1 М растворе NH₃ можно вычислить по формуле:

.

Отсюда, моль/л,

откуда моль/л и рН= 11,12.

До ТЭ смесь из неоттитрованного слабого основания и образовавшейся соли представляет собой буферный раствор.

Его рН может быть рассчитан по уравнению

,

где c_S – общая концентрация соли, которая может быть приравнена к [СН₃СОО^-]; c_А – равновесная концентрация кислоты, которая может быть приравнена к общей концентрации [СН₃СООН].

.

В точке эквивалентности в растворе только соль сильной кислоты и слабого основания, подвергающаяся гидролизу. В результате происходит накопление H⁺ и образование кислой среды раствора.

Концентрация ионов водорода в этом растворе

После точки эквивалентностирН раствора определяется количеством добавленной кислоты.

Кривая титрования 100,0 мл 0,1М NH₃ 0,1М раствором HCl выглядит следующим образом:

Здесь можно отметить плавное уменьшение рН в ходе титрования и скачок в области точки эквивалентности. Скачок титрования полностью находит­ся в кислой области.

Точка эквивалентности расположена при рН 5,12 и не совпадает с точкой нейтральности.

Индикаторы и индикаторные ошибки при титровании слабо­го основания

Из трех индикаторов наи­более подходящим для титрования аммиака будет ме­тиловый оранжевый, имеющий рТ 4,0, а наименее подходящим – фенолфталеин, обесцвечивание которого произойдет задолго до точки эквивалентности. В недотитрованных растворах слабого основания, когда рТ больше, чем рН в точке эквивалентности, необходимо контролировать щелочную ошибку титрования, а в перетитрованных растворах – водородную, или Н⁺-ошибку.

Щелочная ошибка, или МОН-ошибка определяется по формуле:

Если вместо К^b использовать обычно проводимую в современ­ных справочниках константу диссоциации сопряженной кисло­ты К_НА,связанную с К^b, то можно записать:

где [МОН] – концентрация неоттитрованного основания; [М⁺] – концентрация оттитрованного основания.

Титрование с бромтимоловым синим заканчивается при рН 7,2. Поскольку при титровании аммиака в точке эквивалентности рН 5,12 будет сделана МОН-ошибка: , т.е. индикаторная ошибка в этом случае составит примерно 1%.

У метилового оранжевого рТ 4,0, поэтому при титровании с этим индикатором раствор аммиака будет перетитрован, и, таким образом, сделана Н⁺-ошибка, рассчитываемая по формуле:

Отсюда, .

Следовательно, метиловый оранжевый является вполне подходящим индикатором.

Титрование слабых кислот и слабых оснований возможно только при условии, если их К_дис > 10^-7…10^-8. При К_дис £ 10^-9 скачок титрования на кривой титрования отсутствует и зафиксировать ТЭ в реальном титровании невозможно.

Титрование многоосновных кислот и оснований, а также смесей ки­слот или оснований

В растворах многоосновных кислот (оснований), так же как и в смеси кислот (оснований), диссоциация более слабых электролитов подавлена более сильными. Поэтому при добавлении сильного основания к смеси кислот оттитровывается прежде всего сильная и только, когда оставшегося ко­личества ее не хватает для подав­ления диссоциации более слабой, начинается ее титрование. При этом если последовательные кон­станты кислотности различаются более, чем в 10⁴ раз, то на кривых титрования наблюдаются отчетливые скачки титрования. В противном случае скачки сливаются.

Кривая титрования 0,1М H₂SO₃ 0,1М раствором NaOH с индикаторами фенолфталеином (ФФ) и метиловым оранжевым (МО) выглядит следующим образом:

Рассмотрим в качестве примера титрование кислоты с различающимися скачками.

Пусть 10 мл0,10 М (1/2H₂SO₃) (К_а,1 = 1,3·10^-2, K_а,2 = 6,8·10^-8) титруют 0,10 М NaOH. Построим таблицу значений рН:

Рассуждая аналогично, можно построить кривую титрования много­основного основания.

На величину скачка титрования влияют все факторы, от которых зависят значения рН: константа диссоциации титруемого вещества, концентрации титруемого вещества и титранта, температура, ионная сила.

Чем слабее кислота, тем выше рН в начале титрования и в области буферного действия. Следовательно, ветвь кривой титрования до ТЭ смещается в щелочную область. В ТЭ образуется основание тем более сильное, чем слабее исходная кисло­та, следовательно, рН смещается также в щелочную область. В то же время ветвь за ТЭ остается неизмен­ной. В целом скачок уменьшается:

Аналогично для оснований: чем слабее титруемое основание, тем скачок меньше и тем более он смещен в кислую область. Для кислот и оснований с k<5·10^-8 ТЭ сливается с началом правой ветви кривой, т. е. скачок отсутствует. Так, нельзя оттитровать в водных растворах такие вещества, как Н₃ВО₃ (К_а = 5,6·10^-10), NH₄⁺ (К_а = 5,7·10^-10), С₂О₄^2- (К_а = 1,7·10^-10), C₅H₅N (К_b=1,5·10^-9) и т. п.

Чем меньше концентрация титруемого вещества и титранта, тем меньше скачок. Практически невозможно оттитровать сильные протолиты с с < 10^{-4 М, а слабые с с < 10-2 М.}

При изменении температуры сильно изменяется константа автопротолиза воды, входящая во многие формулы расчета рН. В результате при увеличении температурыскачок уменьшается и смещается в более кислую область. Ионная сила влияет незначительно.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 849; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!