Кислотно-основное титрование (протолитометрия) - OXFORDST.RU

Кислотно-основное титрование (протолитометрия)

Кислотно-основное титрование (протолитометрия)

Титриметрия с использованием кислотно-основной реакции (реакции нейтрализации) – протолитометрия. Прямое, обратное и косвенное титрование. Водный и неводный варианты. Буферный раствор. Зеркально-симметричный график и линия нейтральности и эквивалентности.

Рубрика Химия
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 23.01.2009

Кислотно-основное титрование (протолитометрия)

Протолитометрия — это раздел титриметрии с использованием кислотно-основной реакции (реакции нейтрализации). Название этот раздел получил от протолитической теории кислот и оснований.

Протолиметрию подразделяют на ацидиметрию (от лат. аcidum — кислота) и алкалиметрию (от лат. alcalum — щелочь). В ацидиметрии в качестве рабочего раствора используют титрованные растворы сильных кислот, а в алкалиметрии — щелочей.

Прямым титрованием в протолиметрии определяют концентрацию кислоты или основания, или содержание элементов, образующих растворимые кислоты и основания (например фосфора в виде фосфорной кислоты и т.п.). Обратным или косвенным титрованием находят содержание некоторых солей. Например, для определения содержания NH4+ в NH4Cl обратным титрованием можно добавить к анализируемому раствору точно отмеренный избыток стандартного раствора NaOH, нагреть смесь до полного удаления Np, а затем остаток раствора NaOH оттитровать кислотой в присутствии метилового оранжевого. Косвенный вариант титрования NH4+ можно осуществить формальдегидным методом, заместив ионы NH4+ эквивалентным количеством Н+ — ионов реакцией раствора NH4Cl с избытком формальдегида по реакции

NH4Cl + 6CpO ? (Cp) 6N4 + HCl + 6pO

Содержание NH4+ находят по результатам алкалиметрического титрования заместителя, т.е. HCl.

Протолиметрическое титрование в основном проводят в водной среде, но существует и неводный вариант. В последнем случае, подобрав соответствующий растворитель, можно направленно изменять силу растворенных в нем кислот и оснований, превращать соли в кислоты и основания и т.д. Например, HCN в водном растворе — слабая кислота, а в среде сжиженного аммиака — сильная, мочевина в растворе безводной СН3СООН — сильное основание, а в сжиженном аммиаке — кислота и т.п. Поэтому применение неводного титрования делает возможным титрование очень слабых кислот и оснований, различных смесей солей с близкими свойствами, смесей солей с кислотами и основаниями, определение нерастворимых в воде и разлагаемых ею соединений.

В зависимости от относительной силы кислот и оснований различают четыре основных случая протолиметрического титрования, каждый из которых моделируется соответствующей ТКТ: I — сильную кислоту титруют сильным основанием; II — сильное основание титруют сильной кислотой; III — слабую кислоту титруют сильным основанием; IV — слабое основание титруют сильной кислотой.

Построенная в координатах “pH — V” или “pH — ?” протолитическая ТКТ имеет вид графика с одним или несколькими S-образными переходами, каждый из которых отвечает одному или нескольким скачкам титрования. Принципиальное значение имеют точки пересечения графика ТКТ с линиями нейтральности и эквивалентности. Линия, параллельная оси абсцисс и проходящая через значение рН, равное 7, называется линией нейтральности, а точка ее пересечения с ТКТ — точкой нейтральности (ТН). Линия, параллельная оси ординат и проходящая через значение эквивалентного объема титранта, называется линией эквивалентности, а точка ее пересечения с ТКТ — точкой эквивалентности (ТЭ).

Рассмотрим расчет точек в характерных областях каждой из ТКТ, относящихся к четырем основным случаям протолиметрии в водной среде. Расчетные формулы получают, рассматривая химические равновесия, устанавливающиеся в каждый момент титрования.

I MOH сил. осн-е, с(МОН)

1. До начала титрования в титруемом растворе только сильная кислота HA. Так как НА сильная кислота и диссоциирует нацело, то [Н+] = с(НА), и рН = — lg [Н+] ? рН = — lg c(НА).

2. При титровании до ТЭ в растворе преобладают Н+ — ионы, недотитрованной НА, так как все добавляемые с титрантом ОН — ионы связываются в воду: НА + МОН? МА + Н2О, поэтому с учетом разбавления титруемого раствора в ходе титрования

3. В ТЭ реакция нейтрализации закончилась. Титруемый раствор содержит только соль МА и воду. Соль МА — соль сильной кислоты и сильного основания, следовательно, негидролизуется и, как и вода, обеспечивает нейтральность раствора (рН = 7).

4. При титровании после ТЭ избыток МОН приводит к щелочной среде титруемого раствора, поэтому с учетом разбавления:

то ТКТ для I-случая имеет вид, изображенный на рис.1.7.1 сплошной линией.

ТКТ данного типа имеет зеркально-симметричный график относительно линии нейтральности и эквивалентности. ТЭ и ТН совпадают.д.ля регистрации ТЭ подходят и фенолфталеин, и метиловый оранжевый.

II HA сил. к-та, с(НА)

МОН сил. осн., с(МОН)

Расчет точек ТКТ проводят по формулам, выведенным аналогично случаю I:

1. До титрования.

Для ТКТ этого типа справедливы все положения, изложенные для случая I, с той лишь разницей, что ход кривой обратный — из щелочной области в кислую (см. рис.1.7.1, пунктирная линия). Для регистрации ТЭ подходят оба индикатора.

III MOH сил. осн., с(МОН)

НАn сл. к-та, с(НАn)

1. До титрования в растворе — только слабая кислота НАn, диссоциирующая частично: НАn ? H+ + An-

По ЗДМ, но так как

и по уравнению диссоциации ,

2. До ТЭ в растворе смесь из непрореагировавшей кислоты НАn и образовавшейся соли МАn — это буферный раствор, для которого

Буферный раствор препятствуе резкому изменению рН при добавлении титранта и приводит к более пологому ходу ТКТ, чем в I.

3. В ТЭ в растворе только соль слабой кислоты и сильного основания МАn, которая подвергается гидролизу, создавая щелочную среду раствора:

или в ионной форме

Для этого химического уравнения:

после подставки [OH-] в КР получим:

следовательно, в Кгидр.

В последнем равенстве [HAn] = [OH-], что следует из уравнения для гидролиза соли МАn, кроме того, можно считать, что [A-] ? c [MAn].

4. После ТЭ среда раствора щелочная, а концентрация ОН — ионов определяется избытком титранта.

Типичная ТКТ для этого случая (рис.1.7.2, сплошная кривая), не симметрична относительно линий нейтральности и эквивалентности, ТЭ и ТН не совпадают, ТЭ лежит в щелочной области выше области нейтральности. Для регистрации ТЭ подходит только фенолфталеин.

IV НА сил. к-та, с(НА)

ВОН сл. осн., с(ВОН)

1. До титрования в растворе только слабое основание ВОН, диссоциирующее по уравнению ВОН?В+ + ОН —

2. До ТЭ в растворе смесь из неоттитрованного слабого основания ВОН и образовавшейся соли ВА — это буферный раствор.

3. В ТЭ в растворе только соль ВА сильной кислоты и слабого основания, гидролизующаяся по уравнению

или в ионном виде.

Это ведет к накоплению Н+ — ионов и кислой среде раствора.

4. После ТЭ среда раствора — кислая, а рН определяется избытком добавленной на ТКТ этого типа представлена пунктирной линией на рис.1.7.2. Она несимметрична относительно линии эквивалентности и нейтральности, ТЭ и ТН не совпадают, ТЭ находится в кислой области. ТКТ имеет более пологий вид по сравнению с II, что объясняется действием образующейся буферной смеси. Фенолфталеин не подходит для регистрации ТЭ.

Подобные документы

Протолитическая теория кислот и оснований. Ацидометрия и алкалиметрия. Водный и неводный вариант. Четыре основных случая протолиметрического титрования. Титрование сильным основаним, смеси двух слабых одноосновных кислот. Ионные уравнения в титровании.

реферат [15,8 K], добавлен 23.01.2009

Методы окислительно-восстановительного титрования. Подразделение по веществу титранта на оксидиметрию и редуциометрию. Использование в оксидиметрии – окислителей, а в редуциометрии – восстановителей. Прямое, обратное и заместительное титрование.

реферат [39,3 K], добавлен 23.01.2009

Потенциометрическое титрование в лабораторной практике. Возникновение потенциала на границе раздела двух сред. Кислотно-основное титрование (нейтрализация). Аппаратура для проведения анализа. Результаты ориентировочного титрования стандартизации NaOH.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 25.12.2011

Сущность и классификация методов кислотно-основного титрования, применение индикаторов. Особенности комплексонометрического титрования. Анализ методов осадительного титрования. Обнаружение конечной точки титрования. Понятие аргенометрии и тицианометрии.

контрольная работа [28,3 K], добавлен 23.02.2011

Возможность применения кислотно-основного титрования. Постепенное изменение концентрации ионов водорода. Индикаторы, обладающие свойством отдавать протоны. Проведение титрования сильных кислот сильным основанием, слабых кислот сильным основанием.

реферат [54,3 K], добавлен 04.04.2014

Метод потенциометрического титрования. Кислотно-основное титрование. Определение конечной точки титрования. Методика проведения потенциометрического титрования. Потенциометрическое титрование, используемые приборы и обработка результатов анализа.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.06.2008

Общая теория кислот и оснований. Образование комплексных соединений. Кислотно-основное взаимодействие и реакции солеобразования. Процессы кислотно-основного взаимодействия и окислительно-восстановительные реакции. Комплексообразование по теории Усановича.

презентация [476,1 K], добавлен 24.11.2014

Расчет индикаторных погрешностей для выбранных индикаторов, кривой титрования 25 мл 0,05 М раствора CpCOOH 0,05 М раствором KOH. Кислотно-основные индикаторы. Этапы титрования: начальная точка, область до точки и область после точки эквивалентности.

Читайте также  КП по MS Access база данных аэропорт

контрольная работа [72,8 K], добавлен 18.12.2013

Количественный химический анализ и его подразделение на два вида: титриметрический и гравиметрический. Реакция титрования. Растворы с приготовленным титром – три стадии приготовления. Прямое, обратное (по остатку) и заместительное (косвенное) титрование.

реферат [25,8 K], добавлен 23.01.2009

Определение содержания носителей щелочности в растворе карбоната натрия методом прямого кислотно-основного титрования. Математическое выражение закона эквивалентов. Построение интегральной и дифференциальной кривых потенциометрического титрования.

лабораторная работа [148,2 K], добавлен 15.02.2012

Реферат: Кислотно-основное титрование (протолитометрия)

Протолитометрия — это раздел титриметрии с использованием кислотно-основной реакции (реакции нейтрализации). Название этот раздел получил от протолитической теории кислот и оснований.

Протолиметрию подразделяют на ацидиметрию (от лат. аcidum — кислота) и алкалиметрию (от лат. alcalum — щелочь). В ацидиметрии в качестве рабочего раствора используют титрованные растворы сильных кислот, а в алкалиметрии — щелочей.

Прямым титрованием в протолиметрии определяют концентрацию кислоты или основания, или содержание элементов, образующих растворимые кислоты и основания (например фосфора в виде фосфорной кислоты и т.п.). Обратным или косвенным титрованием находят содержание некоторых солей. Например, для определения содержания NH4+ в NH4Cl обратным титрованием можно добавить к анализируемому раствору точно отмеренный избыток стандартного раствора NaOH, нагреть смесь до полного удаления NH3, а затем остаток раствора NaOH оттитровать кислотой в присутствии метилового оранжевого. Косвенный вариант титрования NH4+ можно осуществить формальдегидным методом, заместив ионы NH4+ эквивалентным количеством Н+ — ионов реакцией раствора NH4Cl с избытком формальдегида по реакции

NH4Cl + 6CH2O  (CH2) 6N4 + HCl + 6H2O

Содержание NH4+ находят по результатам алкалиметрического титрования заместителя, т.е. HCl.

Протолиметрическое титрование в основном проводят в водной среде, но существует и неводный вариант. В последнем случае, подобрав соответствующий растворитель, можно направленно изменять силу растворенных в нем кислот и оснований, превращать соли в кислоты и основания и т.д. Например, HCN в водном растворе — слабая кислота, а в среде сжиженного аммиака — сильная, мочевина в растворе безводной СН3СООН — сильное основание, а в сжиженном аммиаке — кислота и т.п. Поэтому применение неводного титрования делает возможным титрование очень слабых кислот и оснований, различных смесей солей с близкими свойствами, смесей солей с кислотами и основаниями, определение нерастворимых в воде и разлагаемых ею соединений.

В зависимости от относительной силы кислот и оснований различают четыре основных случая протолиметрического титрования, каждый из которых моделируется соответствующей ТКТ: I — сильную кислоту титруют сильным основанием; II — сильное основание титруют сильной кислотой; III — слабую кислоту титруют сильным основанием; IV — слабое основание титруют сильной кислотой.

Построенная в координатах “pH — V” или “pH — ” протолитическая ТКТ имеет вид графика с одним или несколькими S-образными переходами, каждый из которых отвечает одному или нескольким скачкам титрования. Принципиальное значение имеют точки пересечения графика ТКТ с линиями нейтральности и эквивалентности. Линия, параллельная оси абсцисс и проходящая через значение рН, равное 7, называется линией нейтральности, а точка ее пересечения с ТКТ — точкой нейтральности (ТН). Линия, параллельная оси ординат и проходящая через значение эквивалентного объема титранта, называется линией эквивалентности, а точка ее пересечения с ТКТ — точкой эквивалентности (ТЭ).

Рассмотрим расчет точек в характерных областях каждой из ТКТ, относящихся к четырем основным случаям протолиметрии в водной среде. Расчетные формулы получают, рассматривая химические равновесия, устанавливающиеся в каждый момент титрования.

I MOH сил. осн-е, с(МОН)

1. До начала титрования в титруемом растворе только сильная кислота HA. Так как НА сильная кислота и диссоциирует нацело, то [Н+] = с(НА), и рН = — lg [Н+]  рН = — lgc(НА).

2. При титровании до ТЭ в растворе преобладают Н+ — ионы, недотитрованной НА, так как все добавляемые с титрантом ОН — ионы связываются в воду: НА + МОН МА + Н2О, поэтому с учетом разбавления титруемого раствора в ходе титрования

3. В ТЭ реакция нейтрализации закончилась. Титруемый раствор содержит только соль МА и воду. Соль МА — соль сильной кислоты и сильного основания, следовательно, негидролизуется и, как и вода, обеспечивает нейтральность раствора (рН = 7).

4. При титровании после ТЭ избыток МОН приводит к щелочной среде титруемого раствора, поэтому с учетом разбавления:

,

то ТКТ для I-случая имеет вид, изображенный на рис.1.7.1 сплошной линией.

ТКТ данного типа имеет зеркально-симметричный график относительно линии нейтральности и эквивалентности. ТЭ и ТН совпадают.д.ля регистрации ТЭ подходят и фенолфталеин, и метиловый оранжевый.

II HA сил. к-та, с(НА)

МОН сил. осн., с(МОН)

Расчет точек ТКТ проводят по формулам, выведенным аналогично случаю I:

1. До титрования.

Для ТКТ этого типа справедливы все положения, изложенные для случая I, с той лишь разницей, что ход кривой обратный — из щелочной области в кислую (см. рис.1.7.1, пунктирная линия). Для регистрации ТЭ подходят оба индикатора.

III MOH сил. осн., с(МОН)

НАn сл. к-та, с(НАn)

1. До титрования в растворе — только слабая кислота НАn, диссоциирующая частично: НАn  H+ + An-

По ЗДМ, но так как

и по уравнению диссоциации ,

2. До ТЭ в растворе смесь из непрореагировавшей кислоты НАn и образовавшейся соли МАn — это буферный раствор, для которого

Буферный раствор препятствуе резкому изменению рН при добавлении титранта и приводит к более пологому ходу ТКТ, чем в I.

3. В ТЭ в растворе только соль слабой кислоты и сильного основания МАn, которая подвергается гидролизу, создавая щелочную среду раствора:

или в ионной форме

Для этого химического уравнения:

после подставки [OH-] в КР получим:

следовательно, в Кгидр.

В последнем равенстве [HAn] = [OH-], что следует из уравнения для гидролиза соли МАn, кроме того, можно считать, что [A-]  c [MAn].

4. После ТЭ среда раствора щелочная, а концентрация ОН — ионов определяется избытком титранта.

Типичная ТКТ для этого случая (рис.1.7.2, сплошная кривая), не симметрична относительно линий нейтральности и эквивалентности, ТЭ и ТН не совпадают, ТЭ лежит в щелочной области выше области нейтральности. Для регистрации ТЭ подходит только фенолфталеин.

IV НА сил. к-та, с(НА)

ВОН сл. осн., с(ВОН)

1. До титрования в растворе только слабое основание ВОН, диссоциирующее по уравнению ВОНВ+ + ОН —

2. До ТЭ в растворе смесь из неоттитрованного слабого основания ВОН и образовавшейся соли ВА — это буферный раствор.

3. В ТЭ в растворе только соль ВА сильной кислоты и слабого основания, гидролизующаяся по уравнению

или в ионном виде.

Это ведет к накоплению Н+ — ионов и кислой среде раствора.

4. После ТЭ среда раствора — кислая, а рН определяется избытком добавленной на ТКТ этого типа представлена пунктирной линией на рис.1.7.2. Она несимметрична относительно линии эквивалентности и нейтральности, ТЭ и ТН не совпадают, ТЭ находится в кислой области. ТКТ имеет более пологий вид по сравнению с II, что объясняется действием образующейся буферной смеси. Фенолфталеин не подходит для регистрации ТЭ.

Кислотно-основное титрование (протолитометрия)

Кислотно-основное титрование (протолитометрия)

Протолитометрия — это раздел титриметрии с использованием кислотно-основной реакции (реакции нейтрализации). Название этот раздел получил от протолитической теории кислот и оснований.

Протолиметрию подразделяют на ацидиметрию (от лат. аcidum — кислота) и алкалиметрию (от лат. alcalum — щелочь). В ацидиметрии в качестве рабочего раствора используют титрованные растворы сильных кислот, а в алкалиметрии — щелочей.

Прямым титрованием в протолиметрии определяют концентрацию кислоты или основания, или содержание элементов, образующих растворимые кислоты и основания (например фосфора в виде фосфорной кислоты и т.п.). Обратным или косвенным титрованием находят содержание некоторых солей. Например, для определения содержания NH4+ в NH4Cl обратным титрованием можно добавить к анализируемому раствору точно отмеренный избыток стандартного раствора NaOH, нагреть смесь до полного удаления NH3, а затем остаток раствора NaOH оттитровать кислотой в присутствии метилового оранжевого. Косвенный вариант титрования NH4+ можно осуществить формальдегидным методом, заместив ионы NH4+ эквивалентным количеством Н+ — ионов реакцией раствора NH4Cl с избытком формальдегида по реакции

NH4Cl + 6CH2O ® (CH2) 6N4 + HCl + 6H2O

Читайте также  Лексика ограниченного употребления

Содержание NH4+ находят по результатам алкалиметрического титрования заместителя, т.е. HCl.

Протолиметрическое титрование в основном проводят в водной среде, но существует и неводный вариант. В последнем случае, подобрав соответствующий растворитель, можно направленно изменять силу растворенных в нем кислот и оснований, превращать соли в кислоты и основания и т.д. Например, HCN в водном растворе — слабая кислота, а в среде сжиженного аммиака — сильная, мочевина в растворе безводной СН3СООН — сильное основание, а в сжиженном аммиаке — кислота и т.п. Поэтому применение неводного титрования делает возможным титрование очень слабых кислот и оснований, различных смесей солей с близкими свойствами, смесей солей с кислотами и основаниями, определение нерастворимых в воде и разлагаемых ею соединений.

В зависимости от относительной силы кислот и оснований различают четыре основных случая протолиметрического титрования, каждый из которых моделируется соответствующей ТКТ: I — сильную кислоту титруют сильным основанием; II — сильное основание титруют сильной кислотой; III — слабую кислоту титруют сильным основанием; IV — слабое основание титруют сильной кислотой.

Построенная в координатах “pH — V” или “pH — t” протолитическая ТКТ имеет вид графика с одним или несколькими S-образными переходами, каждый из которых отвечает одному или нескольким скачкам титрования. Принципиальное значение имеют точки пересечения графика ТКТ с линиями нейтральности и эквивалентности. Линия, параллельная оси абсцисс и проходящая через значение рН, равное 7, называется линией нейтральности, а точка ее пересечения с ТКТ — точкой нейтральности (ТН). Линия, параллельная оси ординат и проходящая через значение эквивалентного объема титранта, называется линией эквивалентности, а точка ее пересечения с ТКТ — точкой эквивалентности (ТЭ).

Рассмотрим расчет точек в характерных областях каждой из ТКТ, относящихся к четырем основным случаям протолиметрии в водной среде. Расчетные формулы получают, рассматривая химические равновесия, устанавливающиеся в каждый момент титрования.

I MOH сил. осн-е, с(МОН)

1. До начала титрования в титруемом растворе только сильная кислота HA. Так как НА сильная кислота и диссоциирует нацело, то [Н+] = с(НА), и рН = — lg [Н+] ? рН = — lg c(НА).

2. При титровании до ТЭ в растворе преобладают Н+ — ионы, недотитрованной НА, так как все добавляемые с титрантом ОН — ионы связываются в воду: НА + МОН® МА + Н2О, поэтому с учетом разбавления титруемого раствора в ходе титрования

3. В ТЭ реакция нейтрализации закончилась. Титруемый раствор содержит только соль МА и воду. Соль МА — соль сильной кислоты и сильного основания, следовательно, негидролизуется и, как и вода, обеспечивает нейтральность раствора (рН = 7).

4. При титровании после ТЭ избыток МОН приводит к щелочной среде титруемого раствора, поэтому с учетом разбавления:

то ТКТ для I-случая имеет вид, изображенный на рис.1.7.1 сплошной линией.

ТКТ данного типа имеет зеркально-симметричный график относительно линии нейтральности и эквивалентности. ТЭ и ТН совпадают.д.ля регистрации ТЭ подходят и фенолфталеин, и метиловый оранжевый.

II HA сил. к-та, с(НА)

МОН сил. осн., с(МОН)

Расчет точек ТКТ проводят по формулам, выведенным аналогично случаю I:

1. До титрования.

Для ТКТ этого типа справедливы все положения, изложенные для случая I, с той лишь разницей, что ход кривой обратный — из щелочной области в кислую (см. рис.1.7.1, пунктирная линия). Для регистрации ТЭ подходят оба индикатора.

III MOH сил. осн., с(МОН)

НАn сл. к-та, с(НАn)

1. До титрования в растворе — только слабая кислота НАn, диссоциирующая частично: НАn « H+ + An-

По ЗДМ, но так как

и по уравнению диссоциации ,

2. До ТЭ в растворе смесь из непрореагировавшей кислоты НАn и образовавшейся соли МАn — это буферный раствор, для которого

Буферный раствор препятствуе резкому изменению рН при добавлении титранта и приводит к более пологому ходу ТКТ, чем в I.

3. В ТЭ в растворе только соль слабой кислоты и сильного основания МАn, которая подвергается гидролизу, создавая щелочную среду раствора:

или в ионной форме

Для этого химического уравнения:

после подставки [OH-] в КР получим:

следовательно, в Кгидр.

В последнем равенстве [HAn] = [OH-], что следует из уравнения для гидролиза соли МАn, кроме того, можно считать, что [A-] » c [MAn].

4. После ТЭ среда раствора щелочная, а концентрация ОН — ионов определяется избытком титранта.

Типичная ТКТ для этого случая (рис.1.7.2, сплошная кривая), не симметрична относительно линий нейтральности и эквивалентности, ТЭ и ТН не совпадают, ТЭ лежит в щелочной области выше области нейтральности. Для регистрации ТЭ подходит только фенолфталеин.

IV НА сил. к-та, с(НА)

ВОН сл. осн., с(ВОН)

1. До титрования в растворе только слабое основание ВОН, диссоциирующее по уравнению ВОН«В+ + ОН —

2. До ТЭ в растворе смесь из неоттитрованного слабого основания ВОН и образовавшейся соли ВА — это буферный раствор.

3. В ТЭ в растворе только соль ВА сильной кислоты и слабого основания, гидролизующаяся по уравнению

или в ионном виде.

Это ведет к накоплению Н+ — ионов и кислой среде раствора.

4. После ТЭ среда раствора — кислая, а рН определяется избытком добавленной на ТКТ этого типа представлена пунктирной линией на рис.1.7.2. Она несимметрична относительно линии эквивалентности и нейтральности, ТЭ и ТН не совпадают, ТЭ находится в кислой области. ТКТ имеет более пологий вид по сравнению с II, что объясняется действием образующейся буферной смеси. Фенолфталеин не подходит для регистрации ТЭ.

Урок 18. Кислотно-основное титрование

В уроке 18 «Кислотно-основное титрование» из курса «Химия для чайников» дадим определение процессу титрования; выясним что такое точка эквивалентности; выполним разбор задач на титрование. Для понимания материала данного урока Вам следует внимательно изучить уроку 16 «Кислоты и основания» и урок 17 «Реакция нейтрализации».

Титрование это

Титрование является очень популярной процедурой определения относительных концентраций химических эквивалентов в кислотных или основных растворах. И если Вам не приходилось выполнять лабораторные работы по титрованию в школе, то в университете или колледже титровать Вы будете не раз! Итак, переходим к определению:

Титрование — это способ определения концентрации кислоты или основания в растворе, путем измерения объема титранта (основания или кислоты с заданной концентрацией) необходимого для полной нейтрализации имеющегося реагента.

Точка эквивалентности

Поговорим о сущности процесса кислотно-основного титрования. Из необходимого оборудования, грубо говоря, вам понадобится лишь бюретка (стеклянная трубка с краником) и колба. Бывают два случая:

  1. Когда нужно определить концентрацию основания в колбе путем добавления из бюретки кислоты известной концентрации.
  2. Наоборот, когда необходимо определить концентрацию кислоты в колбе путем добавления основания известной концентрации.

Рассмотрим титрование в первом случае, когда титруемый раствор — основание, а титрант — кислота. Начинаем к анализируемому образцу основания постепенно добавлять раствор кислоты с заранее определенной концентраций до тех пор, пока число эквивалентов кислоты не будет равно числу эквивалентов основания. Продолжая титровать, в конце концов мы достигнем конечной точки титрования, или, как ее еще называют, точки эквивалентности — момент титрования, когда число эквивалентов титранта и титруемого раствора будут точно равны.

Чтобы понять, достигнута точки эквивалентности или еще нет, обычно используют различные кислотно-основные индикаторы. Для этого перед непосредственным титрованием в колбу с анализируемым раствором добавляют пару капель необходимого индикатора, и в момент достижения точки эквивалентности раствор начинает менять свой цвет.

Зная использованный объем титранта и его концентрацию, можно вычислить число эквивалентов основания в анализируемом образце. Если NA и NB — нормальности растворов кислоты и основания, а VA и VB — их объемы в момент нейтрализации, то:

С теорией покончено, переходим к решению задач на титрование.

Задачи на титрование

Пример 1. Допустим, химичка потребовала, чтобы вы нейтрализовали 25,00 мл раствора кислоты H3PO4. На титрование у вас ушло 30,25 мл раствора NaOH. Вычислите отношение нормальных и молярных концентраций обоих растворов.

Нормальная концентрация NaOH совпадает с молярной, а у H3PO4 нормальность в три раза больше молярной концентрации, поэтому:

Пример 2. Вы израсходовали 10,81 мл 0,1 н раствора HCl на титрование 25,00 мл раствора Ca(OH)2. Какую нормальность и молярность имеет анализируемый раствор? Сколько граммов Ca(OH)2 содержится в растворе?

Первым делом вычислим нормальную концентрацию анализируемого раствора Ca(OH)2:

  • NCa(OH)2 = ( VHCl/ VCa(OH)2) × NHCl = ( 10,81 мл / 25,00 мл ) × 0,1 н = 0,0432 н
Читайте также  Загрязнение литосферы. Последствия. Ее защита

Молярная концентрация Ca(OH)2 вдвое меньше его нормальной концентрации, так как химический эквивалент Ca(OH)2 равен 2. Поэтому анализируемый раствор имеет молярность 0,0216 М Ca(OH)2. Чтобы ответить на вопрос, сколько граммов Ca(OH)2 содержится в растворе, необходимо найти его количество вещества в растворе, для этого следует множить молярность на объем:

  • 0,0216 моль/л × 0,025 л = 0,000514 моля

По таблице Менделеева определяем, что молекулярная масса Ca(OH)2 равна 74,1 г/моль, а значит в растворе содержится:

  • 0,000541 моля × 74,1 г/моль = 0,0401 г Ca(OH)2

Пример 3. Химик-органик синтезирует новую кислоту. Он растворяет 0,5 г этой кислоты в определенном объеме воды и устанавливает, что для нейтрализации полученного раствора требуется 15,73 мл 0,437 н. раствора NaOH. Чему равен грамм-эквивалент синтезированной им кислоты? Если известно, что эта кислота содержит три ионизуемые группы –COOH, чему равна ее молекулярная масса?

Число эквивалентов основания, понадобившееся для нейтрализации, равно:

  • 0,01573 л × 0,437 экв/л = 0,00687 экв

Грамм-эквивалент кислоты определяется из соотношения:

  • 0,500 г / 0,00687 экв. = 72,8 г/экв

Так как грамм-эквивалент кислоты равен 72,8 г, а каждый ее моль высвобождает 3 эквивалента ионов водорода H + , молекулярная масса кислоты должна быть равна 3·72,8 г = 218 г.

Надеюсь урок 18 «Кислотно-основное титрование» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Кислотно-основное титрование (протолитометрия) — реферат

Кислотно-основное титрование (протолитометрия)

Протолитометрия — это раздел титриметрии с использованием кислотно-основной реакции (реакции нейтрализации). Название этот раздел получил от протолитической теории кислот и оснований.

Протолиметрию подразделяют на ацидиметрию (от лат. аcidum — кислота) и алкалиметрию (от лат. alcalum — щелочь). В ацидиметрии в качестве рабочего раствора используют титрованные растворы сильных кислот, а в алкалиметрии — щелочей.

Прямым титрованием в протолиметрии определяют концентрацию кислоты или основания, или содержание элементов, образующих растворимые кислоты и основания (например фосфора в виде фосфорной кислоты и т.п.). Обратным или косвенным титрованием находят содержание некоторых солей. Например, для определения содержания NH4+ в NH4Cl обратным титрованием можно добавить к анализируемому раствору точно отмеренный избыток стандартного раствора NaOH, нагреть смесь до полного удаления NH3, а затем остаток раствора NaOH оттитровать кислотой в присутствии метилового оранжевого. Косвенный вариант титрования NH4+ можно осуществить формальдегидным методом, заместив ионы NH4+ эквивалентным количеством Н+ — ионов реакцией раствора NH4Cl с избытком формальдегида по реакции

NH4Cl + 6CpO ? (Cp) 6N4 + HCl + 6pO

Содержание NH4+ находят по результатам алкалиметрического титрования заместителя, т.е. HCl.

Протолиметрическое титрование в основном проводят в водной среде, но существует и неводный вариант. В последнем случае, подобрав соответствующий растворитель, можно направленно изменять силу растворенных в нем кислот и оснований, превращать соли в кислоты и основания и т.д. Например, HCN в водном растворе — слабая кислота, а в среде сжиженного аммиака — сильная, мочевина в растворе безводной СН3СООН — сильное основание, а в сжиженном аммиаке — кислота и т.п. Поэтому применение неводного титрования делает возможным титрование очень слабых кислот и оснований, различных смесей солей с близкими свойствами, смесей солей с кислотами и основаниями, определение нерастворимых в воде и разлагаемых ею соединений.

В зависимости от относительной силы кислот и оснований различают четыре основных случая протолиметрического титрования, каждый из которых моделируется соответствующей ТКТ: I — сильную кислоту титруют сильным основанием; II — сильное основание титруют сильной кислотой; III — слабую кислоту титруют сильным основанием; IV — слабое основание титруют сильной кислотой.

Построенная в координатах “pH — V” или “pH — ?” протолитическая ТКТ имеет вид графика с одним или несколькими S-образными переходами, каждый из которых отвечает одному или нескольким скачкам титрования. Принципиальное значение имеют точки пересечения графика ТКТ с линиями нейтральности и эквивалентности. Линия, параллельная оси абсцисс и проходящая через значение рН, равное 7, называется линией нейтральности, а точка ее пересечения с ТКТ — точкой нейтральности (ТН). Линия, параллельная оси ординат и проходящая через значение эквивалентного объема титранта, называется линией эквивалентности, а точка ее пересечения с ТКТ — точкой эквивалентности (ТЭ).

Рассмотрим расчет точек в характерных областях каждой из ТКТ, относящихся к четырем основным случаям протолиметрии в водной среде. Расчетные формулы получают, рассматривая химические равновесия, устанавливающиеся в каждый момент титрования.

I MOH сил. осн-е, с(МОН)

1. До начала титрования в титруемом растворе только сильная кислота HA. Так как НА сильная кислота и диссоциирует нацело, то [Н+] = с(НА), и рН = — lg [Н+] ? рН = — lg c(НА).

2. При титровании до ТЭ в растворе преобладают Н+ — ионы, недотитрованной НА, так как все добавляемые с титрантом ОН — ионы связываются в воду: НА + МОН? МА + Н2О, поэтому с учетом разбавления титруемого раствора в ходе титрования

3. В ТЭ реакция нейтрализации закончилась. Титруемый раствор содержит только соль МА и воду. Соль МА — соль сильной кислоты и сильного основания, следовательно, негидролизуется и, как и вода, обеспечивает нейтральность раствора (рН = 7).

4. При титровании после ТЭ избыток МОН приводит к щелочной среде титруемого раствора, поэтому с учетом разбавления:

то ТКТ для I-случая имеет вид, изображенный на рис.1.7.1 сплошной линией.

ТКТ данного типа имеет зеркально-симметричный график относительно линии нейтральности и эквивалентности. ТЭ и ТН совпадают.д.ля регистрации ТЭ подходят и фенолфталеин, и метиловый оранжевый.

II HA сил. к-та, с(НА)

МОН сил. осн., с(МОН)

Расчет точек ТКТ проводят по формулам, выведенным аналогично случаю I:

1. До титрования.

Для ТКТ этого типа справедливы все положения, изложенные для случая I, с той лишь разницей, что ход кривой обратный — из щелочной области в кислую (см. рис.1.7.1, пунктирная линия). Для регистрации ТЭ подходят оба индикатора.

III MOH сил. осн., с(МОН)

НАn сл. к-та, с(НАn)

1. До титрования в растворе — только слабая кислота НАn, диссоциирующая частично: НАn ? H+ + An-

По ЗДМ, но так как

и по уравнению диссоциации ,

2. До ТЭ в растворе смесь из непрореагировавшей кислоты НАn и образовавшейся соли МАn — это буферный раствор, для которого

Буферный раствор препятствуе резкому изменению рН при добавлении титранта и приводит к более пологому ходу ТКТ, чем в I.

3. В ТЭ в растворе только соль слабой кислоты и сильного основания МАn, которая подвергается гидролизу, создавая щелочную среду раствора:

или в ионной форме

Для этого химического уравнения:

после подставки [OH-] в КР получим:

следовательно, в Кгидр.

В последнем равенстве [HAn] = [OH-], что следует из уравнения для гидролиза соли МАn, кроме того, можно считать, что [A-] ? c [MAn].

4. После ТЭ среда раствора щелочная, а концентрация ОН — ионов определяется избытком титранта.

Типичная ТКТ для этого случая (рис.1.7.2, сплошная кривая), не симметрична относительно линий нейтральности и эквивалентности, ТЭ и ТН не совпадают, ТЭ лежит в щелочной области выше области нейтральности. Для регистрации ТЭ подходит только фенолфталеин.

IV НА сил. к-та, с(НА)

ВОН сл. осн., с(ВОН)

1. До титрования в растворе только слабое основание ВОН, диссоциирующее по уравнению ВОН?В+ + ОН —

2. До ТЭ в растворе смесь из неоттитрованного слабого основания ВОН и образовавшейся соли ВА — это буферный раствор.

3. В ТЭ в растворе только соль ВА сильной кислоты и слабого основания, гидролизующаяся по уравнению

или в ионном виде.

Это ведет к накоплению Н+ — ионов и кислой среде раствора.

4. После ТЭ среда раствора — кислая, а рН определяется избытком добавленной на ТКТ этого типа представлена пунктирной линией на рис.1.7.2. Она несимметрична относительно линии эквивалентности и нейтральности, ТЭ и ТН не совпадают, ТЭ находится в кислой области. ТКТ имеет более пологий вид по сравнению с II, что объясняется действием образующейся буферной смеси. Фенолфталеин не подходит для регистрации ТЭ.

Всего работ: 71449

[Новые поступления]
[Популярные работы]

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: