ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кривые титрования. Титрование сильных кислот сильными щелочами (или обратно) из "Количественный анализ" Познакомившись с теорией индикаторов метода нейтрализации, вернемся к рассмотрению важнейшего для анализа вопроса о выборе индикатора при титровании. В 58 было показано, что величина pH в точке эквивалентности определяется прежде всего природой реагирующих при титровании кислоты и основания. Так, если титровать сильную кислоту сильной щелочью или обратно, то получающаяся в результате реакции соль не подвергается гидролизу, и поэтому pH в точке эквивалентности равен 7. Так как показатель титрования лакмуса равен 7, можно заключить, что этот индикатор должен оказаться в данном случае. вполне подходящим. [c.266] Приведенные соображения весьма полезно учитывать при выборе индикатора, что предотвратит грубые ошибки. Однако нетрудно видеть, что одними этими соображениями довольствоваться нельзя. Действительно, невозможно предусмотреть, с какой точностью будет проведено титрование, а между тем ошибка в 2% обычно столь же недопустима, как и ошибка в 20%. [c.267] С другой стороны, подобные качественные соображения не дают возможности решить вопрос о том, насколько в каждом данном случае можно отступать от точки эквивалентности. Например, титрование сильной кислоты сильной щелочью (или обратно) нужно закончить при рН=7. Но можно ли, применив метиловый оранжевый, закончить титрование при рН=4 или, применив фенолфталеин, закончить титрование при рН=9 Казалось бы, i4To такие значительные отклонения от точки эквивалентности должны обусловить значительную индикаторную ошибку титрования (стр. 251) между тем опыт не подтверждает этого. В данном случае все четыре наиболее часто применяемых индикатора дают практически совпадающие результаты и могут быть с успехом применены для титрования. [c.267] Остановимся прежде всего на методе построения кривых титрования. Положим, например, что 100 мл 0,1 н. раствора НС1 титруют 0,1 н. раствором NaOH. Вычислим величины pH раствора в различные моменты титрования. При вычислении pH раствора сильных кислот или щелочей (поскольку по современным представлениям они диссоциированы в растворах практически на-цел о) концентрацию ионов Н+(или ОН ) можно приравнять к общей концентрации кислоты (или щелочи). Для упрощения вычислений будем считать, что общий объем раствора при титровании не меняется. В действительности этот объем к концу титрования уюличивается вдвое. Очевидно, ошибка в вычислении величины pH без учета увеличения объема равна lg 2, т. е. приблизительно 0,3, Такая ошибка в данном случае на выводах не отразится и потому с нею можно не считаться. [c.267] До начала титрования имеется 0,1 н. раствор НС1, pH которого равен 1. Положим теперь, что к 10O мл 0,1 н. раствора НС1 прибавлено 90 мл 0,1 н. раствора NaOH. При этом 0,9 (т. е. 90% всего количества кислоты будет нейтрализовано. Свободной кислоты останется в 10 раз меньше, чем ее было до начала титрования. А так как изменениями объема пренебрегают, то можно считать, что концентрация свободной кислоты (Скисл.) станет в Ш раз меньше, чем была вначале,, т. е. будет равной 0,01 моль1л. Следовательно, pH раствора в. этот момент будет приблизительно равен 2. [c.268] Положим, что добавлено щелочи на 0,1 мл больше, чем нужно, т. е. 100,1 мл. Поскольку концентрация NaOH такова же, как у НС1, это избыточное количество (0,1 мл) щелочи должно создать такую же концентрацию ионов ОН в растворе, какую концентрацию ионов Н+ создавал избыток H l, равный 0,1 мл. [c.268] Следовательно, [ОН ] в этот момент будет равна приблизительно 10- 1Н+]=10-10 и рН=10. [c.269] Так же найдем, что при затрате 1 мл избытка щелочи [ОН ]= ==10-3, [Н+]=10-ч и рН=11 и т. д. [c.269] Полученные результаты сопоставлены в табл. 11, а также представлены в виде кривой, изображенной на рис. 45. [c.269] Подобные кривые, показывающие ход изжнения pH при титровании, и называются кривыми титрования. [c.269] При построении кривых титрования на оси абсцисс отклады вают имеющийся в разные моменты титрования избыток кислоты или щелочи в растворе (в процентах), а на оси ординат—соответствующие им величины pH раствора. Если двигаться вдоль кривой слева направо, получим ход изменения pH при титровании кислоты щелочью. Наоборот, движение справа налево соответствует изменению pH при титровании щелочи кислотой. Для уменьшения размеров рисунка избыток кислоты и щелочи ограничен 10%. [c.269] Рассматривая кривую титрования 0,1 н. раствора соляной кислоты 0,1 н. раствором едкого натра, прежде всего замечаем, что точка эквивалентности (отмеченная на кривой черной точкой) совпадает в данном случае с нейтральной точкой (рН=7). [c.269] Нетрудно понять, что наличие скачка pH в конце титрования очень выгодно. [c.270] На первый взгляд может показаться, что должен быть употреблен обязательно такой индикатор, окраска которого меняется при pH=7, т. е. как раз в точке эквивалентности данного титрования, например лакмус или %рмтимоловый синий, показатели титрования которых лежат около 7. [c.270] Однако, если учесть отмеченный выше скачок pH на криво титрования, станет ясно, что с таким же успехом можно было бы применить, например, метиловый оранжевый, хотя с ним титрование заканчивают не при рН=7, а при рН=4. Действительно, из табл. И видно, что рН=4 получается в тот момент, когда прибавлено 99,9 мл раствора NaOH. Следовательно, индикаторная ошибка титрования составляет здесь 0,1 на 100 мл, а при титровании 25 л л—всего 0,025 мл, т. е. не превышает объема одной капли. [c.270] Точно так же при титровании с фенолфталеином раствор был бы перетитрован на величину, меньшую 0,025 мл на 25 мл (или 0,1 мл на 100 мл). Ведь при употреблении указанного избытка щелочи pH раствора был бы равен 10, в то время как с данньм индикатором титрование заканчивают при рН=.9. [c.270] Еще важнее то обстоятельство, что при рН=2 кривая титрования идет почти горизонтально. Следовательно, указанный индикатор не подойдет также и потому, что перемена окраски его будет происходить не от одной капли NaOH, а очень медленно и постепенно. [c.271] Также не подойдет и индикатор ализариновый желтый (pTst ll), с которым раствор НС1 будет перетитрован приблизительно на мл vi который тоже не даст резкой перемены окраски. [c.271] До сих пор говорилось о титровании 0,1 н. растворов. Если же концентрации их равны 0,01 н., то способом, аналогичным рассмотренному выше, можно рассчитать и постройть кривую титрования, изображенную на рис. 46. [c.271] Вернуться к основной статье