Оборудование и реактивы.

2.1. рН-метр, стаканы химические, пипетка, бюретка.

2.2. Набор индикаторов.

2.3. Растворы сильных и слабых кислот и оснований.

Пользование клавиатурой.

3.1. Для переноса химической посуды с помощью "мыши" необходимо подвести ука- затель к выбранному предмету и нажать левую кнопку. Удерживая кнопку в нажатом со- стоянии, переместить, например, стакан в нужное место.

3.2. Для подключения рН метра стакан с измеряемой жидкостью совместить с при- борной доской прибора до появления светящегося контура. Отпустить левую кнопку "мы- ши". Появление красной черты, соединяющей прибор со стаканом, говорит о подключении рН-метра.

3.3. Для заполнения химического стакана раствором кислоты совместить стакан с вы- бранной жидкостью с пустым стаканом до появления светлой рамки. После чего отпустить левую кнопку "мыши". Для окончания операции приливания жидкости нажать левую кноп- ку "мыши".

3.4. Для открывания лабораторных столов подвести указатель к ручке дверцы и щелкнуть левой кнопкой "мыши".

3.5. Для включения воды из-под крана подвести указатель и щелкнуть левой кнопкой

"мыши".

3.6. Для слива отработанных реактивов совместить химический стакан с емкостью для слива и опустить левую кнопку "мыши".

3.7. Для регулирования скорости переливания жидкости щелкнуть правой кнопкой "мыши" и в рамках появившегося меню отметить с помощью левой кнопки "медленно" (slowly) или быстро (fast).

Основные сведения.

Метод кислотно-основного титрования применяется для количественного определе- ния сильных и слабых кислот и оснований, а также солей, достаточно сильно гидролизую- щихся в растворе с образованием кислой или щелочной среды. В основе метода лежит ре- акция нейтрализации, представленная ниже в ионно-молекулярной форме:

или

При определении оснований метод называется ацидиметрией, при определении ки- слот – алкалиметрией, при определении солей – галометрией.

Процесс титрования в титриметрическом методе изображают графически в виде кри- вых титрования, которые позволяют рассчитать точку эквивалентности и правильно вы- брать индикатор. В процессе кислотно-основного титрования изменяется рН раствора, по- этому кривые титрования строятся в координатах рН (ось ординат) – объем добавленного титранта (ось абсцисс).

Для каждой кривой характерен скачок титрования, т.е. участок резкого изменения рН раствора, наблюдаемого вблизи точки эквивалентности. Значение рН в точке эквива- лентности определяется, прежде всего, природой реагирующих кислоты и основания.

На кривой титрования выделяют:

1 – начало титрования (область до скачка титрования);

2 – скачок титрования (область резкого изменения рН раствора от одной капли рабо- чего раствора);

3 – конец титрования (область изменения цвета индикатора).

1. Титрование сильной кислоты сильным основанием и, наоборот, сильного основа- ния сильной кислотой.

В этом случае образующаяся соль не подвергается гидролизу, и точка эквивалентно- сти лежит в области нейтральной рН среды.

Если титровать кислоту основанием, то кривая титрования начинается вблизи оси абсцисс и поднимается снизу вверх и, наоборот, если титровать основание кислотой, то кривая титрования начинается в верхней части оси ординат и спускается вниз.

Титрование сильной кислоты сильным основанием (рис.1). До точки эквивалентности (ТЭ) значение рН определяется только ионами водорода за счет неоттитрованной сильной кислоты (рН<7). За ТЭ значение рН определяется избытком добавленного титранта – силь- ного основания (рН>7). В ТЭ значение рН определяется ионами водорода, поступающими за счет автопротолиза воды (рН@7).

Точку эквивалентности находят, как показано на рис.1. Проводят параллельные каса- тельные линии к пологим участкам кривой титрования и между ними строят перпендику- лярную линию таким образом, чтобы она делилась пополам в точке пересечения с линией скачка титрования. Из точки пересечения проводим пунктир параллельно оси абсцисс до пересечения с осью ординат, значение которой и показывает величину рН в точке эквива- лентности.

Кривая титрования симметрична относительно ТЭ; ТЭ совпадает с точкой нейтраль- ности.

рН

12

7

2

V, мл

Рис.1. Кривая титрования сильной кислоты сильным основанием

2. Титрование слабой кислоты сильным основанием.

В этом случае образуется соль слабой кислоты и сильного основания, которая гидро-

лизуется с образованием избытка ионов

OH- , что смещает точку эквивалентности в ще-

лочную зону (рН>7). Кривая титрования слабой кислоты несимметрична, а ТЭ не соврадает с точкой нейтральности.

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

Чем слабее кислота (меньше константа ее диссоциации), тем выше рН в начале титро- вания, и ветвь кривой титрования до точки эквивалентности смещается в щелочную об- ласть. Ветвь за точкой эквивалентности остается неизменной. Скачок титрования сужается и будет тем уже, чем слабее титруемая кислота. Аналогично для оснований: чем слабее титруемое основание, тем скачок меньше и тем более он смещен в кислую область. Для ки-

слот и оснований с K p 5 ×10-8 точка эквивалентности сливается с началом правой ветви

кривой, т.е. скачок отсутствует и, следовательно, такие вещества нельзя оттитровать в вод- ных растворах.

При взаимодействии слабой кислоты и слабого основания изменение рН происходит постепенно на протяжении всего процесса титрования, область скачка рН на кривой титро- вания отсутствует, и точно определить момент эквивалентности невозможно. Поэтому рас- творы слабых кислот и оснований не используются в качестве титрантов при кислотно- основном титровании.

Величина скачка титрования напрямую зависит от концентрации определяемого ве- щества и титранта: чем меньше концентрация этих веществ, тем меньше скачок. При уве- личении температуры из-за изменения константы автопротолиза воды скачок также уменьшается и смещается в более кислую область.

Кривые титрования и определение точки эквивалентности позволяют правильно вы- брать индикатор, наиболее пригодный для получения точных результатов анализа, так как кривые титрования можно сопоставить с интервалом изменения окраски индикатора. Для фиксирования точки эквивалентности при кислотно-основном титровании пригодны только те индикаторы, интервал изменения окраски которых лежит в области скачка титрования..

3. Титрование слабого основания сильной кислотой.

В этом случае образуется соль слабого основания и сильной кислоты, которая гидро- лизуется с образованием избытка ионов Н⁺, что приводит к несовпадению точки нейтраль- ности с точкой эквивалентности. Последняя лежит в области рН<7.