10. Кислотно-основное титрование. Индикаторы. Погрешность титрования. Определение карбонат ионов в CaCO3. (Решение → 25998)

Заказ №38742

10. Кислотно-основное титрование. Индикаторы. Погрешность титрования. Определение карбонат ионов в CaCO3.

Ответ:

Метод кислотно-основного титрования основан на реакции взаимодействия кислот с основаниями, то есть на соединении протонов с ионами гидроксида: Н + + ОН- = Н2О Этот метод позволяет определять в растворах концентрацию кислот, оснований и гидролизующихся солей. Метод кислотно-основного титрования часто называют методом нейтрализации, однако это название недостаточно корректно: точка эквивалентности совпадает с точкой нейтральности только при титровании сильных кислот сильными основаниями; во всех остальных случаях момент окончания титрования не соответствует точке нейтральности. При использовании в качестве титрантов растворов кислот (для титрования щелочей и солей, дающих в растворе щелочную реакцию) определение называется ацидиметрией (от лат. acidum - кислота). Если титрантом является щелочь (титрование кислот и солей, имеющих при гидролизе кислую реакцию), то определения называются алкалиметрией (от лат. alkali -щелочь). Для визуального фиксирования точки конца титрования используют кислотно-основные индикаторы. Индикаторы - это слабые органические кислоты и основания, протонированные и непротонированные формы которых отличаются по структуре и окраске. Индикаторы могут быть одноцветными, в которых окрашена только одна форма (например, фенолфталеин), и двухцветными (например, метилоранж). Окраска кислотно-основных индикаторов меняется в зависимости от концентрации ионов водорода в растворе, и поэтому они являются специфическими индикаторами на ионы водорода. Индикаторы этой группы являются обратимыми. Если органическая молекула содержит хромофор, то изменение окраски индикатора связано с таутомерией молекул. В соединениях, не содержащих хромофоров, под влиянием среды структура меняется так, что появляются хромофоры. Известно большое число кислотно-основных индикаторов, меняющих окраску в интервале рН от 0 до 11. Человеческий глаз воспринимает окраску только одной из двух форм существования индикатора, если ее концентрация примерно в 10 раз превышает концентрацию другой формы. Интервал рН, в котором индикатор меняет свою окраску, вычисляется по формуле ∆рН = pK(HIn) ±1. Чем выше контрастность при изменении окраски индикатора, тем меньше будет интервал перехода и тем ценнее индикатор. Середина области перехода окраски называется показателем индикатора рТ ( при этом рН = рК (HIn)) и фактически отождествляется с конечной точкой титрования. Выбирают индикатор для титрования так, чтобы область перехода окраски индикатора находилась внутри скачка титрования. Границы скачка определяются заданной точностью титрования. Величина скачка титрования зависит прежде всего от константы диссоциации титруемого вещества, от концентрации титруемого вещества и титранта, а также от температуры раствора. Чем слабее титруемая кислота, тем выше рН в начальной точке кривой титрования и в области буферного действия. Следовательно, тем значительнее смещение ветви кривой до точки эквивалентности в щелочную область, тем выше степень гидролиза соли, образующейся в точке эквивалентности, и значительнее сдвиг рН в щелочную область в этой точке. В то же время ветвь кривой титрования за точкой эквивалентности остается одинаковой при неизменном титранте. Следовательно, в целом величина скачка уменьшается с уменьшением силы кислоты. При титровании оснований картина аналогична: чем слабее основание, тем больше сдвиг скачка титрования в кислую область и тем меньше скачок. Если значение величины константы диссоциации слабой кислоты или основания меньше Кдис< 10-8 , то точка эквивалентности сливается с началом второй ветви кривой и скачок отсутствует. Концентрация титруемого вещества и титранта также влияет на величину скачка: чем меньше их концентрация, тем меньше скачок титрования. Титрование становится невозможным при концентрации сильных протолитов меньше 10-4 моль/л , а слабых - уже при концентрации ниже 10-2 моль/л. Влияние температуры объясняется ее влиянием на константу автопротолиза воды. При повышении температуры ее величина уменьшается, в результате скачок титрования уменьшается и смещается в щелочную область. Индикаторные ошибки кислотно-основного титрования подразделяют на водородную (протонную), гидроксильную, кислотную и основную. Если мы будем использовать индикатор феноловый красный (рТ=8,00), то раствор будет недотитрован. В растворе будет избыток слабой кислоты, значит, рассчитываем кислотную погрешность. %. Это значение меньше 0,02%, следовательно, можно применять этот индикатор. Если мы используем тимоловый синий (рТ=9,20), то раствор будет перетитрован. Следовательно, в растворе будет избыток сильного основания, рассчитываем гидроксильную погрешность. % Погрешность меньше 0,02%, значит, мы можем использовать этот индикатор для фиксирования точки эквивалентности. Если использовать фенолфталеин (рТ=9,53), то раствор будет перетитрован. Следовательно, в растворе будет избыток сильного основания, рассчитываем гидроксильную погрешность.