Т А Пальчевська - Аналітична хімія та інструменентальні методи аналізу - страница 18

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46 

рН розчину дорівнює:   рН = - lg 1 • 10-11 = 11,0.

При титруванні слабкої основи МеОН сильною кислотою відбувається
реакція:                                       МеОН
+ Н+ = Me+ + Н2О

У   початковий момент титрування концентрацію іонів Гідрогену в

к

розчині слабкої основи розраховують за формулою:  [Я+] = W---------------------------

V    осн ' С осн

рН = - lg [H+]

До  дочки    еквівалентності f < 1 при додаванні кислоти утвориться буферна суміш із слабкої основи і її солі.

Концентрація іонів Гідрогену визначають за формулою: [ Я+] =--------------- W------- г

косн 'І1 - f)

рН = - lg [H+] де, Кц^ = 1 • 10-14 - іонний добуток води; Косн - константа дисоціації основи;Сосн - молярна концентрація основи, моль/л; f - частка відтитрованості, що розраховується за формулою:

f =  Ск ' к / Сосн ' осн

к„, [Me + ]

В точці еквівалентності f=1 концентрацію іонів Гідрогену розраховують

з урахуванням гідролізу отриманої солі за формулою:  [ Я + ]

к

осн

Концентрація катіонів солі [Ме+] дорівнює кількості доданої основи:

С    ^ V

[Me + ]-   осн осн

 

рН = - lg [H+],     рН< 7

Після точки еквівалентності концентрація іонів Гідрогену дорівнює надлишку доданої кислоти з урахуванням розведення та розраховується за

+       Ск ■ (f     1) ■ —к(ТЕ)

формулою:                                      [Я ] =---------------------------- —-

 

де, к(ТЕ) - об'єм кислоти, доданий у момент еквівалентності

С     V

розраховують за формулою:   к (ТЕ) = —осн(^н-

 

Характерні риси кривої титрування слабкого лугу

сильною кислотою

1.      ТЕ не співпадає з точкою нейтральності і лежить при рН<7.

2.      Крива несиметрична - гілка в лужній області відповідає буферному розчину (КН3 - КН4+) і має пологий характер, рН змінюється послідовно по мірі додавання кислоти в розчин, гілки в кислому середовищі відповідають зміні концентрації сильної кислоти.

3.      Стрибок титрування значно менше в порівнянні зі стрибком титрування сильного лугу тієї ж концентрації (при титруванні 0,1 М гідрооксиду амонію він складає ~2 одиниці)

Чим слабкіше луг, тим при більш низьких значеннях рН лежить початок кривої титрування і ТЕ зрушується в область кислотного середовища.

Чим слабкіше луг, тим менше стрибок титрування; у дуже слабких лугах він відсутній, і титрувати такі луги безпосередньо не можна.

Титрування слабких кислот слабкими лугами (наприклад, оцтову кислоту розчином аміаку) у практиці зустрічається рідко,тому що в цьому випадку рН розчину змінюється дуже повільно й поблизу ТЕ не спостерігається скільки-небудь помітного стрибка рН, ТЕ лежить в області, близької до рН 7 (її положення залежить від співвідношення сили кислоти і лугу)

При титруванні за методом кислотно-лужного титрування необхідно, щоб одна з реагуючих речовин повинна бути сильним електролітом. Тому незалежно від того, що титрують, сильні чи слабкі кислоти і луги, завжди як робочі розчини вживають розчини сильних лугів або сильних кислот.Приклад 3. До 20,55 мол 0,1 М розчину аміаку додано: а) 20,50 мл, б) 20,86 мл, в) 21,00 мл 0,0985 М розчин кислоти хлороводневої. Визначте рН розчинів у кожному випадку.

Розв 'язання:   Для реакції NH4OH + HCl = NH4Cl + H2O:

а)  Частка відтитрованості до ТЕ дорівнює:

f = 0,0985-20,50/0,1-20,55 = 0,98 < 1

Концентрація іонів Гідрогену дорівнює:

[Я + ] =         1 ^10-14 ^0,98              = 2,8 ■ 10-8моль/ л

1,75 ■ 10-5 ■ (1 - 0,98)

рН = -lg 2,8-10-8 = 7,55

б) Частка відтитрованості в ТЕ: f = 0,0985-20,86 /0,1-20,55 = 1

Концентрація іонів Гідрогену дорівнює:

[ Я + ]Концентрація катіонів солі дорівнює:

[Меn+ ] =   0,1' 20,55   = 0,05 моль / л 1       J   20,55 + 20,86 '

рН = - lg 5,35 • 10-6 = 5,27

в) Частка відтитрованості після ТЕ більше одиниці: f = 0,0985 • 21 / 0,1 • 20,55 = 1,007 > 1

Об'єм кислоти, доданий у момент еквівалентності дорівнює:

0,1 ■ 20,55

(ТЭ) =                        = 20,84 мл

к(ТЭ) 0,0985

Концентрація іонів Гідрогену дорівнює:

[ Я + ]   0,0985 ■ (1,0007 -1) ■ 20,84   3                      4 /

ІЯ  I =----------------------------------- = 3,46 ■ 10   моль / л

20,55 + 21

рН = - lg 3,46 10-4 = 3,46

Для визначення точки еквівалентності використовують індикатори
фенолфталеїн, метиловий рожевий, метиловий червоний та інші. Індикатори
характеризуються показником титрування (рТ) та інтервалом переходу рН
індикатора:                               рН
= рКінд ± 1

рТ індикатора повинен знаходитися у межах стрибка титрування.

 

Розрахунки індикаторних похибок титрування Титрування сильних кислот сильними основами (і навпаки)

Якщо проводять титрування М молярної кислоти, взятої в об'ємі V1, в якій об'єм титруємого розчину буде - V2, і якщо індикатор, що вибрали, має рТ 4, то концентрація кислоти (іонів Гідрогену) до титрування дорівнює:[ я + ] - М V

1000

Концентрація кислоти в кінцевій точці титрування дорівнює:

+ ] - 10 -4 V2

[ я+]

1000

Звідси похибку титрування (ПТ) розраховують з пропорції:

 

М V                          10~рТ V

          1 -100%,                         2 - ПТ %

1000 1000

10 -рТ V2
ПТ % -------------- 2 • 100%

MV1

Розрізняють «Н+ - похибку» та «ОН- - похибку». Якщо в розчині надлишок іонів Гідрогену порівняно з концентрацією їх в точці еквівалентності, то це «Н+ - похибка», якщо навпаки, в розчині надлишок іонів ОН- порівняно з їх концентрацією в ТЕ, то це «ОН- - похибка» У формулу підсталяють концентрації (10-рТ) тих іонів, які спричинюють похибку (Н+ або ОН-). Важливі знаки похибок, мінус (-) розчин недотитрований до ТЕ, або плюс (+) - розчин перетитрований.

В якості прикладу розглянемо титрування 100 мл 0,1 М НСІ розчином 0,1М лугу об'ємом 100 мл. В точці еквівалентності рН 7, V1=100 мл, V2=200 мл, індикатор метилоранж (рТ 4). Титрування закінчується при рН 4 ( а не при рН 7), тобто розчин недотитрований, знак похибки мінус, в розчині надлишок Н+ порівняно з ТЕ, тому маємо негативну «Н+ - похибку».

 

10-4 ^ 200
ПТ %----------------- 100% --0,2%.

10-1 • 100

Якщо при цих же умовах титрування застосувати фенолфталеїн (рТ 9), то буде «ОН- - похибка» через надлишок іонів ОН- порівняно з їх концентрацією в ТЕ, розчин буде перетитрований, знак похибки (+). В формулу для розрахунку величини похибки треба підставити концентрацію іонів ОН-: 10-(14-рТ) = 10-5,

10-5 ^ 200
ПТ %----------------- 100% -+0,02%

10-1 100

Якщо титрують луг кислотою, то характер похибки не змінюється (Н+-або ОН-- похибка), їх чисельні значення ті ж самі, але знаки похибок змінються на протилежні.основ сильними кислотами

Коли титрують слабкі кислоти або слабкі основи, мова йде про кислотні та основні похибки, тому що в розчиная які титрують залишаються не вільні іони Н+ або ОН-, а недисоційовані молекули кислот та основ.

Для розрахунку похибок скористуймося константами дисоціації кислоти та основи:      А ^ Н+ + В, де А - кислота, В - основа

= [H + ] [в]                   [а] = [H+] = конц.невідтитр.кислоти

к а =     г ї     ,   звідси =■ = =

[А]                         [В]    КА      конц.відтитр.кислоти

Якщо відомо рТ індикатора й константи дисоціації кислоти, можна знайти це співвідношення.

При титруванні 100 мл 0,1 М СН3СООН (К(СНзСООН) ~ 210-5) 0,1 М розчином лугу рН в ТЕ дорівнює 8.87. Якщо індикатор з рТ 5, то

[CH 3COOH ] = [ H+] = 10 -5 = І [CH3COO~ ] ~ КА ~ 2-10-5 ~ 2

Тобто 3 частини кислоти складають 100% , а 1 частина невідтитрованої кислоти становить 33,33 %. Це і буде кислотна похибка зі знаком мінус. При титруванні слабких кислот слід вибирати індикатор такий, що його інтервал переходу знаходиться в лужній області.

Якщо взяти індикатор з рТ 8, то

[CH3cooh] =       = ^ = 10-3, тобто ПТ,%--0,05%

[CH3COO~ ]     КА     2-10-5 2

Залишається 0,05% невідтитрованої кислоти - кислотна похибка.

Якщо взяти індикатор з рТ 9, то розчин оцтової кислоти буде

перетитрований і позитивна похибка буде спричинена надлишком ОН- іонів.

Тобто буде мати місце «ОН- - похибка», яка розраховується аналогічно щодо

випадку титруванню сильних кислот і основ:

10-(14-рТ) ^ 200

ПТ % =               :                 100% = +0,02%.

10-1 -100

Запитання, задачі, вправи

1.      Сутність титриметричного методу аналізу. Основні положення.

2.      Класифікація титриметричних методів аналізу за типами хімічних реакцій та за способами титрування.

3.      Точність та техніка титриметричних визначень.

4.      Метод піпетування та метод окремих наважок.

5.      Що таке первинний та вторинний стандарт?

6.      Як проводити стандартизацію робочих розчинів?

7.      Способи вираження концентрації розчинів.

8.      Розрахунки в титриметричному методі. Основні формули.

9.         Кислотно-основне титрування - метод нейтралізації.Основні вимоги до реакцій, які використовуються в методі нейтралізації.

10.     Що таке кінцева точка титрування та точка еквівалентності?

11.     Стрибок титрування. Як величина стрибка титрування впливає на точність аналізу?

12.     Побудова кривих титрування сильної кислоти сильною основоюнавпаки) та їх характеристика.

13.     Побудова кривих титрування слабкої кислоти сильною основою навпаки) та їх характеристика.

14.     Індикатори. Іонно-хромофорна теорія дії індикаторів.

15.     Інтервал переходу індикаторів. Вибір індикаторів.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46 


Похожие статьи

Т А Пальчевська - Аналітична хімія та інструменентальні методи аналізу