Г. Б. Слепченко Кандидат химических наук, доцент Сибгму
Глава 3. Метод кислотно-основного титрования
жүктеу/скачать 2,27 Mb.
|
Titrimetria
- Бұл бет үшін навигация:
- 3.1. Рабочие растворы и стандартные вещества метода кислотно-основного титрования
- 3.2. Индикаторы метода кислотно-основного титрования
- ионно-хромофорная теория
- основными индикаторами
Глава 3. Метод кислотно-основного титрования К методу кислотно-основного титрования (нейтрализации) относятся все определения, в основе которых лежит реакция нейтрализации: H3O+ + OH– = 2H2O или H+ + OH– = H2O По этому методу можно, пользуясь титрованным раствором какой-либо кислоты, проводить количественное определение щелочей, или, пользуясь титрованным раствором щелочи, количественно определять кислоты. При помощи этого метода проводят ряд других определений, например, определение некоторых солей, имеющих, подобно Na2CO3 и Na2B4O7, щелочную реакцию вследствие гидролиза, определение солей аммония, определение азота в органических соединениях и т.д. 3.1. Рабочие растворы и стандартные вещества метода кислотно-основного титрования Основными рабочими растворами в этом методе являются растворы сильных кислот или растворы щелочей. Эти вещества не отвечают требованиям, которые предъявляются к стандартным веществам, и поэтому титрованные растворы их приготовить по точной навеске нельзя. В связи с этим сначала готовят рабочие растворы приблизительной концентрации, после чего точную концентрацию таких растворов устанавливают титрованием растворов, приготовленных из стандартных веществ. В качестве стандартных (установочных) веществ для стандартизации растворов кислот применяют тетраборат натрия Na2B4O7 10H2O, безводный карбонат натрия Na2CO3, оксид ртути HgO, иодат калия KJO3 и другие. Для стандартизации растворов щелочей используют щавелевую кислоту H2C2O4 2H2O, янтарную кислоту H2C4H4O4, бензойную кислоту С6H5COOH (первичные стандарты), а также стандартизованные растворы соляной или азотной кислот (вторичные стандарты). 3.2. Индикаторы метода кислотно-основного титрования Так как реакция нейтрализации не сопровождается видимыми изменениями, например, переменой окраски раствора, для фиксирования точки эквивалентности приходится прибавлять к титруемому раствору какой-либо подходящий индикатор. Индикаторами в методе кислотно-основного титрования служат вещества, меняющие свою окраску при изменении рН среды. Поэтому их называют кислотно-основными, или рН-индикаторами. Наиболее широко используются в анализе: метиловый оранжевый, фенолфталеин, лакмус, метиловый красный, тимолфталеин, бромтимоловый синий. Сделать правильный выбор индикатора для титриметрического анализа можно, лишь зная теорию индикаторов. Существует так называемая ионно-хромофорная теория, объясняющая свойства кислотно-основных индикаторов. Индикаторы, используемые в методе кислотно-основного титрования – это слабые органические кислоты (или слабые органические основания); согласно ионной теории, недиссоциированные молекулы индикаторов и образуемые ими ионы имеют различную окраску. Индикаторы, обладающие свойством присоединять протоны, называют основными индикаторами (IndOH). Такие индикаторы диссоциируют по схеме Индикаторы, обладающие свойством отдавать протоны, называют кислотными индикаторами (HInd). Если упрощенно обозначить молекулы фенолфталеина HInd, а анионы его – , то можно записать следующее уравнение: Если к раствору, содержащему фенолфталеин, добавить немного щелочи, ОН–-ионы будут связывать Н+-ионы с образованием малодиссоциирующих молекул Н2О. Равновесие диссоциации индикатора сместится вправо и накопление анионов вызовет окрашивание раствора в малиновый цвет. Наоборот, если к раствору фенолфталеина прилить несколько капель кислоты, то будет подавляться диссоциация молекул индикатора. Равновесие сместится влево, и раствор обесцветится. Согласно хромофорной теории, молекулы кислотно-основных индикаторов содержат так называемые хромофоры (носители цветности), т. е. особые группы атомов с сопряженными двойными связями и неподеленными парами электронов: При изменении рН раствора или при диссоциации индикатора хромофоры могут перегруппировываться. Перемена окраски индикаторов – результат изменений в их внутреннем строении. У одноцветных индикаторов это связано с появлением или исчезновением хромофоров. У двухцветных индикаторов эти изменения обусловлены превращением одних хромофоров в другие, имеющих различную окраску. Этот процесс называется таутомерией. Переход из одной таутомерной формы в другую происходит под действием ионов Н+ и ОН–, поскольку одна из форм индикатора является слабой органической кислотой или слабым органическим основанием. На окраску индикаторов влияет также присутствие в соединениях других группировок, называемых ауксохромами. К ним относятся группы –OH, –NH2, –OCH3, –N(CH3)2 и т. д. Ауксохромы сами не сообщают окраску индикаторам, но обладают свойством усиливать действие хромофоров, повышать интенсивность вызываемой ими окраски. Таким образом, в растворах кислотно-основных индикаторов одновременно происходят как равновесные процессы, обусловленные диссоциацией молекул, так и равновесные процессы, связанные с внутримолекулярной группировкой. Свойство молекул различных индикаторов диссоциировать в нейтральной среде характеризуется константами диссоциации. Например, для метилового оранжевого , для фенолфталеина . Взаимосвязь между константой диссоциации индикатора и значением рН, где происходит изменение его окраски, можно вывести из общих соображений диссоциации индикатора (уравнение (3.3)) с учетом закона действующих масс для равновесных концентраций . С учетом того, что обычно способность человека к восприятию окраски возможна, когда концентрация одной из окрашенных форм приблизительно в 10 раз больше концентрации другой, получим т. е. интервал значений рН, в пределах которого индикатор изменяет свою окраску, простирается обычно на одну единицу рН в ту или другую сторону от величины рК индикатора. Этот интервал перехода окраски индикатора называют также областью перехода. В Приложении (табл. V) указаны интервалы перехода окраски некоторых индикаторов. Например, область перехода окраски метилового оранжевого простирается от 3,1 до 4,4. При рН > 4,4 метилоранж сохраняет желтую окраску, при рН < 3,1 – розовую. Внутри этого интервала происходит изменение окраски от розового цвета до желтого. В ходе титрования раствор титранта приливают до отчетливого изменения окраски индикатора. Значение рН, при котором наблюдается резкое изменение окраски индикатора, называют показателем титрования рТ. Например, у фенолфталеина значение рТ = 9, у метилового оранжевого рТ = 4. Обычно величина рТ находится внутри интервала перехода. Для того чтобы ошибка титрования была наименьшей, надо чтобы изменение окраски индикатора происходило как можно ближе к точке эквивалентности (т. е. конечная точка титрования как можно больше соответствовала точке эквивалентности). Неправильный выбор индикатора может исказить результат анализа. Чтобы этого не произошло, необходимо в каждом определении представлять, каким образом происходит изменение рН в процессе титрования, в какой среде лежит точка эквивалентности, как резко изменяется рН вблизи точки эквивалентности. Эти процессы описывают кривые титрования. При выборе индикатора руководствуются следующим правилом: для каждого данного титрования можно применять только те индикаторы, показатели титрования которых лежат в пределах скачка рН на кривой титрования, т. е. у правильно выбранного индикатора интервал перехода полностью или частично перекрывается скачком титрования на данной кривой. жүктеу/скачать 2,27 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|