Методы кислотно-основного титрования

Ацидиметрия -титрование с помощью кислот (титрант -кислота).

Алкалиметрия -титрование с помощью щелочей (титрант -щелочь).

Ацидиметрически определяют концентрации или массы оснований (KOH, NH₄OH) и солей, имеющих вследствие гидролиза щелочную реакцию среды (Na₂CO₃, NaHCO₃); алкалиметричес-ки - концентрации или массы кислот (HCl, H₂SO₄) и солей, имеющих вследствие гидролиза кислую реакцию среды (NH₄Cl).

Титранты и их стандартизация

Растворы, используемые в кислотно-основном титровании в качестве титрантов, должны отвечать ряду требований:

1) вещество должно быть химически чистым;

2) состав его должен точно соответствовать формуле;

3) вещество должно быть устойчивым при хранении в твердом виде и в растворе;

4) желательно, чтобы вещество имело возможно большую моляр-ную массу.

Таким требованиям удовлетворяют: Na₂B₄O₇×10H₂O (бура), Na₂C₂O₄, Na₂СO₃×10H₂O, H₂C₂O₄×2H₂O и др.

Если вещества не удовлетворяют перечисленным выше требованиям (например, HCl, H₂SO₄, NaOH и др.), то производят их стандартизацию.

В ацидиметрии основным титрантом является HCl с С( НС1) в интервале от 0,05 до 0,2 моль/л. Приготовить раствор HCl по точной массе исходного вещества весьма затруднительно из-за высокой летучести кислоты, поэтому титрант готовят путем приблизительного разбавления концентрированного раствора HCl с последующей его стандартизацией, которую проводят следующим образом:

1) готовят первичный стандарт из точной навески Na₂B₄O₇×10H₂O или Na₂СO₃×10H₂O;

2) проводят реакции между стандартным раствором и раствором HCl:

Na₂B₄O₇ + 2HCl + 5H₂O = 4H₃BO₃ + 2NaCl,

Na₂СO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂;

3) по уравнению (3) рассчитывают точную концентрацию раствора HCl.

В алкалиметрииосновными титрантами являются NaOH и КОН. Их также нельзя приготовить по точной массе (навеске) вещества, так как щелочи взаимодействуют с СО₂ и загрязнены примесями К₂СО₃ и Na₂CO₃. В данном случае титрант готовят путем разбавления концентрированного (~ 50%) раствора щелочи. Такой способ позволяет избавиться от примесей К₂СО₃ и Na₂CO₃, так как они малорастворимы в концентрированных растворах щелочей и удаляются из раствора в виде осадка. После разбавления полученный раствор стандартизуют, используя в качестве первичного стандарта раствор Н₂С₂О₄×2H₂O с заданной концентрацией:

2NaOH + Н₂С₂О₄ = Na₂C₂O₄ + 2Н₂О,

2КОН + Н₂С₂О₄ = К₂С₂О₄ + 2Н₂О.

Фиксирование точки эквивалентности

При кислотно-основном титровании момент окончания реакции между анализируемым веществом и титрантом обычно не сопровождается внешними признаками, поэтому для его фиксирования необходимо использовать индикаторы.

Индикаторы, используемые при кислотно-основном титровании, представляют собой слабые органические кислоты или слабые органические основания, молекулы и ионы которых имеют различную окраску.

Индикатор-кислота (условное обозначение HInd) в растворе частично диссоциирует по уравнению:

HInd ⇄ H⁺ + Ind^-

Индикаторы бывают двуцветными: лакмус (молекулы – красные, ионы – синие), метилоранж (молекулы – красные, ионы – желтые) и одноцветными: фенолфталеин (молекулы – бесцветные, ионы – малиновые).

Механизм действия индикаторов

В зависимости от концентрации ионов Н⁺ в растворе диссоциация индикатора происходит в большей или меньшей степени. Так, в растворе сильной кислоты индикатор практически не диссоциирует и находится в молекулярной форме. Таким образом, окраска раствора определяется цветом молекул индикатора.

В растворе сильной щелочи индикатор, напротив, диссоциирует практически полностью и находится в растворе в ионной форме. В данном случае окраска раствора определяется цветом ионов индикатора.

В остальных случаях индикатор присутствует в растворе как в молекулярной, так и в ионной форме и окраска раствора зависит от соотношения концентраций форм индикатора.