Оглавление:
Кривая титрования сильной кислоты сильным основанием
- Кривая титрования сильных кислот и сильных кислот Рассчитайте кривую титрования 10 М 0,1 М HCl, используя 0,1 М раствор NaOH при комнатной температуре. Чтобы упростить расчет, мы предполагаем, что количество раствора во время титрования не изменяется, и предполагаем, что разница между * концентрацией ионов и активностью мала.
- Расчет кривой титрования начинается с расчета рН первого раствора для титрования. Поскольку сильная кислота и сильное основание (щелочь) в водном растворе полностью диссоциируют, концентрация ионов H + равна концентрации HCl. Это рН 0,10 М и, следовательно, 1,00. PH раствора HCl до точки эквивалентности определяется концентрацией кислоты, которая не была титрована.
При добавлении 10,0 мл щелочи в реакцию вступает 10% кислота и в растворе остается 90% нетитрированной HCl. Людмила Фирмаль
Концентрация ионов водорода в этом растворе составляет [Н4 «] = 0,1-0,9 = 0,09 моль / л, то есть pH = = — (2,95) = 1,05. Щелочная 0 мл, 50% от исходного количества кислоты Реакция, и концентрация ионов водорода в растворе составляет [Н ^] = 0,1 • 0,5 = 0,05 моль / л, pH = = — (2,70) = 1, 30. Если количество добавленной щелочи составляет 90,0 мл, 10% исходного количества остается в растворе, т.е. [Н +] = 0,1-0,1 = 1,0-10-2 моль / л и рН 2, 0.
Когда в раствор вводят 99,0 мл щелочи, [N +] = 0,1-0,01 = 1,0-10 моль / л и pH 3,00, добавляя 99,9 мл [N +) = 0,1 • 10 ~ 3 = = 1,0-10-4 моль / л и рН 4,00. Эквивалентно, когда все кислоты полностью прореагировали со щелочью, pH раствора определяется автоматическим протолизом воды и равен 7,00. После изопунктирования pH раствора определяется количеством добавленной щелочи.
Концентрация ионов ОН увеличивается пропорционально количеству добавленного NaOH. При добавлении 0,1 мл NaOH [OH «] = 0,1 • 10» 3 = 1,0X P | = i.umu / i, u * iu = i, u * iu моль / л и pH 11.00 Создание кривой титрования в координатах на основе этих данных Жизнь с коэффициентом 100 + 1 ‘* *
Расчетная концентрация для учета изменений концентрации вещества при титровании из-за увеличения объема раствора 100 Где V — количество добавленного титранта У него математический pH-1 / (NaOH) (Рисунок 10.1). Прямая линия, параллельная горизонтальной оси и пересекающая вертикальную ось при pH 7,0, называется нейтральной линией.
Прямая линия, параллельная оси ординат и пересекающая ось абсцисс при К (NaOH) = 100,0 мл, называется эквивалентной эквивалентной линией: левая сторона этой линии представляет собой раствор, содержащий избыток кислоты, а правая сторона — избыток щелочи. Пересечение кривой титрования и изолинии называется изопунктом, а пересечение кривой титрования и изолинии называется нейтральной точкой.
Как вы можете видеть, когда сильная кислота титруется сильным основанием, точка эквивалентности и нейтральная точка совпадают. Общий вид кривой титрования очень уникален. В начале титрования pH изменяется очень медленно. Кривая показывает, что при титровании половины количества кислоты (V (NaOH) = 50,0 мл) рН раствора изменяется на 0,3 единицы по сравнению с исходным (от 1,00 до 1,30).
При титровании 90% падение рН составляет всего 1 единицу. По мере того, как концентрация оставшейся кислоты уменьшается, изменение рН во время титрования становится более резким. Титрование от 90 до 99% кислоты уже меняет рН на 1 (от 2,00 до 3,00). Также на единицу (от 3,0 до 4,0) рН увеличивается от 99 до 99,9% во время титрования. 0,9%. Конечное кислотное титрование 0,1% изменяет рН на 3 единицы (от 4,00 до 7,00).
Введение избытка 0,1% NaOH по сравнению с эквивалентным количеством также изменяет pH на 3 единицы, в результате чего pH раствора составляет 10,0. Внезапное изменение pH вблизи точки эквивалентности 1 называется скачком титрования. Это самая важная часть кривой титрования.
Скачок титрования выбирает этот индикатор титрования и решает несколько других проблем: область быстрого изменения pH зависит от константы равновесия реакции, происходящей во время титрования, и концентрации реагента. , Количественная оценка прыжков устанавливается путем анализа 20 лет 60 так Рисунок 10.1. Кривая титрования 100,0 мл 0,1 М HCl 0,1 М раствора NaOH 120 М В (HaQH), М com зависит от заданной точности анализа.
Поскольку многие ошибки титрования не превышают ± 0,1 /, изменение рН считается изменением рН от титрования не 0,1% раствора до чрезмерного титрования 0,1%. Если допуск на анализ составляет 1%, изменение рН можно рассматривать как скачок титрования из раствора, который не был титрован до 1%, до раствора, который титровали при этом значении.
Другие ограничения для определения скачков титрования редки. В этом случае скачок титрования составляет 6,0 единиц рН (рН 4,0-10,0) с интервалом ± 0,1%. Фактически, когда раствор разбавляется во время титрования и приближается к точке эквивалентности, объем раствора увеличивается примерно в 2 раза, поэтому скачок титрования немного меньше.
Точнее, концентрация ионов водорода может быть найдена с учетом количества добавленного титранта. в А (NaOH) = 99,9 мл. Это [H + | = 1,0-10 ~ 4 | 0QI ^ 9 = = 5,0-10 5 моль / л, затем pH = — (5,7) = 4,3. ^ (NaOH) = = 100,1 мл [OH4 «| = 1,0-1Q» 4 = 5,0-10 моль / л и рН 9,7. Следовательно, истинный скачок титрования составляет от рН 4,3 до рН 9,7. Другими словами, значение составляет 5,4 единиц pH, а не 6,0, полученных без разбавления.
Как видите, разница между приблизительными и точными расчетами невелика. При титровании сильных кислот сильным основанием pH точки эквивалентности определяется автоматическим протолизом воды и не зависит от концентрации реагента. Он всегда равен 7,0 при комнатной температуре (без учета влияния ионной силы).
Из расчета рН видно, что величина скачка титрования зависит от концентрации реагирующего вещества. Чем ниже концентрация реагента, тем меньше скачок титрования. На рис. 10.1 пунктирной линией показана кривая титрования 100,0 мл 0,01 М раствора NaOH в HCl той же концентрации. Скачок титрования в этом случае составляет всего 4,00 единиц рН (от 5,00 до 9,00).
Скачки уменьшаются с уменьшением концентрации реагента. Повышение температуры вызывает увеличение продукта с ионами воды, что также снижает скачок титрования. Например, при 80 ° C ионный продукт воды составляет 2,4 -10 -13, и, следовательно, в точке эквивалентности этой температуры [H f) = V2i4 ’10 ~ 13 = 4,9-10 -7 моль / л. Это соответствует рН 6,31.
Разветвление кривой титрования до эквивалентной точки при всех температурах определяется концентрацией не титруемой кислоты, поэтому она существенно не изменяется. После изопунктирования, например, в момент, когда раствор HCl титруют до 0,1%, концентрация ионов водорода [N +] = 2,4-10-9 моль / л и рН, равный 8,62, 10.00 при комнатной температуре.
Читор Прыжок При 80 ° С он составляет 4,6 единиц рН (от 4,00 до 8,62) вместо 6,0 единиц при комнатной температуре. Кривая титрования для сильного основания, содержащего сильную кислоту, рассчитывается таким же образом и представляет зеркальное отображение кривой титрования для сильной кислоты, содержащей сильное основание (рис. 10.2).
До тех пор, пока они не станут равными, pH раствора определяется концентрацией нетитрированной щелочи и концентрацией добавленной кислоты. С точки зрения эквивалентности раствор является нейтральным (рН 7,0). Сила скачка и его положение на кривой титра остаются такими же, как при титровании сильных оснований и кислот. Выбор индикатора.
Индикатор использовался для определения точечного анализа эквивалентности (лат. Из Indicare-show, обнаружить). В первом измерении титрования (1729) в качестве основания использовался карбонат калия (калий), и точка эквивалентности была установлена путем прекращения выделения газа.
- С тех пор наиболее широко используемым методом кислотно-основного титрования был цветной индикатор, который зависел от рН раствора. Первое титрование с использованием цветовых индикаторов было выполнено В. Льюисом в 1767 году, и первым индикатором, использованным для этой цели, был лакмус, но свойства индикатора различных экстрактов растений были известны довольно рано.
В конце XIX в. Использование синтетических показателей ограничивало стабильность растительных экстрактов, представляющих собой смесь различных природных веществ, и не всегда давало воспроизводимые результаты, значительно повышая точность метода титрования.
При проведении анализов титрования стали использовать показатели синтеза сначала фенолфталеина, затем азокрасителей и других соединений. Людмила Фирмаль
Из растительных экстрактов только лакмус и куркума, которые в основном используются для проверки качества, до настоящего времени сохраняют определенные значения. Кислотно-основной индикатор меняет цвет в области переходного интервала независимо от того, достигнут ли изопункт.
Соответственно выбранный человек Zkbi & Aline Line О, 1 м FGNM и мейим GTTTGGH «» Я Ю.И. THDO / R & и CUMUU I | -Idealm \ s6 $ 1 шшштии шшш \\ т \ I-1-1 «1-1-1-1_ 70 b0 60 80 100 170 140 U (HC1), ML Pig. 10 2. Кривая титрования 0,1 М NaOH 0,1 М раствора HCl 100,0 мл. Цвет портного меняется в области титрационного прыжка.
При неправильно выбранном индикаторе изменение цвета может произойти задолго до начала точки эквивалентности (раствор с недостаточным титрованием) или после (избыточное титрование). Используйте кривую титрования, чтобы выбрать индикатор. Для этого на графике кривой титрования нанесите интервал перехода индикатора.
Для правильно выбранных индикаторов интервал перехода полностью или частично блокируется скачками титрования. Если такого перекрытия нет, индикатор не подходит для этого титрования. Рисунок 10.1 Интервалы перехода для нескольких индикаторов построены. Тропеолин 00 имеет диапазон рН от 1,4 до 3,2 и явно не подходит для этого титрования.
Метиловый оранжевый с интервалом перехода от 3,1 до 4,4 может захватывать скачок частичного титрования и использоваться для этого титрования. Не подходит для титрования с 0,01 М HCl. Хорошим показателем рассматриваемого титрования является бромтимоловый синий, который имеет интервал перехода в середине скачка титрования (рН 6,0 … 7,6) и может использоваться для титрования 0,01 М НО.
Фенолфталеин также может быть использован для этого титрования. Это связано с тем, что интервал перехода (рН 8,2 … 10,0) охватывает область скачка титрования. PH, при котором заканчивается титрование с помощью этого индикатора, называется индикатором титрования и обозначается как pT. Индикатор титрования обычно находится в середине интервала перехода индикатора. Метиловый оранжевый рГ 4,0, фенолфталеин 9,0 и др.
Правила выбора индикатора также могут быть сформулированы с использованием концепции rT. Если этот pT находится в скачке титрования, индикатор подходит для этого титрования. Если сильную кислоту титруют сильным основанием, при выборе индикатора используется та же методика.
Ошибка титрования. Пригодность одного индикатора для конкретного титрования количественно характеризуется ошибкой титрования индикатора, вызванной несоответствием pT и pH в точке эквивалентности. Если сильная кислота титруется сильным основанием или наоборот, ошибка может быть водородом или гидроксидом.
Водород, или ошибка Н +, оставит определенное количество кислоты для нитрования, если pT <7, то есть, если титрование сильной кислоты щелочью в растворе выполняется после завершения титрования. Для погрешностей гидроксида в титрах сильных кислот характерно р7 *> 7, что указывает на чрезмерное содержание сильного основания в растворе по сравнению с аналогом.
Ошибка водорода может быть оценена следующим образом. При титровании раствора кислоты с концентрацией с в конце титрования объем раствора увеличивается примерно до 2 В (поскольку концентрация титранта одинакова), концентрация ионов водорода составляет 1,0-10 ‘? Равно T IJ 4- \ 0 ~? Tt2V Количество ионов в конечном растворе составляет -моль.
Отношение этой величины к начальному количеству кислоты равно Н + погрешности. 1,0 * \ 0 ~ * T2V-1000 L 10U ~ pg 6H + = -KXKW-100% = 2 1-100%. (10.1) Если концентрации NaOH и НС1 не равны, фактор 2 следует заменить на фактор V ^^^ аОН) ^^ • Титрование 0,1 МНС1 с погрешностью метила оранжевого водорода 6Н + = 2- ^ jy-100% = 0,2%. При таком титровании метиловый оранжевый является удовлетворительным показателем.
Титрование 0,01 М HCl в присутствии метила 10 * 1 • 2 Оранжевый H ошибка: 6H4 «= ‘| 0. | 0-s 100% = = 2,0%. Это уже больше, чем обычно допустимая ошибка, поэтому метиловый оранжевый не подходит для титрования разбавленных растворов HCl. Погрешность гидроксида рассчитывается аналогично.
Концентрация ионов водорода в растворе после титрования составляет 10 мкг, 1 / Концентрация гидроксид-иона [OH ~] = -uh ~ = 1,0-10 «(14 с. Следовательно, раствор в конце титрования Я 0-10 _ (, 4_рГ> ’21 / ,, —Yy-tt-моль щелочи (и — анализируемый объем Йо-йо Выравнивание).
В процентах от начального количества кислоты (или эквивалентного количества щелочи) это: DON ‘= 1000 ■■ «> -2’1L’ G ‘» «» • ‘00% — (10.2) Ошибка титрования гидроксида рассчитывается по уравнению (10.2). Если концентрации кислот и щелочей не одинаковы, следует ввести коэффициент V (N’aOH) Y (11C1) V (NaOH) вместо коэффициента 2 в уравнении (10.2)
Титрование V мл 0,1 М HCl, содержащим раствор NaOH в той же концентрации, что и фенолфталеин в качестве индикатора, заканчивается pG9.0. Ошибка гидроксида этого титрования I l | A- <H- * 1 60H- = 20] -100% = 0,02%. Ошибка титрования 0,01 М HCl в тех же условиях составляет 0,2%.
Например, при использовании желтого ализарина вместо фенолфталеина, — (А -II) Если pT равно 11,0, в этом случае 60H ~ = 2 1 0 1 ° Q | -100% = = 2,0%, при 0,01 М HCl ошибка уже составляет 20%. Такие показатели явно не подходят для этого титрования.
Ошибки титрования также известны из-за того факта, что индикаторы pH имеют кислотно-щелочную природу и что для перехода от одного индикатора к другому необходим реагент. По мере уменьшения количества индикаторов эта ошибка уменьшается, поэтому при титровании рекомендуется опускать минимальное количество индикаторов.
Смотрите также:
Решение задач по аналитической химии
| Основные методы титриметрического анализа | Кривая титрования слабой одноосновной кислоты сильным основанием |
| Рабочие растворы | Кривая титрования слабого основания сильной кислотой |
