Химия пәніне арналған оқу-әдістемелік материалдар
ҚЫШҚЫЛ-НЕГІЗДІК ТИТРЛЕУ. ӘДІСТІҢ МӘНІ ЖӘНЕ ОНЫҢ ҚОЛДАНЫЛУЫ
жүктеу/скачать 5,02 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Кері титрлеу
| ҚЫШҚЫЛ-НЕГІЗДІК ТИТРЛЕУ. ӘДІСТІҢ МӘНІ ЖӘНЕ ОНЫҢ ҚОЛДАНЫЛУЫ
Қышқыл-негіздік титрлеу - қышқыл мен негіздің әсерлесуіне негізделген: НА + МОН =МА+Н2О не Н+ + ОН- = Н2О Титрант ретінде күшті қышқыл не күшті негіз қолданылады. Егер қышқылмен титрлесе, онда ацидиметрия деп, ал негізбен титрленсе – алкалиметрия деп аталады. Тура титрлеу әдісі арқылы қышқыл мен негіздің, не олардың құрамына кіретін элементтердің мөлшерін анықтайды. Кері титрлеу әдісі арқылы кей тұздардың (Мысалы, кальций не аммоний тұздарының) мөлшерін анықтайды. Қышқыл-негіздік титрлеу арқылы заттың 0,10% массасын анықтайды, бұл әдіс 0,5% салыстырмалы қате жібереді. Бұл әдісте қышқыл-негізді индикаторлар қолданылады. Қышқыл-негізді титрлеуде мына титрлеу түрлері қолданылады: 1.Күшті қышқылды күшті негізбен титрлеу; 2. Әлсіз қышқылды күшті негізбен титрлеу; 3. Күшті негізді күшті қышқылмен титрлеу; 4. Әлсіз негізді күшті қышқылмен титрлеу; 5. Әлсіз қышқылды әлсіз негізбен(не керісінше)титрлеу. Бұл әдісті қолданып, тамақтық қышқылдардың (сірке қышқылының, лимон қышқылының, сүт қышқылы және алма қышқылдарының) мөлшерін анықтауға болады. Заттың мөлшерін анықтау үшін бюреткадағы титранттан (қышқылдың, не негіздің стандартты ерітіндісі) анықталатын затқа индикатор түрі өзгергенше тамшылатылады. Күшті қышқыл мен күшті негіз әрекеттескенде эквивалент нүктеде рН7, әлсіз қышқылды күшті негізмен титрлегенде эквивалент нүкте рН>7(неге?), әлсіз негізді күшті қышқылмен титрлегенде э.н. рН<7 болады (неге?). CH3COOH+NaOH CH3COONa +H2O әлсіз қышқыл CH3COO- + H2O↔ CH3COOH+ОН- рН>7 NH4OH + HCl NH4Cl + H2O әлсіз негіз NH4+ + H2O↔NH4OH + H+ рН<7 HCl+NaOHNaCl + H2O рН7 Қышқыл-негізді титрлеу кезінде индикаторды дұрыс таңдап алу қажет, себебі олар түстерін әртүрлі рН-да өзгертеді. Ол үшін титрлеу қисығын құру керек. Титрлеу қисығын құру үшін оны 4 бөлікке бөледі: 1. титрлеуге дейінгі; 2. титрлеу секірісінің басталуына дейінгі; 3. титрлеудің секірісі және эквивалент нүктесін қосып; 4. титрлеудің секірісінен кейінгі. 1. титрлеуге дейінгі бөлік үшін рН-ты титрленуге тиісті заттың (қышқылдың, негіздің) концентрациясы арқылы (күшті электролиттер үшін) не диссоциация константасы (әлсіз электролиттер үшін) арқылы табады. рН - lg[H+] = - lgСНА күшті қышқыл үшін рОН - lg[ОH-] = - lgСМОН күшті негіз үшін, рН14- рОН; әлсіз қышқыл [H+] = √КНА/СНА әлсіз негіз [H+] = Ксу/√КМОН СМОН Титрлеудің осы 4 түріндегі рН-ты есептеуді қарастырайық: I,IIІ - күшті қышқылды күшті негізбен титрлеу және күшті негізді күшті қышқылмен титрлеу (титрлеу қисықтары бір-біріне қарама-қарсы болады). 1. титрлеуге дейінгі рН-ты: рН - lg[H+] = - lgСНА ; рОН - lg[ОH-] = - lgСМОН; рН 14- рОН Эквивалент нүктесіне дейін рН мына формулалармен есептеледі: [H+] = (VНА-VМОН)∙СНА/VНА+ VМОН (3); [ОH-] = (VМОН-VНА)СМОН /VМОН +VНА Эквивалент нүктеде рН7 Эквивалент нүктеден кейін рН мына формулалармен есептеледі: [H+] = Ксу (VНА + VМОН)/VМОН (артық мөлшері)СМОН [ОH-]= Ксу (VМОН + VНА)/VНА (артық мөлшері)С НА II,IV - әлсіз қышқылды күшті негізбен (не керісінше) титрлегендегі титрлеу қисығын құру үшін рН есептеу: рН-ты есептегенде Н+- концентрациясын ерітіндідегі қышқылдың жалпы концентрациясына теңестіруге болмайды, себебі оның негізгі массасы иондалмаған молекула күйінде болады да тек аз бөлігі ғана Н+ (ОН-) ионы күйінде жүреді. Титрлеу қисығын құру үшін 3 формула қолданылады: 1. титрлеуге дейінгі рН –ты есептеу, яғни әлсіз қышқыл ерітіндісіндегі; 2. титрлеу процесі кезіндегі рН есептеу, яғни ерітіндіде әлсіз қышқыл мен оның тұзы болғанда; 3. эквивалент нүктедегі рН-ты есептеу, яғни ерітіндіде тек әлсіз қышқыл мен күшті негіздің тұзы болғанда. Сонымен: а)қышқыл да ерітіндіде аздап диссоциацияға түсетіндіктен, оның диссоциация константасы болады– Кd . Н+ және An- концентрациялары өзара тең, ал HAn концентрациясы ерітіндідегі қышқылдың жалпы концентрациясына тең, яғни CHАn. (1) формуласынан [H+] = √КНА/СНА, H+ - концентрациясын есептеп, рН табады: pH = 1/2pKHAn – 1/2lgCHAn, мұндағы pKHАn = - lgKHAn. б) тұз толық диссоциацияға түсетіндіктен, CAn- = CMeAn, олай болса, pH = pKHAn – lg CHAn/CAn- Осы формула арқылы титрлеу қисығының ортадағы нүктелерін есептейді. в) MeAn әлсіз қышқыл мен күшті негіз тұзы гидролизге ұшырайтындықтан, эквивалент нүктедегі рН-ты, гидролиз реакциясының константасын жазып, Ксу арқылы pOH = 7 – 1/2 pKHAn + 1/2lgCAn- есептеп, рН = 14- рОН табады, Кгидр. = КН2О/КНАn . Эквивалент нүктедегі рН мәнін былай да есептеуге болады: рН = 7 + 1/2pKHAn + 1/2lgCAn-. Эквивалент нүктеге дейін титрлеу кезіндегі ерітінді буферлі қоспа болады, яғни қышқыл + қышқыл тұзы, сондықтан титрлеу процесінде рН ақырын және біртіндеп өзгереді. Титрлеу қисығының секіріс облысының ерекше практикалық маңызы бар. Ол облыс 0,1мл титрленбеген әлсіз қышқыл қалған және 0,1мл сілті ерітіндісінің артық мөлшері құйылған аралықтағы рН мәндерін қамтиды. Сонда секіріс басталатын нүктеде рН = 4,76 – lg 0,1/99,9 = 4,76 – (-3) = 7,76 болады, pKHAc =4,76. Егер 0,1н. сірке қышқылын (НАс) 0,1н натрий гидроксидімен титрлесе, эквивалент нүктедегі рН = 7 + 4,76/2 + 1/2lg0,1 = 8,88 болады. Енді NaOH-тың артық мөлшері құйылғанда рН мәні ОН- концентрациясы арқылы анықталады, яғни секіріс аяғында 0,1н сілтінің 0,1мл –де 10-4 моль/л ОН- болады, онда рН = 10. Келесі нүктелер де сілтінің артық мөлшерімен анықталады. Сонымен секіріс нүктесі рН 7,76-10 аралығында, сондықтан индикатор ретінде тек фенолфталеин алынады, оның рТ=9. Сонымен, қышқыл әлсізірек болған сайын титрлеу қисығындағы рН-тың секіріс мәні де аз болады. Сол сияқты әлсіз негізді күшті қышқылмен титрлегенде де титрлеу қисығындағы секіріс мәні аз болады, бұл жағдайлар индикатор таңдауының мүмкіндігін азайтады. V - әлсіз қышқылды әлсіз негізбен (не керісінше) титрлеу кезінде тирлеу қисығын құрғанда қышқылдық бөлігі әлсіз қышқылды күшті негізбен титрлеуге, сілтілік бөлігі титрлеу қисығының әлсіз негізді күшті қышқылмен титрлеген бөлігіне сәйкес келеді. Ал эквивалент нүктедегі рН мәні тұз гидролизінің константасы арқылы анықталады: Кгидр.= Ксу/Кнег.Кқышқ.; Кгидр.= Снег. С қышқ. /Стұз . Осы 2 формуланы пайдаланып, рН анықталады: рН = 7 + 1/2pKқышқ.- 1/2рКнег.. Егер титрлеу қисығын сызса, рН секіріс мәні жоқ деуге болады, яғни индикатор таңдау өте қиын, сондықтан қышқыл-негіз титрлеу әдісінде ең болмаса бір электролит күшті болуы керек. Титрлеу әдісінде ерітінділердің нормальды концентрациясы қолданылады. Сонымен, титрлеу қисығына қарап мынандай қорытындылар жасауға болады: Түсін тек рН=7 де өзгертетін индикаторды ғана таңдамауға болады. (HCl+NaOH – үшін э.н. рН=7 де болады). Тым концентрациясы жоғары, не тым концентрациясы төмен ерітінділерді титрант ретінде алуға болмайды. Концентрациясы көп болса, титрлеу әдісінің қатесі көбейеді, концентрациясы аз болса, титрлеудің секірісі аз болады, сондықтан ерітінді концентрациясы 0,1н оптимальды деп есептеледі. жүктеу/скачать 5,02 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|