Учебное пособие по химии для самостоятельной работы студентов медицинских вузов Рекомендуется для студентов, обучающихся по специальностям
Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации)
жүктеу/скачать 1,06 Mb.
|
Физико-химические методы (1)
| 1.1.1. Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации)
Основу метода составляет реакция нейтрализации: H++ OH = H2O. Этим методом определяют кислоты, основания и некоторые гидролизующиеся соли. В качестве титрантов используют растворы сильных кислот и сильных оснований. Прямым титрованием определяют кислоты и основания с константами диссоциации выше 108, а также некоторые соли, образованные слабыми кислотами или основаниями. Титрование многоосновных кислот и многокислотных оснований по отдельным ступеням возможно, если константы диссоциации по различным ступеням отличаются не менее чем на 4 порядка. На практике метод используется для определения содержания веществ, имеющих в растворе кислую или щелочную реакцию, в частности: для анализа желудочного сока (определение общей и свободной соляной кислоты), буферной ёмкости крови, спинномозговой жидкости; при анализе лекарственных препаратов, относящихся к классам органических кислот (ацетилсалициловая, бензойная, никотиновая и др.) или оснований (водный раствор аммиака); в санитарно-гигиенической оценке воды, определении содер-жания аммиака в питьевой и сточной воде и т. д. В зависимости от природы титранта различают ацидиметрию титрование растворами кислот и алкалиметрию титрование растворами щелочей. Ацидиметрически определяют концентрации или массы оснований (KOH, NH3H2O) и солей, имеющих вследствие гидролиза щелочную реакцию среды (Na2CO3, NaHCO3); алкалиметрически концентрации или массы кислот (HCl, H2SO4) и солей, имеющих вследствие гидролиза кислую реакцию среды (NH4Cl). В ацидиметрии титрантом чаще 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 Na2B4O710H2O или Na2СO310H2O; 2) проводят реакции между стандартным раствором и раствором HCl: Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 4H3BO3 + 2NaCl, Na2СO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2; 3) по уравнению (1) рассчитывают точную концентрацию раствора HCl. В алкалиметрии в качестве титрантов обычно используют растворы NaOH и KОН. Их также нельзя приготовить по точной массе (навеске) вещества, так как щёлочи взаимодействуют с СО2 и загрязнены примесями карбонатов. В данном случае титрант готовят путем разбавления концентрированного (~ 50%) раствора щёлочи. Такой способ позволяет избавиться от примесей K2СО3 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 Н2С2О42H2O с заданной концентрацией: 2NaOH + Н2С2О4 = Na2C2O4 + 2Н2О, 2KОН + Н2С2О4 = K2С2О4 + 2Н2О. 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 растворы слабых органических кислот или слабых органических оснований, молекулы и ионы которых различаются по цвету. Индикатор-кислота (условное обозначение HInd) в растворе частично диссоциирует по уравнению: HInd ⇄ H+ + Ind Индикаторы бывают двухцветными: лакмус (молекулы красные, ионы синие), метилоранж (молекулы красные, ионы жёлтые) и одноцветными: фенолфталеин (молекулы бесцветные, ионы малиновые). 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 щёлочи индикатор, напротив, диссоциирует практически полностью и находится в растворе в ионной форме. В данном случае окраска раствора определяется цветом ионов индикатора. В остальных случаях в растворе присутствует смесь молекулярной и ионной форм индикатора, а окраска раствора зависит от соотношения концентраций форм индикатора. Каждый индикатор-кислота характеризуется собственной величиной константы диссоциации : Величины , известные для всех применяемых индикаторов, являются справочными данными. Так, для лакмуса = 107, для метилоранжа = 104, для фенолфталеина = 109. На основании выражения для можно заключить, что если = [Н+], то [HInd] = [Ind]. Таким образом, у индикатора, находящегося в растворе с [Н+] численно равной его , концентрация молекул и ионов индикатора одинакова, следовательно, окраска растворов кислот, оснований и солей в его присутствии будет смешанной. Для удобства расчётов обычно используют логарифмическую форму этого выражения: Действительно, . Значение рН раствора, численно равное показателю индикатора, называют точкой перехода окраски индикатора. жүктеу/скачать 1,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|