При проведении расчетов в титриметрическом методе анализа удобно пользоваться понятием об эквиваленте. В кислотно-основном титровании эквивалент это — реальная или виртуальная частица, которая соответствует одному иону водорода H+. Например, HCl или NaOH соответствуют одному эквиваленту, а в частицах H2SO4 и Ba(OH)2 содержится по два эквивалента. Нормальность – это количество эквивалента в одном литре (1 л = 1 дм3). Если концентрации реагирующих веществ C выражать в нормальностях (молярных концентрациях эквивалентов), то будет выболняться равенство C1V1=C2V2, где V — объем раствора.
Рассмотрим титрование соляной кислоты HCl (это — сильная кислота) раствором гидроксида натрия NaOH. Выведем математические соотношения и построим кривую титрования, которая необходима для выбора кислотно-основного индикатора.
Этапы титрования.
Исходный раствор сильной кислоты, концентрацию которого мы хотим определить в ходе титрования.
[H+]=C0(HCl)
При добавлении щелочи к раствору кислоты протекает реакция нейтрализации
NaOH + HCl = NaCl + H2O
В любой момент с начала добавления щелочи к кислоте до эквивалентного количества мы можем рассчитать концентрацию ионов водорода в растворе по формуле:
[H+]=C0V0−CTVTV0+VT
где V0 и VT — объемы растворов кислоты и щелочи (титранта), соответственно, CT — нормальность раствора щелочи.
В точке, когда добавлено эквивалентное количество основания, в растворе содержится только соль сильной кислоты и сильного основания. Концентрация ионов водорода в этом растворе определяется константой равновесия реакции диссоциации воды — ионным произведением воды.
H2O⇄H++OH−
[H+]=Kw−−−√=10−14−−−−−√=10−7моль/л
При избытке добавленной щелочи сначала можно рассчитать концентрацию ионов OH−, а затем, через ионное произведение воды, рассчитать концентрацию H+.
[OH−]=CTVT−C0V0V0+VT
[H+]=Kw[OH−]
Объяснение:
В процессе титрования Вам необходимо точно определить, когда количество добавленного компонента будет эквивалентно количеству титруемого компонента - это точка эквивалентности.
В случае кислотно-основного титрования точка эквивалентности будет достигаться при строго определенном значении pH, поэтому для ее определения используют индикаторы.
По мере добавления кислоты/основания в зависимости от выбранного метода (ацидиметрия/алкалиметрия, соответственно), сразу после прохождения точки эквивалентности, в растворе будут появляться или исчезать свободные протоны и индикатор поменяет цвет раствора.
Также изменение pH среды можно отслеживать методом потенциометрии. В этом случае регистрируют скачок потенциала при достижении точки эквивалентности.
Объяснение: