Файл: KRIVYE_TITROVANIYa_KISLOTNO_OSNVNOE.docx

Кривая титрования слабой одноосновной кислоты щелочью

При рассмотрении кривой титрования обращает внимание то, что точка эквивалентности лежит в щелочной области. Скачок значений рН вблизи эквивалентной точки меньше, чем в случае сильного электролита и не превышает двух единиц рН при добавлении одной капли титранта. Для титрования следует выбирать индикатор, изменяющий окраску в щелочной среде, в примере – при рН = 8-9. Таковым является фенолфталеин.

---

Кривая титрования слабого однокислотного основания сильной кислотой

1 этап. В растворе присутствует только слабое основание и рН раствора определяется его концентрацией и константой диссоциации:

.

где С_о – концентрация раствора слабого основания, моль/л.

2 этап. Процесс титрования. Происходит постепенная нейтрализация слабого основания кислотой:

.

В результате образуется буферная смесь, состоящая из слабого основания, избыток которого присутствует в системе до точки эквивалентности и соли этого основания. рН вычисляется по уравнению для основного буферного раствора:

,

где – концентрация соли слабого основания, – остаточная концентрация слабого основания, V_О – объём пробы основания, взятый для титрования, С_к – концентрация раствора кислоты, V_K – объём раствора кислоты, добавленный в процессе титрования.

3 этап. Точка эквивалентности. На нейтрализацию основания затрачен эквивалентный объём кислоты V_Э. В системе находится только соль, гидролизующаяся по катиону. рН в точке эквивалентности будет меньше 7 и вычисляется по уравнению:

.

Концентрация соли в точке эквивалентности:

,

где ‒ общий объём раствора в точке эквивалентности,

.

4 этап. После точки эквивалентности рН определяется только количеством добавленной кислоты:

.

Пример. Рассчитать кривую титрования 10 мл 0,1 н. гидроксида аммония 0,1 н. раствором соляной кислоты.

VNaOH, мл	Система	Расчётная формула	рН
0	0,1 н. раствор NH4OH		11,12
1	Титрование уксусной кислоты	Образование буферного раствора NH4OH-NH4Cl	10,20
5			9,25
7			8,88
9			8,30
9,5			7,97
9,9			7,25
10	Точка эквивалентности, VЭ = 10 мл, VΣ = 20 мл	Гидролиз соли NH4Cl:	5,12
10,1	Избыток кислоты		3,30
11			2,32
12			2,04
15			1,70
20			1,48

---

Кривая титрования слабого основания сильной кислотой

Кривая титрования слабого основания кислотой, например, раствора аммиака или его органического производного – амина, будет зеркальным отображением кривой титрования слабой одноосновной кислоты. Точка эквивалентности при этом окажется в кислой области. Для её определения необходим индикатор, изменяющий окраску в выбранном примере в области значений рН = 4-6, например, метиловый оранжевый.

Кривая титрования слабой многоосновной кислоты

Основное различие в расчетах кривой титрования одно- и многоосновных кислот связано со ступенчатой диссоциацией многоосновных кислот и, как следствие, с возможным существованием двух и более скачков титрования соответственно числу ступеней диссоциации.

Возможность титрования кислоты с заданной точностью по первой точке эквивалентности зависит от соотношения ступенчатых констант диссоциации кислоты.

Титрование кислоты состава H₂An по первой ступени с погрешностью не более 1 % означает, что взаимодействие кислоты со щёлочью по первой ступени должно пройти не менее чем на 99 %, а по второй не более чем на 1 %. Такая ситуация возможна, если вторая константа диссоциации будет на 4 порядка меньше, чем первая. Если различие в константах диссоциации будет составлять 6 или более порядков, то погрешность определения может быть снижена до 0,1 %

Участки кривой титрования многоосновной кислоты рассчитываются по тем же формулам, что и для одноосновной кислоты. Ниже рассмотрены этапы титрования слабой трёхосновной кислоты.

1 этап. В растворе присутствует только слабая кислота, рН раствора определяется её концентрацией и первой константой диссоциации:

,

где С_K – концентрация раствора кислоты, моль/л.

2 этап. Процесс титрования. Происходит постепенная нейтрализация кислоты щёлочью по первой ступени:

.

В результате образуется буферная смесь, состоящая из слабой кислоты, избыток которой присутствует в системе до точки эквивалентности и кислой соли этой кислоты. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:

,

где – концентрация кислой соли слабой кислоты, – остаточная концентрация слабой кислоты, V_K – объём пробы кислоты, взятый для титрования, С_Щ – концентрация раствора щёлочи, V_Щ – объём раствора щёлочи, добавленный в процессе титрования.

---

3 этап. Первая точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объём щёлочи . В системе находится только кислая соль MeH₂An. рН вычисляется по уравнению:

.

4 этап. Аналогичен второму этапу. Происходит нейтрализация кислоты щёлочью по второй ступени:

.

В результате образуется буферная смесь, состоящая из двух кислых солей. Более кислая соль будет играть роль кислоты, менее кислая – роль соли. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:

,

5 этап. Вторая точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объем щёлочи . В системе находится только кислая соль состава MeH_x-2An. рН вычисляется по уравнению:

.

6 этап. Нейтрализация кислоты по третьей ступени:

.

В результате образуется буферная смесь, состоящая из кислой и основной солей. Кислая соль будет играть роль кислоты, средняя – роль соли. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:

.

7 этап. Третья точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объём щёлочи . В системе находится только средняя соль состава Me₃An. рН вычисляется по уравнению для гидролизующейся по аниону соли:

,

,

где .

8 этап. После точки эквивалентности рН определяется только количеством добавленной щёлочи:

.

Расчёт кривой титрования 10 мл 0,1 н. раствора ортофосфорной кислоты 0,1 н. раствором гидроксида натрия.

VNaOH, мл	Система	Расчётная формула	рН
0	0,1 н. раствор H3PO4		1,57

---

VNaOH, мл	Система	Расчётная формула	рН
5	Первый этап титрования.	Образование буферного раствора H3PO4+NaH2PO4	2,15
7			2,52
9			3,10
10	Первая точка эквивалентности. VЭ,1 = 10 мл, VΣ = 20 мл	Гидролиз соли NaH2PO4.	4,68
12	Второй этап титрования.	Образование буферного раствора NaH2PO4+Na2HPO4	6,60
15			7,20
17			7,57
19			8,15
20	Вторая точка эквивалентности. VЭ,2 = 20 мл, VΣ = 30 мл	Гидролиз соли Na2HPO4.	9,55
22	Третий этап титрования.	Образование буферного раствора: Na2HPO4+Na3PO4	11,3
25			11,9
30	Третья точка эквивалентности. VЭ,3 = 30 мл, VΣ = 40 мл	Гидролиз соли Na3PO4.	12,15
32	Избыток щёлочи		12,68
35			13,05
37			13,17
40			13,30
45			13,44
50			13,52

---