Тема лекции: Метод кислотно-основного титрования

План лекции:

1. Теоретические основы метода кислотно-основного титрования. рН.

2. Титранты метода. Индикаторы метода.

3. Кривые титрования.

4. Значение метода в технохимическом контроле продукции пищевых производств и общественного питания.

5. Гидролиз солей.

 

Метод кислотно-основного титрования (нейтрализации) – метод химического анализа, основанный на применении реакции взаимодействия ионов Н+ и ОН-.

Характеристика метода нейтрализации.

Уравнение реакции Рабочий раствор (титрант) Применение метода Фиксирование точки эквивалентности Недостатки метода
Взаимодействие кислот с основаниями: Н+ + ОН- → Н2О   Раствор кислоты или щелочи Для количественного определения кислот или щелочей (жесткость воды, концентрацию солей слабых кислот – щелочная среда) Индикаторы (по природе – органические кислоты или основания) Большая трудность определения точки эквивалентности.

 

В зависимости от титранта различают методы:

Ø ацидиметрии (acidum – кислота): в качестве титранта используют 0,01 – 0,1 н. растворы сильных кислот (серная кислота, соляная кислота). Применяют для определения сильных и слабых оснований и некоторых солей слабых кислот (NaOH, NH4OH, Na2CO3, NaHCO3 и т.д.)

Ø алкалиметрии (alkalis – щелочь): в качестве титранта используют 0,01 – 0,1 н. растворы щелочей (NaOH, KOH, Ва(ОН)2). Применяют для определения сильных и слабых кислот и некоторых солей слабых оснований (HCl, H3BO3, CH3COOH и т.д.)

Водородный показатель.

Понятие «водородный показатель» было введено датским химиком Серенсоном в 1909 г. Буква «р» - начальная буква датского слова «потенц» - степень, буква «Н» - символ водорода.

Концентрации ионов Н+ и ОН- в воде и любом водном растворе взаимосвязаны. Увеличение концентрации ионов Н+ (например, при добавлении кислоты) вызывает уменьшение кон­центрации ионов ОН-, и наоборот.

Растворы, в которых концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов, называют нейтральными. Если концентрация ионов водорода больше, то среда в растворе кислотная, если меньше — раствор щелочной, так как концент­рация гидроксид-ионов будет больше.

Кислотность растворов обычно выражают через концентра­цию ионов водорода Н+. Однако выражать такими числами, как 10-8 моль/дм3 или 10-4 моль/дм3, концентрацию ионов водорода неудобно, и в химии применяют водородный показатель рН, который численно равен показателю степени молярной концент­рации, взятому с обратным знаком. Например, при молярной концентрации ионов Н+, равной 10-5 моль/дм3, рН равен 5, а при концентрации ионов Н+, равной 10-8 моль/дм3, рН равен 8. Водородный показатель характеризует кислотность или ще­лочность раствора.

Чем рН меньше 7, тем больше кислотность раствора. Чем рН больше 7, тем больше щелочность раствора. При рН 7 среда раствора нейтральная. Это означает, что молярные концентра­ции ионов водорода Н+ и гидроксид-ионов ОН- равны.

Увеличение кислотности Увеличение щелочности

       
   


рН 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Величина рН играет большую роль в промышленности, хими­ческих и биологических процессах. Большинство из них может протекать только при определенной кислотности среды. На молочных комбинатах свежесть молока определяется по величине рН. В человеческом организме различные жидкости имеют различную величину рН: желудочный сок – рН 1,7 (сильнокислая среда), кровь – рН 7,4 (слабощелочная среда). Величина рН – показатель состояния здоровья человека.

 

 

Выбор титранта для кислотно-основного титрования.

Предпочтительно использовать либо сильные кислоты, либо сильные основания. В качестве индикаторов в методе нейтрализации используют слабые органические кислоты или основания.

Характеристика индикаторов метода нейтрализации:

Ø меняют окраску в зависимости от концентрации водородных ионов в растворе

Ø имеют интервал перехода окраски (значения рН раствора, в пределах которого индикатор меняет свою окраску)

Ø характерен показатель титрования (концентрация ионов водорода, при которой наиболее резко меняется окраска индикатора) – рТ.

Показатель титрования основных индикаторов

индикатор     рТ Метиловый оранжевый Метиловый красный Лакмус фенолфталеин
рТ

Требования к индикаторам в методе нейтрализации:

1. резкое отличие в окраске двух форм индикатора в небольшом интервале рН, при добавлении малого количества гидроксид-ионов или протонов Н+;

2. изменение окраски должно быть обратимо; видимая окраска индикатора наблюдается лишь внутри интервала перехода окраски.

Часто используемые индикаторы.

· Столбец «х» — характер индикатора: к—кислота, о—основание.

Индикатор х Цвет более кислой формы Интервал перехода pH Цвет более щелочной формы
фенолфталеин к бесцветный 8,2 – 10,0 Малиново-красный
Лакмус (азолитмин)   красный 5,0 – 8,0 синий
Метиловый красный о красный 4,2 – 6,2 Желтый
Метиловый оранжевый о красный 3,1 – 4,4 Оранжево-желтый

Интервал перехода индикатора не является вполне точной характеристикой. Он зависит от различной интенсивности окраски обоих растворов и от различной восприимчивости глаза к разным цветам. Тем не менее, при выборе индикатора для титрования необходимо знать интервал перехода различных индикаторов. При каждом титровании следует применять определенный индикатор, который позволит свести ошибку титрования к минимуму. Информация о применении основных индикаторов в методе нейтрализации приведена в таблице.

Выбор индикаторов в методе нейтрализации

Условия титрования рН в момент эквивалентности Индикатор
сильную кислоту титруют сильным основанием метиловый оранжевый, метиловый красный, фенолфталеин
сильное основание титруют сильной кислотой То же
слабую кислоту титруют сильным основанием больше 7 (слабощелочная) фенолфталеин
Слабое основание титруют сильной кислотой меньше 7 (слабокислая) метиловый оранжевый, метиловый красный

Для правильного выбора индикатора в методе нейтрализации строят кривые титрования.

В методе нейтрализации титрования выражают зависимость изменения рН среды от объема добавленного в процессе титрования титранта.

Кривые титрования — кривые, показывающие изме­нение концентраций веществ в процессе прохождения химических и электрохимических реакций титрования.

Значение:

• дают возможность обнаружить, в какой мере та или иная реакция проходит количественно, т.е. можно ли ее использовать для титрования (оценка целесообраз­ности титрования);

• дают возможность установить, за изменениями какой величины лучше всего следить в ходе титрования, как эта величина изменяется и как можно обнаружить ко­нец титрования;

• дают возможность найти точку эквивалентности;

• дают возможность подобрать подходящий индикатор.

На рисунках 1,2,3 представлены примеры различных случаев титрования с характерными кривыми титрования.

Рисунок 1. Кривая титрования раствора сильной кислоты раствором сильного основания

Рисунок 2. Кривая титрования слабой кислоты сильным основанием

Рисунок 3. Кривая титрования слабого основания сильной кислотой

Гидролиз – взаимодействие ионов соли с ионами воды, в результате которого образуется слабый электролит.

Результат гидролиза: изменение среды раствора

 

Типы солей:

1. Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой: не гидролизуется

Примеры: КNO3, NaCl, CaCl2 и т.д.

 

2. Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой: MgSO4, CuCl2 и т.д.

MgSO4Mg2+ + SO42- - гидролиз по катиону (анион сильной кислоты не реагирует с водой)

Mg2+ + НОН ↔ MgОН+ + Н+ - кислая среда (рН меньше 7)

MgОН+ + НОН ↔ Mg(ОН)2 + Н+ - протекает при жестких условиях

MgSO4 + 2НОН ↔ Mg(ОН)2 + Н2SO4

 

3. Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой: Na2CO3, K2SO3 и т.д.

Na2CO3 ↔ 2Na+ + CO32- - гидролиз по аниону (катион не реагирует)

CO32- + НОН ↔ НCO3- + ОН- - щелочная среда (рН больше 7)

НCO3- + НОН ↔ Н2CO3 + ОН-

Na2CO3 +2НОН ↔ Н2CO3 + 2NaOH

 

4. Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой: СН3СООNН4, Al2S3 и т.д.

СН3СООNН4 ↔ СН3СОО- + NН4+ - гидролиз по катиону и аниону

СН3СОО- + NН4+ + НОН ↔ СН3СООН + NН4ОН – среда нейтральная (рН = 7)

СН3СООNН4 + НОН ↔ СН3СООН + NН4ОН

 

Литература:

1. Панкратова Г.В., Жванко Ю.Н., Мамедова З.И. Аналитическая химия и технохимический контроль в общественном питании. – М.: Высшая школа, 1980. – с. 95 – 104/

2. Шапиро С.А., Шапиро М.А. Аналитическая химия. – М.: Высшая школа, 1979. – с. 228 – 241.

 

 






Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 859; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2017 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.009 сек.