Вибір індикатора при титруванні

Основна вимога при виборі індикатора в процесі титрування полягає в тому, щоб рТ індикатора був якомога ближче до величини рН в точці еквівалентності. Таким чином, для вибору індикатора необхідно скласти рівняння реакції, розрахувати рН в точці еквівалентності і підібрати індикатор, у якого величина рТ дорівнювала б рН в точці еквівалентності.

Титрування сильних кислот або сильних основ.Внаслідок титрування сильної кислоти сильною основою або сильної основи сильною кислотою утворюється сіль сильної кислоти або сильної основи, яка не гідролізується, і тому рН в точці еквівалентності дорівнює 7. Найбільш підходящим індикатором у даному випадку є лакмус або нейтральний червоний (рТ=7).

Титрування слабкої основи сильною кислотою.В точці еквівалентності утворюється сіль слабкої основи і сильної кислоти. В результаті гідролізу цієї солі розчин буде кислим. Тому необхідно застосовувати сильний індикатор з рТ < 7. Більш точно вибрати індикатор можна шляхом розрахунку рН в точці еквівалентності.

Наприклад. Треба вибрати індикатор для титрування розчину NH₄OH(с=0,1 моль/дм³) робочим розчином HCl (с=0,1 моль/дм³). В точці еквівалентності буде сіль NH₄Cl :

NH₄OH + HCl ↔ NH₄Cl + H₂O

В результаті титрування об’єм розчину збільшиться приблизно в 2 рази. Тобто, в кінці титрування утворюється розчин NH₄Cl з с(NH₄Cl) =0,05 моль/дм³. Виходячи з формули : рОН= 7 + ½ рК_осн. + ½ lgC_солі =7 + ½ 4,74 + ½ lg 5 10^-2 = 7 + 2,35 – 0,7 = 8,72; рН =5,28

Найкращим індикатором у даному випадку буде метиловий червоний(хоча розчин буде перетитрований).

Титрування слабких кислот сильними основами.В точці еквівалентності утворюється сіль слабкої кислоти та сильної основи, яка гідролізується, і рН розчину буде >7.Для даного титрування індикатор потрібен слабкий, який саме – покажуть розрахунки.

Наприклад. Треба вибрати індикатор для титрування сульфатної (ІV) кислоти до середньої солі, тобто: H₂SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O. Якщо С_солі в точці еквівалентності прийняти 0,1 моль/дм³, то:

рН= 7 + ½ рК^"_кисл. + ½ lg С_солі = 7 + 3,6 + ½ lg10^-1 = 10,6 – 0,5 = 10.1 Отже, доцільно використати індикатор тимолфталеїн з рТ =10.

Якщо взяти фенолфталеїн (рТ=8-9), то забарвлення розчину зміниться раніше точки еквівалентності (кислота буде недотитрована).

Титрування солей слабких кислот та сильних основ. В результаті реакції розчину такої солі з сильною кислотою утворюється слабка кислота, тобто в точці еквівалентності розчин буде кислим. І для такого титрування індикатор потрібенсильний.

Наприклад. Треба вибрати індикатор для титрування розчину Na₂CO₃ (c=0,03 моль/дм³) до утворення карбонатної кислоти, тобто: CO₃^2– + 2H⁺ = H₂CO₃ . Якщо взяти для титрування розчин HCl (с(¹/₁HCl)=0,1 моль/дм³) , то зміну об’єму можна не брати до уваги. Тобто утворюється розчин H₂CO₃ з с=0,03 моль/дм³. При цьому:

рН = ½ рК^¹_кисл. – ½ lg С_кисл. = ½ ∙6,5 – ½ lg 3∙ 10^–2 = 3,25 + 0,8 =4,05

Для такого титрування краще взяти індикатор метилоранж (рТ=4,0). Якщо застосувати індикатор метиловий червоний (рТ=5), то розчин буденедотитровано.

Титрування розчинів солей слабких основ та сильних кислот.В точці еквівалентності утворюється слабка основа, тому необхідно використати слабкий індикатор з рТ > 7.

Наприклад, титрується розчин анілін хлориду розчином NaOH з c(^1/₁NaOH) = 0,1 моль/дм³:

С₆Н ₅NH₂∙HCl + NaOH →C₆H₅NH₂ + NaCl + H₂O.

В точці еквівалентності

pOH = ½ рК_осн. – ½ lg С_осн.. = ½ 9,4 – ½lg10^–1 = 4,7 +0,5 =5,2 ;
рН= 14 – 5,2 = 8,8.

У цьому випадку краще вибрати індикатор фенолфталеїн (рТ=9). Але розчин буде трохи перетитрованим.

Титрування багатоосновної кислоти (або її середньої солі) до утворення кислих солей. Найчастіше застосовують титрування багатоосновних кислот до утворення кислої солі в точці еквівалентності. Кислі солі можуть створювати як кисле, так і лужне середовище.

Приклад 1. Треба вибрати індикатор для титрування Na₂CO₃ до утворення NaHCO₃ : Na₂CO₃+HCl→NaHCO₃ + NaCl. У точці еквіввалентності рН = (рК^' + рК^") / 2 =(6,5 + 10,22) / 2 = 8,36. У даному разі слід використати індикатор фенолфталеїн (10-15 крапель). Розчин буде перетитрований.

Приклад 2. Треба вибрати індикатор для титрування H₂SO₃ до NaHSO₃, тобто:

H₂SO₃ + NaOH → NaHSO₃ + H₂O. У точці еквівалентності рН= =(рК^' + рК^") / 2 = (1,8 + 7,2) / 2 = 4,5. Для даного титрування краще використати індикатор метилоранж (рТ=4). Розчин буде трохи паретитровано.

Криві титрування

Точність титрування в значній мірі залежить від того, наскільки різко змінюється рН в точці еквівалентності. В ході аналізу не завжди вдається підібрати індикатор, рТ якого точно відповідав би рН в точці еквівалентності. Крім того, значення рТ саме по собі є наближеним. Як було показано вище, зміну забарвлення індикатора в умовах титрування можна спостерігати в межах рТ= ± 0,3. Практика показує, що в деяких випадках навіть значна різниця між рТ індикатора і рН в точці еквівалентності не має суттєвого значення. В інших же випад­ках, навіть незначне відхилення рТ від рН в точці еквівалентності може призвести до значних помилок титрування. Для того, щоб остаточно вирішити питання про вибір індикатора, необхідно знати як змінюється рН розчину поблизу точки еквівалентності. Таку ха­рактеристику дають криві титрування, які є графічним відображенням зміни рН розчину при поступовому додаванні робочого розчину.

Для спрощення розрахунків рН в процесі титрування приймають, що об’єм розчину під час титрування не змінюється і становить 100 см³.