Основы титрования
Точка эквивалентности и конечная точка
Титрование — постепенное прибавление раствора известной концентрации (титранта) к определяемому веществу до окончания реакции.
- Точка эквивалентности — момент, когда количества реагентов стали стехиометрическими. Теоретическое понятие.
- Конечная точка — момент, когда мы видим окончание (изменение цвета индикатора, скачок потенциала). Разница между ними — индикаторная ошибка; хороший индикатор делает её меньше погрешности бюретки.
Реакция пригодна для титрования, если она:
- стехиометрична (без побочных реакций);
- быстрая (или её ускоряют нагреванием, катализатором);
- практически необратима (\(K\) велика);
- имеет способ фиксации конечной точки.
boltПрямое, обратное, заместительное
Прямое: титрант — к определяемому. Обратное: к определяемому добавляют избыток реагента, остаток титруют (медленные реакции, летучие вещества). Заместительное: определяемое вещество вытесняет эквивалентное количество другого, которое и титруют (иодометрия окислителей).
Индикаторы и бюретка
Кислотно-основные индикаторы — слабые кислоты, у которых кислая и основная формы разного цвета. Интервал перехода — примерно \(pK_\text{Ind} \pm 1\):
| Индикатор | Интервал pH | Цвет (кисл. → осн.) |
|---|---|---|
| метиловый оранжевый | 3,1–4,4 | красный → жёлтый |
| метиловый красный | 4,4–6,2 | красный → жёлтый |
| бромтимоловый синий | 6,0–7,6 | жёлтый → синий |
| фенолфталеин | 8,2–10,0 | бесцветный → малиновый |
Индикатор выбирают так, чтобы его интервал попадал в скачок на кривой титрования (урок 238).
Работа с бюреткой: промыть титрантом, заполнить, удалить пузырь из носика, отсчитывать по нижнему краю мениска на уровне глаз, до 0,01 мл. Титровать до устойчивой окраски, повторять до сходимости (обычно ±0,05 мл), брать среднее.
errorПогрешность бюретки
Каждый отсчёт — ±0,01–0,02 мл, а титрование — разность двух отсчётов. При расходе 20 мл относительная ошибка около 0,1 %; при расходе 5 мл — уже 0,4 %. Поэтому навески и концентрации подбирают так, чтобы расход был 15–25 мл.
Холостой опыт и стандартизация
Холостой опыт — титрование всех реагентов без пробы. Он учитывает титрант, израсходованный на примеси в реагентах, на индикатор, на растворённый \(\ce{CO2}\): \(V_\text{испр} = V - V_\text{хол}\).
Стандартизация — установление точной концентрации титранта по первичному стандарту. Для NaOH — гидрофталат калия (фенолфталеин), для HCl — сода или бура (метиловый оранжевый), для \(\ce{KMnO4}\) — оксалат натрия, для тиосульфата — дихромат через иодометрию.
edit_noteПоправочный коэффициент
Готовили «0,1 М» NaOH, а по фталату нашли 0,1026 М. Поправочный коэффициент \(K = 1{,}026\): в расчётах используют \(c = 0{,}1\cdot K\). Многие методики записывают результат через \(K\), чтобы не переписывать номинальные концентрации.
boltNaOH и углекислый газ
Щёлочь поглощает \(\ce{CO2}\): часть NaOH превращается в \(\ce{Na2CO3}\). С фенолфталеином карбонат оттитровывается только до гидрокарбоната — возникает ошибка. Поэтому NaOH готовят из насыщенного раствора (карбонат в нём нерастворим), хранят с трубкой с натронной известью и регулярно стандартизуют.
push_pinГлавное
Титрование: к раствору определяемого вещества приливают титрант известной концентрации до точки эквивалентности (количества в стехиометрическом соотношении); индикатор фиксирует конечную точку — разница между ними — индикаторная ошибка. Требования к реакции: стехиометричность, быстрота, полнота (\(K\) велика), способ фиксации конца. Кислотно-основные индикаторы: метиловый оранжевый (3,1–4,4), метиловый красный (4,4–6,2), фенолфталеин (8,2–10,0). Бюретка: отсчёт по нижнему краю мениска до 0,01 мл; повторяют до сходимости (±0,05 мл). Холостой опыт учитывает расход титранта на реагенты. Концентрацию вторичного титранта устанавливают по первичному стандарту.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.