Индикаторы. Выбор индикатора

Лекция № 12

Тема: Методы кислотно-основного титрования.

План.

1. Теоретические основы методов.

2. Индикаторы.

3. Выбор индикатора.

 

Теоретические основы метода.

Область применения кислотно-основного титрования обширна. Метод применяется в биохимических исследованиях, токсикологии, в фармации для определения лекарственных препаратов кислотного и основного характера.

 Методы кислотно-основного титрования   основаны на использовании реакции нейтрализации: 

Н⁺  + ОН → Н2О

В зависимости от того, какой рабочий раствор применяется для титрования, различают метод ацидиметрии, алкалиметрии.

При ацидиметрическом (acidi -кислота) титровании в качестве титрантов применяют 0,01-0,1 моль/л растворы сильных НС1 и Н2SO4.

При алкалиметрическом (alkalis-щелочь) титрантами служат 0,01-0,1 моль/л растворы NaOH, KOH, реже Ва(ОН)2.

Ацидиметрическое титрование применяют для определения сильных и слабых оснований, основных солей, солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой (Na₂CO₃, NaHCO₃) и органических соединений(аминов).

Исходное вещество метода: Na₂B₄O₇ * H₂O, Na₂CO₃

В основе стандартизации кислот лежат реакции:

 

Na₂B₄O₇ +2НС1+ 5H₂О → 4H₃BO₃+ 2 NaCl;

Na₂CO₃+2НС1→2 NaCl + CO₂↑ + H₂О

 

Алкалиметрическое титрование применяют для титрования сильных и слабых кислот, кислых солей, солей, образованных сильной кислотой и слабым основанием, органических соединений с кислотными свойствами.

Исходное вещество метода: Н₂С₂О₄ * 2Н₂О или Н₂С₄Н₄О₄ (янтарная кислота).

Стандартизацию растворов щелочи проводят по дигидрату щавелевой кислоты, титруют в присутствии фенолфталеина, так как среда в точке эквивалентности слабощелочная:

Н₂С₂О₄ + 2NaOH → Na₂С₂О₄ + 2Н₂О

 

Индикаторы. Выбор индикатора.

Реакция нейтрализации не сопровождается видимым эффектом, конечную точку титрования определяют с помощью кислотно - основных индикаторов или потенциометрически. Признаком достижения точки эквивалентности служит приобретение раствором определенного значения рН, которое фиксируется по изменению окраски индикатора или скачку электродного потенциала.

Действие индикатора объясняет теория Оствальда, созданная в 1894г.

Индикаторы метода нейтрализации представляет собой слабые органические кислоты или основания, у которых недиссоциированные молекулы и ионы имеют различную окраску.

Различают: одноцветные индикаторы(ф/ф, тимол/ф), их молекулы бесцветны, а ионы соответственно окрашены (фиолетовый, синий)

Двухцветные индикаторы (м/ор, м/кр, нейт/кр). Их молекулы и ионы окрашены в разные цвета.

В растворе индикатора устанавливается химическое равновесие диссоциации, которое  при строгом значении рН среды сдвигается в сторону накопления ионной или молекулярной форм. При смещении равновесия происходит изменение окраски индикатора: если влево – в цвет молекулы

                                                  если вправо – в цвет иона.

Молекула индикатора имеет сложное строение, поэтому ее обозначают условно: если индикатор кислотный Н Ind,

если индикатор основной Ind ОН

Метод ацидиметрии.

Для индикатора кислоты  существует равновесие:

Н Ind   Н⁺ + Ind^-

титрант кислота

НС1  Н⁺ + С1^-, чем больше концентрация ионов Н⁺, тем меньше будет степень ионизации индикатора.

Избыточная капля НС1 вызовет смещение равновесия влево и раствор окрасится в цвет молекулы индикатора, т.е м/ор станет розовым, м/кр – красным, нейтр/кр – красным, ф/ф – бесцветный, т/ф – бесцветный.

1. Метод алкалиметрии

 Н Ind   Н⁺ + Ind^-

Титрант щелочь, в растворе по мере титрования увеличивается конц ОН^-

 NaOH        Na⁺ + OH^-

Избыточная капля NaOH вызовет смещение равновесия в сторону ионизации индикатора и раствор окрасится в цвет аниона, т.е м/ор станет желтым, м/кр –желтым, нейтр/кр –желтым, ф/ф –малиновым, т/ф – синим.

Т.о изменение окраски индикатора связано с изменением характера среды, т.е рН раствора.

   _{-1    -2    -3     -4     -5 -6    -7   -8       -9  -10 -11  -12   -13  -14}

[H] 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10  10

 

 pH 1 2 3  4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

                            

      Сильно      Слабо               Слабо          Сильно

       кислая      кислая       щелочная      щелочная

 

Каждый индикатор меняет свою окраску в определенных границах рН раствора. Эти крайние значения рН раствора между которыми наш глаз замечает изменение окраски индикатора, называется интервалом превращения индикатора.

Назв. идкикатора	Интер. превр	среда кислая	щелочная
м/ор	3,1-4,4	розовый	желтый
м/кр	4,4-6,2	красный	желтый
нейтр/кр	7 -8	красный	желтый
ф/ф	8,2 -10	бесцветный	малиновый
т/ф	9-10,5	бесцветный	синий

 

Точность анализа зависит от правильно выбранного индикатора при этом необходимо учитывать: 1) рН превращения индикатора

                                     2) рН момента эквивалентности.

 

Выбор индикатора

В методе нейтрализации различают 3 случая титрования:

1. Сильная кислота титруется сильной щелочью и наоборот.

NaOH + HCl → NaCl + H2O.

В конце титрования образуется хлорид натрия, гидролизу не подвергается.

В точке эквивалентности среда нейтральная, поэтому подойдет индикатор нейтр/кр, но практически при таком титровании можно взять любой индикатор.

Если титрант кислота, то избыточная капля титранта создает кислую среду, и поэтому подходит индикатор м/ор и м/кр.

Если титрант щелочь, то избыточная капля титранта создает щелочную среду и подойдут индикаторы ф/ф и т/ф.

 

2. Слабая кислота титруется сильной щелочью.

СН3СООН + NaOH → СН3СООNa + H2O

В конце титрования образуется соль СН3СООNa подвергается гидролизу по аниону, поэтому в точке эквивалентности среда щелочная и можно взять т/ф и ф/ф.

 

3. Слабое основание титруется сильной кислотой.

NH4OH +HC1→ NH4Cl + H2O 

В конце титрования образуется соль NH4Cl, подвергается гидролизу по катиону. В точке эквивалентности среда будет кислой. Подойдут индикаторы м/ор и м/кр.

 

Лекция № 13