Построение кривых титрирования.
В ходе кислотно-основного титования с каждой порцией приливаемого титранта изменяется рН раствора. В точке эквивалентности рН достигает определённого значения. В этот момент времени титрование необходимо прекратить и измерить объём титранта, пошедший на титрование. Для определения рН в точке эквивалентности строят кривую титрования – график зависимости рН раствора от объёма прибавляемого титранта. Кривую титрования можно построить экспериментально, измеряя рН в различные моменты титрования, или рассчитать теоретически, используя формулы (2) или (3). Для примера рассмотрим титрование сильной кислоты HCl сильным основанием NaOH.
Таблица 1. Титрование 100мл 0,1М раствора HCl 0,1М раствором NaOH.
|
VNaOH (мл) |
nNaOH (моль) |
nHCl (моль) вступившее в реакцию. |
nHCl остающееся в растворе (моль) |
CHCl |
рH |
|
50,0 |
5,00 10-3 |
5,00 10-3 |
0,05 |
0.0500 |
1.3 |
|
90,0 |
9,00 10-3 |
9,00 10-3 |
1 10-2 |
0.0100 |
2.0 |
|
99,0 |
9,90 10-3 |
9,90 10-3 |
1 10-3 |
0.0010 |
3.0 |
|
99,9 |
9,99 10-3 |
9,99 10-3 |
1 10-4 |
0.0001 |
4.0 |
|
100,0 |
1,00 10-2 |
1,00 10-2 |
0 |
0 |
7.0 |
|
101,0 |
1,01 10-2 |
1,01 10-2 |
0 |
0 |
11 |
|
110 |
1,10 ×10-2 |
1,10 ×10-2 |
0 |
0 |
12 |
По мере прибавления щёлочи к раствору кислоты, происходит уменьшение количества кислоты и рН раствора увеличивается. В точке эквивалентности кислота полностью нейтрализована щёлочью и рН = 7. Реакция раствора нейтральная. При дальнейшем добавлении щёлочи рН раствора определяется избыточным количеством NaOH. При добавлении 101 и 110мл. раствора NaOH избыток щёлочи составляет соответственно 1 и 10 мл. Kоличество NaOH в этих двух точках, исходя из формулы молярной концентрации раствора равно соответственно 0.1 10-3 моль и 1 10-3моль
Исходя из формулы (3) для титруемого раствора с избытком щёлочи 1 и 10 мл. имеем значения рН соответственно 10 и 11. По рассчитанным значениям рН строим кривую титрования.
По кривой титрования видно, что в начале титрования рН раствора определяется присутствием в растворе соляной кислоты и слабо изменяется при добавлении раствора щёлочи. Вблизи точки эквивалентности происходит резкий скачок рН при добавлении очень малого количества щёлочи. В точке эквивалентности в растворе присутствует только соль и вода. Соль сильного основания и сильной кислоты гидролизу не подвергается и поэтому реакция раствора нейтральная рН = 7. Дальнейшее прибавление щёлочи приводит к увеличению рН раствора, которое также незначительно изменяется от объёма приливаемого титранта, как и в начале титрования. В случае титрования сильных кислот сильными основаниями и наоборот, точка эквивалентности совпадает с точкой нейтральности раствора.
При титровании слабой кислоты сильным основанием наблюдается несколько иная картина. Слабые кислоты в растворах диссоциируют не полностью и в растворе устанавливается равновесие..