Кривая титрования раствора соли слабого электролита

Рассмотрим в качестве примера кривую титрования раствора соды. Так как ионы слабой угольной кислоты связывают катионы Н⁺, карбонатные растворы можно титровать кислотами. Нейтрализация протекает в две ступени, соответственно, на кривой титрования выделяют две эквивалентные точки. Результаты расчёта титрования аликвоты объёмом 10 мл 0,1 M раствора соды 0,1 M соляной кислотой приведены ниже.

Расчёт кривой титрования 10 мл 0,1 М раствора карбоната натрия 0,1 н. соляной кислотой:

V NaOH, мл	Система	Расчётная формула	рН
	Гидролизующаяся соль Na2CO3		11,66

 

V NaOH, мл	Система	Расчётная формула	рН
	Титрование соды по первой ступени.	Буферный раствор H2CO3 + NaHCO3	10,93
	10,33
	9,96
	9,38
9,5	9,05
	Первая точка эквивалентности V Э,1 = 10 мл, V Σ1 = 20 мл	Гидролиз NaHCO3	8,34
	Титрование соды по второй ступени.	Буферный раствор NaHCO3 + Na2CO3	7,30
	6,95
	6,35
	5,98
	5,40
19,5	5,07
	Вторая точка эквивалентности V Э,2 = 20 мл, V Σ,2 = 30 мл	Раствор Н2CO3	3,91
	Избыток соляной кислоты		2,71
	2,41
	2,04
	1,91
	1,78

Кривая титрования соды кислотой

На кривой титрования выделяются две эквивалентные точки. Скачки рН в них невелики, менее 2 единиц. Первую точку эквивалентности можно определить по обесцвечиванию фенолфталеина при рН=8,3, вторую – по переходу окраски метилового оранжевого из жёлтой в красную в области рН около 3,7.

Окислительно-восстановительное титрование

Аналитическая реакция – окислительно-восстановительная. В зависимости от титранта можно выделить следующие виды редоксиметрии:

Перманганатометрия – титрование раствором KMnO₄ в кислой среде. Восстановление титранта протекает по реакции:

,

в ходе которой малиновый раствор перманганата обесцвечивается. От первой избыточной капли титранта появляется розовая окраска, по которой отмечают эквивалентную точку.

Дихроматометрия – титрование раствором K₂Cr₂O₇ в кислой среде. Дихромат калия восстанавливается по реакции:

.

Ванадатометрия – титрование кислым раствором ванадата аммония по реакции:

.

Йодометрия – титрование раствором йода. Часто применяют метод обратного титрования – к аликвоте пробы добавляют избыток титрованного раствора йода, а затем оттитровывают избыточный йод раствором тиосульфата натрия.

Восстановительное титрование растворами соли Мора, как часто называют сульфат железа (2+), тиосульфата натрия и др.

При расчёте результатов окислительно-восстановительного титрования нормальные концентрации титранта и определяемого элемента выражают в электрохимических эквивалентах на литр. Электрохимический эквивалент равен молярной массе соединения, делённой на число электронов в полуреакции его восстановления или окисления. Например, электрохимический эквивалент перманганата калия равен молярной массе, делённой на 5, тогда как химический эквивалент этого соединения в обменной реакции равен его молярной массе.

Комплексонометрия

Аналитическая реакция – связывание определяемого элемента в растворимый комплекс. В качестве титрантов используют органические комплексоны с несколькими функциональными группами в молекуле, которые образуют с катионами металлов пяти- или шестичленные гетероциклы, называемые хелатами. Наиболее распространённый комплексон – дигидроэтилендиаминтетраацетат натрия, имеющий техническое название трилон Б. Формула трилона Б следующая:

Образующийся в результате диссоциации в растворе анион дигидроэтилендиаминтетраацетата H₂Tr^2- реагирует с катионами металлов по уравнению:

.

Как следует из уравнения реакции, она протекает не в эквивалентных, а в молярных соотношениях: 1 моль определяемого элемента на один моль трилона Б. Поэтому для расчёта результатов используют не нормальные, а молярные концентрации.

Индикаторы трилонометрического титрования – это слабые окрашенные органические кислоты, образующие с катионами металлов комплексы, менее устойчивые, чем комплексы с трилоном Б. При добавлении индикатора раствор окрашивается за счёт образования металл-индикаторного комплекса:

.

С индикатором связана малая часть катионов металла. Остальные катионы определяемого элемента в ходе титрования постепенно связываются в комплекс с трилоном. Когда все свободные катионы металла будут связаны с трилоном, он вытеснит индикатор из неустойчивого металл-индикаторного комплекса:

.

В результате окраска раствора изменяется, что позволяет установить эквивалентную точку.