Кислотно основное титрование реферат

Обновлено: 02.07.2024

Кислотно-основное титрование (нейтрализация) ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Балтийский Федеральный Университет им. И. Канта Реферат Дисциплина: аналитическая химия на тему: Кислотно-основное титрование (нейтрализация) Калининград 2011

Содержание Введение Кислотно-основное титрование (нейтрализация)

Заключение

Список использованных источников

Введение

Титриметрический или объемный метод анализа является одним из методов количественного анализа. В основе этого метода лежит точное измерение объемов растворов двух веществ, реагирующих между собой. Количественное определение с помощью титриметрического метода анализа выполняется довольно быстро, что позволяет проводить несколько параллельных определений и получать более точное среднее арифметическое.

Итак, титриметрический анализ (титрование) — методы количественного анализа в аналитической и фармацевтической химии, основанные на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. В титриметрическом методе анализа используются различные типы химических реакций. В зависимости от характера применяемой химической реакции различают следующие методы титриметрического анализа:

— кислотно-основное титрование, о котором речь пойдет в данной работе;

— осадительное титрование или осаждение;

— комплексонометрическое титрование или комплексонометрия;

— окислительно-восстановительное титрование или редоксиметрия.

Титрование — процесс определения титра исследуемого вещества. Титр раствора (от фр. titre— качество, характеристика) — способ выражения концентрации, применяемый, в основном, в аналитической химии. Обозначается заглавной латинской буквой T. Измеряется в г/мл (г/смі). Титрование производят с помощью бюретки, заполненной титрантом до нулевой отметки. Заполнение бюреток рабочим раствором производят через воронку или с помощью специальных приспособлений, если бюретка полуавтоматическая. Конечную точку титрования (Точка эквивалентности) обычно находят при помощи соответствующего индикатора или инструментально.

Индикаторы — это вещества, которые изменяют свое строение и физические свойства при изменении среды. В области точки эквивалентности индикатор изменяет свой цвет, образует осадок или вызывает какой-то другой наблюдаемый эффект, таким образом позволяют с известной степенью достоверности установить конечную точку титрования.

Кислотно-основное титрование (нейтрализация) В методах кислотно-основного титрования основной является реакция передачи протона от титранта титруемому веществу или, наоборот, от титруемого вещества к титранту. Метод кислотно-основного титрования основан на использовании реакции нейтрализации между кислотой и основанием с образованием малодиссоциирующих молекул воды Возможность применения кислотно-основного титрования определяется по общей константе равновесия кислотно-основной реакции, которая должна быть больше 108:

В зависимости от титранта различают ацидиметрическое и алкалиметрическое титрование. В методе ацидиметрии в качестве титрантов применяют сильные кислоты. Этим методом определяют сильные и слабые основания, соли слабых кислот и органических соединений, обладающих основными свойствами. В методе алкалиметрического титрования в качестве титрантов применяют сильные основания. Методом алкалиметрии определяют сильные и слабые кислоты, соли слабых оснований и органических соединений, обладающих кислыми свойствами.

Основными рабочими растворами в методе кислотно-основного титрования являются растворы сильных кислот или щелочей. Чаще всего кислоты HCl и H2SO4 и растворы щелочей NaOH и KOH. Так как эти вещества не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к стандартным веществам, из них готовят растворы приблизительной концентрации, которые затем стандартизируют.

В качестве стандартных веществ при установке точной концентрации кислот используют тетраборат натрия (буру) Na2B4O710H2O или безводный карбонат натрия Na2CO3. Для установки титра щелочей используют щавелевую кислоту H2C2O4 · 2H2O, янтарную кислоту H2C4H4O4, бензойную кислоту C6H5COOH и др.

В реакциях нейтрализации при титровании происходит постепенное изменение концентрации ионов водорода, а следовательно и рН раствора. Так как реакция нейтрализации не сопровождается каким-либо внешним эффектом, точку эквивалентности определяют по изменению окраски индикатора, который добавляют в титруемый раствор.

Затем по количеству израсходованного рабочего раствора и его нормальности можно вычислить содержание определяемого соединения в исследуемом растворе.

Кислотно-основные индикаторы — это довольно сложные органические вещества, слабые электролиты, обладающие кислотными или основными свойствами, у которых цвет недиссоциированных молекул отличается от цвета образуемых ими ионов. Существуют также и индикаторы, которые не являются ни кислотами, ни основаниями. Наиболее широко используются в анализе: метиловый оранжевый, фенолфталеин, лакмус, метиловый красный, тимолфталеин, бромтимоловый синий. Существуют одноцветные (фенолфталеин) и двухцветные (метиловый оранжевый, лакмус) индикаторы.

Индикаторы, обладающие свойством присоединять протоны, называют основными индикаторами (IndOH). Такие индикаторы диссоциируют по схеме

IndOH + H+ Ind+ + H2O

Индикаторы, обладающие свойством отдавать протоны, называют кислотными индикаторами (HInd). Если упрощенно обозначить молекулы фенолфталеина через HInd, а анионы его — через Ind-, то можно записать следующее уравнение:

Бесцветная — малиновая Достаточно к раствору, содержащему фенолфталеин, прибавить немного щелочи, как введенные ОН—ионы станут связывать Н±ионы с образованием малодиссоциирующих молекул Н2О. Равновесие диссоциации индикатора сместится вправо, и накопление анионов Ind — вызовет окрашивание раствора в малиновый цвет. Наоборот, если к раствору фенолфталеина прилить несколько капель кислоты, то будет подавляться диссоциация молекул индикатора. Равновесие сместится влево, и раствор обесцветится.

Для объяснения изменения окраски индикаторов имеется несколько теорий, например теория Оствальда и хромофорныя теория.

Теория Оствальда была предложена в 1891 г. Согласно этой теории, каждый рН-индикатор должен диссоциировать как слабая кислота или слабое основание;кроме того, один из ионов, образующихся при диссоциации индикатора, должен быть окрашенным, причем его окраска должна быть другая, чем окраска недиссоциированной молекулы.

Согласно хромофорной теории молекулы кислотно-основных индикаторов содержат так называемые хромофоры (носители цветности), т. е. особые группы атомов с сопряженными двойными связями и неподеленными парами электронов. К хромофорным группам относятся азогруппа Ї N = NЇ, нитрозогруппа Ї N = О, нитрогруппа, хинойдная группировка.

При изменении рН раствора или при диссоциации хромофоры могут перегруппировываться. Перемена окраски у индикаторов — результат изменений в их внутреннем строении. У одноцветных индикаторов это связано с появлением или исчезновением хромофоров. У двухцветных индикаторов эти изменения обусловлены превращением одних хромофоров в другие, имеющих различную окраску. Этот процесс называется таутомерией.

Переход из одной таутомерной формы в другую происходит под действием ионов Н+> и ОН-, поскольку одна из форм индикатора является слабой органической кислотой или слабым органическим основанием. На окраску индикаторов влияет также присутствие в соединениях других группировок, называемых ауксохромами. К ним относятся группыOH, -NH2, -OCH3, -N (CH3)2 и т. д. Ауксохромы сами не сообщают окраску индикаторам, но обладают свойством усиливать действие хромофоров, повышать интенсивность вызываемой ими окраски.

Таким образом, в растворах кислотно-основных индикаторов одновременно происходят как равновесные процессы, обусловленные диссоциацией молекул, так и равновесные процессы, связанные с внутримолекулярной группировкой.

Каждый индикатор характеризуется так называемым интервалом перехода окраски. Интервалом перехода индикатора называют тот промежуток между двумя значениями рН, в котором происходит изменение его окраски. Например, изменение окраски фенолфталеина происходит в интервале рН от 8,0 до 10,0; интервал перехода метилового оранжевого находится в пределах рН от 3,1 до 4,4. Внутри этого интервала окраска его постепенно изменяется из розовой в желтую. Поэтому при титровании одного и того же раствора, но с разными индикаторами получаются различные результаты. Многие индикаторы меняют окраску в точке нейтральности, т. е. не при рН 7,0, а в слабокислой или слабощелочной среде.

Значение рН, лежащее внутри интервала перехода индикатора, при котором практически заканчивают титрование, называют показателем титрования, или точкой конца титрования этого индикатора. Показатель титрования — это значение рН, при котором наиболее ярко изменяется окраска индикатора. Другими словами, показатель титрования это величина рН, до которой титруют раствор с данным индикатором.

Свойство молекул различных индикаторов диссоциировать в нейтральной среде характеризуется константами диссоциации. Например, у метилового оранжевого, у фенолфталеина .

Взаимосвязь между константой диссоциации индикатора и значением рН, где происходит изменение его окраски, можно вывести из общих соображений диссоциации индикатора для равновесных концентраций:

Неправильный выбор индикатора может исказить результат анализа. Чтобы этого не произошло, необходимо в каждом определении представлять, каким образом происходит изменение рН в процессе титрования, в какой среде лежит точка эквивалентности, как резко изменяется рН вблизи точки эквивалентности. Эти процессы описывают кривые титрования.

Кривые титрования — это графическое представление процесса нейтрализации, изображающее изменение рН титруемого раствора в зависимости от объема добавленного титранта. Вблизи точки эквивалентности происходит резкое изменение рН раствора, называемое скачком рН. Скачок рН зависит от концентрации тируемого раствора и титранта, температуры раствора. При титровании также необходимо учитывать силу кислот и оснований.

Титрование различных кислот и оснований должно проводиться до определенных значений рН раствора. Для правильного определения точки эквивалентности нужно выбирать индикатор, у которого значение показателя титрования было как можно ближе к значению рН раствора в точке эквивалентности и совпадало со скачком на кривой титрования.

В зависимости от относительной силы кислот и оснований, участвующих в реакции, различают различные случаи титрования, каждый из которых описывается собственной кривой титрования. При построении кривых титрования выделяют следующие основные области расчета рН:

a. расчет рН до начала титрования;

b. в процессе титрования до точки эквивалентности;

c. в точке эквивалентности;

d. после достижения точки эквивалентности.

Ниже будут рассмотрены четыре типа построения кривых титрования:

1.титрование сильных кислот сильным основанием;

2. титрование слабых кислот сильным основанием;

3. титрование сильных оснований сильными кислотами;

4 титрование слабых оснований сильными кислотами.

1. При титровании сильной кислоты сильным основанием в точке эквивалентности образуется соль, которая не подвергается гидролизу, поэтому рН раствора в точке эквивалентности совпадает с рН чистой воды и равен 7. В этом случае точка нейтральности совпадает с точкой эквивалентности. Скачок титрования сильной кислоты сильным основанием находится в пределах от 4,3 до 9,7 рН (при концентрации реагирующих веществ 0,1 моль/л). Поскольку рН в точке эквивалентности равен 7, то в качестве индикатора можно использовать лакмус (рН лакмуса равно 7).

Для фиксирования точки эквивалентности в данном случае могут быть также использованы индикаторы: метиловый оранжевый (рТ = 4) и фенолфталеин (рТ = 9). При титровании интервалы перехода этих индикаторов попадают в область скачка рН на кривой титрования. Изменение окраски этих индикаторов происходит при объемах добавленной щелочи (99,9 мл и 100,1 мл), очень близких к объему, который соответствует точке эквивалентности Рис 1. Кривые титрования:

а — кривая титрования 10,0 мл 0,1 М HCl раствором 0,1 М NaOH;

б — кривая титрования 10,0 мл 0,1 М NaOH раствором 0,1 М HCl

2. При титровании слабой кислоты сильным основанием вид кривой титрования зависит еще и от константы диссоциации кислоты. В данном случае точка эквивалентности не совпадает с точкой нейтральности.

Точка эквивалентности смещается в сторону более высоких значений рН (в щелочную область) из-за гидролиза соли, образующейся в точке эквивалентности. Скачок титрования уменьшается (7,7 — 10,0) и будет тем меньше, чем слабее титруемая кислота. При титровании слабой кислоты сильным основанием из рассмотренных в предыдущем случае индикаторов может быть использован только фенолфталеин. Кроме того, в данном случае могут быть использованы и такие индикаторы, как феноловый красный и тимолфталеин.

3. При титровании слабого основания сильной кислотой в точке эквивалентности образуется соль, гидролиз которой протекает по катиону. Поэтому при титровании раствора аммиака соляной кислотой точка эквивалентности не совпадает с точкой нейтральности и смещается в кислую область (рН = 5,1). В этом случае точку эквивалентности можно определить с помощью индикаторов — метиловый оранжевый, метиловый красный или бромтимоловый синий.

4. При титровании слабой кислоты слабым основанием (и, наоборот) на кривой титрования получается маленький скачок титрования. Точка эквивалентности приближается к точке нейтральности. Значение константы равновесия реакции оказывается меньше чем 10. Поэтому титрование слабых кислот слабыми основаниями не используют.

Таким образом, с помощью кривых титрования, по известному скачку титрования и интервалу перехода индикатора, можно подобрать индикатор, подходящий для данного титрования.

Заключение

Итак, метод кислотно — основного титрования (нейтрализация) является одним из методов количественного анализа в аналитической и фармацевтической химии, основанные на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. Метод кислотно-основного титрования основан на использовании реакции нейтрализации между кислотой и основанием с образованием малодиссоциирующих молекул воды. В реакциях нейтрализации при титровании происходит постепенное изменение концентрации ионов водорода, а следовательно и рН раствора. Так как реакция нейтрализации не сопровождается каким-либо внешним эффектом, точку эквивалентности определяют по изменению окраски индикатора, который добавляют в титруемый раствор.

Кислотно-основные индикаторы — это сложные органические вещества, слабые электролиты, обладающие кислотными или основными свойствами, у которых цвет недиссоциированных молекул отличается от цвета образуемых ими ионов. Каждый индикатор характеризуется так называемым интервалом перехода окраски. Интервалом перехода индикатора называют тот промежуток между двумя значениями рН, в котором происходит изменение его окраски.

Значение рН, лежащее внутри интервала перехода индикатора, называют показателем титрования, или точкой конца титрования. Показатель титрования — это значение рН, при котором наиболее ярко изменяется окраска индикатора.

Для правильного выбора индикатора необходимо представлять, каким образом происходит изменение рН в процессе титрования, в какой среде лежит точка эквивалентности, как резко изменяется рН вблизи точки эквивалентности. Эти процессы описывают кривые титрования. Кривые титрования — это графическое представление процесса нейтрализации, изображающее изменение рН титруемого раствора в зависимости от объема добавленного титранта.

В данной работе рассмотрены четыре типа построения кривых титрования:

1.титрование сильных кислот сильным основанием;

2. титрование слабых кислот сильным основанием;

3. титрование сильных оснований сильными кислотами;

4 титрование слабых оснований сильными кислотами.

Список использованных источников

1. В. П. Зенчик Аналитическая химия. — М.: Медицина, 1971 — 335 с.

2. Е. Н, Калюкова Титриметрические методы анализа: учеб. пособие для студ. нехимич. специальностей тех. вузов. — Ульяновск: УлГТУ, 2008 — 108 с

3. М. Э. Полеес , И. Н. Душечкина Аналитическая химия. — М.: Медицина, 1987 — 400с.

4. В. Д. Пономарев Аналитическая химия: учебник для фармацевтов и факультетов мед. ин-тов. — М.: Высшая школа, 1982 — 288 с.

Для титриметрических определений широко используют реакции в растворах между кислотами и основаниями. В классической химии реакцию между кислотой и основанием с образованием соли и воды называют реакцией нейтрализации и соответственно сам метод называют методом нейтрализации. Обратимся к хорошо известной реакции нейтрализации:
Na OH+ HCl=NaCl+H2O

Содержание

1.Введение…………………………………………………………………………3
2.Стандартные растворы ………………………………………………………3-4
3. Точка эквивалентности и конечная точка титрования………………………4
4. Индикаторы в методе кислотно-основного титрования…………………5-6
А) Ионная теория
Б) Хромофорная теория
5.Выбор индикатора……………………………………………………………6-7
6.Заключение………………………………………………………………………7
7.Список используемой литературы………

Вложенные файлы: 1 файл

реферат кислотно-основное титрование.docx

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Колледж Таврического национального университета им. В. И. Вернадского

Реферат на тему:

3. Точка эквивалентности и конечная точка титрования………………………4

4. Индикаторы в методе кислотно-основного титрования…………………5-6

А) Ионная теория

Б) Хромофорная теория

7.Список используемой литературы……………………………………………8
Введение

Na OH+ HCl=NaCl+H2O

Напишем ее в ионной форме:

В действительности подобный процесс не может паротекать, так как ион Н + или протон не существует в растворе в свободном состоянии.

Второй продукт правой части равенства реакции нейтрализации - соль может в водних рас творах не только быть нейтральной, но и проявлять как кислотные, так и основные способы. Например, Na2CO3 ведет себя как основание, а NaНSO4 – как кислота. Эти противоречия исключаются теорией Бренстеда.

Рабочими растворами метода являются растворы сильных кислот или сильных оснований. В зависимости от титранта метод кислотно-основного титрования подразделяют на ацидиметрию, если титрантом является раствор кислоты, и алкалиметрию, если титрантом является раствор основания.

Титрование сильным электролитом слабого электролита в анализе не находит применения.

В практике кислотно-основного титрованияиз кислот чаще всего используют стандартные растворы хлорводородной, серной, и хлорной кислот. В большинстве случаев используют растворы HCl. Серную и хлорную кислоты применяют тогда, когда прибегают к кипячению концентрированных растворов. Азотная кислота относительно нестойкая, но находит применение при определении фосфора. Исходными веществами для установки Титра НСl служат карбонат натрия, тетраборат натрия и оксид ртути.

Растворы HCI, HNО3 и H2SО4 с точной концентрацией можно получить, если взять точную навеску соответствующей соли (NaCl, KNО3, K2SО4), растворить в воде и пропустить в подготовленную колонку с катионитом в Н + - форме. Из колонки вытекает эквивалентное количество HCI, HNО3 или H2SО4, которые собирают в мерную колбу и разбавляют водой до метки. Разработана методика получения стандартного раствора НС1 путем растворения навески хлороводородной кислоты, кипящей при постоянной температуре.

Из титрованных растворов щелочей чаще всего применяют раствор NaOH, реже — КОН. Эти растворы часто содержат карбонат-ионы и всегда поглощают из воздуха СО2. Различие между NaOH и КОН состоит в том, что концентрированные растворы NaOH не растворяют Na2CО3, тогда как концентрированные растворы КОН сравнительно хорошо растворяют К2СО3. Титр раствора едкой щелочи можно установить по титрованному раствору кислоты или же по исходным веществам. Основными исходными веществами для установки титра оснований являются дифталат калия С6Н4 (СООН) COOK, щавелевая кислота Н2С2О4*2Н2О, оксалат натрия Na2C2О4, бензойная кислота С6Н5 — СООН, янтарная кислота Н2С4Н4О4, сульфаминовая кислота NH2 — SО3H (в растворе H3N — SО3). Последняя является сильной кислотой.

Точка эквивалентности и конечная точка титрования.

Согласно правилу эквивалентности титрование необходимо продолжать до тех пор, пока количество прибавленного реагента не станет эквивалентным содержанию определяемого вещества. Наступающий в процессе титрования момент, когда количecтвo стандартного раствора реагента (титранта) становится теоретически строго эквивалентным количеству определяемого вещества согласно определенному уравнению химической реакции, называют точкой эквивалентности.

Точку эквивалентности устанавливают различными способами, например по изменению окраски индикатора, прибавляемого в титруемый раствор. Момент, при котором происходит наблюдаемое изменение цвета индикатора, называют конечной точкой титрования. Очень часто конечная точка титрования не совсем совпадает с точкой эквивалентности. Как правило, они отличаются друг от друга не более чем на 0,02-0,04 мл (1-2 капли) титранта. Это то количество титранта, которое необходимо для взаимодейcтвия с индикатором.

Индикаторы в методе кислотно-основного титрования

В методах кислотно-основного титрования для определения конечной точки титрования используют кислотно-основные индикаторы.

Кислотно-основные индикаторы - это органические вещества, способные видимо и обратимо изменять свою окраску в растворе при изменении рН среды. Существуют различные теории индикаторов, каждая из которых по-своему объясняет поведение кислотно-основных индикаторов в кислых и

Ионная и хромофорная теории

На основе теории электролитической диссоциации Оствальд в 1894 г. создал ионную теорию индикаторов. По этой теории кислотно-основные индикаторы рассматривают как слабые органические кислоты, основания и амфотерные соединения, у которых цвет недиссоциированных молекул и ионов имеет различную окраску.

Индикаторы-кислоты диссоциируют по уравнению:

Индикаторы-основания диссоциируют по уравнению:

По современным представлениям изменение окраски индикаторов нельзя объяснить только ионной реакцией. Ионные реакции являются мгновенными, а изменение окраски во многих случаях протекает сравнительно медленно. Поэтому допускают, что изменение окраски связано с изменением структуры индикаторов. Недостаточность теории Оствальда явилась толчком к созданию хромофорной теории. Кроме того, еще до создания ионной теории была установлена связь между цветом и структурой органических соединений. Молекулы окрашенных веществ содержат ненасыщенные группы атомов. Эти группы были названы хромофорными группами. К хромофорным группам относят:

-CH =N =C = O >C=C теории, которые дополняют друг друга.

В настоящее время изменение окраски как индикаторов, так и вообще органических соединений связывают с изменением π-электронной системы молекул окрашенных веществ. Если электроны в молекуле могут более свободно перемещаться, то такое соединение способно поглощать более длинные волны.

Поглощение света является следствием изменений в электронных системах молекул индикаторов. Эти изменения объясняют окраску не только кислотно-основных, но и окислительно- восстановительных, адсорбционных и комплексометрических индикаторов.

1.При титровании сильной кислоты сильным основанием резкий скачок наблюдается в интервале рН 4,3—9,7. В этот промежуток укладываются полностью или частично интервалы перехода следующих индикаторов: метиловый оранжевый, метиловый красный,

2. При титровании слабых кислот сильными основаниями применяют индикаторы, меняющие окраску в щелочной области, так как резкий скачок титрования наблюдается в интервале рН 7,74—10. В этот скачок полностью или частично укладываются интервалы перехода фенолового красного, фенолфталеина, тимолфталеина. При использовании фенолфталеина для удаления СО2 раствор рекомендуется прокипятить вблизи точки эквивалентности. Индикаторы с интервалом перехода в кислой области (например, метиловый оранжевый) здесь, неприменимы.

Кислоты с константой диссоциации меньше 10 не могут быть удовлетворительно оттитрованы.

3. При титровании слабых оснований сильными кислотами применяют индикаторы, меняющие окраску в кислой области. Резкий скачок титрования наблюдается в этом случае в интервале рН 4—6,25.

В этот скачок полностью или частично укладываются интервалы переходаметилового красного, метилового оранжевого, бромтимолового синего.Здесь неприменимы индикаторы с интервалом перехода в щелочной области, как фенолфталеин и др.

Метод кислотно-основного титрования нашел широкое применение для определения сильных и слабых кислот и оснований, многих солей, оксидов. Проводят также определение азота, фосфора, бора. Возможности метода кислотно-основного титрования были значительно расширены использованием неводных сред. На кислотно-основных реакциях основано определение многих органических функциональных групп.

Список используемой литературы:

1.Пискарева С.К., Барашков К.М., Ольшанова К.М. Аналитическая химия - М.: Высшая школа.-1994.-384с.

2.Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии, перевод с английского языка. Т.1.:М.,1979.

В основе метода лежит реакция взаимодействия Н+ с ОН– с образованием воды - реакция нейтрализации (переход Р+ от титранта к определяемому веществу и наоборот).

Н₃О+ + ОН– Û 2Н₂О основное уравнение метода

В зависимости от применяемого рабочего раствора метод нейтрализации подразделяют на:

Ацидиметрию - титрант кислота.
Алкалиметрию - титрант основание.

Рабочими растворами метода являются раствор сильных кислот (HCl; H₂SO₄; УЧ 1/2 H₂SO₄);и сильных оснований (NaOH; KOH).

Эти соединения не отвечают требованиям, предъявляемым к стандартным веществам, поэтому титрованные растворы кислот и оснований готовят приблизительной концентрации и стандартизуют по установочным веществам путем титрования (способом пипетирования или способом отдельных навесок).

Для стандартизации растворов кислот в качестве установочных веществ используют соли , которые в водных растворах имеют щелочную реакцию среды: Na₂CO₃, Na₂C₂O₄, Na₂B₄O₇x10H₂O

Для стандартизации растворов щелочей в качестве установочных веществ используют органические кислоты или их соли:

а также стандартизованный раствор HCl или H₂SO₄

HCl + KOH ® HCl + H₂O

В результате реакции нейтрализации образуются молекулы воды и, следовательно, при титровании происходит изменение рН, которое не сопровождается видимым аналитическим эффектом. Поэтому возникает вопрос, как закончить титрование, т.е. найти способ индикации.

Для фиксирования точки эквивалентности в кислотно-основном титровании используют:

Инструментальные способы (потенциометрическое титрование).
Химические способы (индикаторы).

Кислотно-основные (рН - индикаторы) органические кислоты или основания, изменяющие свою окраску при нейтрализации кислоты или основания в точке эквивалентности или вблизи нее.

Требования, предъявляемые к ним:

Изменение окраски индикатора должно проходить в узком интервале рН.
Окраска должна изменяться резко и близи точки эквивалентности.
Окраска должна быть интенсивной.
Изменение окраски должно быть обратимым.
Количество рабочего раствора, изменяющего окраску индикатора должно быть небольшим, чтобы не искажались результаты анализа.

Причина изменения окраски индикатора при титровании долго не находила объяснения.

И только в 1894 г. Освальд на основе теории электролитической диссоциации Арреуниуса создал ионную теорию индикаторов, согласно которой кислотно-основные индикаторы представляют собой слабые органические кислоты HInd или основания IndOH, диссоциирующие в растворах, причем окраски молекулярной и ионной формы различны.

IndOH Û Ind + + ОН –

Лакмус: красный ¬¾ синий

Фенолфталеин: бесцветный ¾® малиновый

Достоинством этой теории явилось то, что на основе количественных изменений (концентраций) она объяснила появление нового качества (изменение окраски).

Но в то же время не дала ответа на вопрос - почему при изменении окраски изменяется и структура индикатора.

Следующим этапом явилась хромофорная теория индикаторов Ганча, созданная на основе теории цветности органических соединений, по которой окраска органических веществ объясняется наличием в их структуре определенных функциональных групп, называемых хромофорами (содержащих обычно двойные связи):

ксенон азогруппа карбонил нитрогруппа

а также ауксохромов, которые углубляют, усиливают окраску:

По Ганчу, изменение окарски индикатора объясняется изменением его структуры за счет внутримолекулярной перегруппировки, которая является обратимой и называется таутомерной изомерией.

в кислой среде среда

Таким образом, в зависимости от рН среды в растворе присутствуют две таутомерные формы индикатора, они могут быть той или иной формы.

В процессе развития науки обе теории объединены в единую ионно-хромоформную теорию индикаторов, по которой кислотно-основные (рН) - индикаторы - это органические вещества кислотного или основного характера, являющиеся слабыми электролитами, которые при строго определенном значении рН среды сдвигают свое равновесие диссоциации в сторону накопления ионной или молекулярной форм и одновременно претерпевают внутримолекулярную перегруппировку, в связи с чем меняют свою окраску.

желтая форма красная форма

в щелочной среде в кислой среде

бесцветная малиновая хиноидная форма

лактонная форма в щелочной среде

Кислотно-основные индикаторы характеризуются определенным интервалом перехода окраски, поскольку изменение окраски их происходит в узком интервале рН, зависит от природы самого индикатора и не зависит от природы регулирующих кислот и оснований.

Для титриметрического анализа важны две количественные характеристики: интервал рН измерения окраски и показатель титрования. Рассмотрим обе характеристики.

Значение рН, при котором происходит наиболее резкое изменение окраски индикатора и заканчивается титрование, называется показателем титрования рТ (находится обычно в середине интервала перехода окраски, постоянен для индикатора).

Для усиления контрастности перехода окраски используют смешанные индикаторы: метилоранж + метиленовый синий (2, 5, 1) → зеленый → фиолетовый.

На показания индикатора могут влиять следующие факторы:

Температура. При ее изменении меняется константа ионизации и соответственно, рТ.
Присутствие неэлектролитов (органические растворители, белковых веществ), которые вызывают изменение К_н титруемых кислот и оснований, изменяя их действие на индикаторы.
Количество индикатора. Чем больше его концентрация, тем медленнее переход из одной формы в другую.
Порядок титрования. Например, с метилоранжем удобнее титровать основание кислотой, а не наоборот, так как намного четче переход окраски от желтого к красному, чем от красного к желтому.

Для точного установления точки эквивалентности в кислотно-основных методах необходимо правильно подобрать индикатор.

Правило выбора индикатора: рТ=рН_т.э., то есть необходимо выбрать индикатор с показателем титрования, равным рН точки эквивалентности. Ориентировочно можно подобрать индикатор эмпирическим путем, исходя из свойств продуктов реакции нейтрализации. Ваш продукт кислотного характера - требуется индикатор, меняющий окраску в кислой среде; если продукт основного характера - в основной среде.

СН₃СООН + NaOH Û CH₃COONa + H₂O рН > 7

фенолфталеин от бесцветной к розовой (рТ = 9)

метилоранж от желтой к оранжевой (рТ = 4)

NaOH + HCl Û NaCl + H₂O рН = 7

бромтиоловый синий от синей к желтой (рТ = 7)

нейтральный красный от красной к желтой (рТ = 7)

Более точный выбор индикатора можно сделать по кривой титрования - график зависимости изменения рН раствора от объема добавленного титранта.

Кривая титрования дает возможность:

Проследить изменение рН в процессе титрорвания.
Изучить влияние концентраций реагирующих веществ и температуры на процесс титрования.
Установить конец титрования.
Правильно выбрать индикатор.

Для построения графика на оси абсцисс откладывают количество добавляемого титрованного раствора, на оси ординат - значение рН, соответствующее данной точке титрования.

Значение рН находят по формуле расчета рН в водных растворах кислой и оснований, буферных смесей и гидролизующих солей.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Балтийский Федеральный Университет им. И.Канта Реферат

Дисциплина: аналитическая химия

на тему: Кислотно-основное титрование (нейтрализация) Калининград 2011

Кислотно-основное титрование (нейтрализация)

Список использованных источников Введение Титриметрический или объемный метод анализа является одним из методов количественного анализа. В основе этого метода лежит точное измерение объемов растворов двух веществ, реагирующих между собой. Количественное определение с помощью титриметрического метода анализа выполняется довольно быстро, что позволяет проводить несколько параллельных определений и получать более точное среднее арифметическое.

Итак, титриметрический анализ (титрование) - методы количественного анализа в аналитической и фармацевтической химии , основанные на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. В титриметрическом методе анализа используются различные типы химических реакций. В зависимости от характера применяемой химической реакции различают следующие методы титриметрического анализа:

кислотно-основное титрование, о котором речь пойдет в данной работе;

осадительное титрование или осаждение;

комплексонометрическое титрование или комплексонометрия;

окислительно-восстановительное титрование или редоксиметрия.

Титрование - процесс определения титра исследуемого вещества. Титр раствора (от фр. titre- качество, характеристика) - способ выражения концентрации , применяемый, в основном, в аналитической химии . Обозначается заглавной латинской буквой T. Измеряется в /мл (г/см³). Титрование производят с помощью бюретки, заполненной титрантом до нулевой отметки. Заполнение бюреток рабочим раствором производят через воронку или с помощью специальных приспособлений, если бюретка полуавтоматическая. Конечную точку титрования (Точка эквивалентности ) обычно находят при помощи соответствующего индикатора или инструментально.

Индикаторы - это вещества, которые изменяют свое строение и физические свойства при изменении среды. В области точки эквивалентности индикатор изменяет свой цвет, образует осадок или вызывает какой-то другой наблюдаемый эффект, таким образом позволяют с известной степенью достоверности установить конечную точку титрования.

Кислотно-основное титрование (нейтрализация)

В методах кислотно-основного титрования основной является реакция передачи протона от титранта титруемому веществу или, наоборот, от титруемого вещества к титранту. Метод кислотно-основного титрования основан на использовании реакции нейтрализации между кислотой и основанием с образованием малодиссоциирующих молекул воды Возможность применения кислотно-основного титрования определяется по общей константе равновесия кислотно-основной реакции, которая должна быть больше 108: илиВ зависимости от титранта различают ацидиметрическое и алкалиметрическое титрование. В методе ацидиметрии в качестве титрантов применяют сильные кислоты. Этим методом определяют сильные и слабые основания, соли слабых кислот и органических соединений, обладающих основными свойствами. В методе алкалиметрического титрования в качестве титрантов

Содержание

Введение - 3 стр.
Кислотно-основное титрование. Основное понятие - 5 стр.
Методы кислотно-основного титрования - 5 стр.
Индикаторы в методе кислотно-основного титрования - 7 стр.
Титрование сильной кислоты сильным основанием - 10 стр.
Титрование слабой кислоты сильным основанием - 12 стр.
Титрование сильной кислоты слабым основанием - 12 стр.
Титрование слабой кислоты слабым основанием - 12 стр.
Метод кислотно-основного титрования в неводных средах - 13 стр.
Заключение – 15 стр.
Литература - 17 стр.

Прикрепленные файлы: 1 файл

реферат Кислотно-основное титрирование.docx

Применение кислотно-основного титрования в фармпрактике

Содержание – 2 стр.

Введение - 3 стр.

Кислотно-основное титрование. Основное понятие - 5 стр.
Методы кислотно-основного титрования - 5 стр.
Индикаторы в методе кислотно-основного титрования - 7 стр.
Титрование сильной кислоты сильным основанием - 10 стр.
Титрование слабой кислоты сильным основанием - 12 стр.
Титрование сильной кислоты слабым основанием - 12 стр.
Титрование слабой кислоты слабым основанием - 12 стр.
Метод кислотно-основного титрования в неводных средах - 13 стр.

Заключение – 15 стр.

Литература - 17 стр.

Объектами фармацевтического анализа являются не только медикаменты, но и лекарственное сырье, используемое для изготовления различных фармацевтических препаратов, от степени чистоты которого зависит качество лекарственных средств.

Качество лекарственного препарата определяется установлением его подлинности, определением его чистоты и количественным содержанием чистого вещества в препарате. Определение всех этих показателей составляет суть фармацевтического анализа, результаты которого для каждого отдельного препарата должны строго соответствовать требованиям Государственной фармакопеи. Как правило, почти все лекарственные вещества содержат те или иные примеси посторонних веществ. Загрязнение лекарственных веществ различными примесями может не только снижать его терапевтический эффект, но и вызывать нежелательное побочное действие лекарства. Особенно опасны ядовитые примеси, которые могут вызвать отравление организма.

Причины возникновения примесей в лекарственных веществах могут быть различны и носят вполне закономерный характер. Это и плохая очистка исходного сырья, и побочные продукты синтеза, и механические загрязнения (остатки фильтрующих материалов — ткань, фильтровальная бумага, асбест и т. п.), остатки растворителей (спирт, вода и др.). Источником загрязнения лекарственных веществ могут быть примеси материалов, из которых сделана аппаратура, применяемая для изготовления препарата. Для фармацевтического анализа на современном этапе характерны исключительные темпы развития. Преимущественное развитие получают физико-химические и физические методы, которые в совокупности называют инструментальными методами анализа.

В современном фармацевтическом анализе стали широко применяться неводные растворители. Если раньше основным растворителем в анализе была вода, то теперь одновременно применяют и разнообразные неводные растворители (ледяную или безводную уксусную кислоту, уксусный ангидрид, диметил-формамид, диоксан и др.), позволяющие изменять силу основности и кислотности анализируемых веществ.

В последние годы в фармацевтический анализ вошли такие химические методы исследования, как титрование в неводных средах (кислотно-основные).

(Составитель доц., канд. хим. наук Л. Б. Сельдерханова)

В этих книгах авторами очень подробно были описаны методы кислотно-основного титрования, особенности каждого из них.

Цель: Проанализировать химический анализ кислотно-основное титрование

2) Выявить методы кислотно-основное титрование измерения.

3) Выявить как этот метод анализа применяется в фармпрактике

Кислотно-основное титрование. Основное понятие

Кислотно-основное титрование - это титриметрический метод анализа, основанный на взаимодействии кислот и оснований.

В основе кислотно-основного метода лежит реакция нейтрализации:

Этот метод применяется для количественного определения кислот и щелочей. При помощи метода нейтрализации проводят также ряд других титриметрических определений, связанных с реакцией нейтрализации, например определение некоторых солей, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами (Na CO , Na B O), или солей аммония. [1]

В зависимости от титранта (рабочего раствора) различают ацидиметрическое и алкалиметрическое титрование.

В ацидиметрии рабочим раствором являются растворы сильных кислот (обычно Н₂SO₄, НСl, HClO₄). Определяемые вещества - сильные и слабые

основания, соли слабых кислот, растворы которых, вследствие гидролиза,

имеют щелочную реакцию. Рабочие растворы сильных кислот готовят из выпускаемых в промышленности концентрированных растворов. Точную концентрацию устанавливают по стандартным веществам: Na₂B₄O₇ · 10H₂O — тетраборат натрия (бура), Na₂CO₃ — карбонат натрия.

В алкалиметрии титрант - раствор сильного основания(обычно NaOH, КОН). Определяемые вещества - сильные и слабые кислоты, соли слабых оснований, растворы которых, вследствие гидролиза, имеют кислую реакцию. Рабочие растворы сильных оснований готовят по приближенной навеске. Точную концентрацию устанавливают по стандартным веществам: H₂C₂O₄ · 2H₂O — щавелевая кислота; Н₂С₄Н₄О₄ — янтарная кислота; КНС₈Н₄О₄ — гидрофталат калия. [4]

При титровании постепенно меняется концентрация ионов водорода Н + ,

т. е. pН раствора. В процессе титрования наступает такой момент, когда количества реагирующих веществ в растворе будут эквивалентны друг другу. В этот момент заканчивают титрование и измеряют затраченный объем рабочего раствора.

Для определения конца титрования используют кислотно-основные индикаторы (обычно метиловый оранжевый, метиловый красный, фенолфталеин).

Возможность применения кислотно-основного титрования и выбор индикатора определяют по кривым титрования, т. е. по зависимости pН раствора от объема добавленного титранта или от степени оттитрованности определяемого вещества. Значения pН титруемого раствора рассчитывают по формулам для расчета pH в растворах сильных и слабых кислот и оснований, буферных растворах, растворах гидролизующихся солей.

Точка эквивалентности и конечная точка титрования.

Индикаторы в методе кислотно-основного титрования

В методах кислотно-основного титрования для определения конечной точки титрования используют кислотно-основные индикаторы. Кислотно-основные индикаторы - это органические вещества, способные видимо и обратимо изменять свою окраску в растворе при изменении рН среды. Существуют различные теории индикаторов, каждая из которых по-своему объясняет поведение кислотно-основных индикаторов в кислых и щелочных средах.

Основные из них:

ионная теория,
хромофорная теория,
ионно-хромофорная теория.

Ионная теория индикаторов. В связи с тем, что кислотно-основные индикаторы представляют собой слабые кислоты или слабые основания, любой индикатор диссоциирует в растворе согласно уравнению:

Окраска раствора, в котором индикатор находится в молекулярной форме (HInd), отличается от окраски раствора, в котором индикатор находится в ионной форме (Ind - ). Так, молекулы фенолфталеина HInd бесцветны, а его анионы Ind - окрашены в малиновый цвет. Достаточно к раствору, содержащему фенолфталеин, прибавить 1-2 капли щелочи, как введенные ОН - -ионы станут связывать катионы Н + с образованием слабого электролита - молекул воды. При этом равновесие диссоциации индикатора сместится вправо, и накопление анионов Ind - вызовет окрашивание раствора в малиновый цвет.

Переход одной окраски, присущей молекулярной форме кислотно-основного индикатора, в другую, свойственную его ионной форме, происходит под влиянием Н + или ОН - -ионов, то есть зависит от рН раствора.

Хромофорная теория индикаторов. Поведение индикаторов, объясняемое ионной теорией индикаторов, дополняется хромофорной теорией индикаторов, согласно которой изменение окраски индикаторов связано с изменением структуры их молекул, внутримолекулярной перегруппировкой, вызываемой действием Н + или ОН - -ионов. По хромофорной теории в процессе изменения рН раствора меняется строение молекул кислотно-основных индикаторов. Это явление обусловливается бензоидно- хиноидной таутомерией. При изменении рН среды раствора или при диссоциации хромофоры могут перегруппировываться. Перемена окраски у индикаторов является результатом изменений в их внутреннем строении. У одноцветных индикаторов окраска изменяется в связи с появлением или исчезновением хромофоров. У двухцветных индикаторов эти изменения обусловлены превращением одних хромофоров в другие. [5]

Типичным одноцветным индикатором является фенолфталеин. При рН

Цветность органических соединений, согласно хромофорной теории, обусловливается не только хиноидной структурой молекул, но и присутствием в них других хромофорных группировок (-N=N-, -N02 , -NO, =С=С=, =С=О). При введении в молекулы органических веществ, содержащих хромофорные группы, ряда других групп - ауксохромов (-ОН, -Nh4 , -NHR, -NHR) происходит углубление цвета окрашенного вещества.

Ионно-хромофорная теория индикаторов. Согласно дополняющим друг друга ионной и хромофорной теориям, в растворах кислотно-основных индикаторов одновременно сосуществуют равновесия, обусловливаемые диссоциацией молекул, и равновесия, связанные с внутримолекулярными перегруппировками (ионно-хромофорная теория). Для кислотно-основных индикаторов наиболее характерными факторами, вызывающими изменение окраски, являются изменение соотношения количеств молекулярной и ионной форм индикатора, происходящее под влиянием кислот и щелочей, и появление или исчезновение хромофорных групп или же превращение одних хромофорных групп в другие.

Способность молекул различных индикаторов диссоциировать в нейтральной среде характеризуют константами диссоциации. Например, у метилового оранжевого Кa≈ 10 -4, у лакмуса Кa ≈ 10 -8, а у фенолфталеина Кa ≈ 10-9. Следовательно, фенолфталеин является наиболее слабой органической кислотой из этих индикаторов. [7]

Читайте также: