Області переходу забарвлення деяких рН-індикаторів
Забарвлення кислотної форми
Забарвлення лужної форми
Область переходу рН
деякої фізичної властивості. Часто використовуються органічні барвники, забарвлення яких змінюється після досягнення кінцевої точки титрування (див. табл.1).
Розрахунок концентрації досліджуваного розчину, відповідно до закону еквівалентів, проводять за формулою:
деСекв 1 іСекв 2 – молярні концентрації еквівалента проби та титранту, відповідно, моль екв/л;V1 – відмірений обсяг проби, л;V2 – обсяг титранта, витрачений на титрування, л.
При визначенні концентрацій кислот і основ використовуютьметод кислотно-основного титрування, в основі якого лежить реакція нейтралізації:
У кислотному середовищі концентрація іонів водню Н + більша за концентрацію гідроксид-іонів ВІН , а в лужному середовищі, навпаки, менше. Для зручності характеристики середовища використовують поняттяводневого показникарН, чисельно рівного негативному десятковому логарифму молярної концентрації іонів водню в розчині:
рН = lg. (8)
Оскільки у водних розчинах добуток молярних концентрацій іонів водню та гідроксид-іонів:
= ,(9)
званеіонним добутком води, – величина постійна і приТ=298К=10 14 , у нейтральному середовищі рН = 7, у кислотному рН 7, в лужний рН 7.
Справжня точка еквівалентності кислотно-основного титрування відповідає рівності молярних концентрацій іонів водню Н+ та гідроксид-іонів ВІН:
=.
Реакція нейтралізації не супроводжується видимими змінами, наприклад, зміною фарбування розчину. Тому для фіксування точки еквівалентності використовують органічні барвники, структура та фарбування.яких від величини водневого показника рН [10].
Виконання роботи
Мета роботи: вивчення різних способів приготування розчинів заданої концентрації.
Запобіжні заходи при виконанні роботи:
1. Не торкатися руками гранул лугу! При взятті навішування речовину відбирати лише чистим шпателем.
2. Зливання та переливання розчинів проводити тільки за допомогою воронок.
3. Занурення ареометра в розчин повільно, поступово, притримуючи його пальцем біля стінки судини.
4. Розтин ампул фіксаналу робити лише за допомогою фабричних бойків, захищаючи руки від можливих порізів за допомогою рушника.
5. Працювати з твердим лугом тільки в захисних окулярах та рукавичках.
ДОСВІД 1. ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ДОЛІ РОЗЧИНЕНОЇ РЕЧОВИНИ ЩОДО ЩОДО ЩІЛЬНОСТІ РОЗЧИНУ
Отримайте завдання у викладача: приготувати з кристалічного гідроксиду натрію (NaOH) або калію (KOH) та води певну кількість (мл) розчину заданої викладачем концентрації.
Розрахувати необхідну для приготування заданого розчину кількість речовини гідроксиду натрію (NaOH) або калію (KOH) та розчинника води.
Зважити розраховану кількість гідроксиду натрію (NaOH) або калію (KOH) у попередньо зваженій склянці на технічних вагах з точністю до 0,01 г. (Обережно! Бережіть очі! Не торкатися руками гранул лугу!
Мірним циліндром відміряти необхідну кількість води, вилити воду в склянку і розчинити в ній луг, обережно перемішуючи розчин скляною паличкою. Охолодити розчин до температури навколишнього середовища.
Визначити щільність отриманого розчину.Для цього вприготований сухий (або ополоснутий приготованим розчином) циліндр налити розчин, обережно відпустити в ньогоареометртак, щоб він не торкався стінок циліндра, не тонув (торкався дна) і не спливав. Розподіл шкали ареометра, до якого він поринув у розчин, покаже щільність розчину. Відлік провадиться по нижньому краю меніска. Якщо ареометр спливає, так що рівень рідини не досягає його шкали, то щільність розчину більша, ніж вказана на шкалі ареометра. Якщо ареометр виявляється зануреним у розчин настільки, що рівень рідини вищий за його шкалу, то щільність розчину буде меншою за щільність, вказану на шкалі, в обох випадках слід змінити ареометр на більш відповідний. Після того, як відзначили поділ шкали, що відповідає нижньому краю меніска рідини в циліндрі, і зробили відлік за шкалою зверху вниз, ареометр слід обережно вимити, промити дистильованою водою, обережно промокнути і здати лаборанту, після чого розчин з циліндра. Порівняти отриману величину густини розчину лугу з табличною та визначити масову частку приготовленого розчину по таблиці, виходячи з експериментальної величини густини отриманого розчину лугу.
Якщо показання ареометра не збігаються з табличними даними, масову частку визначають методом інтерполяції - визначення проміжного значення по двох крайніх. І тому проводять наступний розрахунок.
Припустимо, за допомогою ареометра визначено щільність розчину лугу 1247 г/см 3 . Табличні значення щільності 1.241 г/см 3 та 1,263 г/см 3 відповідають масовій частці 22 % та 24 %. Таким чином, зміна масової частки відповідає зміні щільності на 1.263 - 1.241 = 0.022 одиниць. Щільність приготовленого нами розчину відрізняється від 1,241 навеличину 1.247 – 1,241 = 0,006. Вважаючи, що у зазначених межах між щільністю та масовою часткою розчину лінійна залежність, складають пропорцію:
0.022 - 2%. 0.006 - X X = 0. З%.
Отже, масова частка лугу у розчині 22 % + 0,3 % = 22,3 %.
Примітка.Зазвичай ареометри калібрують для 20 ºС, для цієї температури наводяться дані в таблицях щільностей розчинів. Однак, якщо не потрібно особливої точності, табличними даними користуються і коли щільність визначена за інших температур.
ДОСВІД 2. ВИЗНАЧЕННЯ МОЛЯРНОЇ КОНЦЕНТРАЦІЇ ЕКВІВАЛЕНТУ І ВСТАНОВЛЕННЯ ТІТРУ ПРИГОТУВАНОГО РОЗЧИНУ луги
Визначити точну концентрацію приготовленого розчину лугу шляхом титрування розчином кислоти з точно відомою концентрацією. Для проведення титрування необхідно виконати наступне: бюретку заповнюють до нульової позначки (нижній край меніска!) розчином кислоти, стежачи за тим, щоб носик бюретки був повністю заповнений (не повинно бути бульбашок повітря). Потім піпетку обполіскують приготованим раніше і підлягає аналізу розчином лугу, готують дві три конічні колби, призначені для титрування. Потім піпеткою відібрати за допомогою гумової груші точний об'єм (рівний об'єму піпетки – нижній меніск!) аналізованого розчину лугу та перенести в конічну колбу для титрування. Останні краплі з кінчика піпетки видалити, торкнувшись кінчиком піпетки стінки колби, але не видувати! Додати в колбу для титрування 2-3 краплі індикатора метилового оранжевого. Якого забарвлення набуває розчин? Колбу з розчином поставити на аркуш білого паперу і розмістити під бюреткою так, щоб її носик був занурений у колбу приблизно на 1 см. Поруч поставити колбу з розчином порівняння: в аналогічну конічнуколбу прилити рівний об'єм дистильованої води і додати 2-3 краплі індикатора оранжевого метилового. Операцію титрування виконують так: лівою рукою по краплях додають з бюретки розчин кислоти в колбу з розчином лугу, постійно перемішуючи вміст колби плавним круговим рухами правої руки, тримаючи колбу за шийку. Уважно спостерігають за зміною забарвлення розчину після кожної краплі доданої кислоти. Кінець титрування визначають різкою зміною забарвлення досліджуваного розчину від однієї краплі, після чого за шкалою бюретки з точністю до 1 мл встановлюють кількість (об'єм) кислоти, витраченої на реакцію з лугом.
Титрування повторюють не менше трьох разів, проводячи паралельні досліди. Результат першого титрування вважають орієнтовним і при суттєвому розбіжності з наступними його можна не брати до уваги під час розрахунків. При наступних титруваннях кислоту з бюретки можна додавати швидше, і лише останній міліметр додають повільно, краплями, не перестаючи перемішувати вміст колби, поки від доданої однієї краплі не відбудеться зміна забарвлення розчину. Забарвлення розчину в точці кінця титрування порівнюють із забарвленням розчину порівняння.
Об'єм розчину кислоти, витрачений на реакцію з лугом, відраховують по нижньому меніску з точністю до 0,05 мл. Отримані дані, які повинні різнитися між собою більш, ніж 0,1 мл. При великій розбіжності даних титрування повторити!
Розрахувати молярну концентрацію еквівалента, і навіть масову частку приготовленого розчину лугу.