Крива на титруване

Какво е титруване

Титруването е метод на обемния анализ. В колбата има проба с неизвестна концентрация, например киселина. От бюретата капка по капка се добавя стандартен разтвор – основа с точно известна концентрация. Търси се моментът, в който двете вещества са в равни количества. Този момент е еквивалентният пункт.

c(основа) · V(основа) = c(киселина) · V(киселина)

Така от измерения обем на основата се пресмята неизвестната концентрация. Измерва се обем, затова методът се нарича обемен.

Солна киселина: бавно, после скок

При 25,00 mL солна киселина 0,100 mol/L, титрувана с натриева основа 0,100 mol/L, pH тръгва от 1,00 и расте бавно: при 20 mL е едва 1,95. Накрая идва скокът: при 24,95 mL pH е 4,00, при 25,00 mL е 7,00, а при 25,05 mL – 10,00. Две капки променят pH с шест единици.

pH не е линейна скала. Половината основа сменя pH само с около 0,5, а последните две капки – с шест.

След еквивалентния пункт в колбата има излишък от основа и pH остава високо, около 12 при по-големи обеми.

Оцетна киселина: слаба киселина

Оцетната киселина е слаба, затова започва от по-високо pH (2,88), расте бързо в първите милилитри, а после има дълга полегата част около pH 4,7. Скокът е по-малък. Количеството основа до еквивалентния пункт е същото, 25,00 mL – силата на киселината не променя количеството.

В еквивалентния пункт на оцетната киселина pH е 8,72, а не 7. В колбата има натриев ацетат, а ацетатният йон приема протон от водата и освобождава хидроксидни йони. Това е хидролиза.

След еквивалентния пункт кривите на двете киселини съвпадат: pH вече се определя от излишната основа.

Буферна зона и половин неутрализация

При слаба киселина в средата на титруването в колбата има и киселина, и нейният анион. Тази смес държи pH почти постоянно: това е буферната зона. Тя е там, където количеството на аниона е от една десета до десет пъти количеството на киселината, тоест pH е равно на pKa ± 1.

при V(основа) = V(еквивалентен) : 2   pH = pKa

За оцетната киселина pKa е около 4,75. На кривата тази точка е най-полегатата част, но pH не е съвсем постоянно: променя се бавно, не нула.

Как се избира индикатор

Индикаторът сменя цвета си в определен интервал на pH. Нужно е интервалът да попада в скока около еквивалентния пункт.

Фенолфталеинът върши работа и за двете киселини – грешката е под една десета от процента. Метилоранжът е добър за солната киселина, но при оцетната пожълтява още след около 30 % от нужната основа, много преди еквивалентния пункт. Безцветният фенолфталеин не значи неутрален разтвор: при оцетната киселина той още е безцветен при pH 7,14.

Грешка при закъснял край

Ако спреш по-късно, отколкото трябва, изразходваш повече основа и намираш по-голяма концентрация от истинската. Ако избързаш, резултатът е по-малък. Закъснението, което повтаряш всеки път, е постоянно: средното от няколко титрувания премахва случайния шум, но не и него.

грешка = 100 · (V(спряно) − V(еквивалентен)) : V(еквивалентен)

Например при еквивалентен обем 20 mL спиране 0,5 mL по-късно е грешка около 2,5 %.

Безопасност

В симулацията има само разредени разтвори. В истинската лаборатория работи учител, а ти носиш очила и ръкавици. Пипетата се пълни с гумена круша, никога с уста, и нищо не се опитва на вкус. Метилоранжът е отровен при поглъщане. При разливане веднага съобщи на учителя. Симулацията допълва лабораторното упражнение, не го замества.