Кислотно-основное титрование. Ацидиметрия и алкалиметрия. Точка нейтральности и конечная точка титрования. Кривые титрования. Факторы, влияющие на скачок титрования.

В основе кислотно-основного титрования лежит соединение Ионов H3O+ и гидроксид Ионов OH- с образованием малодиссоциирующих молекул воды. Этим методом, пользуясь титроваными растворами щелочей, определяют количество или концентрацию кислот. С помощью растворов кислот находят концентрацию оснований. Метод пригоден также для определения протолитически Кислых и щелочных солей. Поскольку реакция нейтрализации не сопровождается каким-нибудь внешним эффектом, например изменением окраски раствора, точку эквивалентности определяют с помощью индикаторов. Но обычно индикаторы изменяют окраску не строго в точке эквивалентности, а с некоторым отклонением от неё. Иначе говоря конечная точка титрования не всегда совпадает с точкой эквивалентности, она только более или менее соответствует точке эквивалентности. Поэтому даже при правильном выборе индикатора допускается погрешность, называемая индикаторной ошибкой титрования.

Алкалиметрия – это метод аналитического характера, с помощью которого определяется количество свободных кислот или солей в щелочных соединениях.

Чтобы определить количество кислоты (процесс нейтрализации) используют титрованный раствор щелочи NaOH или KOH.Так как щелочной раствор нестабилен и часто меняет титр, то приготовить точный титрованный раствор, взвесив все компоненты, практически невозможно. Щелочи не являются компонентами, из которых можно точно приготовить основу для титрования. Поэтому, в основном, используют в качестве основы титрования – кислоты: щавелевая или янтарная.Для каждой реакции нужно тщательно подбирать индикатор, особенно для солей, образованных при титровании.

В процессе алкалиметрии, происходит связывание ионов кислоты ионами щелочи, благодаря чему концентрация кислоты постепенно падает, а pH раствора постепенно растет. Когда достигается точка эквивалентности, процесс нейтрализации заканчивают. Это происходит при определенном показателе pH, который изменяется, в зависимости от вида реагирующей кислоты и основания.Этот метод широко используется в медицине: в лабораториях определяют кислотность желудочного сока. А в санлабораториях: определяют жесткость воды, кислотность безалкогольных напитков, молочных продуктов, квашеной капусты.

При ацидиметрическом титровании водных растворов в качестве титрантов используют растворы сильных кислот (НСl, реже НNO3 или H2SO4). Однако перечисленные реагенты не обладают свойствами, которые позволяли бы готовить  из них стандартные растворы  просто по точной навеске. Так, твердые щелочи гигроскопичны и всегда содержат примеси карбонатов. В случае НСl и других сильных кислот исходный реактив представляет собой не чистое вещество, а раствор с неточно известной концентрацией. Поэтому в методе нейтрализации вначале готовят раствор с приблизительно известной концентрацией, а потом  стандартизуют его.

Точка эквивалентности (конечная точка титрования) в титриметрическом анализе момент титрования, когда число эквивалентов добавляемого титранта эквивалентно или равно числу эквивалентов определяемого вещества в образце. В некоторых случаях наблюдают несколько точек эквивалентности, следующих одна за другой, например, при титровании многоосновных кислот или же при титровании раствора, в котором присутствует несколько определяемых ионов.

На графике кривой титрования присутствует одна или несколько точек перегиба, соответствующих точкам эквивалентности. Точкой окончания титрования (подобна точке эквивалентности, но не то же самое) считают момент, при котором индикатор изменяет свой цвет при колориметрическом титровании.

Линия нейтральности—это горизонтальная линия, проходящая через точку со значением рН 7.

Кривая титрования - график зависимости параметра системы, связанного с концентрацией титруемого вещества, титранта или продукта реакции, от степени протекания процесса титрования (например, от количества добавленного титранта).

По оси абсцисс при построении кривых титрования обычно откладывают объём добавленного стандартного раствора титранта или степень оттитрованности (f).

f = f = (если

На оси ординат, в случае кривых титрования для кислотно-основного титрования, откладывают значение рН раствора.

В зависимости от определяемого вещества и титранта различают 4 основных случая кислотно-основного титрования и, соответственно, 4 типа кривых титрования:

• титрование сильной кислоты сильным основанием,
• титрование сильного основания сильной кислотой,
• титрование слабой кислоты сильным основанием,
• титрование слабого основания сильной кислотой.

Теоретически можно представить себе и титрование слабой кислоты слабым основанием или титрование слабого основания слабой кислотой. Однако, на практике (во всяком случае, в химических методах анализа) такое титрование не используется.

На величину скачка титрования влияет ряд факторов.

1. Концентрация кислоты. Чем ниже концентрация титруемой кислоты, тем меньше скачок титрования.

2.      Температура. Величина константы автопротолиза воды, входящей в формулы расчета рН, зависит от температуры - с повышением температуры величина константа автопротолиза заметно возрастает. Поэтому с повышением температуры рН воды также водных растворов оснований уменьшается. Это приводит к смещению точки эквивалентности и ветви кривой за точкой эквивалентности в область меньших значений рН; в результате скачок титрования уменьшается. При изменении температуры рН растворов кислот и буферных смесей изменяется в меньшей степени.

3.      Природа титруемой кислоты. Чем меньше константа диссоциации кислоты, тем выше рН растворов в начале титрования и в области буферного действия. Чем слабее титруемая кислота, тем сильнее сопряженное основание, образующееся при титровании Отсюда ясно, что с уменьшением константы диссоциации кислоты точки эквивалентности и начальная ветвь кривой титрования смещаются в область более высоких значений рН, однако за точкой эквивалентности кривая остается без изменений, и скачок титрования уменьшается.