- •16. Средняя степень полимеризации крахмала составляет 1800. Средняя относительная молекулярная масса крахмала равна: 241
- •1. Химическая термодинамика. 304
- •2. Строение атома, химическая связь. 304
- •Введение.
- •Тема: Вводное занятие.
- •Техника выполнения лабораторных работ и техника безопасности
- •Первая помощь при ожогах и отравлениях. *
- •Фундаментальные единицы измерения.
- •Лабораторная посуда
- •1. Обозначьте на рисунках:
- •Что из перечисленного выше относится к мерной посуде?
- •Методические указания к занятию № 2.
- •Химический эквивалент.
- •Молярная масса эквивалентов вещества
- •Химическое количество эквивалентов вещества
- •Молярная концентрация эквивалентов вещества
- •Закон эквивалентов
- •1. Примеры расчета молярной концентрации эквивалента (нормальной концентрации).
- •2. Контролирующие задания
- •3. Выполнение индивидуальных заданий.
- •Методические указания к занятию № 3
- •Титриметрический анализ. Общая характеристика метода
- •Требования, предъявляемые к реакциям, которые используют в титриметрии
- •Способы титрования
- •Способы приготовления рабочих растворов
- •Правила работы с мерной посудой при проведении аналитических измерений
- •Мерные колбы
- •Пипетки
- •Бюретки
- •Проведение титрования
- •Методические указания к занятию № 4
- •Кислотно-основное титрование. Общая характеристика метода
- •Определение точки эквивалентности в кислотно-основном титровании. Кислотно-основные индикаторы
- •Титрование сильной кислоты сильным основанием:
- •Титрование слабой кислоты сильным основанием:
- •Титрование слабого основания сильной кислотой:
- •Подбор индикаторов при кислотно-основном титровании
- •Кривые титрования многоосновных (полипротонных) кислот, многокислотных оснований и их солей
- •Применение кислотно-основного титрования
- •Расчет: вычисляют средний объем (V) кислоты, пошедшей на титрование с точностью до сотых мл
- •Методические указания к занятию № 5
- •Редоксиметрия. Общая характеристика и классификация методов
- •Кривые титрования в редоксиметрии
- •Способы определения точки эквивалентности
- •Перманганатометрия
- •Иодометрия
- •Расчет: вычисляют средний объем (V) kMnO4,, пошедший на титрование с точностью до сотых
- •Тесты к теме: Закон эквивалентов. Титриметрия.
- •Учение о растворах. Методические указания к занятию № 6
- •1. Задачи для самостоятельного решения
- •Методические указания к занятию № 7.
- •1. Задачи для самостоятельного решения
- •Тесты к теме: Растворы. Электролитическая диссоциация. Буферные растворы.
- •Методические указания к занятию № 8.
- •Лабораторная работа № 2: Прочность и разрушение комплексных ионов.
- •Тесты к теме: Комплексные соединения.
- •Химическая кинетика и катализ. Методические указания к занятию № 9.
- •1. Задачи для самостоятельного решения
- •Тесты к теме: Скорость химических реакций.
- •Методические указания к занятию № 10.
- •Тесты к теме: Катализ.
- •Электрохимия. Методические указания к занятию № 11.
- •Методические указания к занятию № 12.
- •Тесты к теме: Электрохимия. Электропроводимость растворов.
- •Поверхностные явления. Методические указания к занятию № 13.
- •Методические указания к занятию № 14.
- •Тесты к теме: Поверхностные явления. Адсорбция.
- •Физическая химия дисперсных систем. Методические указания к занятию № 15.
- •Методические указания к занятию № 16.
- •Тесты к теме: Дисперсные системы. Коллоидные растворы.
- •Методические указания к занятию № 17.
- •Тесты к теме: Растворы биополимеров.
- •Химия биогенных элементов. Методические указания к занятию № 18.
- •Общая характеристика биогенных элементов
- •Общая характеристика групп элементов Общая характеристика неметаллов
- •Общая характеристика элементов viiа группы Нахождение в природе
- •Строение атомов галогенов, их физические и химические свойства
- •Биологическая роль элементов viiа группы
- •Общая характеристика элементов viа группы Нахождение в природе
- •Строение атомов, химические и физические свойства халькогенов
- •Биологическая роль элементов viа группы
- •Общая характеристика элементов va группы Нахождение в природе
- •Строение атомов, физические и химические свойства пниктогенов
- •Биологическая роль элементов vа группы
- •Общая харатеристика элементов ivа группы Нахождение в природе
- •Физические и химические свойства элементов iva группы
- •Биологическая роль элементов ivа группы
- •Общая характеристика металлов
- •Общая характеристика элементов iiia группы Нахождение в природе
- •Строение атомов, физические и химические свойства элементов iiia группы
- •Биологическая роль элементов iiia группы
- •Общая характеристика элементов iiа группы Нахождение в природе
- •Общая характеристика элементов iiа группы на основании строения их атомов и положения в таблице д.И. Менделеева
- •Биологическая роль элементов iiа группы
- •Общая харатеристика элементов iа группы Нахождение в природе
- •Общая характеристика щелочных металлов на основании строения их атомов и положения в таблице д.И. Менделеева
- •Физические свойства простых веществ
- •Биологическая роль элементов iа группы
- •Общая харатеристика d-элементов
- •Качественные реакции на важнейшие биогенные элементы
- •1. Химическая термодинамика.
- •2. Строение атома, химическая связь.
- •Химическая термодинамика.
- •Вопросы для подготовки к экзамену по общей химии для лечебного и педиатрического факультетов.
- •Вопросы для подготовки к экзамену по общей химии для медико-психологического факультета.
Подбор индикаторов при кислотно-основном титровании
Правильный подбор индикатора имеет большое значение для титрования, т.к. от этого, в первую очередь, будет зависеть точность анализа и достоверность полученных результатов.
Для решения данной задачи строят кривые титрования, которые выражают зависимость изменения рН реакционной среды от объёма добавленного титранта. Необходимые для построения такого графика значения водородного показателя раствора можно рассчитать теоретически или определить экспериментально с помощью потенциометрии.
Типичная кривая титрования, полученная при взаимодействии между собой сильной кислоты (НСl) и щёлочи (NaOH), представлена на рис 15. Если двигаться вдоль кривой слева направо – проследим ход изменения рН при титровании кислоты щёлочью.
Рис. 15. Кривая титрования сильной кислоты (HCl) сильным основанием (NaOH)
Наоборот, движение справа налево соответствует изменению рН при титровании щелочи кислотой.
Как следует из рисунка 15 общий вид кривой является довольно своеобразным. В начале титрования рН среды по сравнению с исходным его значением изменяется очень медленно, вплоть до расходования более 90% вещества в титруемом растворе. Затем наблюдается более быстрое изменение рН и, наконец, вблизи точки эквивалентности добавление буквально одной капли титранта вызывает резкое (взрывное) изменение величины рН сразу на несколько единиц. Этот участок на кривой титрования называется иначе скачком титрования. Дальнейшее добавление титранта опять сопровождается медленным и плавным изменением рН.
Скачок титрования является самой существенной частью кривой титрования, т.к. на нём всегда лежит точка эквивалентности.
С помощью него осуществляют выбор индикатора, решают некоторые другие вопросы.
Чем больше скачок титрования, тем точнее будут результаты анализа и более широкий выбор индикаторов для его проведения.
На величину скачка титрования влияют, в первую очередь, кислотные и основные свойства исходных веществ, их содержание в растворе, а также температура реакционной среды.
Чем более сильными являются используемые кислота и основание, и чем выше их концентрация в растворе, тем скачок титрования больше. Так, при молярной концентрации химического эквивалента НСl и NaOH, равной 0,1 моль/дм3, величина скачка титрования составляет почти 6 единиц рН (рис. 15).
В случае сантимолярных растворов этих же исходных веществ (0,01 моль/дм3) скачок титрования составляет уже 4 единицы рН. Обычно на практике редко используют растворы с концентрацией химического эквивалента вещества больше 0,2 моль/дм3. Это связано с тем, что значительно возрастают ошибки титрования за счёт неточности измерения количественных характеристик (объема, массы растворенной навески) более концентрированных растворов.
Повышение температуры оказывает существенное влияние на скачок титрования в сторону его уменьшения вследствие возрастания константы диссоциации воды. Отсюда следует, что кислотно-основное титрование лучше проводить, не прибегая к нагреванию.
Для титрования можно использовать только те индикаторы, интервал перехода которых полностью лежит на скачке титрования. Причём, чем более симметрично он расположен относительно точки эквивалентности, тем более предпочтительным является данный индикатор (в идеале точка эквивалентности должна лежать в середине интервала перехода). Показатель титрования (рТ) индикатора при этом тоже будет лежать на скачке титрования и может отклониться от точки эквивалентности в ту или иную сторону. Наиболее оптимальным является случай, когда рТ индикатора совпадает на графике с точкой эквивалентности, но это происходит далеко не всегда. В случае несовпадения значений рН для рТ индикатора и точки эквивалентности возникает так называемая индикаторная ошибка, связанная с недотитровыванием части исследуемого раствора или, наоборот, с добавлением небольшого избытка титранта. Однако следует подчеркнуть, что если рТ индикатора лежит внутри скачка титрования, то индикаторная ошибка составляет не более 0,3% и, таким образом, существенно не влияет на результаты анализа.
Сопоставляя данные таблицы 1 и вид графика на рис. 15, можно сделать вывод, что при титровании соляной кислоты щёлочью (NаOH) в качестве индикатора можно использовать метиловый оранжевый (рТ≈4) или фенолфталеин (рТ≈9). В первом случае рТ индикатора будет иметь меньшее значение, чем рН в точке эквивалентности, и мы будет немного не дотитровывать кислоту. Во втором случае рТ индикатора лежит выше точки эквивалентности на скачке титрования. Вследствие этого мы добавим щелочи немного больше, чем нужно (другими словами, мы слегка перетитруем исследуемый раствор).
При титровании слабой кислоты (СН3СООН) сильным основанием (NаOH) точка эквивалентности смещается в щелочную область (рН>7) из-за гидролиза образующейся соли (СН3CООNa) и лежит выше линий нейтральности на кривой титрования с проходящим через рН = 7 и параллельной оси абсцисс (рис. 16). Скачок титрования становится менее выраженным. Например, при сравнении с предыдущим случаем (рис. 15) он уменьшается на 3 единицы рН. Уменьшение (сужение) скачка титрования выражено тем сильнее, чем более слабой является исследуемая кислота. Для кислот, имеющих значение (рКа>7), скачок титрования будет практически отсутствовать, т.е. он выродится в точку перегиба на кривой титрования. Такие кислоты нельзя количественно измерить в водном растворе с помощью титриметрии. Необходимо использовать в этом случае неводное титрование, т.е. в растворителе, который бы значительно усилил кислотные свойства слабой кислоты.
Рис. 16. Кривая титрования слабой кислоты (СН3СООН) сильным основанием (NaOH)
Как видно из рис. 16, метиловый оранжевый нельзя использовать в качестве индикатора при титровании уксусной кислоты или любой другой слабой кислоты, т.к. его интервал перехода лежит ниже скачка титрования. В противном случае мы будем получать заниженные результаты вследствие недотитровывания исследуемого раствора.
А вот интервал перехода фенолфталеина лежит внутри скачка титрования, поэтому его можно применять в качестве индикатора при титровании слабой кислоты. Соответственно, для этих же целей можно использовать и другие индикаторы, интервал перехода которых и величина рТ лежат в области значений рН >7: тимолфталеин, ализариновый красный и т.д. (табл. 1).
При взаимодействии слабого основания с сильной кислотой наблюдаются такие же отличительные способности (по сравнению с реакцией нейтрализации между сильными электролитами), как и при титровании слабой кислоты щелочью. Так, вследствие гидролиза соли, образующейся в ходе реакции, точка эквивалентности тоже не совпадает с точкой нейтральности, но смещается в данном случае уже в кислую область (рН<7). Величина скачка титрования тоже становится заметно меньше (рис. 17) по сравнению с кривой титрования сильной кислоты щелочью (рис. 15).
Рис. 17. Кривая титрования слабого основания (NН3 · Н2О) сильной кислотой (HCl)
Причем, чем слабее выражены основные свойства у титруемого вещества, тем в меньшей степени проявляется скачок титрования. На рисунке 17 показана кривая титрования слабого основания NН3 · Н2О сильной кислотой НCl. Как следует из ее вида, для фиксирования точки эквивалентности в данном случае могут быть использованы только те индикаторы, интервал перехода которых смещен в кислую область значений рН: метиловый оранжевый, бромфеноловый синий, метиловый красный (табл. 1). Интервал перехода фенолфталеина, тимолфталеина и других индикаторов, рТ которых лежит при рН>7, не укладывается в скачок титрования и лежит за его пределами. При использовании данных индикаторов мы будем перетитровывать исследуемый раствор и получать завышенные результаты анализа.
При взаимодействии слабой кислоты и слабого основания изменение рН происходит постепенно на протяжении всего процесса титрования. Скачок титрования на соответствующей кривой практически отсутствует, вследствие чего точно определить момент эквивалентности и подобрать для данного случая соответствующий индикатор становится невозможным.
На основании данного заключения в кислотно-основном методе анализа в качестве рабочих растворов (титрантов) не используют растворы слабой кислоты либо слабого основания.