2.2. Кондуктометрический метод анализа

Кондуктометрия - метод определения различных физико-химических величин, основанный на измерении электропроводности.

Практическое значение имеет кондуктометрическое титрование, позволяющее определить концентрацию вещества в растворе путем измерения электропроводности при титровании. Метод особенно удобен при анализе мутных или сильно окрашенных растворов, когда нельзя использовать обычные индикаторы. Этот метод дает более высокую точность.

А. Титрирование сильной кислоты сильной щелочью (рис. 4)

Напишем реакцию в ионном виде:

H⁺ + Cl^- + Na⁺ + OH^-  Na⁺ + Cl^- + H₂O

Рис. 4. Кривая кондуктометрического титрования

сильной кислоты сильным основанием

Электропроводность зависит от концентрации ионов и подвижности (в общем случае). До прибавления щелочи электропроводность определялась подвижностью ионов Н⁺ и Cl^-. До точки эквивалентности (Т.Э.) концентрация ионов не изменяется, но происходит замена подвижного иона Н⁺ на менее подвижный ион Na⁺ (электропроводность падает за счет уменьшения подвижности). В момент полной нейтрализации в растворе остаются только ионы Na⁺ и Cl^-. Подвижность иона Na⁺ значительно меньше подвижности Н⁺. После точки эквивалентности начинается подъем электропроводности, так как в растворе будет нарастать концентрация ионов Na⁺ и OH^-. Однако возрастание будет более пологим, так как подвижность иона OH^- почти в 2 раза меньше подвижности иона водорода.

Б. Титрирование слабой кислоты сильной щелочью (рис. 5)

CH₃COOH + NaOH  CH₃COONa + H₂O

Если кислота слабая, то электропроводность исходного раствора мала, так как ионов H⁺ мало. По мере добавления раствора сильного основания электропроводность в отличие от предыдущего случая сразу же увеличивается из-за накопления ионов соли, так как соль диссоциирует полностью. После достижения точки эквивалентности электропроводность растет за счет увеличения концентрации ионов Na⁺ и ионов OH^- с высокой подвижностью.

Рис. 5. Кривая кондуктометрического титрования

слабой кислоты сильным основанием

В. Титрирование смеси кислот

При титровании смеси сильной и слабой кислот сильным основанием в первую очередь оттитровывается сильная кислота, так как диссоциация слабой кислоты подавлена присутствием сильной. При дальнейшем прибавлении щелочи происходит титрование слабой кислоты. Кривая титрования (рис. 6) имеет два излома, соответствующие двум точкам эквивалентности: первая показывает объем щелочи, пошедшей на титрование сильной кислоты, а вторая дает общий объем щелочи, израсходованный на титрование обеих кислот.

Рис. 6. Кривая кондуктометрического титрования смеси

сильной и слабой кислот

Следует учитывать, что в ходе титрования исходный объем должен оставаться практически постоянным. Для получения прямых линий необходимо, чтобы объем прибавляемого титранта в эквивалентной точке не превышал 2 % от объема анализируемого объема. Это достигается разбавлением исходного раствора в 15-20 раз либо концентрация титранта должна на порядок быть выше концентрации анализируемого раствора.

Лабораторная работа №10