Кривая титрования слабой одноосновной кислоты щёлочью

1 этап. В растворе присутствует только слабая кислота и рН раствора определяется её концентрацией и константой диссоциации:

.

где С_K– концентрация раствора кислоты, моль/л.

2 этап. Процесс титрования. Происходит постепенная нейтрализация кислоты щёлочью:

.

В результате образуется буферная смесь, состоящая из слабой кислоты, избыток которой присутствует в системе до точки эквивалентности и соли этой кислоты. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:

,

где – концентрация соли слабой кислоты, – остаточная концентрация слабой кислоты,V_K– объём пробы кислоты, взятый для титрования,С_Щ– концентрация раствора щёлочи,V_Щ– объём раствора щёлочи, добавленный в процессе титрования.

3 этап. Точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объём щёлочи V_Э. В системе находится только соль, гидролизующаяся по аниону. рН в точке эквивалентности будет больше 7 и вычисляется по уравнению:

.

Концентрация соли в точке эквивалентности:

,

где ‒ общий объём раствора в точке эквивалентности,

.

4 этап. После точки эквивалентности рН определяется только количеством добавленной щёлочи:

.

Пример. Рассчитать кривую титрования 10 мл 0,1 н. уксусной кислоты 0,1 н. раствором гидроксида натрия.

VNaOH, мл	Система	Расчётная формула	рН
0	0,1 н. раствор СН3СООН		2,88
1	Титрование уксусной кислоты.	Образование буферного раствора СН3СООН + СН3COONa:	3,80
5			4,76
7			5,12
9			5,71
9,5			6,03
9,9			6,75
10	Точка эквивалентности, VЭ= 10 мл,VΣ= 20 мл.	Гидролиз соли СН3COONa:	8,88
10,1	Избыток щелочи		10,70
11			11,68
12			11,96
15			12,30
20			12,52

Кривая титрования слабой одноосновной кислоты щелочью

При рассмотрении кривой титрования обращает внимание то, что точка эквивалентности лежит в щелочной области. Скачок значений рН вблизи эквивалентной точки меньше, чем в случае сильного электролита и не превышает двух единиц рН при добавлении одной капли титранта. Для титрования следует выбирать индикатор, изменяющий окраску в щелочной среде, в примере – при рН = 8-9. Таковым является фенолфталеин.

Кривая титрования слабого однокислотного основания сильной кислотой

1 этап. В растворе присутствует только слабое основание и рН раствора определяется его концентрацией и константой диссоциации:

.

где С_о– концентрация раствора слабого основания, моль/л.

2 этап. Процесс титрования. Происходит постепенная нейтрализация слабого основания кислотой:

.

В результате образуется буферная смесь, состоящая из слабого основания, избыток которого присутствует в системе до точки эквивалентности и соли этого основания. рН вычисляется по уравнению для основного буферного раствора:

,

где – концентрация соли слабого основания, – остаточная концентрация слабого основания,V_О– объём пробы основания, взятый для титрования,С_к– концентрация раствора кислоты,V_K– объём раствора кислоты, добавленный в процессе титрования.

3 этап. Точка эквивалентности. На нейтрализацию основания затрачен эквивалентный объём кислоты V_Э. В системе находится только соль, гидролизующаяся по катиону. рН в точке эквивалентности будет меньше 7 и вычисляется по уравнению:

.

Концентрация соли в точке эквивалентности:

,

где ‒ общий объём раствора в точке эквивалентности,

.

4 этап. После точки эквивалентности рН определяется только количеством добавленной кислоты:

.

Пример. Рассчитать кривую титрования 10 мл 0,1 н. гидроксида аммония 0,1 н. раствором соляной кислоты.

VNaOH, мл	Система	Расчётная формула	рН
0	0,1 н. раствор NH4OH		11,12
1	Титрование уксусной кислоты	Образование буферного раствора NH4OH-NH4Cl	10,20
5			9,25
7			8,88
9			8,30
9,5			7,97
9,9			7,25
10	Точка эквивалентности, VЭ= 10 мл, VΣ= 20 мл	Гидролиз соли NH4Cl:	5,12
10,1	Избыток кислоты		3,30
11			2,32
12			2,04
15			1,70
20			1,48

Кривая титрования слабого основания сильной кислотой

Кривая титрования слабого основания кислотой, например, раствора аммиака или его органического производного – амина, будет зеркальным отображением кривой титрования слабой одноосновной кислоты. Точка эквивалентности при этом окажется в кислой области. Для её определения необходим индикатор, изменяющий окраску в выбранном примере в области значений рН = 4-6, например, метиловый оранжевый.