Цель занятия

1. Знать:

• теоретический материал разделов «Общая характеристика титриметрических методов анализа», «Измерение объёма жидкости с помощью мерной посуды», «Кислотно-основное титрование», а также алгоритм решения типовых расчётных задач.

1. Уметь:

• проводить количественное определение борной кислоты в растворе.

1. Основные понятия, связанные с титриметрическими методами анализа. Классификация титриметрических методов анализа и способов титрования.

2. Характеристика мерной посуды, используемой для точного измерения объёма жидкости. Очистка мерной посуды и подготовка её к работе. Правила работы с мерной посудой. Проверка вместимости мерной посуды.

3. Стандартные растворы и стандартные вещества в титриметрических методах анализа. Способы описания количественного состава растворов. Расчёты в титриметрических методах анализа.

4. Принцип кислотно-основного титрования. Ацидиметрия и алкалиметрия. Приготовление и стандартизация растворов титрантов кислотно-основного титрования.

5. Общая характеристика и классификация индикаторов. Кислотно-основные индикаторы. Интервал перехода окраски кислотно-основных индикаторов.

6. Понятие о кривой титрования. Степень оттитрованности. Кривые титрования сильной кислоты сильным основанием и сильного основания сильной кислотой.

7. Кривые титрования слабой кислоты сильным основанием и слабого основания сильной кислотой.

8. Факторы, влияющие на величину скачка кислотно-основного титрования. Систематические и случайные индикаторные погрешности кислотно-основного титрования.

9. Титрование многоосновных кислот и многокислотных оснований. Анализ смеси гидроксида и карбоната щелочного металла, смеси карбоната и гидрокарбоната.

10. Способы титриметрического определения солей аммония. Определение азота в органических соединениях методом Кьельдаля. Определение борной кислоты.

11. Титрование в неводных средах. Критерии выбора растворителя для кислотно-основного титрования. Константа титрования.

12. Практическое применение кислотно-основного неводного титрования в фармацевтическом анализе. Растворители, титранты, стандартные вещества и индикаторы.

Для титрования 10,00 мл водного раствора, содержащего гидрокарбонат и тетраборат натрия, с метиловым оранжевым потребовалось 24,50 мл 0,1000 М HCl. Оттитрованный раствор нагрели на водяной бане для удаления CO₂. После охлаждения к нему добавили глицерин, нейтрализованный по фенолфталеину. Для титрования полученного раствора с фенолфталеином потребовалось 10,50 мл 0,1100 М NaOH. Рассчитайте массы NaHCO₃ и Na₂B₄O₇10H₂O, содержащиеся в 100 мл анализируемого раствора.

При титровании исходного раствора раствором HCl в реакцию вступают оба присутствующих в нём вещества:

NaHCO₃ + HCl  NaCl + H₂CO₃

Na₂B₄O₇ + 2HCl + 5H₂O  4B(OH)₃ + 2NaCl

После удаления угольной кислоты борную кислоту переводят в глицероборную и титруют последнюю раствором щёлочи, при этом 1 моль глицероборной кислоты взаимодействует с 1 моль NaOH. Поскольку из 1 моль Na₂B₄O₇ образуется 4 моль B(OH)₃, то фактор эквивалентности тетрабората натрия при данном определении равен 1/4.

= 1,101 г

Фактор эквивалентности тетрабората натрия при взаимодействии c HCl равен 1/2, т.е. количество вещества HCl, вступившее в реакцию с Na₂B₄O₇, в 2 раза меньше количества вещества NaOH, вступившего в реакцию с глицероборной кислотой, полученной из тетрабората натрия. Следовательно, C(NaOH)V(NaOH) = 2C(HCl)V(HCl) и

= 5,78 мл

Для взаимодействия с NaHCO₃ потребуется 24,50-5,78 = 18,72 мл раствора HCl. Следовательно

= 1,573 г

1. Какую массу должна иметь навеска борной кислоты для того, чтобы для её титрования в присутствии глицерина затрачивалось примерно 25 мл 0,10 М NaOH? Ответ: 0,15 г.

2. Какой объём раствора NaOH, имеющего титр 4,08010^-3 г/мл, потребуется для титрования борной кислоты массой 0,1725 г в присутствии маннита? Ответ: 27,35 мл

3. Навеску образца борной кислоты массой 0,1890 г растворили в 10 мл свежепрокипячённой и воды, прибавили 40 мл глицерина, предварительно нейтрализованного по фенолфталеину. Для титрования полученного раствора с фенолфталеином потребовалось 30,50 мл 0,1000 М NaOH. Рассчитайте массовую долю борной кислоты в образце. Ответ: 99,78%.

4. Навеску массой 4,900 г мази, содержащей борную кислоту, обработали 30 мл диэтилового эфира для растворения мазевой основы. Затем добавили 20 мл воды и 20 мл глицерина, предварительно нейтрализованного по фенолфталеину. Для титрования водного слоя потребовалось 15,50 мл 0,1025 М NaOH. Рассчитайте массовую долю борной кислоты в анализируемой мази. Ответ: 2,00%.

5. Для титрования 20,00 мл раствора, содержащего HCl и H₃BO₃, с метиловым оранжевым потребовалось 12,50 мл 0,4925 М NaOH. Затем к оттитрованному раствору прибавили необходимое количество глицерина, нейтрализованного по фенолфталеину. Для титрования полученного раствора с фенолфталеином потребовалось ещё столько же 0,4925 М NaOH. Рассчитайте массовые концентрации HCl и H₃BO₃ в анализируемом растворе. Ответ: 11,22 г/л, 19,03 г/л.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХЛОРОВОДОРОДНОЙ И БОРНОЙ КИСЛОТ В РАСТВОРЕ

При титровании раствора, содержащего HCl и H₃BO₃, раствором NaOH в присутствии метилового оранжевого будет оттитровываться только HCl. Затем к оттитрованному (!) раствору добавляют глицерин. При этом образуется глицероборная кислота, которую титруют раствором NaOH с фенолфталеином. Глицерин, используемый в данной методике, должен быть предварительно нейтрализован по фенолфталеину. Используемая вода должна быть свежепрокипячённой, так как H₂CO₃ по силе близка к глицероборной кислоте и мешает её определению.

Определение проводят по следующей методике. Полученную пробу количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100,0 мл, доводят водой до метки и перемешивают. В 3 колбы для титрования пипеткой отмеривают по 10,00 мл приготовленного раствора, прибавляют в каждую колбу по 3 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 М NaOH до тех пор пока окраска индикатора не станет чисто жёлтой (без оранжевого оттенка). Затем к оттитрованному раствору добавляют 5 мл глицерина, 5 капель раствора фенолфталеина, устанавливают уровень стандартного раствора в бюретке на нулевое значение и продолжают титровать раствором щёлочи до появления красного окрашивания.

Расчёт массы HCl и H₃BO₃ в анализируемой пробе проводят по следующим формулам

где и - объём раствора NaOH (мл), затраченные на титрование, соответственно, с метиловым оранжевым и фенолфталеином; M(HCl) = 36,46 г/моль, M(H₃BO₃) = 61,83 г/моль, V_к = 100,0 мл, V_п = 10,00 мл.

Титр 0,1000 М NaOH по HCl равен 3,64610^-3 г/мл, а по борной кислоте - 6,18310^-3 г/мл.