3.3.2. Визначення кислот

Кислоти визначають титруванням стандартизованим розчином лугу, який готують приблизної концентрації та стандартизують за первинним стандартом —розчином оксалатної кислоти (H₂C₂O₄). Цим методом можна визначати сильні та слабкі кислоти, однак сіль амонію внаслідок малого значення константи протолізу ( = 5,68^.10^-10) прямим титруванням не визначають.

Реагенти: H₂C₂O₄ 2H₂O, перекристалізована;

NaOH, концентрований розчин;

HCl, 0,1 M розчин;

H₃PO₄, 0,1 M розчин;

індикатори: фенолфталеїн, метиловий червоний.

Приготування розчину оксалатної кислоти. Оксалатна кислота (H₂C₂O₄^. 2H₂O) у процесі зберігання втрачає частину кристалізаційної води, тому перед використанням її бажано перекристалізовувати. Слід також мати на увазі, що розчин оксалатної кислоти з часом може змінювати концентрацію. Готують первинний стандартний розчин кислоти об’ємом 200 або 250 мл з кон-центрацією 0,05 моль/л, як це описано в розд. 3.1. Для цього за формулою (3.12) обчислюють наважку кислоти (M(H₂C₂O₄^.2H₂O)=126,07 г/моль, f_E(H₂C₂O₄)=1/2.). За наважкою (формула 3.12) обчислюють концентрацію розчину кислоти, C(H₂C₂O₄) або C_Е(H₂C₂O₄).

Стандартизація розчину натрію гідроксиду. З концентрованого розчи-ну NaOH готують ~300 мл ~0,1 М розчину, аналогічно до описаного в розд. 3.3.1 приготування розчину хлоридної кислоти.

Оксалатна кислота є протолітом середньої сили ( = 6,5^.10^-2, = 6,1^.10^-5), її титрують розчином NaOH до середньої солі Na₂C₂O₄.

У точці еквівалентності розчин має лужну реакцію:

pH=7 + + lg C(C₂O₄^2-) = 7 + + lg5^.10^-2 = 8,45, (3.23)

тому найкращим індикатором для титрування є фенолфталеїн (табл. 3.1).

Методика титрування. У дві конічні колби на 100150 мл переносять піпеткою 10 мл розчину H₂C₂O₄, додають 12 краплі фенолфталеїну і титрують розчином лугу до появи блідо-рожевого забарвлення. Виконують трип’ять титрувань і за об’ємом лугу обчислюють його концентрацію (формула (3.11)). Результати аналізу обробляють методами математичної статистики.

Визначення хлоридної кислоти. При титруванні хлоридної кислоти 0,1 М розчином NaOH стрибок на кривій титрування значний (pH 410), тому можна використовувати різні індикатори: як фенолфталеїн, так і метиловий червоний (табл. 3.1).

Методика титрування. У дві конічні колби на 100150 мл переносять піпеткою 10 мл кислоти, додають 12 краплі індикатора і титрують до різкої зміни кольору (блідо-рожевого з фенолфталеїном, жовто-оранжевого з метило-вим червоним). Виконують трип’ять титрувань. Знаючи об’єм розчину лугу, обчислюють концентрацію кислоти за формулою (3.11) (f_E=1). Результати аналізу обробляють методами математичної статистики.

Визначення фосфатної кислоти. Фосфатну кислоту, хоча вона три- протонна, можна титрувати лугом лише як одно- або двопротонну, бо константа протонізації за третім ступенем дуже мала ( /  10⁴; =4,4^. 10^-13). Першу точку еквівалентності (титрування до NaH₂PO₄, f_E(H₃PO₄)=1) фіксують за метиловим оранжевим:

= =4,7; (3.24)

другу точку еквівалентності (титрування до Na₂HPO₄, f_E(H₃PO₄)=1/2) фіксують за фенолфталеїном або тимолфталеїном (див. табл. 3.1):

= = 9,8. (3.25)

У цій роботі фосфатну кислоту визначають титруванням за першою та другою точкою еквівалентності.

Методика титрування. У дві конічні колби для титрування піпеткою пере-носять по 10 мл фосфатної кислоти, додають 12 краплі метилового оран-жевого і титрують лугом до зміни рожевого забарвлення на жовте. Титрування проводять із врахуванням сліпої проби. Для цього відмірюють мірним цилін-дром 20 мл 0,33 М розчину NaH₂PO₄, додають 1 краплю метилового оранжевого і титрують лугом. Від об’єму лугу, який витратили на титрування H₃PO₄, віднімають об’єм лугу, витрачений на титрування сліпої проби. Виконують трип’ять титрувань. За об’ємом розчину NaOH та його концентрацією обчис-люють концентрацію H₃PO₄ за формулою (3.11). Результати аналізу обробляють методами математичної статистики.

У випадку титрування фосфатної кислоти до другої точки еквівалентності до такого ж об’єму кислоти, як зазначено вище, додають 57 крапель тимол-фталеїну і титрують лугом до блідо-голубого забарвлення. За об’ємом розчину NaOH (трип’ять титрувань) та його концентрацією обчислюють концентрацію H₃PO₄ за формулою (3.11). Результати аналізу обробляють методами матема-тичної статистики.

Визначення солей амонію. Прямим титруванням лугом сіль амонію відтитрувати не можна, оскільки нема стрибка pH на кривій титрування, причи-ною чого є мале значення константи протолізу ( =5,68^.10^-10). Тому для визначення застосовують непрямі методи.

Метод зворотного титрування. У процесі нагрівання водних розчинів солей амонію з лугом виділяється аміак,

NH₄⁺+ OH^- NH₃+ H₂O,

який поглинають певним об’ємом титрованого розчину HCl. Залишок кислоти визначають титруванням розчином лугу. За іншим варіантом амонійну сіль обробляють надлишком титрованого розчину лугу та весь аміак видаляють кип’ятінням розчину. Надлишок NaOH, який не провзаємодіяв з іонами NH₄⁺, відтитровують розчином HCl. За формулою (3.14) обчислюють масу NH₄⁺ у розчині (для розчинів HCl і NaOH значення С і С_Е збігаються, бо f_E =1)

Метод заміщення (формальдегідний). У цьому методі у процесі взаємодії іонів амонію з формальдегідом виділяється еквівалентна кількість іонів H₃O⁺, які відтитровують розчином лугу:

4 NH₄⁺ + 6 HCOH = (CH₂)₆N₄ + 2 H₂O + 4 H₃O⁺.

Кількість лугу, яка витрачається на титрування, еквівалентна кількості амонію.

Реагенти: NaOH, 0,1 М стандартизований розчин;

HCl, 0,1 М стандартизований розчин;

20% розчин формальдегіду;

індикатор фенолфталеїн.

Методика титрування. У конічні колби для титрування переносять розчин солі амонію, додають 7 мл розчину формальдегіду і залишають на 12 хв, потім додають однудві краплі фенолфталеїну і титрують розчином натрію гідроксиду до блідо-рожевого забарвлення. Виконують два титрування. Обчислюють масу амонію m(NH₄⁺) за формулою (3.14) (f_E(NH₄⁺) = f_E(NaOH) = 1), підставляючи об’єм та концентрацію розчину лугу, який витрачається на титрування.