Рабочие растворы

В качестве рабочих используются растворы сильных кислот (HCl, H₂SO₄ и др.) концентрации от 0,05 до 1,0 моль/л или сильных оснований (NaOH, KOH, Ba(OH)₂ и др.) той же концентрации. Растворы кислот устойчивы и могут храниться без изменения сколь угодно долго. Растворыщелочей также устойчивы, но их рекомендуется хранить во фторопластовой посуде, чтобы не допустить взаимодействия со стеклом. Необходимо также учитывать, что растворы щелочей поглощают CO₂ из воздуха.

Растворы кислот и щелочей стандартизуют по одному из первичных установочных веществ: Na₂CO₃, Na₂B₄O₇×10H₂O (для кислот), гидрофталату калия, H₂C₂O₄×2H₂O, C₆H₅COOH и т.д. (для щелочей). Значительно сокращает затраты времени на приготовление титрованных растворов применение специальных ампул, выпускаемых промышленностью (фиксаналов).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОКСИДА И КАРБОНАТА НАТРИЯ 

ПРИ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ

В лабораторной прак­тике для определения содержания NaOH и Na₂СО₃ при совместном присутствии применяют два метода: метод фиксирования двух точек эквивалентности на кривой титрования Na₂СО₃ и осаждения карбонат-ионов.

 Метод фиксирования двух точек эквивалентности.

Карбонат-ион является двухкислотным основанием, способным последовательно присоединять протон: CO₃^2-+Н⁺→НСО₃^-, НСО₃^-+Н⁺ → Н₂СO₃. Используя эти протолитические реакции, можно сместить равно­весие и количественно определить содержание Na₂СО₃ в растворе, титруя его кислотой до образования НСО₃^- или Н₂СO₃.

1) NaOH + Na₂CO₃ + 2HC1 = 2NaCl + NaHCO₃ +H₂O   

2) NaHCO₃ + HC1 = NaCl +H₂CO₃                                                Рассчитаем рН в точке эквивалентности 1 по реакции (1):  [Н⁺]=корень квадратный (К1 К2), где К₁ и К₂ - константы диссоциации угольной кислоты, берем из справочника: К₁ = 3•10^-7 и К₂ =6•10^-11, тогда   [Н⁺]=4,2•10^-9, рН=-lg[Н⁺]=8,38. рН в точке эквивалентности 2 определяется наличием в растворе только угольной кислоты, поэтому к концу титрования рН≈4, т.к. рН= (рК1-lgCк-ты)/2.

Исходя из точек эквивалентности выбираем индикатор, подходит тот индикатор, у которого рН в точке эквивалентности лежит в интервале перехода окраски. Так, в первом случае половину Na₂СО₃ оттитровывают в присутствии фенол­фталеина (о-крезолфталеина, крезолового красного, α-нафтолфталеина или тропеолина 000), во втором — весь Na₂СО₃ в присутствии ме­тилового оранжевого (метилового желтого, α-динитрофенола или бромфенолового синего).

Независимо от индикаторов NaOH оттитровывается полностью. Эти обстоятельства и используют при определении содержания NaOH и Na₂СО₃ в смеси. Анализируемую смесь NaOH и Na₂СО₃ помещают в мерную колбу емкостью 100 мл, разбавляют до метки дистиллированной водой, не содержащей СO₂, тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой 10 — 20 мл, прибавляют 8 — 10 капель 0,1% раствора фенолфталеина и оттитровывают смесь рабочим раствором НС1 до исчезновения малиновой окраски. За­траченный объем кислоты соответствует определяемому NaOH и половине Na₂СО_3. Затем в эту же пробу прибавляют 1 — 2 капли метилового оранжевого (при этом раствор окрашивается в желтый цвет) и продолжают титровать до появления розовой окраски. Титрование повторяют 3 — 4 раза и из полученных результатов берут среднюю величину.  Метод с применением осаждения карбонат-ионов Этот метод более точ­ный, чем предыдущий. Одну порцию исследуемого раствора тит­руют раствором НС1 с метиловым оранжевым, а в другой пред­варительно осаждают карбонат-ионы, прибавляя раствор ВаС1₂. Затем, не отфильтровывая осадка ВаСОз, титруют раствор с фенолфталеином. Первое титрование дает объем НС1 (V₁), затрачен­ный на нейтрализацию NaOH и Na₂СО₃, второе — объем НС1 (V₂), пошедший на нейтрализацию только NaOH. Разность V₁ - V₂ указывает объем титранта, затраченного на нейтрализацию Na₂СО₃. При этом протекают следующие реакции: NaOH +HC1 = NaCl +H₂O Na₂CO₃ + 2HC1 = 2NaCl + H₂CO₃                                                  Na₂CO₃ + ВаC1₂ = 2NaCl + ВаCO₃ ↓                                            Раствор, содержащий NaOH и Na₂СО₃, разбавляют до метки мерной колбы водой, из которой удален СО₂, и тщательно перемешивают. Берут пипеткой 10,0 — 20,0 мл анализируемого раствора, прибавляют 1 — 2 капли ме­тилового оранжевого и оттитровывзют стандартным рзствором НС1. Титрование повторяют 3 — 4 раза и из полученных результатов берут среднее (V1). К другой порции 10,0 — 20,0 мл ис­следуемого раствора прибавляют 8 — 10 мл 1 н раствора ВаС1₂ и 8 — 10 капель фенолфталеина, затем, не оттитровывая осадка (ВаСОз), титруют раствором НС1 до полного исчезновения ма­линовой окраски. Титрование повторяют 3 — 4 раза, берут сред­ний объем (V2) и рассчитывают содержание NаOH и Na₂СО₃