Кривые титрования слабого протолита сильным протолитом

Рассмотрим на примере титрования 25 мл 0, 1 М раствора СН₃СООН раствором 0, 1 М NaOH

СН₃СООН + NaOH = CH₃COONa + H₂O.

1. Расчёт рН в начальной точке титрования, т. е. при v _b = 0. Так как в водном растворе СН₃СООН является слабой кислотой, концентрацию ионов водорода можно рассчитать по формуле и

2. Расчёт рН при добавлении субстехиометрического количества титранта, т. е. при 0 < v_b< v _тэ. Вначале титрования до достижения ТЭ в растворе присутствует как свободная кислота, так и её соль, полученная в результате взаимодействия с добавленным основанием. Поэтому значение [H⁺] в этой области будет определяться по уравнению Гендерсона-Гассельбаха для буферного раствора: и . Так как , то число ммолей кислоты, оставшейся неоттитрованной в данный момент, равно n _НА = с _а v _a - c _b v _b, а число ммолей полученной соли равно количеству добавленной щелочи, т. е. n _A- = c _b v _b. Cледовательно, .

3. Расчет рН в ТЭ, т. е. при v _b = v _ТЭ. В точке эквивалентности в растворе содержится только соль СН₃СООNa и раствор обладает основной реакцией вследствие протолиза ацетат-иона: СН₃СОО^- + Н₂О «СН₃СООН + ОН^-. Концентрацию [OH^-] в этих условиях можно рассчитать по уравнению для анионо-основания Бренстеда: . Поскольку [H⁺] = K _w/[OH^-], то в ТЭ имеем и , где с _А- = с _соли = с (СН₃СОО^-) = .

4. Расчет рН после достижения ТЭ, т. е. при v _b > v _ТЭ. Появление избытка сильного основания после ТЭ определяет кислотность раствора. Значение рН можно вычислить, если оценить этот избыток, т. е. знать какова концентрация основания в данный момент: . Значение рН рассчитывают по уравнению (3.8).

Результаты расчёта кривой титрования25 мл 0, 1 М СН₃СООН раствором 0, 1 М NaOH (таблица 4) и построения рассматриваемой кривой представлены на рис.2.

Особенности кривой титрования: эквивалентная часть кривой титрования располагается несимметрично относительно линии нейтральности и полностью лежит в основной области в интервале значений рН от 8, 15 до 9, 30. Следовательно, индикатором может служить, например, фенолфталеин, у которого рТ = 9. Кривая титрования на графике имеет вид:

Рис.2. Кривая титрования 25 мл 0, 1 М раствора СН₃СООН раствором 0, 1 М NaOH.

При титровании слабых кислот слабыми основаниями на кривой титрования скачок практически отсутствует. Поэтому кислотно-основные пары «слабый протолит - слабый протолит» для целей кислотно-основного титрования непригодны.

Таблица 4. Параметры титрования 25 мл 0, 1 М СН3СООН раствором 0, 1 М NaOH
v b, мл		n (A-) = n (NaOH), ммоль	n (HA), ммоль		[H+], моль/л	рН
			2, 5	-	1, 32× 10-3	2, 88
	0, 4	1, 0	1, 5	1, 5	2, 63× 10-5	4, 58
	0, 8	2, 0	0, 5	0, 25	4, 37× 10-6	5, 36
	0, 96	2, 4	0, 1	0, 042	7, 35× 10-7	6, 14
24, 9	0, 996	2, 49	0, 01	0, 004	7, 00× 10-8	7, 15
24, 99	0, 9996	2, 499	0, 001	0, 0004	7, 00× 10-9	8, 15
25, 00		2, 500	-	-	1, 87× 10-9	8, 73
				Избыток NaOH ([OH-])
25, 01	1, 0004	2, 501	-	2, 00× 10-5	5, 00× 10-10	9, 30
25, 10	1, 004	2, 51	-	2, 00× 10-4	5, 00× 10-11	10, 30
26, 00	1, 04	2, 6	-	1, 96× 10-3	5, 00× 10-12	11, 29
30, 00	1, 2	3, 0	-	9, 09× 10-3	1, 00× 10-12	11, 96
40, 00	1, 6	4, 0	-	2, 31× 10-2	4, 34× 10-13	12, 36