Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов

Такие цветные индикаторы должны проявлять свойства, положенные в основу соответствующей титриметрической реакции. Индикация растворов может проводиться как визуально, так и с использованием инструментальных методов. Если проба или титрант сами по себе окрашены, специальные индикаторы могут и не потребоваться.

Расчет концентрации исследуемого раствора, в соответствии с законом эквивалентов, проводят по формуле:

С _{экв 1} V ₁ = С _{экв 2} V ₂, (7)

где С _{экв 1} и С _{экв 2} – молярные концентрации эквивалента пробы и титранта, соответственно, моль экв/л; V ₁ – отмеренный объем пробы, л; V ₂ – объем титранта, израсходованный на титрование, л.

При определении концентраций кислот и оснований используют метод кислотно-основного титрования, в основе которого лежит реакция нейтрализации:

Н⁺ + ОН^- D Н₂О.

В кислотной среде концентрация ионов водорода Н⁺ больше концентрации гидроксид-ионов ОН^-, а в щелочной среде, наоборот, меньше. Для удобства характеристики среды используют понятие водородного показателя рН, численно равного отрицательному десятичному логарифму молярной концентрации ионов водорода в растворе:

рН = -lg . (8)

Поскольку в водных растворах произведение молярных концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов:

× = , (9)

называемое ионным произведением воды, – величина постоянная и при Т =298К = 10^-14, в нейтральной среде рН = 7, в кислотной рН < 7, в щелочной рН > 7.

Истинная точка эквивалентности кислотно-основного титрования соответствует равенству молярных концентраций ионов водорода Н⁺ и гидроксид-ионов ОН^-:

= .

Реакция нейтрализации не сопровождается видимыми изменениями, например, переменой окраски раствора. Поэтому для фиксирования точки эквивалентности используют органические красители, структура и окраска которых зависит от величины водородного показателя рН.

Как видно из табл.2, изменение окраски важнейших кислотно-основных индикаторов происходит внутри определенного узкого интервала значений рН растворов. Этот интервал зависит только от свойств данного индикатора, поэтому перемена окраски индикатора происходит, как правило, не строго в точке эквивалентности, а с известным отклонением от нее. То значение рН, при котором заканчивается титрование с данным индикатором, называется показателем титрования и обозначается рТ. Величина рТ соответствует одной из промежуточных окрасок индикатора и находится внутри области перехода.

Следует учитывать, что экспериментально наблюдаемая конечная точка титрования вследствие погрешностей измерений и наблюдений отличается от истинной точки эквивалентности, соответствующей стехиометрическим соотношениям реагирующих веществ. Очевидно, что от выбора индикатора зависит индикаторная ошибка титрования, величина которой может колебаться в широких пределах в зависимости от того, какой взят индикатор и какие кислота и основание реагируют между собой. Так, в случае титрования кислоты основанием, при рТ< 7 (при 298К) имеет место недотитрованность, а при рТ> 7 – перетитрованность. Относительная систематическая погрешность титрования:

100% (10),

где , и С ₀ – молярные концентрации ионов ОН^-, Н⁺ и титруемого вещества соответственно.

Например, при титровании 0, 01 М раствора сильной кислоты раствором сильного основания в присутствии фенолфталеина (рТ=9) .

Вопросы для предварительной подготовки лабораторной работы

1. Что такое раствор? растворитель? растворенное вещество?

2. Какие способы выражения состава раствора вы знаете?

3. Что такое титриметрия? В чем заключается принцип титрования? Напишите выражение основной расчетной формулы определения концентрации методом титрования.

4. Что " показывает" водородный показатель рН?

5. На каком свойстве индикаторов основано их применение?

6. Что такое показатель титрования рТ? Каково его значение для индикаторов метилового оранжевого и фенолфталеина?