Визначення вмісту НСl і Н3РО4 при їх сумісній присутності методом потенціометричного титрування

Потенціометричне визначення вмісту НСl і Н₃РО₄ при їх сумісній присутності основане на різній силі цих кислот (НСl є сильною, а Н₃РО₄ ― набагато слабшою кислотою).

Константи іонізації ортофосфатної кислоти мають такі значення:

Н₃РО₄ D Н⁺ + Н₂РО₄^– К₁ = 7,6·10^–3; рК₁ = 2,12

Н₂РО₄^– D Н⁺ + НРО₄^2– К₂ = 6,2·10^–8; рК₂ = 7,21

НРО₄^2– D Н⁺ + РО₄^3– К₃ = 4,2·10^–13; рК₃ = 12,36.

При потенціометричному титруванні суміші одноосновних кислот різної сили сильною основою можна визначити вміст кожної кислоти без їх розділення, якщо відношення констант їх іонізації буде не менше, ніж 10⁴, а константа іонізації слабшої кислоти ≥ 10^–8.

При титруванні багатоосновних кислот на кривих титрування з’являється кілька точок перегину, що пояснюється ступінчатою іонізацією кислоти, продукти іонізації якої ведуть себе подібно до суміші кислот різної сили.

Тому на кривій потенціометричного титрування Н₃РО₄ розчином NaOH спостерігаються два стрибки, які відповідають нейтралізації Н₃РО₄ за І та ІІ ступенями. За ІІІ ступенем Н₃РО₄ не титрується, бо К₃ < 10^–8.

При потенціометричному визначенні вмісту НСl і Н₃РО₄ титруванням їх суміші розчином NаОН, будуть спостерігатися дві т.е., які на графіку зобразяться двома стрибками рН.

Перший стрибок рН відповідає відтитруванню НСl і Н₃РО₄ за І ступенем:

НСl + NаОН = NаСl + Н₂О,

Н₃РО₄ + NаОН = NaH₂PO₄ + H₂O.

В першій т.е. в розчині знаходяться NаСl і NaH₂PO₄, тому величину рН₁, яка визначається присутністю NaH₂PO₄, розраховують за формулою:

.

Оскільки відношення констант іонізації НСl і Н₃РО₄ за І ступенем є меншим, ніж 10⁴: , то хлоридна і фосфатна кислота за І ступенем відтитровуються разом.

Другий стрибок рН відповідає відтитруванню Н₃РО₄ за ІІ ступенем:

NaH₂PO₄ + NаОН = Na₂HPO₄ + H₂O.

В другій т.е. в розчині знаходиться Na₂НРO₄ і рН розраховують за формулою:

.

Оскільки відношення констант іонізації H₃PO₄ за І та ІІ ступенем є більшим, ніж 10⁴: , тому H₃PO₄ титруєть­ся окремо за цими ступенями. Титрування H₃PO₄ за ІІІ ступенем зафіксувати не можна, бо К₃(H₃PO₄) = 4,2·10^–13 < 10^–8.

В результаті потенціометричного титрування суміші двох кислот різної сили одержують два стрибки рН на кривих титрування (Рис. 4).

V2	V1
Рис. 4. Інтегральна (а) та диференційна (б) криві потенціометричного титрування суміші кислот різної сили.