Лекция 10. Кривая титрования слабой кислоты сильным основанием

Ключевые слова: кривая титрования слабой кислоты сильным основанием.

При расчете кривой титрования слабой кислоты щелочью следует учитывать тот факт, что до точки эквивалентности в растворе присутствует буферная смесь, состоящая из неоттитрованной слабой кислоты и ее соли, образованной за счет взаимодействия слабой кислоты со щелочью. В точке эквивалентности в растворе присутствует соль, образованная слабой кислотой и сильным основанием, она подвергается гидролизу по аниону, и среда становится щелочной. За точкой эквивалентности в растворе, как и в случае титрования сильной кислоты, будет находиться в избытке щелочь, и ее содержание в растворе будет определять рН.

Например, построим кривую титрования 100,0 мл 0,1 н. CH₃COOH

0,1 н. раствором NaOH.

1 участок: до начала титрования. В первоначальный момент (без добавления NaOH) в растворе присутствует слабая кислота, которая обратимо диссоциирует:

CH₃COOH CH₃COO^- + H⁺.

рН исходного раствора слабой кислоты рассчитывают, используя ее константу диссоциации:

.

В растворе на каждый образующийся катион водорода приходится один анион кислоты: [H⁺] = [СН₃СОО^–].

Если степень диссоциации кислоты <5% и выполняется условие

К_кисл/С_М(кисл) < 10^-2, то можно принять, что [СН₃СООН] ≈ С_М(кисл), тогда

Расчет рН проводят по формуле

.

Для 0,1 н. CH₃COOH рН = ½(4,76 – lg0,1) = 2,88.

2 участок: от начала титрования до точки эквивалентности.Добавлено некоторое количество NaOH (V_NaOH < 100 мл). В растворе присутствуют недотитрованная слабая кислота СН₃СООН и ее соль CH₃COONa, полученная в результате протекания реакции:

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O.

CH₃COONa (соль) является сильным электролитом, полностью диссоциирующим на ионы, следовательно, [СН₃СОО^–] ≈ С_М(соли).

Диссоциация слабой кислоты в присутствии одноименного иона (СН₃СОО^–) подавлена, поэтому [СН₃СООН] ≈ С_М(кисл).

Таким образом, в растворе до точки эквивалентности присутствуют слабая кислота и соль, образованная этой кислотой и сильным основанием – кислотная буферная смесь. Концентрацию H⁺ находят из выражения для константы диссоциации слабой кислоты, используя допущенные приближения:

, отсюда

Поскольку исходные концентрации кислоты и щелочи одинаковые, отношение молярных концентраций оставшейся кислоты и образовавшейся соли в растворе определяется соотношением их объемов:

С_М(кисл)/С_М(соли) = [100 - VNаОН]/(VNаОН).

Поэтому до точки эквивалентности расчет рН ведут по формуле для кислотной буферной смеси: