Лекция 12. Кривая титрования слабой кислоты слабым основанием

Ключевые слова: кривая титрования слабой кислоты слабым основанием.

При титровании слабых кислот слабыми основаниями (или наоборот) кислотная часть кривой титрования отвечает случаю титрования слабой кислоты сильным основанием. Щелочная часть кривой титрования совпадает с кривой титрования слабого основания сильной кислотой.

Например, титруют уксусную кислоту раствором NН₄ОН:

СН₃СООН + NH₄ОН → СН₃СООNH₄ + H₂O.

Образующаяся соль гидролизуется по катиону и по аниону одновременно по уравнению

СН₃СОО^– + NH₄⁺ + H₂O NH₄ОН + СН₃СООН,

откуда .

Умножив числитель и знаменатель на ионное произведение воды

[H⁺][OH^–], получим .

В точке эквивалентности [NH₄OH] = [CH₃COOH], а [NH₄⁺] = [CH₃COO^–] ≈ С_соли.

Тогда .

Выразив [CH₃COOH] из уравнения константы диссоциации кислоты

,получаем

Откуда

Логарифмируя и меняя знаки на обратные, получаем формулу для расчета рН в точке эквивалентности - в растворе соли слабой кислоты и слабого основания:

Так, в рассматриваемом случае, поскольку рК_кисл=4,73, а рК_осн=4,75,

рН = 7 + 2,37 − 2,38=6,99.

Независимо от концентрации соли, рН раствора в точке эквивалентности практически равен 7. Однако это происходит только в случае, если реагирующие между собой кислота и основание примерно одинаковой силы, то есть когда рК_кисл ≈ рК_осн. Если кислота сильнее (рК_кисл<рК_осн), то рН раствора соли меньше семи и раствор имеет слабокислую реакцию. В противном случае рН>7 и раствор соли будет иметь слабощелочную среду.

Поскольку рассматриваемый случай не представляет практического интереса, вычисления кривой титрования опустим и приведем только кривую:

Кривая титрования 0,1н. раствора

СН₃СООН 0,1 н. раствором NН₄ОН

Как видно из рисунка, в случае титрования слабого электролита слабым электролитом скачок рН отсутствует совершенно. Этого и следовало ожидать, так как при титровании слабой кислоты сильным основанием сужается интервал скачка на кривой в области кислотных значений рН. Наоборот, при титровании слабого основания сильной кислотой интервал скачка уменьшается в щелочной области рН. Поэтому при титровании слабой кислоты слабым основанием, сужение интервала скачка происходит и в кислотной, и в щелочной областях рН. Вследствие этого интервал скачка рН на кривой титрования вовсе исчезает. Поэтому в данном случае нельзя ожидать и резкого изменения окраски индикатора. Это значит, что точно провести такое титрование ни с каким из известных индикаторов невозможно.

Очевидно, что титрование слабой кислоты слабым основанием вообще невозможно.

Для того чтобы можно было титровать не только сильные, но и слабые кислоты или основания, в качестве рабочих растворов метода нейтрализации употребляются обязательно растворы сильных оснований и кислот.

Контрольные вопросы

1. Как выглядит кривая титрования при титровании слабого электролита слабым электролитом?

2. Как рассчитывают рН в точке эквивалентности при титровании слабой кислоты слабым основанием?

4. Всегда ли совпадает рассчитанное значение с точкой нейтральности?

5. Почему невозможно провести титрование слабой кислоты слабым основанием (или наоборот)?

Список рекомендуемой литературы

1. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика): учебник для вузов. В 2 кн. Кн. 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. – М.: Высшая школа, 2001. – С. 106 - 108.

2. Алексеев В.Н. Количественный анализ. - М.: Химия, 1972. – С. 288 – 290.

А.Т. Чанышева