Слайд 1
Индикаторы
кислотно-основного титрования
Слайд 2Требования, предъявляемые к кислотно-основным индикаторам
1. Индикатор должен быть чувствительным, чтобы
расход индикатора был как можно меньше
2. Равновесие между двумя
формами должно устанавливаться быстро
3. Обе формы или одна из форм должны быть интенсивно окрашены
4. Интервал перехода окраски индикатора не должен быть большим
Слайд 3Теории кислотно-основных индикаторов
Ионная теория
Хромофорная теория
Ионно-хромофорная теория
Слайд 4
Ионная теория: кислотно-основные индикаторы меняют свой цвет при изменении концентра-ции
ионов водорода в растворе, т.е. при изменении рН среды.
HInd
H+ + Ind–
кислая основная
красная желтая
Слайд 5
Недостатки:
1. Не объясняет природы наличия и изменения окраски индикаторов
2. Не
связывает окраску индикаторов с их строением
3. На переход окраски требуется
какое время, в то время как ионные реакции протекают быстро
Слайд 6
Хромофорная теория: изменение окраски индикатора обусловлено обратимой перегруппировкой атомов в
молекуле, в результате которой появляются или исчезают группы, обуславливающие цвет
раствора
Хромофорные группы: –N=N–, =C=S, –N=O и др
Ауксохромные группы: –NH2, –OH, –OCH3 и др.
Слайд 7Фенолфталеин
бесцветная
малиновая
Слайд 8Метиловый оранжевый
желтый цвет
красный цвет
Слайд 9
На таутомерные превращения требуется некоторое время, поэтому окраска индикатора изменяется
не мгновенно, очевидна взаимосвязь между окраской и строением молекул
Не
объясняет, почему изменение происходит при изменении рН раствора
Слайд 10Ионно-хромофорная теория индикаторов: отщепление протона или гидроксид-иона привод к перегруппировке
атомов в молекуле, что приводит к изменению цвета индикатора
Объясняет:
Изменение цвета
раствора при изменении рН
Изменение окраски во времени
Связывает изменение окраски с его структурой
+ Ind–
кислая основная
красная желтая
[H+] · [Ind–]
KInd = ——————
[HInd]
[HInd]
[H+] = KInd · ———
[Ind–]
[Ind–]
pH = pKInd + lg ———
[HInd]
Соотношение [Ind–]/[HInd] зависит от рН р-ра
Человеческий глаз замечает изменение окраски при 10-кратном избытке одной из форм
Слайд 13
[Ind–]/[HInd] 10 – наблюдается окраска
основной формы [Ind–] (желтая)
pH = pKInd + 1
[Ind–]/[HInd] 10 – наблюдается окраска
кислой формы [HInd] (красная)
pH = pKInd – 1
Слайд 14Интервал перехода окраски индикатора:
pH = pKInd ± 1
pH не всегда
охватывает две единицы рН, т.к. соотношение концентраций двух форм, необ-ходимое
для наблюдения изменения окраски индикатора, [Ind–]/[HInd] не всегда равно 10 и зависит от природы индикатора
м/о pH = 3,2 – 4,4 красная – желтая
м/к pH = 4,2 – 6,2 красная – желтая
ф/ф pH = 8,2 – 10,0 бесцветная – малиновая
Слайд 15Индикаторы часто характеризуют не интервалом перехода окраски индикатора, а показателем
титрования рТ
рТ – это значение рН, при котором наиболее резко
происходит изменение окраски индикатора.
м/о pH = 3,2 – 4,4 рТ = 4,0
м/к pH = 4,2 – 6,2 рТ = 5,5
ф/ф pH = 8,2 – 10,0 рТ = 9,0
Слайд 16Классификация кислотно-основных индикаторов:
1. По строению:
- трифенилметановые индикаторы (ф/ф, ф/к)
- нитроиндикаторы
(о-, м-, п-нитрофенолы)
- других структурных типов (лакмус, индофенол, нейтральный красный
и др.)
2. По способу применения:
- внутренние (ф/ф, ф/к, м/о, т/ф и др.)
- внешние ( лакмусовая бумага /красная, нейтральная, синяя/, куркумовая бумага, ф/ф бумага)
Слайд 173. По составу:
- индивидуальные:
(фенолфталеин, метиловый оранжевый и др.)
смешанные (более
резкое изменение окраски):
* смесь двух индикаторов
(фенолфталеин + тимолфталеин)
* смесь индикатора с красителем
(фенолфталеин + метиленовый синий)
4. По цветности: одноцветные (ф/ф), двухцвет-ные (м/о)
Слайд 18Кривые кислотно-основного титрования
Отображают графическую зависимость рН титруемого раствора от объема
прибавленного титранта или от степени оттитрованности
Анализ кривой титрования позволяет подобрать
оптимальные условия титрования (концентрация реагентов, индикатор)
Слайд 19Расчет, построение и анализ кривой титрования сильной кислоты сильным основанием
HCl
+ NaOH NaCl + H2O
C(HCl) = C(NaOH) =
0,1 M
Изменением объема пренебрегаем
до ТЭ : рН = –lgCк-ты
ТЭ: рН = 7
после ТЭ: рН = 14 + lgСосн
Слайд 20Доб Отт. Ост-к Конц
рН
рН
щ. к. % к. % к-ты р-ра С=0,1М
0 0 100 С –lgC –lg10–1=1
90 90 10 10–1С –lg10–1С –lg10–2=2
99 99 1 10–2С –lg10–2С –lg10–3=3
99,9 99,9 0,1 10–3С –lg10–3С –lg10–4=4
100 100 — — — 7
изб-к конц.
щ.% щ.
100,1 — 0,1 10–3С 14+lg10–3С 14+lg10–4=10
101 — 1 10–2С 14+lg10–2С 14+lg10–3=11
110 — 10 10–1С 14+lg10–1С 14+lg10–2=12
99,9 – 100,1
резкий скачок
рНт.н-ти= рНтэ
рН = 6
Слайд 22От чего зависит скачок титрования?
pH = рН100,1 – рН99,9 =
14+lg10–3С – (–lg10–3С) =
= 14 – 3 + lgC
– 3 + lgC = 8 + 2lgC
Скачок зависит от:
- Температуры (с увеличением tо рКводы
уменьшается, скачок уменьшается)
- Концентрации (с уменьшением концентрации
скачок уменьшается)
Слайд 23Как зависит скачок титрования от концентрации?
pH = 8 + 2lgC
С моль/л
pH
1 8
0,1 8 – 2 = 6
0,01 8 – 4 = 4
0,001 8 – 6 = 2
0,0001 8 – 8 = 0
Слайд 24Выбор индикатора
м/о 3,2 – 4,4 (рТ=4,0)
ф/ф 8,2 – 10,0
(рТ= 9,0)
Интервал перехода окраски индикатора pH
должен ложиться на вертикальный
участок
Слайд 25Расчет, построение и анализ кривой титрования слабой кислоты сильным основанием
CH3COOH
+ NaOH CH3COONa + H2O
C(HA) = C(BOH)
= 0,1 M
pK(CH3COOH) = 4,76
Изменением объема пренебрегаем
В начальный момент: слабая кислота
рН = ½ pKк-ты – ½ lgCк-ты
Слайд 26До ТЭ: слабая кислота и ее соль
Ссоли
рН = pKк-ты + lg———
Ск-ты
ТЭ: соль сильного основания и слабой кислоты
рН = 7 + ½ pKк-ты + ½ lgCсоли
За ТЭ: избыток щелочи и соль (гидролиз
подавляется)
рН = 14 + lgСосн
Слайд 27Доб. Отт-но Конц. Конц. Ссоли
рН
рН
——
щел. к-ты,% к-ты соли Ск-ты р-ра С=0,1
0 — С — — ½pKк– ½lgCк 2,88
90 90 10–1С 9·10–1С 910 рКк+lg10 5,75
99 99 10–2С 99·10–2С 99102 рКк+lg102 6,75
99,9 99,9 10–3С 999·10–3С 999103 рКк+lg103 7,75
100 100 — С — 7+½pKк+ ½lgCс 8,88
изб-к конц.
щ.% щ.
100,1 — 0,1 10–3С — 14+lg10–3С 10
101 — 1 10–2С — 14+lg10–2С 11
110 — 10 10–1С — 14+lg10–1С 12
Слайд 287,75 – 10,0 резкий скачок
рН = 2,25
рНт.н-ти< рНтэ
Ind – ф/ф
Слайд 29От чего зависит скачок титрования?
pH=рН100,1– рН99,9=14+lg10–3С – (рКк + lg103)
=
= 14 – 3 + lgC – рКк– 3
= 8 + lgC – рКк
Скачок зависит от:
- Температуры (с увеличением tо рКводы
уменьшается, скачок уменьшается)
- Концентрации (с уменьшением концентрации
скачок уменьшается)
- Природы кислоты (чем слабее кислота, тем
меньше скачок)
Слайд 30Как зависит скачок титрования
от силы кислоты?
pH = 8 +
lgC – рКк
С = 0,1 моль/л pH =
7 – рКк
Если рКк 7 pH = 0 скачка не будет, и
нельзя подобрать индикатор
Слайд 31Расчет, построение и анализ кривой титрования сильного основания сильной кислотой
NaOH
+ HCl NaCl + H2O
C(NaOH) = C(HCl)
= 0,1 M
Изменением объема пренебрегаем
до ТЭ : рН = 14 + lgСосн
ТЭ: рН = 7
после ТЭ: рН = –lgCк-ты
Конц
рН рН
к. щ. % щ. % щ-чи р-ра С=0,1М
0 0 100 С 14+lgC 13
90 90 10 10–1С 14+lg10–1С 12
99 99 1 10–2С 14+lg10–2С 11
99,9 99,9 0,1 10–3С 14+lg10–3С 10
100 100 — — — 7
изб-к конц.
к.% к.
100,1 — 0,1 10–3С –lg10–3С 4
101 — 1 10–2С –lg10–2С 3
110 — 10 10–1С –lg10–1С 2
Слайд 33
Скачок зависит от температуры и концентрации
основания Ind – м/о,
ф/ф
Слайд 34Расчет, построение и анализ кривой титрования слабого основания сильной кислотой
NH4OH + HCl NH4Cl
+ H2O
C(NH4OH) = C(HCl) = 0,1 M рК(NH4OH)=4,75
Изменением объема пренебрегаем
В начальный момент: слабое основание
рН =14 – ½ pKосн + ½ lgCосн
Слайд 35До ТЭ: слабое основание и его соль
Ссоли
рН =14 – pKосн – lg———
Сосн
ТЭ: соль сильной кислоты и слабого основания
рН = 7 – ½ pKосн – ½ lgCсоли
За ТЭ: избыток кислоты и соль (гидролиз
подавляется)
рН = – lgСк-ты
Слайд 36Доб. Отт-но Конц. Конц. Ссоли
рН
рН
——
К-ты. осн,% осн соли Сосн р-ра С=0,1
0 — С — — 14–½pKо+½lgCо 12,13
90 90 10–1С 9·10–1С 910 14–рКо–lg10 8,25
99 99 10–2С 99·10–2С 99102 14–рКо–lg102 7,25
99,9 99,9 10–3С 999·10–3С 999103 14–рКо– lg103 6,25
100 100 — С — 7–½pKо–½lgCс 5,13
изб-к конц.
к.% к.
100,1 — 0,1 10–3С — –lg10–3С 4
101 — 1 10–2С — –lg10–2С 3
110 — 10 10–1С — –lg10–1С 2
Слайд 37
Скачок зависит от температуры, концентрации основания, природы основания
Ind – м/о
Слайд 38Расчетные формулы рН при титровании
слабой двухосновной к-ты сильным основанием
H2SO3
+ 2NaOH Na2SO3 + H2O
Нач: H2SO3
рН = ½ pK1к-ты – ½ lgCк-ты
До 1 ТЭ: H2SO3 + NaHSO3
Ссоли
рН = pK1к-ты + lg———
Ск-ты
1 ТЭ: NaHSO3
pK1к-ты + pK2к-ты
рН = ———————
2
Слайд 39
До 2 ТЭ: NaHSO3 + Na2SO3
Ссоли
рН = pK2к-ты + lg———
Ск-ты
2 ТЭ: Na2SO3
рН = 7 + ½ pK2к-ты + ½ lgCсоли
За 2 ТЭ: щелочь + соль
рН = 14 + lgСосн
Слайд 40Расчетные формулы рН при титровании соли
слабой двухосновной к-ты сильной кислотой
Na2SO3
+ 2HCl H2SO3 + 2NaCl
Нач: Na2SO3
рН = ½ pK2к-ты – ½ lgCк-ты
До 1 ТЭ: Na2SO3 + NaHSO3
Ссоли
рН = pK2к-ты + lg———
Ск-ты
1 ТЭ: NaHSO3
pK1к-ты + pK2к-ты
рН = ———————
2
Слайд 41
До 2 ТЭ: NaHSO3 + H2SO3
Ссоли
рН = pK1к-ты + lg———
Ск-ты
2 ТЭ: H2SO3
рН = ½ pK1к-ты – ½ lgCк-ты
За 2 ТЭ: кислота + соль
рН = – lgСк-ты
Слайд 42
Индикаторные ошибки
кислотно-основного титрования
Индикаторные ошибки обусловлены несовпадением рН конца титрования (рТInd)
и рН точки эквивалентности
Слайд 43Титрование сильной к-ты сильным основанием
Раствор недотитрован – водородная ошибка
Слайд 44Титрование сильной к-ты сильным основанием
Раствор перетитрован – гидроксильная ошибка
Слайд 45Титрование слабой к-ты сильным основанием
Раствор недотитрован – кислотная ошибка
Слайд 46Титрование слабой к-ты сильным основанием
Раствор перетитрован – гидроксильная ошибка
Слайд 47Титрование сильного основания сильной к-той
Раствор недотитрован – гидроксильная ошибка
Слайд 48Титрование сильного основания сильной к-той
Раствор перетитрован – водородная ошибка
Слайд 49Титрование слабого основания сильной к-той
Раствор недотитрован – основная ошибка
Слайд 50Титрование слабого основания сильной к-той
Раствор перетитрован – водородная ошибка
![[Ind–]/[HInd] 10 – наблюдается окраска](/img/thumbs/cbb66d43fdcffda5f2879cf1ae239e21-800x.jpg "1
Индикаторы
кислотно-основного титрования [Ind–]/[HInd] 10 – наблюдается окраска")
