16.15:
酸-碱 滴定曲线
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
酸碱滴定可以通过 已知浓度的碱来测定未知浓度的酸，反之亦然。当用碱滴定酸时，将滴定剂逐渐加入酸中，pH 值不断提高。将 pH 值的变化相对于消耗的碱的体积作图，绘制成滴定曲线或 pH 曲线。滴定曲线呈 S 形，但根据酸的强弱 存在差异。假设酸的初始浓度相等，滴定开始时的 pH 值为酸性，但弱酸的 pH 值会更高。等当点是滴定曲线上 碱的摩尔数与酸的摩尔数 相等的点。对于强酸来说，当强碱完全中和了 强酸产生的所有水合氢离子时，就达到了等当点；因此，等当点总是出现在 pH 值为 7 的时候。相反，弱酸的等当点出现 在 pH 值大于 7 的时候，这时，所有弱酸都 转化为它的共轭碱。在等当点附近，溶液的 pH 值突然升高。然而，在弱酸滴定中，这种快速的 pH 值变化不像在强酸滴定中 那么剧烈。在弱酸和强酸的滴定曲线上，等当点之后的 pH 值会 由于强碱过量而逐渐升高。除强酸滴定曲线外，弱酸滴定曲线的其他特征是 缓冲区和半等当点。当加入强碱时，弱酸 生成它的共轭碱，形成缓冲液。半等当点位于缓冲区内。当加入达到等当点 所需的一半体积的碱时，达到半等当点。这时，弱酸的浓度等于它的共轭碱，溶液的 pH 值等于解离常数 当滴定剂为强酸时，强碱或弱碱的 滴定曲线呈倒 S-型，pH 值开始较高，随着强酸的加入 不断降低。
16.15:
酸-碱 滴定曲线
滴定曲线是一些溶液属性与添加滴定剂的数量的图解。 对于 酸-碱 滴定，溶液 pH 是一种有用的属性进行监测，因为它可以预测地随溶液成分的变化而变化，因此可以用于监测滴定的进展并检测其终点。 酸-碱 滴定可通过强酸和强碱，强酸和弱碱，强碱和弱酸来执行。
对于使用强碱 NaOH 的 0.100 M 强酸对 25.00 mL 0.100 M HCL 进行滴定，其滴定曲线在图 1a 中显示为红色。 对于使用 0.100 M NaOH 的 25.00 mL 0.100 M CH3COOH (弱酸) 滴定，其滴定曲线在图 1b 中显示为黄色。
图 1 (a) 含 0.100 M NaOH (强碱) 的 25 mL 0.100 M HCL (强酸) 滴定曲线的等效点为 7.00 pH。 (b) 25 mL 0.100 M 乙酸 (弱酸) 与 100 M NaOH (强碱) 滴定曲线的等效点为 8.72 pH。
使用强酸的强或弱碱的滴定具有类似的 S 形曲线；但是，曲线会反转，因为 pH 值将从基本区域开始，随着强酸的增加而降低。 弱酸或碱的滴定也可用于分别确定 Ka 或 Kb。
滴定的四个阶段：
- 初始状态 (添加滴定剂体积 = 0 mL) ： pH 由滴定酸确定；由于两个酸样本均浓度相同，弱酸的初始 pH 值将更高
- 前等效点 (0 mL < V < 25 mL) ：溶液 pH 逐渐升高，酸通过反应被添加滴定剂消耗；成分包括未反应酸和反应生成物及其共轭碱
- 等效点 (V = 25 mL) ：当溶液成分从酸性过渡到中性 (对于强酸样本) 或碱性 (对于弱酸样本) 时， pH 值会急剧上升， pH 值由酸的共轭碱电离决定
- 后等效点 (V > 25 mL) ： pH 由添加了过量强碱滴定剂的数量确定；由于两个样本都使用相同滴定剂滴定，因此这一阶段的两个滴定曲线都类似。
Suggested Reading
- Ramette, Richard W. "TITRATE: A Learning Tool for Acid-Base Titrations." (1994): 238. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed071p238.2