Chapter 16: Acid-base and Solubility Equilibria

Back to chapter

16.15:

Кривые кислотно-основного титрования

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Chemistry

Acid-Base Titration Curves

Previous Video
16.14: Qualitative Analysis

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Кислотно-основное титрование может быть выполнено для определения концентрации кислоты с использованием известной концентрации основания или наоборот. При титровании кислоты основанием титрант постепенно добавляется к кислоте, повышая pH. Изменение pH отображается в зависимости от объема основания для построения кривой титрования или pH.Кривые титрования имеют S-образную форму, хотя существуют различия в зависимости от того, является ли кислота сильной или слабой. рH в начале титрования будет кислым, но он выше для слабой кислоты, если исходные концентрации кислоты равны. Точка эквивалентности это точка на кривой титрования, в которой количество молей основания равно молям кислоты в растворе.В случае сильной кислоты точка эквивалентности достигается, когда сильное основание нейтрализует все ионы гидроксония, произведенные сильной кислотой, что всегда происходит при pH равном семи. И наоборот, точка эквивалентности слабой кислоты возникает при pH более 7 и достигается, когда вся слабая кислота превращается в конъюгированное основание. Вблизи точки эквивалентности происходит резкий скачок рН раствора.Однако при титровании слабой кислотой этот быстрый скачок pH не столь резкий, как при титровании сильной кислотой. Значение pH после точки эквивалентности на кривой титрования как для слабых, так и для сильных кислот постепенно увеличивается из-за избытка сильного основания. Другими характеристиками кривой титрования слабой кислотой являются буферная область и точка полуэквивалентности.При добавлении сильного основания слабая кислота образует конъюгированное основание, создавая буфер. Точка полуэквивалентности находится внутри этой буферной области. Это момент, когда добавлена половина объема базы, необходимой для достижения точки эквивалентности.Здесь концентрация слабой кислоты равна ее сопряженному основанию, а pH раствора равен pKa. Кривые титрования сильного или слабого основания с сильной кислотой в качестве титранта имеют перевернутую S-образную форму, где значения pH вначале высоки, и уменьшается с добавлением сильной кислоты.

16.15:

Кривые кислотно-основного титрования

Кривая титрования представляет собой график некоторого свойства раствор в сравнении с количеством добавленного титранта. Для титрования кислотно-основная pH раствор является полезным свойством для мониторинга, поскольку он предсказуемо меняется в зависимости от состава раствор и, следовательно, может использоваться для мониторинга прогресса титрования и определения его конечной точки. Титрование кислотно-основная можно выполнять с сильной кислотой и сильным основание, сильной кислотой и слабым основание, или сильным основание и слабой кислотой.

При титровании, выполненном для 25.00 мл 0.100 M HCl (сильная кислота) с 0.100 M сильного основание NaOH, его кривая титрования показана красным цветом на рисунке 1a. При титровании, выполненном для 25.00 мл 0.100 M CH3COOH (слабая кислота) с 0.100 M NaOH, кривая титрования показана желтым цветом на рис. 1b.

Рисунок 1 (A) Титровальная кривая титрования 25.00 мл 0.100 M HCl (сильная кислота) с 0.100 M NaOH (strong основание) имеет эквивалентную точку 7.00 pH. (b) кривая титрования для титрования 25.00 мл уксусной кислоты 0.100 м (слабая кислота) с 0.100 M NaOH (strong основание) имеет эквивалентную точку 8.72 pH.

Титрование сильного или слабого основание с сильной кислотой имеет аналогичную S-образную кривую, однако кривая инвертируется, так как pH начнет в основной области и уменьшится с добавлением сильной кислоты. Титрование слабой кислоты или основание также можно использовать для определения Ка или Кбайт соответственно.

Четыре этапа титрования:

Начальное состояние (добавленный объем титранта = 0 мл): PH определяется титрированной кислотой; поскольку два образца кислоты равномерно сконцентрированы, слабая кислота будет демонстрировать больший начальный pH
Точка предварительной эквивалентности (0 мл < V < 25 мл): PH раствор постепенно увеличивается, и кислота потребляется реакцией с добавлением титранта; состав включает в себя непрореагированные кислоты и реакционный продукт, его конъюгатный основание
Точка эквивалентности (V = 25 мл): Резкое повышение pH наблюдается по мере перехода состава раствор от кислого к нейтральному (для образца с сильной кислотой) или основному (для образца с слабой кислотой), при котором pH определяется ионизацией конъюгатного основание кислоты
Точка пост-эквивалентности (V > 25 мл): PH определяется количеством сверхсильного титранта основание; так как оба образца титруются одним титрантом, на этом этапе обе кривые титрования выглядят одинаково.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 14.7: Кислотно-основное титрование.

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