Криві титрування

У процесі кислотно-основного титрування відбувається безперервна зміна рН розчину. Крива титрування – графічне зображення зміни рН розчину в процесі його титрування. Розглянемо деякі типи кривих титрування в методі нейтралізації.

Крива титрування сильної кислоти сильною основою

Нехай титрують розчин сірчаної кислоти розчином лугу (с(NaOH) = 0,1моль/л). У процесі титрування (нейтралізації) концентрація водневих іонів (а також рН середовища) змінюється. До початку титрування концентрація водневих іонів у розчині сірчаної кислоти дорівнює 0,1 (10‾¹)моль/л. Отже, рН цього розчину 1. Коли 90% початкової кількості еквівалента цієї кислоти буде відтитровано, Н⁺ іонів залишиться 10% (0,1) від початкової кількості, тобто 0,1моль/л∙0,1 = 10‾²моль/л, рН розчину в цей момент дорівнює 2. При нейтралізації 99% початкової кількості еквівалента сірчаної кислоти концентрація іонів Н⁺ зменшиться до 0,1моль/л∙0,01 = 10‾³моль/л; це відповідає значенню рН = 3. Подібним чином знаходять, що при нейтралізації 99,9% початкової кількості еквівалента кислоти у розчині залишається всього лише 0,1моль/л∙0,001 = 10‾⁴моль/л іонів водню, а рН розчину збільшується до 4. У момент повної нейтралізації H₂SO₄ концентрація іонів водню стає рівною 10‾⁷моль/л, а рН = 7. Додавання до титрованого розчину надлишку лугу веде до збільшення рН розчину. Після додавання надлишку (0,1%) розчину лугу (с(NaOH) = 0,1моль/л) молярна концентрація іонів гідроксиду буде рівною 0,1моль/л∙0,001 = 10‾⁴моль/л (рОН = 4), а рН = 14 – 4 = 10. При додаванні надлишку (1%) розчину їдкого натру (с(NaOH) = 0,1моль/л) концентрація іонів ОН‾ збільшиться в 10 разів: с(ОН‾) = 0,1моль/л∙0,01 = 10‾³моль/л (рОН = 3), а рН = 14 – 3 = 11; і, нарешті, після додавання надлишку лугу (10%) (с(NaOH) = 0,1моль/л) концентрація іонів ОН‾ збільшиться до с(ОН‾) = 0,1моль/л∙0,1 = 10‾²моль/л (рОН = 2), а рН = 14 – 2 = 12.

Крива титрування, побудована на основі цих даних зображена на рис. 4. Характер кривої мало змінився б, якби при обчисленнях враховувалися б зміни об’єму розчину в процесі титрування.

рН 90 100 110 Молярна частка еквівалента доданого лугу від еквівалентної кількості лугу, % Рис. № 4. Крива титрування сильної кислоти лугом

Аналіз кривої титрування показує, що спочатку рН розчину змінюється поступово, а поблизу точки еквівалентності – дуже швидко, а потім знову поступово. Особливо різко змінюється рН в інтервалі, коли залишилось 0,1% еквівалентної кількості недотитрованої H2SO4 (рН = 4) і коли додано 0,1% надлишку від еквівалентної кількості лугу (рН = 10). Стрибок титрування – різка зміна рН розчину, що спостерігається поблизу точки еквівалентності, тобто в кінці титрування. Стрибок рН на кривій титрування в даному випадку лежить в межах 4 – 10. Необхідно зауважити, що чим менша концентрація титрованого розчину, тим менший стрибок титрування. Така різка зміна рН розчину, що титрують, відбувається практично при додаванні однієї краплі титрованого (робочого) розчину. Точці еквівалентності у цьому випадку відповідає нейтральне середовище (рН = 7), тому що в цей момент у розчині знаходиться лише сіль Na2SO4, яка не гідролізує.