3.3. Потенциометрическое титрование

Потенциометрия представляет собой физико-химический метод анализа, базирующийся на зависимости электродного потенциала от состава раствора. Метод потенциометрического титрования используется для определения неизвестной концентрации раствора и основан на измерении его кислотности, или водородного показателя (pH). Он применяется также и для измерения стандартных электродных потенциалов и вычисления по их значениям термодинамических параметров реакций.

Рассмотрим в качестве примера кривую потенциометрического титрования при нейтрализации соляной кислоты HCl едким натром NaOH. При потенциометрическом титровании проводят измерения рН раствора кислоты после каждого добавления очередной порции раствора щелочи, так как в зависимости от кислотности раствора изменяется потенциал специального стеклянного электрода, применяющегося в приборах, называемых рН-метрами (описание прибора имеется в лаборатории). После снятия экспериментальных данных строят потенциометрические кривые – интегральную и дифференциальную, которые представлены на рис. 3.2. и 3.3. Первая представляет собой зависимость рН раствора от количества приливаемой щелочи х ( х – это количество г-экв NaOH, добавленных на 1 г-экв HCl). Вторая зависимость: =f(x).

Рис. 3.3. Дифференциальная кривая потенциометрического титрования

Рис. 3.2. Интегральная кривая потенциометрического титрования

Ход интегральной кривой объясняется тем, что в процессе титрования соляная кислота НС1 до полной ее нейтрализации щелочью всегда будет в избытке, а там, где имеет место избыток ионов [ ], pН раствора будет меньше 7. В точке, где кислота и щелочь будут реагировать в количествах, равных их эквивалентам, закончится процесс нейтрализации и рН раствора будет равняться 7. Эта точка называется точкой эквивалентности. Она соответствует точке перегиба на интегральной кривой. После точки эквивалентности во всех областях в избытке будет находиться щелочь NaOH, т.е. свободные ионы ОН^- и рН раствора будет больше 7.

На дифференциальной кривой точка эквивалентности будет отвечать координате «максимум», так как на оси ординат вместо рН раствора откладывают отношение .

Из рис. 3.2. видно, что вблизи точки эквивалентности происходит резкое изменение рН раствора от величины, примерно соответствующей значению рН раствора HCl, до величины, примерно соответствующей рН раствора NaOH.

При потенциометрическом титровании слабой кислоты сильным основанием (рис. 3.4.) или слабого основания сильной кислотой (рис. 3.5) точка эквивалентности смещается в сторону значений рН, меньших, или больших 7

Рис. 3.4. Кривая титрования раствора СН3СООН раствором NaOH

Рис. 3.5. Кривая титрования раствора NH4ОН раствором HCl

Если проводить титрование многоосновной кислоты или смеси кислот (рис. 3.6.), то с помощью потенциометрического титрования можно определить положение точки эквивалентности для каждой ступени диссоциации многоосновной кислоты или каждой кислоты смеси, если они резко отличаются друг от друга по значению константы диссоциации.

В настоящее время метод потенциометрического титрования широко применяется благодаря его высокой точности и надежности.

Рис. 3.6. Кривая потенциометрического титрования Н₂Сr0₄ раствором NaOH