При титровании необходимо установить объем рабочего раствора, эквивалентный объему раствора определяемого вещества. Для этой цели к исследуемому раствору приливают постепенно рабочий раствор до тех пор, пока не будет достигнуто эквивалентное соотношение. Этот момент титрования называют точкой эквивалентности. В эквивалентной точке концентрации главных реагирующих компонентов в растворе эквивалентны или, в простейшем случае, равны.
При титровании кислотами и основаниями пользуются различными методами установления точки эквивалентности. Наиболее широко для этой цели применяются индикаторы - различные органические вещества, представляющие собой слабые кислоты или основания, которые изменяют свою окраску в зависимости от рН раствора. Некоторые цветные индикаторы являются амфолитами, то есть обладают и кислотными, и основными свойствами.
Если обозначить индикатор – слабую кислоту символом HInd, а индикатор – слабое основание – IndOH, то можно записать уравнения электролитической диссоциации:
HInd 
Н+ + Ind- (а)
(недиссоциированная форма, (диссоциированная форма,
окраска в кислой среде) окраска в щелочной среде)
IndOH Ind+ + OH- (б)
(недиссоциированная форма, (диссоциированная форма,
окраска в щелочной среде) окраска в кислой среде)
Назначение индикаторов – изменять окраску в зависимости от величины рН титруемого раствора.
Требования к индикаторам:
1. Придание четкой окраски раствору.
2. Резкое изменение окраска растворов, определяемых присутствием индикатора, в узком интервале рН.
3. Обратимость окраски раствора в присутствии индикатора при изменении рН.
Значения рН для различных индикаторов представлено в таблице 1.
Таблица 1. Значения рН для различных индикаторов
| Название индикатора | интервал перехода | Окраска | Показатель | ||
| кислая | щелочная | нейтральная | рН | ||
| фенолфталеин | 8.0-10.0 | бесцветн | малин. | бесцветн. | 9.00 |
| метиловый оранжевый | 3.1-4.4 | розовый | желтый | оранжевый | 3,75 |
| метиловыйкрасный | 4.4-6.2 | красный | желтый | желтый | 5,00 |
| нейтральный красный | 6.8-8.0 | красный | желтый | 7, 4 | |
| лакмус | 5.0-8.0 | красный | синий |
Важнейшей характеристикой раствора является его состав. Количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя, называется концентрацией.
Рассмотрим некоторые способы выражения концентрации растворов.
Массовая доля или процентная концентрация компонента (ω) –отношение массы растворенного вещества к массе раствора, выраженное в долях или процентах:
 |
где m в – масса растворенного вещества, г; m р-р – масса раствора, г.
Молярная концентрация или молярность (СМ) равна числу моль растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Молярная концентрациявыражается в моль/л. Например, раствор, содержащий в 1 л 1 моль растворенного вещества, называется одномолярным и обозначается 1 М; а раствор, содержащий в 1 л 0,1 моль растворенного вещества, называется децимолярным и обозначается 0,1 М. Молярную концентрацию можно рассчитать по формуле:
где n в – количество растворенного вещества, моль;
V р-p – объем раствора, л;
m в – масса растворенного вещества, г;
М в – молярная масса растворенного вещества, г/моль.
При одинаковой молярной концентрации равные объемы растворов различных веществ содержат одинаковое число молекул. Молярность легко вычислить, зная процентную концентрацию и плотность раствора.
ω 10 ρ
СМ = ________
M в
где ω – массовая доля вещества, %;
ρ – плотность раствора, см3;
М в – молярная масса растворенного вещества, г/моль.
Эквивалентная концентрация или нормальность (С N) равна числу моль-эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора и выражается в моль-экв/л. Раствор называется однонормальным, если в 1 л его содержится 1 моль-экв растворенного вещества (1н раствор); а если в 1 л раствора содержится 0,1 моль-экв растворенного вещества, он называется децинормальным (0,1н раствор). Нормальную концентрацию можно рассчитать по формуле:
где n в – количество растворенного вещества, моль;
V р-р – объем раствора, л;
m в – масса растворенного вещества, г;
М в – молярная масса растворенного вещества, г/моль;
f – фактор эквивалентности.
Фактор эквивалентности f – число, показывающее, какая доля реальной или условной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода или одному электрону в данной реакции, т.е. доля, которую составляет эквивалент от молекулы, иона, атома или формульной единицы вещества.
Фактор эквивалентности можно рассчитать по следующим формулам:
f (оксида) = 1/(n Э ∙ ВЭ)
где n Э – число атомов элемента, образовавшего 1 молекулу оксида,
вЭ – валентность элемента.
Например, f (Cr 2 O 3) = 1/(2.3) = 1/6
f (кислоты) = 1/ n (Н+)
где n (Н+) – число ионов водорода, входящих в состав одной молекулы кислоты.
Например, f (H 2 SO 4) = 1/2
f (основания) = 1/ n (ОН–)
n (ОН-) – число гидрокси-групп, входящих в состав 1 молекулы основания.
Например, f (Fe (OH)3) = 1/3
f (соли) = 1/(n Ме ∙ вМе)
n Ме – число молекул металла, входящих в состав 1 молекулы соли
вМе – валентность металла
Например, f (Fe 2 (SO 4)3) = 1/(2.3) = 1/6
Моляльная концентрация или моляльность (С m) равна числу моль растворенного вещества в 1 кг растворителя. Ее можно рассчитать по формуле:
n в – количество растворенного вещества, моль;
m в – масса растворенного вещества, г;
M в – молярная масса растворенного вещества, г/моль;
m р-ль – масса растворителя, кг.
Титр раствора (Т) – масса растворенного вещества (mв, г) в 1 см3 (1 мл) раствора. Титр можно рассчитать по формуле:
Т = mв / Vр-р
