Индикаторы кислотно-основного титрования

Правила противопожарной безопасности

16. Работы с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) следует проводить подальше от открытого пламени и включённых электроплиток.

17. Убрать все горючие вещества от места возгорания, отключить электроприборы и прекратить активный доступ воздуха в лабораторию.

18. Пламя тушить песком, противопожарным одеялом, огнетушителем. Если горит органическое вещество, тушение водой может привести к расширению очага пожара.

19. При возгорании одежды нельзя делать резких движений и бежать – это усиливает горение. Если это возможно, следует сбросить горящую одежду и погасить на полу, если нет, то надо плотно накрыть загоревшуюся ткань противопожарным одеялом.

20. При возникновении пожара необходимо вызвать службу спасения по номеру «01» со стационарного телефона или «112» с мобильного телефона.

Меры оказания первой помощи при несчастных случаях

 

21. При порезах стеклом нужно удалить осколки из ранки и, убедившись, что стекла там нет, смазать поверхность вокруг пораженного места йодом и перевязать.

23. При ожогах кислотами необходимо промыть пораженное место большим количеством проточной воды, а затем 3%-ным раствором гидрокарбоната натрия, и снова водой.

24. При ожогах щелочами нужно промыть очаг поражения проточной водой, а затем разбавленным раствором борной или уксусной кислоты.

25. При ожогах фенолом очаг поражения следует обработать 70 %-ным этиловым спиртом, а затем глицерином до исчезновения белых пятен на коже. При отравлении парами фенола категорически запрещается пить молоко.

26. При ожогах бромом его нужно смыть 96%-ным спиртом или разбавленным раствором щелочи, после чего обратиться к врачу. При отравлении парами брома необходимо несколько раз глубоко вдохнуть пары этилового спирта, а затем выпить молока.

27. При попадании на кожу едких органических веществ, не растворимых в воде, их необходимо смыть большим количеством подходящего растворителя.

28. После оказания первой помощи пострадавший должен быть направлен в медпункт.

Тема 1. Введение в титриметрические методы анализа. Способы выражения концентрации растворов

После изучения темы студент должен

– знать: способы выражения концентрации веществ в растворах, способы приготовления растворов заданной концентрации;

– уметь: пользоваться физическим и химическим оборудованием; определять концентрации растворов по экспериментальным данным, находить концентрации растворов теоретически (решение задач);

 – владеть: навыками самостоятельной работы с учебной, научной и справочной литературой по химии; вести поиск и делать обобщающие выводы;навыками безопасной работы в химической лаборатории с реактивами, посудой, аппаратурой; навыком проведения наблюдений за протеканием химических реакций и представления данных экспериментальных исследований в виде законченного протокола исследований.

 

Метод кислотно-основного титрования широко применяется в клинических анализах, санитарно-гигиенических и токсикологических исследованиях, в фармации, при анализе лекарственных препаратов и т.д.

К методу кислотно - основного титрования относятся титриметрические оценки, основанные на взаимодействии ионов водорода и гидроксила:

Н⁺ + ОН^- Н₂О,

точнее

Н₃О⁺ + ОН^- 2Н₂О.

В зависимости от используемого титрованного рабочего раствора методы нейтрализации делят на ацидиметрию и алкалиметрию.

Ацидиметрия (лат. acidum – кислота) – метод нейтрализации, в котором рабочим титрованным раствором является кислота (HCl, H₂SO₄ и т.д.).

Алкалиметрия (лат. alcali – щелочь) – метод нейтрализации, в котором рабочими титрованными растворами являются растворы щелочей.

Метод нейтрализации базируется на законе эквивалентов.

Индикаторы кислотно-основного титрования

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 концентрациякомпонента (w) –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 (С_М) 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

                              С_М = -------------

M

 

Эквивалентная концентрация или нормальность (С _н) 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-экврастворенного 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 в_Э)

где n _Э – число атомов элемента, образовавшего 1 молекулу оксида,

в_Э – 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 × в_Ме)

n _Ме – число молекул металла, входящих в состав 1 молекулы соли

в_Ме – валентность металла

Например, f (Fe ₂ (SO ₄)₃) = 1/(2 × 3) = 1/6

Так как химические вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах (закон эквивалентов), то растворы одинаковой нормальности реагируют в равных объемах. В общем случае объемы растворов прореагировавших веществ обратно пропорциональны их нормальностям:

 

V₁/V₂ = С_N2/С_N1    С_N1V₁ = С_N2V₂

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.