Кондуктометрическое титрование

Метод измерения электропроводности нашел применение в объемном анализе, так называемом кондуктометрическом титровании. Он с успехом применяется в том случае, когда исследуемые растворы являются окрашенными, мутными или содержат взвешенные частицы, когда между анализируемым и титрующим растворами могут протекать обменные ионные или окислительно-восстановительные реакции, в результате которых изменяется проводящая способность раствора. Своеобразным индикатором в этом методе является изменение электропроводности в процессе титрования. Таким образом, эквивалентную точку при кондуктометрическом титровании определяют по изменению электропроводности.

Часто пользуются кондуктометрическим титрованием при нейтрализации кислот и оснований. Рассмотрим титрование сильной кислоты (НС1) сильным основанием (NaOH), при котором протекает реакция:

Н⁺ + Сl^– + Na⁺ + ОН^– -→ Na⁺ + Сl^– + Н₂О

При титровании электропроводность раствора уменьшается (рис. 8.3, от точки А до точки эквивалентности В), так как у ионов Na⁺, заменяющих в процессе титрования ионы Н⁺, точнее Н₃О⁺, подвижность значительно меньше (табл. 8.3), к тому же происходит разбавление раствора.

В момент нейтрализации электропроводность раствора достигнет минимума. При дальнейшем прибавлении щелочи в растворе будет увеличиваться общее число ионов, среди которых появляются ионы ОН^– с большой подвижностью (табл. 8.3). Вследствие этого электропроводность будет возрастать (рис. 8.3, от точки В до точки С).

Рис. 8.3 – Кривая титрования сильной кислоты

сильным основанием

Кривая титрования слабой кислоты (СН₃СООН) имеет несколько другой вид (рис. 8.4). В этом случае протекает реакция:

СН₃СООН + Na⁺ + ОН^– → Na⁺ + СН₃СОО^– + Н₂О

Рис.8.4 – Кривая титрования слабой кислоты

сильным основанием

Во время титрования плохо диссоциирующую уксусную кислоту заменяют хорошо диссоциирующей солью, поэтому электропроводность раствора увеличивается (рис. 8.4, от точки А до точки эквивалентности В). После нейтрализации кислоты электропроводность растет еще более сильно, так как в растворе появляются в избытке гидроксид-ионы ОН^–, обладающие большой подвижностью (рис. 8.4, от точки В до точки С).

Кондуктометрическое титрование может быть применено и в том случае, когда в растворе присутствует смесь сильной и слабой кислот. При добавлении щелочи прежде всего нейтрализуется сильная кислота, и вследствие этого электрическая проводимость раствора уменьшается (рис. 8.5). После того, как вся сильная кислота прореагирует, начинается нейтрализация слабой кислоты и электропроводность начинает медленно увеличиваться. После окончания реакции и приливания избыточного количества щелочи в растворе появляется избыток ионов ОН^– и электропроводность быстро возрастает. На кривой (рис. 8.5) появляются 2 точки перегиба: А – соответствует эквивалентной точке сильной кислоты, - и В – соответствует эквивалентной точке слабой кислоты.

Рис.8.5 – Кривая титрования слабой кислоты

сильным основанием

1. Ознакомьтесь с работой кондуктометра HI 98311 (по прилагаемому паспорту).

Кондуктометр предназначен для определения электропроводности растворов. Прибор снабжен шкалой, отградуированной в единицах сименс (Ом^–1), позволяющей делать отчеты электропроводности без дополнительной компенсации. Предел измерения кондуктометра - от 0,1 микросименса до 20 сименс.

2. Проведите кондуктометрическое титрование раствора:

а) сильной кислоты,

б) слабой кислоты,

в) смеси сильной и слабой кислот раствором сильного основания.

Для титрования берется 10 мл кислоты (сильной или слабой, или смесь сильной и слабой кислот), которая разбавляется таким количеством воды, чтобы электроды были полностью погружены в раствор. Рабочий раствор залить в ячейку и погрузить в него электроды.

Из полученных значений электропроводности строят график зависимости c от количества прибавляемого раствора щелочи. По графику находят эквивалентную точку и определяют концентрацию раствора, взятого для исследования. Щелочь из бюретки приливается постепенно, сначала по 1 мл (до 6-7 мл), затем 0,5, 0,1 мл; каждый раз содержимое сосуда перемешивается, и с помощью кондуктометра марки HI 98311 измеряется электропроводность раствора. Для более наглядной картины конца титрования приливается некоторое избыточное количество щелочи (до 14 мл). Результаты измерений и расчетов сводятся в таблицу 8.4.

Таблица 8.4 – Измерение электропроводности при титровании

кислоты щелочью