Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов

Индикатор Расцветка кислотной формы Расцветка щелочной формы Область перехода рН рТ
Фенолфталеин Тусклая Красноватая 8,0-10,0 9,0
Лакмус Красноватая Голубая 5,0-8,0 7,0
Метил-оранж Розовая Желтоватая 3,1-4,4 4,0
Метил-красный Красноватая Желтоватая 4,2-6,2 5,5

Такие цветные индикаторы должны проявлять характеристики, положенные в базу соответственной титриметрической реакции. Индикация смесей может проводиться как зрительно, так и с внедрением инструментальных способов. Если Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов проба либо титрант сами по для себя покрашены, особые индикаторы могут и не потребоваться.

Расчет концентрации исследуемого раствора, в согласовании с законом эквивалентов, проводят по формуле:

Сэкв 1V1 = Сэкв 2V2, (7)

где Сэкв 1 и Сэкв 2 – молярные концентрации эквивалента пробы и титранта, соответственно, моль экв/л; V1 – отмеренный объем пробы, л; V2 – объем Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов титранта, израсходованный на титрование, л.

При определении концентраций кислот и оснований употребляют способ кислотно-основного титрования, в базе которого лежит реакция нейтрализации:

Н+ + ОН- D Н2О.

В кислотной среде концентрация ионов водорода Н+ больше концентрации гидроксид-ионов ОН-, а в щелочной среде, напротив, меньше. Для Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов удобства свойства среды употребляют понятие водородного показателя рН, численно равного отрицательному десятичному логарифму молярной концентрации ионов водорода в растворе:

рН = -lg . (8)

Так как в аква смесях произведение молярных концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов:

× = ,(9)

называемое ионным произведением воды, – величина неизменная и при Т=298К =10-14, в нейтральной среде рН = 7, в кислотной рН 7.

Настоящая Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов точка эквивалентности кислотно-основного титрования соответствует равенству молярных концентраций ионов водорода Н+ и гидроксид-ионов ОН-:

= .

Реакция нейтрализации не сопровождается видимыми переменами, к примеру, переменой расцветки раствора. Потому для фиксирования точки эквивалентности употребляют органические красители, структура и расцветка которых находится в зависимости от величины водородного показателя Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов рН.

Как видно из табл.2, изменение расцветки важных кислотно-основных индикаторов происходит снутри определенного узенького интервала значений рН смесей. Этот интервал зависит только от параметров данного индикатора, потому перемена расцветки индикатора происходит, обычно, не строго в точке эквивалентности, а с известным отклонением от нее. То значение рН, при котором завершается титрование Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов с данным индикатором, именуется показателем титрования и обозначается рТ. Величина рТ соответствует одной из промежных окрасок индикатора и находится снутри области перехода.

Следует учесть, что экспериментально наблюдаемая конечная точка титрования вследствие погрешностей измерений и наблюдений отличается от настоящей точки эквивалентности, соответственной стехиометрическим соотношениям реагирующих веществ. Разумеется, что от выбора индикатора Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов зависит индикаторная ошибка титрования, величина которой может колебаться в широких границах зависимо от того, какой взят индикатор и какие кислота и основание реагируют меж собой. Так, в случае титрования кислоты основанием, при рТ7 – перетитрованность. Относительная периодическая погрешность титрования:

100% (10),

где , и С0 – молярные концентрации ионов ОН-, Н+ и титруемого Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов вещества соответственно.

К примеру, при титровании 0,01 М раствора сильной кислоты веществом сильного основания в присутствии фенолфталеина (рТ=9) .

Вопросы для подготовительной подготовки лабораторной работы

1. Что такое раствор? растворитель? растворенное вещество?

2. Какие методы выражения состава раствора вы понимаете?

3. Что такое титриметрия? В чем заключается принцип титрования? Напишите выражение основной расчетной формулы определения Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов концентрации способом титрования.

4. Что "указывает" водородный показатель рН?

5. На каком свойстве индикаторов основано их применение?

6. Что такое показатель титрования рТ? Каково его значение для индикаторов метилового оранжевого и фенолфталеина?

Практическая часть

Молярную концентрацию эквивалента начального раствора кислоты (обычно 0,1 н.), также концентрацию и объем (50 либо 100 мл) конечного раствора показывает педагог Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов. Определение концентрации осуществляется способом титрования стандартным (титрованным) веществом щелочи (NaOH либо КОН). Титриметрической реакцией является реакция нейтрализации раствора кислоты веществом щелочи. Конечную точку титрования устанавливают по изменению расцветки кислотно-основного индикатора (фенолфталеина либо метилового оранжевого).

1. Порядок проведения работы

1. Высчитайте объем (мл) начального 0,1н. раствора серной кислоты, нужный для изготовления 100 (либо 50) мл раствора Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов H2SO4 данной педагогом концентрации: 0,003н.; 0,004н.; 0,005н. и т.п. (см. пример 1).

2. Отмерьте нужный объем начального раствора кислоты при помощи мерной бюретки. Для этого обусловьте исходный уровень начального раствора кислоты в бюретке с точностью до 0,1 мл. (При определении уровня глаз наблюдающего и нижний край мениска Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов воды должны находиться на одной горизонтальной плоскости.) Конечный уровень раствора в бюретке равен сумме исходного значения и рассчитанного в п.1 объема кислоты.

3. Перенесите рассчитанный объем кислоты в пробирку, имеющую метку объема 100 (либо 50) мл. Для этого осторожно поверните кран бюретки либо надавите на стеклянный шарик в резиновой трубочке.

4. Приливая дистиллированную воду, доведите Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов объем раствора в пробирке до 100 (либо 50) мл.

5. Добавьте 2-3 капли индикатора фенолфталеина. Отметьте расцветку раствора.

6. Обусловьте уровень титранта (0,1н. раствора NaOH либо КОН) в бюретке с точностью до 0,1 мл. Запишите исходный уровень титранта hн.

7. Проводите титрование раствора кислоты, добавляя маленькими порциями раствор щелочи в пробирку с кислотой. Раствор кислоты Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов при всем этом безпрерывно перемешивайте, держа гортань пробирки правой рукою. Кран (либо зажим) бюретки открывайте левой рукою.

8. Конец титрования обусловьте по возникновению чуть приметной, не исчезающей в течение 30 с, малиновой расцветки фенолфталеина. (Расцветку раствора удобнее следить на белоснежном фоне, потому положите под пробирку листок белоснежной бумаги.) Отметьте и Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов запишите конечный уровень титранта в бюретке hк.

9. Добавьте еще одну каплю раствора щелочи. Если расцветка раствора стала более приметной, означает, конечная точка титрования определена верно.

10. Повторите деяния п.п.2-9, заменив фенолфталеин другим индикатором – метиловым оранжевым. Конец титрования обусловьте по соответственному изменению расцветки индикатора (см. табл.2).

2.Обработка результатов

1. По разности конечного hк и исходного Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов hн уровней воды в бюретке высчитайте объем титранта Vщ, израсходованного на титрование в присутствии индикатора фенолфталеина.

2. Высчитайте молярную концентрацию эквивалента приготовленного раствора кислоты Сэкв к по формуле: Сэкв к = , где Vк = 100 (либо 50) мл, =0,1 моль экв/л .

3. Сравните данное значение концентрации раствора кислоты Сэкв,к,з и определенное способом титрования Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов значение концентрации приготовленного раствора Сэкв,к и высчитайте суммарную погрешность титрования и изготовления раствора по формуле:

h=½ ½100%.

4. Проведите расчет концентрации раствора кислоты при титровании с другим индикатором (метиловым оранжевым), повторив п.п.1- 3.

5. Напишите уравнение титриметрической реакции в молекулярной форме. Начальные данные, результаты измерений и расчетов внесите в Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов таблицу.

Таблица

Индикатор Vк, мл Сэкв к, з, моль экв/л Сэкв щ, моль экв/л hн, мл hк мл Vщ, мл Сэкв,к, моль экв/л h
фенолфталеин
Метил-оранжевый 0,1

6. Растолкуйте, чем вызваны расхождения в величинах концентрации 1-го и того раствора, оттитрованного в присутствии различных индикаторов. При каких Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов значениях рН раствора происходит изменение расцветки использованных индикаторов? Какова относительная периодическая погрешность hс титрования данного раствора в каждом случае?

Примеры решения задач

Пример 1. Какой объем 0,1 н. раствора серной кислоты нужно отмерить для изготовления 100 мл 0,02 н. раствора?

Решение. Т.к. количество молей эквивалентов H2SO4 в начальном и приготовленном смесях Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов идиентично, то, в согласовании с законом эквивалентов (7), объем начального раствора V1 = = =20 мл.

Пример 2.Какой объем 12%-ного раствора H2SO4 будет нужно для изготовления 1 л 0,1н. раствора этой кислоты.

Решение.Масса серной кислоты в 1 л 0,1н. раствора составляет

= = 49×0,1×1=4,9 г. Такая масса H2SO4 содержится в 40,83 г 12%-ного раствора в согласовании Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов с формулой (1): =40,83 г.

Плотность начального раствора по данным табл.3 Приложения составляет r=1080,0 г/л. Как следует, для изготовления 1 л 0,1н. раствора H2SO4 будет нужно = =0,0378 л либо 37,8 мл 12%-ного раствора.

Пример 3.Плотность аква раствора NaCl r = 1095,0 г/л. Найти массовую долю соли в растворе, высчитать молярную долю NaCl, молярную концентрацию, молярную Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов концентрацию эквивалента соли, моляльную концентрацию и массовую концентрацию раствора.

Решение.Для определения массовой толики соли в растворе используем данные табл.3 Приложения. Данное значение плотности раствора NaCl в табл.3 отсутствует, потому применим способ интерполяции. Для этого используем наиблежайшие наименьшее и большее значения плотностей и надлежащие им массовые толики Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов раствора данной соли. Считая, что в обозначенных границах зависимость меж плотностью и массовой толикой раствора линейная, рассчитаем массовую долю растворенного вещества w в растворе по пропорции (индекс б значит "большее", м - "наименьшее"):

.

По данным табл.3 rб=1100,9 г/л; wб= 0,14; rм=1085,7 г/л; wм= 0,12. Соответственно:

.

Решая уравнение, получим w=0,132 (либо 13,2%).

При расчете Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов молярной толики соли в растворе и других концентраций комфортно использовать последующие соотношения: масса раствора – 100 г, как следует, масса растворенного вещества т = 13,2г, а масса воды (растворителя) ms = 86,8 г = 0,0868 кг. В таком растворе число молей NaCl составит nNaCl = =0,2256 моль, а число молей воды =4,8222 моль.

Как следует, молярная толика NaCl Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов в согласовании с уравнением (2), =0,045.

По уравнению (3) рассчитаем моляльную концентрацию:

Сm = =2,6 моль/кг.

Раствор массой 100 г занимает объем V= =0,0926 л, как следует:

молярная концентрация по уравнению (4): С= =2,48моль/л,

молярная концентрация эквивалента по (5): Сэкв= =2,48 моль экв/л,

массовая концентрация по (6):Смасс = =144,54 г/л.

Для расчетов можно использовать и соотношения Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов табл.1 Приложения:

1) С= = 2,48 моль/л; 2) Сэкв=Сzэкв=2,48×1= 2,48 моль экв/л;

3) Сm= = =2,6моль/кг;4)Смасс=wr =0,132×1095 =144,54 г/л.

Контрольные вопросы и задачки для защиты лабораторной работы

1–20. Высчитать массовую долю, молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, моляльную концентрацию и массовую концентрацию раствора данного вещества, используя значение плотности данного раствора и надлежащие величины табл.3.

Раствор NaCl Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов r, г/л Раствор H2SO4 r, г/л Раствор HCl r, г/л Раствор CH3COOH r, г/л
1010,0 1030,0 1015,0 1006,0
1050,0 1050,0 1035,0 1010,0
1080,0 1090,0 1055,0 1018,0
1120,0 1190,0 1080,0 1025,0
1170,0 1250,0 1125,0 1032,0

21–35. Высчитать массу соли и объем воды, нужные для изготовления 1 л раствора NaCl данного состава w, используя величины табл.3

w w w
0,01 0,08 0,18
0,02 0,10 0,20
0,03 0,12 0,22
0,04 0,14 0,24
0,06 0,16 0,26

36–55. Используя данные табл.3, высчитать объем данного Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов раствора, нужный для изготовления 1 л 0,1н. раствора кислоты H2SO4 либо HCl:

Концентрация Концентрация Концентрация Концентрация
w=0,350 w=0,227 w=0,262 w=0,165
w=0,326 w=0,201 w=0,243 w=0,145
w=0,302 w=0,174 w=0,223 w=0,125
w=0,277 w=0,147 w=0,204 w=0,105
w=0,252 w=0,091 w=0,184 w=0,085

Таблица 3.

Плотности аква смесей неких веществ при 20оС

NaCl H2SO4 HCl CH3COOH Области перехода окраски некоторых рН-индикаторов
w r, г/л w r, г/л w r, г/л w r, г/л
0,01 1005,3 0,003 1000,0 0,004 1000,0 0,04 1004,1
0,02 1012,5 0,032 1020,0 0,024 1010,0 0,08 1009,8
0,04 1026,8 0,062 1040,0 0,044 1020,0 0,12 1015,4
0,06 1041,3 0,091 1060,0 0,064 1030,0 0,16 1020,8
0,08 1055,9 0,120 1080,0 0,085 1040,0 0,20 1026,1
0,10 1070,7 0,147 1100,0 0,105 1050,0 0,24 1031,2
0,12 1085,7 0,174 1120,0 0,125 1060,0 0,28 1036,0
0,14 1100,9 0,201 1140,0 0,145 1070,0 0,32 1040,5
0,16 1116,2 0,227 1160,0 0,165 1080,0 0,36 1044,8
0,18 1131,9 0,252 1180,0 0,184 1090,0 0,40 1048,8
0,20 1147,8 0,277 1200,0 0,204 1100,0 0,44 1052,5
0,22 1164,0 0,302 1220,0 0,223 1110,0 0,48 1055,9
0,24 1180,4 0,326 1240,0 0,243 1120,0 0,52 1059,0
0,26 1197,2 0,350 1260,0 0,262 1130,0 0,56 1061,8

Лабораторная работа № 3


oblgac-referat.html
oblicovochnie-i-futerovochnie-zashitnie-pokritiya.html
oblicyuvannya-poverhon-na-gpsovj-osnov-referat.html