Ручне титрування сильної кислоти сильною основою (бромтимоловий синій)

Забарвлені рідини

Кислотно-основне титрування за допомогою індикаторів слугує в аналітичній хімії для попереднього дослідження відповідних розчинів. З його допомогою можна зробити перші висновки про концентрацію досліджуваної речовини. Визначення виконують дозованим додаванням (титруванням) придатного титрованого розчину з бюретки. Для алкаліметрії як титрований розчин використовують основний розчин сильної основи, для ацидиметрії - кислий розчин сильної кислоти. Під час титрування значення pH проби через нейтралізацію, що відбувається, змінюється в бік точки нейтральності, бо H3O+ та OH− перетворюються на H2O. Кінцеву точку титрування, яку залежно від виду визначуваної кислоти чи основи позначає більш або менш різка зміна значення pH, називають точкою еквівалентності.

Попередні знання

Учні вже мають мати перший експериментальний досвід поводження з кислотами й основами. Спосіб дії індикаторів і принцип дії волюметричних вимірювальних приладів (мірна піпетка, бюретка, наповнювач для піпеток) мають бути відомі.

Принцип

Кислотно-основне титрування - це титриметричний метод визначення концентрації відповідних речовин. У цьому досліді беруть сильну кислоту невідомої концентрації у відомому об'ємі. До неї додають придатний індикатор. Розчин сильної основи відомої концентрації наливають у бюретку й потім по краплях додають до аналізованого розчину до зміни кольору індикатора. З об'єму, зчитаного з бюретки, і концентрації основи потім обчислюють концентрацію кислоти.

Навчальна мета

Учням треба на прикладі показати застосування індикаторів в аналітичній хімії. При цьому особливо важливо, щоб учні дістали перше уявлення про основи титриметричного аналізу. Учні мають потренуватися в практичній роботі з кислотами й лугами, а також із поширеним волюметричним вимірювальним посудом.

Завдання

Учні мають за допомогою придатного індикатора (тут: бромтимолового синього) визначити невідому концентрацію розчину соляної кислоти. Для цього відомий об'єм цієї кислоти титрують об'ємом розчину гідроксиду натрію відомої концентрації. З витраченого об'єму титрованого розчину та його концентрації потім обчислюють концентрацію соляної кислоти.

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
• Кислоти й луги мають їдку дію!
• Обов'язково надягни захисні окуляри!

• Утилізація: використані розчини можна злити в контейнер для кислот і лугів.

Індикація забарвленням

Кислоти відіграють важливу роль у нашому побуті. Чи то в харчових продуктах, напр. як оцет, чи то в автомобілі як акумуляторна кислота. Щоб безпечно поводитися з кислотою, важливо знати, наскільки вона концентрована. Один зі способів визначити концентрацію кислоти - титрування. Кислотно-основні титрування - це титриметричні методи визначення молярної концентрації кислот або основ у розчині чистої речовини. Замість загального поняття «кислотно-основне титрування» визначення молярної концентрації кислоти за допомогою основи називають також алкаліметрією. Так само визначення молярної концентрації основи за допомогою кислоти позначають як ацидиметрію. Кінцеву точку титрування, яку залежно від виду визначуваної кислоти чи основи позначає більш або менш різка зміна значення pH, називають точкою еквівалентності.

Як визначити концентрацію сильної кислоти?

• Визнач концентрацію розчину соляної кислоти за допомогою титрування. Для показу точки нейтралізації реакції між соляною кислотою й розчином гідроксиду натрію використай як індикатор бромтимоловий синій.

• З'єднай обидві половини основи штатива.

• Закріпи стрижень штатива в основі штатива.

• Закріпи на стрижні штатива затискач для бюретки.
• Стисни великим і вказівним пальцями обидва важелі затискача для бюретки і встав бюретку між чотирма прогумованими роликами затискача для бюретки.
• Зафіксуй бюретку, повільно відпускаючи обидва важелі затискача для бюретки.

• За допомогою лійки наповни бюретку 0,1-молярним розчином гідроксиду натрію. Скористайся для цього обома лабораторними стаканами. Підпиши лабораторні стакани, щоб унеможливити переплутування. Обережно наповни бюретку трохи вище за верхню калібрувальну риску. Пильнуй, щоб у бюретці не було бульбашок повітря і щоб нічого не перелилося.
• Постав один із лабораторних стаканів під кран бюретки й обережно відкрий його. Спусти стільки розчину гідроксиду натрію, щоб стовп рідини досяг верхньої калібрувальної риски.

• На поверхні стовпа рідини в бюретці утворюється вигнута донизу поверхня - так званий меніск. Щоб точно визначити, коли стовп рідини торкається верхньої калібрувальної риски, орієнтуються на найнижчу точку цього вигину. Твої очі при цьому мають бути точно на рівні калібрувальної риски.
• З'єднай наповнювач для піпеток із мірною піпеткою. Стисни великим і вказівним пальцями клапан "A". Іншими пальцями видави повітря з наповнювача для піпеток.

• Тримай мірну піпетку й опусти її кінчик у приготовану соляну кислоту. Обережно стискаючи клапан "S", повільно наповнюй піпетку кислотою. Пильнуй, щоб піпетка наповнювалася повільно. У рідині не має бути бульбашок повітря. Кислота не має потрапити в наповнювач для піпеток!
• Наповни мірну піпетку приблизно до шести мілілітрів.
• Стискаючи клапан "E", випусти з мірної піпетки стільки кислоти, щоб у ній лишилося рівно 5 мл рідини.
• Меніск зчитують тут так само, як описано раніше.

• Обережно вийми мірну піпетку із соляної кислоти й введи її в колбу Ерленмейера. Стискаючи клапан "E", повністю спорожни її в посудину. Під час витікання в кінчику мірної піпетки лишається невелика крапля. Це вже враховано під час калібрування піпетки, тож видаляти її з піпетки не треба.
• Постав колбу Ерленмейера під кран бюретки й долий у неї за допомогою промивалки трохи води. Рідини в колбі Ерленмейера має бути не більше ніж два сантиметри.
• За допомогою піпетки з гумовим ковпачком додай від 3 до 5 крапель бромтимолового синього до розчину кислоти.

• Обережним повертанням крана на бюретці встановлюють середню швидкість крапання.
  • При цьому мають бути помітні окремі краплі.
• Колбу Ерленмейера з кислотою обережно похитують туди-сюди. Бризок утворюватися не має!
• Щойно в розчині кислоти з'явиться зміна забарвлення, швидкість додавання крапель зменшують обережним повертанням крана бюретки.
• Після першої краплі, за якої зміна кольору лишається стійкою, кран бюретки закривають.