Титрування слабкої кислоти сильною основою за допомогою придатного індикатора

Кислотно-основне титрування з використанням індикаторів слугує в аналітичній хімії для попереднього дослідження відповідних розчинів. За його допомогою можна зробити перші висновки про концентрацію досліджуваної речовини. Точне дослідження виконують потім, як правило, за допомогою pH-електродів.

Попередні знання

Учні вже мають мати перший експериментальний досвід поводження з кислотами й основами. Принцип дії волюметричних вимірювальних приладів (мірна піпетка, бюретка, наповнювач для піпеток) має бути учням відомий.

Принцип

Це титрування - титриметричний метод визначення концентрацій кислот і основ.

Тут беруть слабку кислоту невідомої концентрації у відомому об'ємі й додають придатний індикатор (тут: фенолфталеїн). Розчин основи з відомою концентрацією (титрований розчин) наливають у бюретку й тепер по краплях додають до аналізованого розчину до точки переходу індикатора. З об'єму, зчитаного з бюретки, і відомої концентрації основи врешті обчислюють концентрацію кислоти.

Навчальна мета

Учням треба на прикладі показати й пояснити застосування індикаторів в аналітичній хімії, а також основи титриметричного аналізу.

Завдання

Учні мають за допомогою придатного індикатора (тут: фенолфталеїн) визначити спершу невідому концентрацію розчину оцтової кислоти (аналізований розчин). При цьому відомий об'єм цієї кислоти титрують об'ємом розчину гідроксиду натрію відомої концентрації (титрований розчин) до зміни кольору індикатора. З витраченого об'єму титрованого розчину та його концентрації потім обчислюють концентрацію аналізованого розчину.

Підготовка

Треба приготувати 0,1 М розчин оцтової кислоти (налийте у придатну посудину 250 мл дист. води, відберіть піпеткою 2,8 мл концентрованої оцтової кислоти й долийте дист. водою до 500 мл).
Треба приготувати 0,1 М розчин гідроксиду натрію (розчиніть 0,8 г гідроксиду натрію у 200 мл дист. води).

Утилізація

Вказівки щодо складання та виконання
Під час складання слід пильнувати, щоб бюретку закріпили на штативі так, аби учні могли точно зчитувати висоту стовпа рідини.
Швидкість крапання з бюретки не слід встановлювати надто високою, щоб результат був якомога точнішим. Надто повільного додавання крапель теж треба уникати, бо інакше дослід невиправдано затягнеться.

Використані розчини можна утилізувати у збірному контейнері для кислот і основ.

• Кислоти й основи спричиняють сильні хімічні опіки.
• Надінь захисні окуляри й захисні рукавички!
• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
• Щодо H- і P-фраз звертайся до паспорта безпеки відповідної хімічної речовини.

Як можна визначити концентрацію слабкої кислоти?

Кислоти відіграють важливу роль у нашому повсякденні. Чи то в харчових продуктах, наприклад як оцет, чи то в автомобілі як акумуляторна кислота. Їх можна зустріти всюди.
Щоб безпечно поводитися з кислотою, важливо знати, наскільки сильно вона концентрована.
Один зі способів визначити концентрацію кислоти - це титрування.

Визнач концентрацію розчину оцтової кислоти за допомогою титрування. Для показу точки еквівалентності реакції між оцтовою кислотою й розчином гідроксиду натрію використай як індикатор фенолфталеїн.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Стисни великим і вказівним пальцями обидва важелі затискача для бюретки (рис. 4) і встав бюретку між чотирма прогумованими роликами (рис. 5). Зафіксуй бюретку, повільно відпускаючи обидва важелі.

Рис. 4

За допомогою лійки наповни бюретку 0,1-молярним розчином гідроксиду натрію. Скористайся для цього обома лабораторними стаканами й підпиши їх, щоб унеможливити переплутування.
Обережно наповни 10-мілілітрову бюретку трохи вище за верхню калібрувальну риску. Пильнуй, щоб у бюретці не було бульбашок повітря і щоб нічого не перелилося (рис. 6).

Постав один із лабораторних стаканів під кран бюретки й обережно відкрий його. Спусти стільки розчину гідроксиду натрію, щоб стовп рідини досяг верхньої калібрувальної риски (рис. 7).

Рис. 6

Рис. 7

На поверхні стовпа рідини в бюретці утворюється вигнута донизу поверхня - так званий меніск (від грец. meniskos - півмісяць). 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 (рис. 8).

Насади наповнювач для піпеток на мірну піпетку (рис. 9). Стисни великим і вказівним пальцями клапан "A". Іншими пальцями видави повітря з наповнювача для піпеток (рис. 10).

Рис. 9

Рис. 8

Рис. 10

Тримай мірну піпетку вертикально й опусти її кінчик у приготовану оцтову кислоту. Обережно стискаючи клапан "S", повільно наповнюй піпетку кислотою. Пильнуй, щоб піпетка наповнювалася не надто швидко. У рідині не має бути бульбашок повітря. Обережно: кислота не має потрапити в наповнювач для піпеток!
Наповни мірну піпетку приблизно до шести мілілітрів (рис. 11).

Стискаючи клапан "E", випусти з мірної піпетки стільки кислоти, щоб у ній лишилося рівно 5 мл рідини (рис. 12).
Висоту наповнення зчитують тут так само, як описано вище.

Рис. 11

Рис. 13

Обережно вийми мірну піпетку з оцтової кислоти й введи її в колбу Ерленмейера. Стискаючи клапан "E", повністю спорожни її в посудину (рис. 12).
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 за допомогою промивалки трохи води (рис. 13). У колбі має бути не більше ніж приблизно два сантиметри рідини.

За допомогою піпетки з гумовим ковпачком додай від 3 до 5 крапель фенолфталеїну до розчину кислоти (рис. 14).

Обережним повертанням крана бюретки встановлюють середню швидкість крапання.
При цьому мають бути помітні окремі краплі.
Колбу Ерленмейера з кислотою обережно похитують туди-сюди (рис. 15). Бризок утворюватися не має (Обережно: кислота!).
Щойно в розчині кислоти з'явиться зміна кольору, швидкість додавання крапель зменшують обережним повертанням крана бюретки.
Після першої краплі, за якої зміна кольору лишається стійкою, кран бюретки закривають. Об'єм витраченого розчину гідроксиду натрію зчитують із бюретки й записують.
Спостережувану зміну кольору записують.

Рис. 15

Утилізація

Використані в цьому досліді розчини можна утилізувати в контейнері для збору кислот і основ.

Хімічна лабораторія

Дослід