Титрування слабкої основи сильною кислотою 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.

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

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: метиловий оранжевий) визначити спершу невідому концентрацію розчину аміаку (аналізований розчин). При цьому відомий об'єм основи титрують об'ємом розчину соляної кислоти відомої концентрації (титрований розчин) до зміни кольору індикатора. З витраченого об'єму титрованого розчину та його концентрації потім обчислюють концентрацію аналізованого розчину.

• 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.

Утилізація

Використані розчини можна злити у збірник для відходів кислот і основ.

Як можна визначити концентрацію слабкої основи?

Основи трапляються нам усюди в повсякденні. Чи то як мильний луг, чи то як важливі складники спадкового матеріалу (ДНК). Їх можна зустріти всюди.
Щоб безпечно поводитися з основами, важливо знати їхню концентрацію.
У важливому методі визначення концентрації основ використовують так звані індикатори й реакцію між кислотами та основами. Цей метод називають титруванням.

Визнач за допомогою титрування концентрацію розчину аміаку. Використай для цього як індикатор метиловий оранжевий, а як кислоту - 0,1-молярний розчин соляної кислоти.

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-молярною соляною кислотою. 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 соляної кислоти, щоб стовпом рідини було досягнуто 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 приготований розчин аміаку. Обережно стискаючи клапан "S", повільно наповнюй піпетку основою. Пильнуй, щоб піпетка наповнювалася не надто швидко. У рідині не має бути бульбашок повітря. Обережно: рідина не має потрапити в наповнювач для піпеток!
Наповни мірну піпетку приблизно до шести мілілітрів (рис. 11).

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

Рис. 11

Обережно вийми мірну піпетку з розчину аміаку 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 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 метилового оранжевого до розчину аміаку (рис. 14).

Рис. 13

Рис. 14

Обережним повертанням крана бюретки встановлюють середню швидкість крапання.
При цьому мають бути помітні окремі краплі.
Колбу Ерленмейера з основою обережно похитують туди-сюди (рис. 15). Бризок утворюватися не має (Обережно: їдке!).
Щойно у взятому розчині 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 витраченої соляної кислоти 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