Титрування слабкої кислоти слабкою основою за допомогою придатного індикатора

Кислотно-основне титрування за допомогою 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, повністю автоматично за допомогою придатних pH-електродів.

Попередні знання

У цьому досліді учням наближають практичні основи кислотно-основного титрування. Велику увагу приділено при цьому роботі з волюметричним вимірювальним посудом (бюретка, мірна піпетка, наповнювач для піпеток). Учні вже мають мати перший експериментальний досвід поводження з кислотами й основами. Принцип дії індикаторів має бути відомий.

Принцип

Кислотно-основне титрування - це титриметричний метод визначення концентрації відповідних речовин.
У цьому досліді беруть слабку кислоту (оцтову кислоту) невідомої концентрації у відомому об'ємі. Додають придатний індикатор (бромтимоловий синій). Розчин слабкої основи відомої концентрації (розчин аміаку) 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 та індикаторами.

Завдання

Учні мають за допомогою придатного індикатора (тут: бромтимоловий синій) визначити невідому концентрацію розчину оцтової кислоти. Для цього відомий об'єм цієї кислоти титрують об'ємом розчину аміаку відомої концентрації. З витраченого об'єму титрованого розчину та його концентрації потім обчислюють концентрацію оцтової кислоти.

Підготовка

Використані в досліді розчини (0,1-молярна оцтова кислота, 0,1-молярний розчин аміаку, бромтимоловий синій) треба приготувати у відповідних лабораторних стаканах і підписати.
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 аміаку (7,51 мл 25-відсоткового розчину аміаку долити дист. водою до 1 л).

Утилізація

Використані розчини можна злити у збірник для відходів 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.

Оцет

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 аміаку використай як індикатор бромтимоловий синій.

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 аміаку. 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 (рис. 6).

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

Обережно вийми мірну піпетку з оцтової 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 за допомогою промивалки трохи води (рис. 13). Рідини має бути не більше ніж два сантиметри.

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

Рис. 13

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 аміаку 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