ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ

Введение

В современной аналитической химии немалую роль играют физико-химические или можно сказать по-другому, инструментальные методы анализа. Одним из списка этих методов является кондуктометрия[4].

Кондуктометрические методы анализа основаны на измерении удельной электропроводности исследуемых растворов. Для определения концентрации того или иного раствора  может быть успешно использовано непосредственное измерение его электропроводности. Кроме того, можно наблюдать за изменением электропроводности раствора в процессе химического взаимодействия, например, в процессе титрования[2].

При длительном хранении твердого гидроксида натрия, поверхностью порошка сорбируется углекислый газ из воздуха, постепенно загрязняя реактив. Чтобы с точностью определить концентрацию примеси и концентрацию получаемой щелочи, используют кислотно-основное кондуктометрическое титрование. Титрование карбоната без щелочи вызывает погрешности в определении ее концентрации, т.к. происходит гидролиз, и образование кислой соли.

Также важными параметрами в аналитической химии служит константа и степень диссоциации, которые также можно определить с помощью метода кондуктометрии

Из этого вытекают следующие задачи:

1. изучить кондуктометрическое титрование электролитов подвергающихся гидролизу;
2. определить константу и степень гидролиза слабых электролитов.

Метод исследования

На кондуктометрическое титрование электролитов подвергающихся гидролизу были взяты: 0,05 моль/л эквивалента Na₂CO₃ в качестве аналита, NaOH в качестве вещества прекращающего гидролиз, в качестве титранта 0,1н HCl[1].

Для прямой кондуктометрии использовали три пробы CH₃COOH с концентрациями 0,1 моль/л эквивалента , 0,05 моль/л эквивалента, 0,01 моль/л эквивалента[3].

Обсуждение результатов

I. Для того чтобы изучить кондуктометрическое титрование электролитов подвергающихся гидролизу, был выбран метод кислотно-основного титрования карбоната натрия. В качестве титранта была взята 0,1 моль/л эквивалента соляная кислота. Чтобы достоверно определить правильность нахождения точек эквивалентности карбонат натрия был взят с заранее известной концентрацией 0,05 моль/л эквивалента.

По результатам титрования была получена следующая кривая.

Рисунок 1. Кривая титрования Na₂CO₃ без добавления NaOH

При нахождении точек эквивалентности, в том случае, когда в ходе анализа у аналитов изменяются степень и константа гидролиза, принято проводить аппроксимации. На данном графике, с уже проведенными линиями аппроксимации, определение точек эквивалентности затруднительно, т.к. явно не выражаются изломы кривой, и не ясно какой ее участок принадлежит к тому или иному процессу.

Для того чтобы получить достаточно достоверные результаты, необходимо предотвратить гидролиз. При повторном титровании, в раствор аналита был добавлен раствор гидроксида натрия.

При титровании карбоната натрия в присутствии щелочи была получена следующая кривая.

 Рисунок 2. Кривая титрования Na₂CO₃ с добавление NaOH

На данной кривой были определены точки эквивалентности и вычислена концентрация карбоната натрия, которая составила 0,051 моль/л эквивалента. Относительная погрешность составила 1%.

Из этого следует вывод, что для кондуктометрического титрования веществ подвергающихся гидролизу необходимо присутствие реактива для его предотвращения.

II. Одной из количественных характеристик растворов слабых электролитов является степень и константа гидролиза. Их также можно определить с помощью метода кондуктометрии, а именно прямой кондуктометрии.

Для данного эксперимента была взята слабая уксусная кислота. И чтобы выявить зависимость между концентрацией и степенью и константой гидролиза были приготовлены три пробы с концентрациями 0,1 , 0,05 и 0,01 моль/л эквивалента.

В ходе эксперимента была определена удельная электропроводность проб. При вычислении использовались следующие формулы:

Из полученных значений электропроводности были сделаны следующие расчеты.

Таблица 1.

Расчеты прямого титрования.

Результаты вычислений представлены в виде кривых, изображающих зависимости:

Рисунок 3. Удельной электропроводности от концентрации

На графике (Рисунок 3) видно как возрастает удельная электропроводность с увеличением концентрации аналита.

Рисунок 4. Молярной электропроводности от концентрации

Молярная электропроводность в свою очередь уменьшается  с увеличением концентрации (Рисунок 4).

Рисунок 5. Степени гидролиза от разведения

Степень гидролиза увеличивается при разбавлении (Рисунок 5).

Заключение:

Метод кондуктометрии имеет не малую значимость в физико-химическом анализе. Из достоинств метода можно выделить следующее: высокая чувствительность и малая погрешность определения позволяющая работать с разбавленными растворами. Недостатком метода является малая селективность. Этот недостаток мы увидели в опыте с карбонатом натрия, когда для титрования понадобилось добавление щелочи.

Список литературы:

1. Комиссаренков А.А., Пругло Г.Ф. Кондуктометрия и высокочастотное титрование: учебно-методическое по­собие.; ГОУ ВПО СПбГТУРП.СПб., 2009. - 42 с.
2. Крешков А. П. Основы аналитической химии. Физические и фи­зико-химические (инструментальные) методы ана­лиза. Книга третья. Изд. 2-е, перераб. М., «Химия», 1977. 488 с
3. Логинова А.Ю., Максимов В.В.  Определение электропроводности и константы диссоциации сла­бого электролита: методические указания к лабораторной работе. — М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. − 20 с.
4. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Кн. 2. – М.: Высшая школа. 2003. – 345 с.