Acidimetrija i alkalimetrija

- Metode zasnovane na

reakcijema neutralizacije

Acidimetrija i alkalimetrija

• Kiselinsko-bazne titracije zasnivaju se na reakcijama između kiselina i baza

• Reakcije između kiselina i baza nazivaju se i reakcijama neutralizacije, pa se i volumetrijske metode zasnovane na ovim reakcijama nazivaju metodama neutralizacije

• Međutim, reakcijom između kiselina i baza neutralna sredina se dobija samo ako reaguje jaka kiselina sa jakom bazom

Acidimetrija i alkalimetrija

Standardni rastvori slabih kiselina i slabih baza se ne koriste jer bi reakcije bile manje kvantitativne

AcidimetrijaAlkalimetrija

Acidimetrija i alkalimetrija

IndikatoriKiselinsko-bazni indikatori su intenzivno obojene slabe organske kiseline ili slabe organske baze koje mogu da primaju ili otpustaju H+ jone, pri čemu menjaju boju

HIn H+ + In- boja1 boja 2kiseli oblik In bazni oblik In

Neki kiselinsko-bazni indikatori i njihovi intervali promene boje

(intervali prelaza)

lakmus metil oranž fenolftalein

Prirodni indikatori

Mnoge biljke ili delovi biljaka sadrže prirodne pigmente – antocijane Oni su crveni u kiselim rastvorima i plavi u baznim rastvorima

Dvobojni indikatori

HIn H+ + In- boja1 boja 2kiseli oblik In bazni oblik In

HIn

InlogpKpH

a

Sa promenom koncentracije H+ jona u rastvoru, odnos koncentracija In- /HIn se kontinuirano menja, pa se očekuje kontinuirana promena boje rastvora sa promenom koncentracije H+ jonaAko se dve različite boje mešaju, ljudsko oko prestaje da primećuje jednu od boja kada koncentracija druge boje postane 10 i više puta veća, pa se prva promena boje javlja kad odnosa HIn: In- =10:1 i mešana boja se uočava sve dok odnos ne postane In- : HIn =10:1, kada oko prestaje da primećuje dalju promenu boje

1pKpHa

Dvobojni indikatoriInterval pH u kome kiselinsko-bazni indikator menja boju naziva se interval promene boje ili interval prelaza i u

proseku iznosi 2 pH jedinice (pKa ±1)

Kod kiselinsko-baznih indikatora pKa indikatora treba da se što bliže podudara sa pH vrednošću u ekvivalentnoj tački titracije

Jednobojni indikatori• Kod jednobojnih indikatora obojen je samo jedan

indikatorski oblik• Jedan od najpoznatijih jednobojnih indikatora je

fenolftalein• Titracija u prisustvu jednobojnih indikatora vrši se dok se

ne postigne jedan određeni intenzitet boje (a ne određena nijansa boje kao kod dvobojnih indikatora)

Interval promene boje kod fenolftaleina kreće se od pH=8 do pH=10Pri pH=8 FF je bezbojanPri pH=10 FF je ružičast

Mešani indikatori• Mešanjem indikatora može se dobiti indikatorska smeša koja će

pokazivati niz promena boje u širokom području pH vrednosti• Ovakve smeše nazivaju se univerzalni indikatori i koriste se za

približno određivanje pH rastvora od 0-14, dok se u volumetrijskoj analizi ne koriste

• Ako se filter papir inpregnira ovakvim indikatorom dobija se tzv. univerzalni indikator papir

Titracija jakih kiselina ili jakih baza

Titracija jakih kiselina ili jakih baza

2614

w

mol/dm101K

1

OHH

1K

Konstanta ravnoteže je visoka pa se dobijaju dobro izražene ZTT

NaOH HCl

OHOH H 2

Ove titracije mogu se prikazati opštom jednačinom:

Titracija jake kiseline jakom bazom

pH na početku titracije – rastvor sadrži HCl – sredina je kisela

pH do ekvivalentne tačke - rastvor sadrži neistitrovanu HCl i neutralnu so NaCl – sredina je kisela

pH u tački ekvivalencije – rastvor sadrži samo neutralnu so NaCl, a u rastvoru nema više neistitrovane HCl, pa je pH=7, sredina je neutralana

pH posle ekvivalentne tačke – rastvor sadrži višak NaOH i so NaCl – sredina je bazana

OHNaClOHNa HCl 2

Titracija jake kiseline jakom bazom

Pre i posle ETT pH se sporo menja Oko ETT pH se naglo menjaBrzina promene pH naveća je u ETT – skok pH – meri se visinom vertikalnog dela titracione krive. Što je veličina skoka pH veća, ZTT se može tačnije odrediti Titraciona kriva je simetrična oko ETT, što je slučaj uvek kada reagensi reaguju u molarnom odnosu 1:1 Smanjenje koncentracije reaktanata smanjuje skok pH u ETT, ali se ETT uvek nalazi pri pH 7

Izbor indokatora pri titraciji jake kiseline jakom bazom

Kod titracije jake kiseline jakom bazom izbor indikatora nije kritičan – skok pH u ETT je veliki

Pri titraciji HCl c=0.1 mol/dm3 sa rastvorom NaOH c=0.1 mol/dm3 u ETT skok pH (uz tačnost ±0.1%) kreće se u intervalu pH od 4.30 do 9.70, a ETT je pri pH 7

U ovom intervalu pH su potpuni ili delimični prelazi velikog broja indikatora: metiloranža (MO), metil -crevnog (MC), bromtimol-plavog (BTP), fenolftaleina (FF), tako da svaki od njih može da se koristi uz malu grešku titracije

Jako razblaženi rastvori se ne mogu tačno titrovati, jer skok pH u ETT postaje suviše mali

Titracija jake baze jakom kiselinom

Titraciona kriva je obrnuta u odnosu na prethodnu (JK - JB)

pH do ekvivalentne tačke - rastvor sadrži neistitrovani NaOH i neutralnu so NaCl – sredina je bazna

pH u tački ekvivalencije – rastvor sadrži samo neutralnu so NaCl, a u rastvoru nema više neistitrovanog NaOH, pa je pH=7, sredina je neutralana

pH posle ekvivalentne tačke – rastvor sadrži višak HCl i so NaCl – sredina je kisela

OHNaClHClOHNa 2

Titracija jake baze jakom kiselinom

Jako razblaženi rastvori se ne mogu tačno titrovati, jer skok pH u ETT postaje suviše mali

Titracije slabih kiselina ili slabih baza

Titracija slabe kiseline jakom bazom

pH na početku titracije - rastvor sadrži CH3COOH, sredina je kisela

pH do ekvivalentne tačke – u rastvoru se grade puferi CH3COOH + CH3COONa

pH u tački ekvivalencije – rastvor sadrži CH3COONa koji reaguje bazno, a sva CH3COOH je istitrovana, pH=8.73 – sredina je bazna

pH posle ekvivalentne tačke – rastvor sadrži višak NaOH i so CH3COONa – sredina je bazna

OHCOONaCHOHNa COOHCH 3 23

Poređenje krivih za titraciju JK-JB i SK-JB

1. Kod titracije SK ETT je u baznoj sredini, a kod titracije JK u neutralnoj sredini

2. Do ETT kod titracije SK pH vrednosti su veće nego kod titracije JK

3. Posle ETT titracione krive su praktično iste

4. Područje titracije kod slabih kiselina do ETT je područje pufera

Rezultat svega ovoga je da je skok pH u ETT kod slabih kiselina manji

Poređenje krivih za titraciju JK-JB i SK-JB

1. Ukoliko je koncentracija titrovane slabe kiseline manja, skok pH je manji

2. Što je kiselina slabija skok pH je manji

3. Zbog manjeg skoka pH izbor indikatora je ogranočeniji, mogu se koristiti samo indikatori koji menjaju boju u baznoj području i to što bliže ETT (MO i MC se ne mogu koristiti)

Titracija slabe baze jakom kiselinom

pH na početku titracije - rastvor sadrži samo NH4OH, sredina je bazna

pH do ekvivalentne tačke – u rastvoru se grade puferi NH4OH + NH4Cl

pH u tački ekvivalencije – rastvor sadrži so NH4Cl koja reaguje kiselo, pH=5.28, sredina je kisela

pH posle ekvivalentne tačke – rastvor sadrži višak HCl i so NH4Cl – sredina je kisela

OHClNHClH OHNH 4 24

Poređenje krivih za titraciju JB-JK i SB-JK

1. Kod titracije SB ETT je u kiseloj sredini, a kod titracije JB u neutralnoj sredini

2. Područje titracije kod slabih baza do ETT je područje pufera

3. Ukoliko je koncentracija titrovane slabe baze manja skok pH je manji

4. Što je baza slabija skok pH je manji

5. Zbog manjeg skoka pH izbor indikatora je ogranočeniji, mogu se koristiti samo indikatori koji menjaju boju u kiselom području i to što bliže ETT

Titracija poliprotonskih kiselina ili baza

Kod titracija višeprotonskih kiselina ili baza titracione krive će pokazivati više ekvivalentnih tačaka, ako se sukcesivne Ka vrednosti međusobno dovoljno razlikuju

Titraciona kriva za titraciju rastvora H3PO4 rastvorom NaOH

Primena kiselinsko-baznih titracija

Kiselinsko-baznim titracijama se brzo i tačno određuju mnoge organske i neorganske kiseline i baze Titracija se najčešće izvodi u vodenim rastvorima, ali se mnoge organske kiseline i baze mogu titrovati i u nevodenim rastvaračima

Standardni rastvori

Standardni rastvori kiselina Najčešće se koristi standardni rastvor HCl, jer je veoma stabilan (rastvor c=0.1 mol/dm3 može se kuvati 1 sat bez gubitka kiseline, pod uslovom da se isparena voda povremeno dodaje u rastvor)

Ponekad se koriste standardni rastvori H2SO4 i HClO4 (naručito onda kada hloridi smetaju)

Standardni rastvor HNO3 se veoma retko koriste

Kod titracija u nevodenim sredinama najčešće se koristi HClO4

Da li su ovo primarni ili sekundarni standardi?

Standardni rastvor HCl• Standardni rastvor HCl se obično priprema razblaživanjem koncentrovane kiseline i standardizacijom dobijenog rastvora (sekundarni standard) pomoću primarnog standarda Na2CO3

• Na2CO3 je verovatno najbolji primarni standard za standardizaciju HCl

• Na2CO3 se 2-3 sata suši na 180C ili još bolje do konstantne mase

•Zatim se hladi u zatvorenom vegelasu u eksikatoru do sobne temperature

• Na analitičkoj vagi se odmeravaju tri probe, koje se rastvaraju vodom i titruju u prisustvu metil-oranža do njegove promene boje

Standardni rastvor NaOH• Kod kiselinsko-baznih titracija najčešće se koriste standardni rastvor NaOH (sekundarni standard), dok se rastvor KOH vrlo retko koristi

• Zbog osobine da privlače vlagu i CO2 iz atmosfere, hidroksidi nemaju čistoću primarnih standarda, pa njihovi rastvori moraju da se standardizuju

• Standardizacija rastvora NaOH (sekundarni standard) najčešće se vrši prethodno standardizovanim rastvorom HCl

Prepoznajte titracione krive

Jaka kiselina– jaka baza, počinje od pH 1, a ETT je pri pH 7 Slaba kiselina– jaka baza, počinje od pH 3, a ETT jeu baznoj sredini

Slaba baza – jaka kiselina, počinje od pH 11, a ETT jeu kiseloj srediniJaka baza – jaka kiselina, počinje od pH 14, a ETT pri pH 7