Метод нейтрализации. Расчёты в методе нейтрализации. Ионное произведение воды. Понятие Рн презентация

Метод нейтрализации Метод нейтрализации – это один из видов титриметрического анализа, который широко используется в лабораториях различного медицинского и экологического профиля: клинических, диагностических, санитарно-гигиенических, судебно-экспертных, контроля состояния окружающей среды, стандартизации и контроля лекарственных форм.

Нейтрализа́ция (от лат. neuter — ни тот, ни другой) — взаимодействие кислоты и основания (щелочи) между собой с образованием соли и малодиссоциирующего вещества (воды). В большинстве своем, реакции нейтрализации экзотермичны. К примеру, реакция гидроксида натрия и соляной кислоты: Нейтрализа́ция (от лат. neuter — ни тот, ни другой) — взаимодействие кислоты и основания (щелочи) между собой с образованием соли и малодиссоциирующего вещества (воды). В большинстве своем, реакции нейтрализации экзотермичны. К примеру, реакция гидроксида натрия и соляной кислоты: НСl + NaOH = NaCl + Н2О В ионном виде уравнение записывают так: Н+ + ОН− = Н2О.

Кислотно-основное титрование Это метод, основанный на измерении объема рабочего раствора, пошедшего на взаимодействие с анализируемым веществом. Титрование – процесс постепенного контролируемого добавления рабочего раствора к определенному объему анализируемого вещества. Рабочим (стандартным, титрованным, титрантом) называют раствор точно известной концентрации. Измерение объема рабочего раствора осуществляется титрованием. Титрование анализируемого вещества заканчивают в точке эквивалентности (ТЭ). ТЭ – это момент в процессе титрования, когда вещества прореагируют в эквивалентных количествах.

Приемы титрования: 1) прямое титрование, когда анализируемое вещество титруется непосредственно рабочим раствором. 2) обратное титрование (титрование по остатку), когда к анализируемому веществу прибавляют вспомогательный стандартный раствор, избыток которого оттитровывают рабочим раствором. 3) косвенное титрование (титрование по заместителю), когда к анализируемому веществу добавляют вспомогательный стандартный раствор, продукт взаимодействия с которым оттитровывают рабочим раствором.

Расчеты в методе нейтрализации Требуется рассчитать массу щелочи .(mNaOH) в растворе гидроксида натрия. В расчетах будем использовать выражение СН1∙V1 = СН2∙V2 закона эквивалентов для растворов: СН(NaOH)∙V(NaOH) = СН(HCl)∙V(HCl), где NaOH – анализируемое вещество, а HCl – рабочее вещество. Подставим в это уравнение выражение нормальности NaOH: Отсюда выразим массу щелочи:

Ионное произведение воды Вода – слабый электролит. Запишем уравнение диссоциации воды и выражение константы равновесия К. H2O↔H++OH; где [Н+] , [ОН-] , [Н2О]–равновесные концентрации, моль/л; 1,8∙10-16 – табличная величина константы равновесия воды при 20оС.

Так как К очень мала, то можно считать равновесную концентрацию воды величиной постоянной [H2O] ≈ const. Рассчитаем молярную концентрацию воды, зная, что один литр воды составляет 1000 миллиграммов, а молярная масса воды – 18г/моль. Так как К очень мала, то можно считать равновесную концентрацию воды величиной постоянной [H2O] ≈ const. Рассчитаем молярную концентрацию воды, зная, что один литр воды составляет 1000 миллиграммов, а молярная масса воды – 18г/моль. [H2O] = =55,56 моль/л. Произведение постоянных величин К и [Н2О] есть величина постоянная и ее называют ионным произведением воды К∙[H2O] = . В соответствии с уравнением (1) запишем: [H+][OH-] = 10-14. Поскольку один моль воды при диссоциации дает по одному молю ионов водорода и гидроксильной группы, то их равновесные концентрации равны: [H+] = [OH-] = 10-7 моль/л.

Водородный показатель pH Водородный показатель (pH) – это отрицательный десятичный логарифм равновесной концентрации ионов водорода pH = -lg[H+]. (2) рН = -lg[10-7] = 7. При рН = 7 – среда нейтральная. Если рН > 7, то среда щелочная, а при рН < 7 – среда кислая.

Ошибки метода нейтрализации Индикаторные ошибки относятся к систематическим ошибкам и возникают тогда, когда изменение окраски индикатора не соответствует точке эквивалентности реагирующих веществ. При титровании по методу нейтрализации индикаторные ошибки обусловлены несовпадением рН в точке эквивалентности с показателем титрования (рТ) применяющегося индикатора. Различают водородную, гидроксильную, кислотную, щелочную и солевую ошибки титрования.

Особенности, достоинства и недостатки метода Достоинствами PH являются ее универсальность и высокая специфичность; недостатки — большая трудоемкость; необходимость строго соблюдать стерильность материалов, посуды и инструментов; высокая стоимость живых биологических систем; относительная длительность биопробы и необходимость проведения математических расчетов.

Примеры: Примеры: 1. Рассчитать pH децинормального раствора HCl. Решение: НСl диссоциирует на ионы: HCl = H+ + Cl- и значит [HCl] = [ H+] = 0,1 моль/л. Для HCl нормальная концентрация равна молярной, так как М (HCl) = МЭ.(HCl). Рассчитываем рН по уравнению 2: pH = -lg[H+] = -lg[10-1] = 1

Значение метода нейтрализации Данный метод позволяет анализировать кислоты, гидроксиды, соли, оксиды, то есть любые вещества, способные взаимодействовать с кислотой и со щелочью. Этот способ получил широкое применение в гидро- и электрометаллургии. Точность метода приблизительно 0,1÷0,2%.

Список используемой литературы Отто М. Современные методы аналитической химии: в 2 т.: пер. с нем. Т. 1/ М. Отто; под. ред. А.В. Тармаша. – М.: Техносфера, 2003, 2004. – 412, 281 с. : ил. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 кн. Кн. 2 : Физико-химические методы анализа : учеб. для студ. вузов, обучающихся по химико- технол. спец. / В.П. Васильев. – 5-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2005. –383 с. 1) Основы аналитической химии: в 2 кн. Под ред.академика Ю.А. Золотова. – М. "Высшая школа", 2004. – 503 с. 2) Васильев В.П. Аналитическая химия в 1 кн.: Кн. 2/ Физико-химические методы анализа. – М. "Дрофа", 2002. – 383 с. Количественный анализ. Кислотно-основное титрование : лабораторный практикум по дисциплинам "Методы контроля и анализа веществ", "Аналитическая химия и физико-химические методы анализа" / Сост. : В.Д. Иванова, О.Р. Глухова, Р.М. Белкина, С.В. Зенцова: СибГИУ– Новокузнецк, 2010. – 11 с. Ссылка на видео https://www.youtube.com/watch?v=CD30WHVBmu0