Визначення концентрації кислоти методом кондуктометричного титрування

 

Для роботи необхідно: 1н.; 0,1н. розчини NaOH; контрольний розчин кислоти; піпетка на 20–25 мл; мікропіпетка; провідники електричні – 5 шт.

 

В об’ємному аналізі для визначення кінця титрування застосовують кольорові індикатори. Ці індикатори можуть бути використані в тих ви-
падках, коли необхідно титрувати забарвлені або мутні розчини, так як на фоні цих розчинів зміну кольору індикатора визначити неможливо.

У таких випадках особливо часто при нейтралізації слабких кислот і лугів “індикатором” служить електропровідність розчинів.

Вимірювання електропровідності розчинів знайшло широке прак-
тичне застосування. Одним з них являється кондуктометричне титрування. Суть методу полягає в тому, що в процесі титрування одні йони в розчині заміняються іншими, рухливість яких інша, а відповідно змінюється і електропровідність розчину.

Рис. 1. Електрична схема для кондуктометричного титрування.

 

Визначаючи електропровідність розчину, можна розрахувати його кон-центрацію.

Оскільки електропровідність є величина обернена опорові, то для її визначення достатньо знайти опір розчину струмові, який проходить через нього. Опір визначається компенсаційним методом із застосуванням мос-
тика Кольрауша, схема якого подана на рис.1, де АВС – реохорд; R – магазин опорів; Т – навушники або осцилограф; Б – посуд з розчином електроліту, електропровідність якого необхідно визначити; ЗГ – звуковий генератор; К – ключ.

При замиканні кола ключем струм від джерела струму розгалужу-
ється, утворюючи 4 гілки опору: R_AC,R_CB,R_р-ну, R_маг.

У навушниках чується звук, а на екрані осцилографа спостерігається лінія. При переміщенні контакту по реохорду в одному і другому напрямах звук то посилюється, то послаблюється, лінія на екрані змінюється за величиною.

У момент, коли , струм у мостику СД відсутній, що вияв-
ляється повним зникненням звуку в навушниках, на екрані осцилографа буде точка.

Виходячи з поданого вище рівняння, можна визначити опір розчину

.

Знаючи опір розчину, розраховують електропровідність по формулі

.

При визначенні електропровідності користуються слабими струмами високої частоти: з цією метою використовується звуковий генератор.

Посуд, в який заливається розчин (електропровідність якого треба визначити), являє собою склянку з платиновими електродами (рис. 2). Для уникнення поляризації поряд з використанням струмів високої частоти збільшують поверхню електродів. З цією метою електроди платинуються.

У склянку заливають 20–25 мл контрольного роз-
чину кислоти і опускають електроди в кислоту. Поста-
вивши рухомий контакт на поділках 0,25–0,3 м на реохорді, включають струм, користуючись ключем К.
У такому положенні підбирають за допомогою магазину опору такий опір, при якому струм через навушники не проходить, тобто звук у навушниках відсутній або стає мінімальним, або на екрані осцилографа світиться точка.

Залишаючи опір магазину постійним при всіх наступних вимірюваннях, мікропіпеткою приливають порціями розчин NaOH. (Кількість розчину і концен-трація розчину NaOH вказується керівником занять).

Розчин у стаканчику помішують і рухомим контак-
том знову знаходять мінімум звуку.

Мінімум звуку або точка на екрані з додаванням кожної порції лугу зміщується вліво до тих пір, поки кислота не буде повністю відтитрована. Після точки нейтралізації електропровідність розчину зростає, і тому ру-
хомий контакт необхідно зміщувати вправо по лінійці.

Дослід вважається закінченим, коли одержано 5–6 вимірювань після точки нейтралізації.

Результати вимірювань записують у вигляді наступної таблиці:

 

Кіль-кість к-ти, мл	Конц. NaOH, моль×екв/л	Кіль- кість NaOH, мл	Опір маг., Ом	Покази на лінійці, м	Опір розчину, Ом	Електро-провід. розчину, Ом^–1
АС	СВ

 

По даним таблиці будують графік залежності електропровідності розчину від кількості лугу, яка пішла на титрування кислоти. По графіку знаходять кількість розчину NaOH, необхідну для нейтралізації взятої кількості кислоти і за формулою знаходять концентрацію контрольного розчину кислоти ,

де N₁ – невідома концентрація кислоти;

V₁ – об’єм кислоти, взятий для досліду;

N₂ – концентрація розчину лугу;

V₂ – об’єм лугу, необхідний для відтитрування кислоти.