Kislota va asoslarni titrlash metodining mohiyati va qo’llanilish sohasi. Indikatorlar nazariyasi Reja

Kislota va asoslarni titrlash metodining mohiyati va qo’llanilish sohasi. Indikatorlar nazariyasi
Reja :

1. 
   Kislota va asoslarni titrlash metodining mohiyati va qo’llanish sohasi. Asidimetriya va alkalimetriya.
   
2. 
   Kislota va asoslarni titrlash metodida qo’llaniladigan indikatorlar. Indikatorlar nazariyasi. Eng muhim indikatorlarning o’zgarish intervali. Titrlash turli hollari.
   
3. 
   Neytrallash metodida titrlash tartibi
   

Tayanch iboralar: Asidometriya, alkalimetriya, fiksanal eritma, indikator, xromofor, titrlash egri chiziqlari, kislota- asosli indikatorlar, indikatorlar nazariyasi
Kislota-asosli titrlash metodi asosida vodorod ionla­ri yoki gidroksoniy ionlarining gidroksid ionlari bilan o’zaro ta’siri natijasida kuchsiz dissotsilanuvchi suv mole­kulalari hosil bulishi bilan boradigan reaksiya yotadi.
H⁺+OH^- =H₂O yoki H₃O⁺+OH^- =2H₂O
Bu metod kislotalar (H₂SO₄, HNO₃, HC1, H₃PO₄, CH₃COOH, H₂C₂O₄ va boshqalar), gidroksidlar (KOH, NaOH va boshqalar) suvda gidrolizlanuvchi tuz­lar (Na₂CO₃, K₂CO₃), shuningdek, aralashmalar (NH₄C1 va NaOH) ni miqdoran aniqlashda qo’llaniladi.
Kislota-asosli titrlashning ikki asosiy metodi ma’lum. Eritmadagi ishqorlar va suvdagi eritmalarda gidrolizlani­shi natijasida ishqoriy muhit xosil qiluvchi tuzlar konsen­tratsiyasini aniqlashda standartlashtirilgan ishchi eritma­lar sifatida kislota eritmasi ishlatiladi. Bunday aniqlashlar atsidometriya (lotincha acidum - kislota) deb yuritiladi.
Kislotalarning konsentratsiyasini yoki gidrolizlanishi tufayli kislotali muxit xosil qiluvchi tuzlar konsentratsiyasini aniqlashda standartlashtirilgan ishchi eritmalar sifatida ishqorlar eritmasi ishlatiladi. Bunday aniqlash metodi alkalimetriya (lotincha alkali-ishkor) deb nomlanadi.
Neytrallash metodlarida ishchi eritma sifatida ko’pin­cha xlorid va sulfat kislotalarning eritmalari, NaOH hamda KOH eritmalari ishlatiladi. Bu kislotalar va ishqorlarni titrlangan eritmalar (standart eritmalar) tayyorlash uchun boshlang’ich standart moddalar sifatida foydalanish mumkin bo’lmaganligi sababli, avval ular­ning taxminiy konsentratsiyali eritmalari tayyorlanadi (0,1-0,5 N eritmalari), so’ngra ularning aniqlikni va nor­malligi standart eritmalar yordamida titrlab aniqlanadi.
Kislotalar eritmalari titrini topishda natriy tetra­borat yoki suvsiz natriy karbonatlarning standart eritma­laridan, ishkorlar eritmalarining aniq titrini topish­da oksalat H₂C₂O₄-2H₂O yoki kaxrabo H₂C₄H₄O₄ kislotalarining standart eritmalaridan foydalaniladi. Bu moddalar ishlash uchun qulay va titrlashda yaxshi natijalar beradi.
Neytrallanish reaksiyalari borganda qandaydir tashqi belgilar (effektlar) kuzatilmaydi. SHu sababli, ekviva­lent nuqtani belgilashda mutanosib indikatorlarni qo’llash kerak. Indikatorlarni to’g’ri tanlanmasa analiz natijalarida o’ta xatoliklar bo’lishiga olib keladi. In­dikatorlar nazariyasini o’rganish titrlashning har xil xolatlarida ularni tanlashga yordam beradi.
Kislota-asosli titrlash metodining indikatorlari
Indikatorlar eritmaning pH qiymati o’zgarishiga bog’liq holda rangini o’zgartiradi, shu sababli ular pH indikatorlar deb yuritiladi. Bu xossalarga ega bo’lgan juda ko’p sondagi moddalar ma’lum, lekin ularning hammasini ham indikatorlar sifatida qo’llanilib bo’lmaydi. Indi­katorlar tariqasida ishlatilishi mumkin bo’lgan modda­lar ma’lum talablarni qanoatlashtirishi lozim: indika­torlar rangi yaxshi seziladigan bo’lishi, indikator rangi pH ning kichik oraligida keskin o’zgarishi, rangning o’zga­rishi qaytar bo’lishi kerak.
Kislota-asosli titrlash metodining indikatorlarining rangi pH qiymatining ma’lum oralig’ida o’zgaradi. Bu o’zgarish ko’pincha qat’iy ekvivalent nuqtada bo’lmay, balki u yoki bu tomonga biroz og’ish bilan boradi. Bu chetlashish titrlashning indikator xatosi deb yuritiladi.
Indikatorlar rangini o’zgarishga olib keluvchi kimyoviy-fizik jarayonlarning mexanizmi XIX asr oxirigacha tushunarsiz bo’lib keldi. 1894 yildagina Ostvald tomoni­dan elektrolitik dissotsilanish nazariyasiga asoslangan indikatorlarning ion nazariyasi taklif qilindi. Bu nazariyaga binoan, kislota-asosli titrlash indikatorlari orga­nik kislotalar yoki asoslar deb qaraladi. Ularning dissotsilanmagan molekulalari va ionlarining rangi turli bo’ladi. Chunonchi, masalan, lakmusning dissotsilanmagan molekula­lari qizil rangli bo’lsa, anionlari esa ko’k rangda bo’ladi. Lakmusning dissotsilanishini quyidagicha yozish mumkin:
HJnd H⁺+Jnd-
qizil ko’k
Ayni holda lakmus molekulalari proton donori vazifasini bajaradi va agar eritmaga 1-2 tomchi natriy gid­roksid eritmasidan qo’shilsa, OH^- ionlari H⁺ ionlari bilan birikib, suv molekulalarini hosil qiladi. Shu sa­babli, muvozanat o’ng tomonga siljiydi va Ind^- (indicator) ionlari hosil bo’lishi hisobiga eritmaning rangi ko’k tusli bo’lib qoladi. Lakmus eritmasiga 1-2 tomchi xlorid kislota HC1 eritmasi tomizilsa, muvozanat HInd molekulalari hosil bo’lish (chap) tomonga siljiydi va eritma qizil rangli bo’ladi. Neytral muhit holatida HInd molekulalari va Ind^- ionlari ekvivalent miqdorlarda bo’ladi, eritma rangi binafsha tusli b o’ladi.
Binobarin, ba’zi indikatorlar proton donori bo’lib, kislotali indikatorlardir. Boshqa ba’zi bir indikator­lar H⁺ ionlari akseptori vazifasini bajargani uchun asos­li indikatorlar xisoblanadi:
IndOH + H⁺ ↔ Ind⁺+H₂O
Ikki rangli shaklga ega bo’lgan indikatorlar (lakmus, metil zargaldog’i, metil qizil va boshqalar) ikki rangli indikatorlar, faqat bir rangli shaklga ega bo’lganlari esa — bir rangli indikatorlar deb nomlanadi.
Indikatorlarning ion nazariyasi ularning rangini eritmaga kiritilgan H⁺ va OH^- ionlari ta’sirida o’zga­rishi mexanizmini ishonarli tushuntiradi. Lekin ion nazariya organik moddalarning tuzilishini ularning ran­giga ta’siri to’g’risida to’liq tasavvur hosil qilmaydi.
Shu narsa ma’lumki, organik birikmalarning rangi ular molekulalarida «rang tashuvchi» — xromofor deb ataluvchi aloxida atomlar guruhi bo’lishiga bog’liq. Masalan, xromoforlar sifatida ma’lum ketma-ketlikda joylashgan karbonil guruh >C=O, nitrozoguruh HO-N= ga o’tishi mum­kin bo’lgan nitroguruh O=N-, gidrozoguruxhga aylanishi mumkin bo’lgan azoguruh -N=N- xinoid guruhiga aylana ola­digan benzoy guruhi va boshqa guruhlar bo’lishi mumkin.
Eritma muhitining o’zgarishi jarayonida xromofor guruhining qayta guruhlanishi, ya’ni uning ichki tuzilishining o’zgarishi kuzatiladi va indikatorning rangi o’zgaradi. Bir tusli indikatorlarda rangning yo’qolishi yoki paydo bo’li­shi xromofor guruhning hosil bo’lishi yoki yo’qolishi bilan tushuntiriladi. Ikki tusli indikatorlarda rangning o’zgarishiga sabab bir xromofor guruhning boshqasiga qayta guruxlanishidir. Atomlarning qayta guruhlanishi qaytar hodisa bo’lib, u tautomer izomeriya degan nom bilan yuritiladi.
Suvdagi eritmalarda metil zargaldog’i pushti rangda, pH<3,1 bo’lganda qizil, pH>4,4 dan katta bo’lganda sariq rangga o’tadi. Indikator azogruppasidagi azotga kislotaning vodorod H⁺ kationini birikishi tufayli qizil rangli ion hosil bo’ladi. Indikator eritmasiga asta-sekin ishqor qo’shilsa, uning rangi pushtidan sariq rangga o’tadi. Shuni ta’kidlash kerakki, kislota-asosli titrlash indiktorlari bir-biriga o’tib turuvchi shakllarda mavjud bo’la oladi. Indikatorning bir shakldan boshqasiga o’tishi H⁺ va OH- ionlari ta’sirida vujudga keladi. Hozirgi zamon tasavvurlariga ko’ra, to’g’riroq nazariya bo’lib, indikatorlarning ion- xromofor nazariyasi hisoblanadi. Bu nazariyaga muvofiq, indikator rangining o’zga­rishi, indikator molekulasiga vodorod ionlarining bi­rikishi yoki H⁺ ionlarini ajralishi hisobiga yuz beradi, bu o’z navbatida indikator molekulalarining tuzilishida o’zgarish bo’lishiga olib keladi. Ikkita ko’rib o’tilgan nazariyalar bitta ionxromofor nazariyaga birlashadi.Titrlashning borishida ishchi eritmani indikator rangining o’zgarishi keskin bo’lguncha qo’shiladi. Ayni indikator ishtirokida titrlash tamom qilinadigan pHi ning qiymatini titrlash ko’rsatkichi deb ataladi va pT bilan ifodalanadi.
Neytrallash metodida ishlatiladigan muhim indikatorlarning rangining o’zgarishi pHining oralig’i va pH ning titrlash ko’rsatkichlari quyida keltiriladi:

Indikatorlar	pH ning rang o’zgarish oralig’i	Titrlash ko’rsatkichi pT
Metil zarg’aldog’i	3,1-4,4	4,0
Metil qizil	4,4-6,2	5,5
Lakmus	5,0-8,0	7,0
Fenolftalin	8,0-10,0	9,0

Shunday qilib, har xil indikatorlar ishtirokida titrlashni pH ning turli qiymatlariga erishilganda to’xtatiladi, bu qiymatlar, odatda, neytrallanish nuqtasiga mos kelmaydi.
Titrlashning indikator xatosi. Indikator rangining o’zgarishi aniq, ekvivalent nuqtada yuz bermasdan, undan oldin yoki keyin yuz berishi natijasida qandaydir xato­lik kelib chiqadi. Bu xatolik indikator xatosi nomi bi­lan yuritiladi. Tekshirilayotgan eritmani titrlashda, odatda, q o’shilayotgan reagent eritmasining xajmini yo biroz oshirib yuboriladi yoki yetkazilmaydi. Natijada titrlash tamom bo’lgandan so’ng eritmada oz miqdorda erkin holdagi kislota yoki ishqor ortib qoladi.
Neytrallash metodida indikator xatosi bir necha turlarga bo’linadi:
a) Titrlashning vodorod xatosi. Titrlashda ortib qol­gan kislota kuchli bo’lsa, eritmada erkin H⁺ ionlari holi­da bo’lsa, xatoni «titrlashning vodorod xatosi» yoki «H⁺— xato» deyiladi.
b) Titrlashning gidroksid xatosi. Titrlanayotgan erit­mada titrlashdan keyin ortiqcha kuchli asos qolsa, u erit­mada OH' ionlari holida bo’ladi va shu hisobiga yuz bera­digan titrlash xatosini «titrlashning gidroksid xatosi» yoki «Oh' — xato» xisoblanadi.
v) Titrlashning kislota xatosi. Titrlashdan keyin eritmada ortib qolgan kislota kuchsiz bo’lib, eritmada deyarli ionlanmagan molekulalar (HAn) holida bo’lsa, titrlashning indikator xatosi «kislota xatosi» yoki « HAn - xato» deb deb ataladi.
Titrlashning kislota xatosini xisoblash uchun shu kis­lotaning ionlanish konstantasi tenglamasi yoziladi:

Bu tenglamani o’zgartirib yozish mumkin:

HAn — kuchsiz kislota bo’lganligi uchun [HAn] ning qiymati eritmadagi kislotaning umumiy konsentratsiya­siga, [Ap ] ning qiymati esa eritmadagi tuzning konsent­ratsiyasiga teng bo’ladi. Tuzning har bir moli kislotaning Xar bir molining neytrallanishidan hosil bo’ladi, shuning (Han)/(An) nisbatini ⁱ kislotaning titrlanmagan qis­mi konsentratsiyasini uning titrlangan qismining kon­sentratsiyasiga nisbati deb qarash va uni titrlashning kislota xatosining ulchovi deb xisoblash mumkin. [H⁺] = 10 ^rT, K_|ion = 10^pK ekanligini bilgan xolda, bu qiymatlar yuqoridagi tenglamaga kiritiladi:

Bundan
HAn - xato = 10^pK-pT
kelib chiqadi.
Titrlashning indikator xatosi 0,1% dan ortiq bo’lmasligi (titrlanmay qolgan kislota titrlangan kislotaning 0,001 qismidan ortmasligi) kerak bo’lsa,