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

Fenolftalein bir rangli indikatorlarning tipik vakilidir. Eritmaning muhiti pH<8 bo’lganda fenolftalein molekulasida xinoidli gruppa mavjud emas, shuning uchun uning eritmasi rangsiz. Ammo eritmaga ishqor tomchilari qo’shilsa (pH=8-10) fenolftalein molekulasi tarkibidagi ikki vodorod metall ioniga almashinadi. Hosil bo’lgan tuz tarkibidagi anionda xinoidli gruppa mavjud va shu tufayli eritma olcha rangga bo’yaladi:

Gidroksil ionlari konsentrasiyasining eritmada keyingi ko’payishi (pH=13-14) yangi qayta gruppalanishga sabab bo’ladi, natijada fenolftalein molekulasidagi uchinchi vodorod atomi ham ishqoriy metall ioniga almashinadi. Hosil bo’lgan tuz tarkibidagi xinoidli gruppa yo’qoladi va natijada eritma rangsizlanadi:

Demak, fenolftalein eritmasining ortiqcha ishqor ta’siridan rangsizlanishiga asosiy sabab ana shu tuzning hosil bo’lishidir. Metiloranj ikki rangli indikatorlarga misol bo’la oladi:

Suvdagi eritmalarda metiloranj 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. Shunday qilib, metiloranj eritmasiga tomchilatib kislota eritmasi qo’shilganda uning sariq rangi qizil tusga o’zgaradi. Aksincha, indikator eritmasiga asta-sekin ishqor qo’shilsa, uning rangi pushtidan sariqqa aylanadi:

Shuni xulosa qilib aytish mumkinki, kislota-asosli indikatorlar bir-biriga o’zgarib turuvchi shakllarda mavjud bo’la oladi. Indikatorning bir shakldan boshqasiga o’tishi H⁺ va OH^– ionlari ta’sirida vujudga keladi.
Indikatorlar rangining o’tkirligiga, ular molekulalari tarkibida -OH, -NH₂, -OCH₃ yoki -H(CH₃)₂ funksional gruppalarning mavjud bo’lishi sezilarli ta’sir ko’rsatadi. Bunday funksional gruppalar auksoxrom gruppalar deb ataladi. Xromofor gruppalardan farqli o’laroq auksoxrom gruppalar indikator molekulasida rang hosil qilmaydi, balki xromofor gruppa hosil qilgan rangni kuchaytiradi, xolos.
Xulosa qilib aytganda, indikatorlar molekulalari murakkab tuzilishga ega bo’lgan organik moddalardir. Ular rangining o’zgarishiga kelganda, sharoitga qarab molekulaning dissosilanishiga bog’liq muvozanat jarayonni yoki molekuladagi ichki qayta gruppalanish natijasida hosil bo’lgan shakllar orasidagi muvozanat jarayonni asosiy omil bo’lishi mumkin.
Indikator molekulalarining suvli eritmalarda dissosilanish qobiliyatini ularning dissosilanish konstantasi xarakterlaydi. Masalan, metiloranj uchun K =10^–4, lakmus uchun K= 10^–8, fenolftalein uchun esa K ≈ 10^-9, demak fenolftalein eng kuchsiz organik kislotadir.
Ma’lumki, eritmaga har qanday kislota yoki ishqor eritmasidan qo’shilishi undagi H⁺ionlari konsentrasiyasini, ya’ni pH ning qiymatini o’zgartiradi. Boshqacha aytganda, indikator rangining o’zgarishn eritma pH ning o’zgarishiga bog’liq.
Har qaysi indikator o’zining rang o’zgarish intervali bilan xarakterlanadi. pH ning indikator rangi o’zgaradigan ikki qiymati o’rtasidagi oraliq indikator rangining o’zgarish intervali deyiladi. Masalan, agar kislota eritmasiga 1-2 tomchi fenolftalein tomizib, kislota ishqor yordamida sekin neytrallansa, H⁺ ionlarining konsentrasiyasi asta-sekin kamayadi, ya’ni eritmaning pHi ortadi. Indikator esa kislota to’liq neytrallanib, pH>7 bo’lganida ham rangsiz bo’lib qolaveradi. Fenolftaleinning pushti rangi pH qiymati 8,0 ga etgandagina paydo bo’ladi. Ishqordan yana qo’shilganda eritmaning rangipH=10,0 gacha to’qlashib boradi. Shundan so’ng indikator rangi qancha ishqor qo’shilishidan qat’i nazar o’zgarmaydi. Shunday qilib, fenolftalennning rangi pH=8,0 dan 10,0 gacha bo’lgan oraliqda o’zgaradi.
Metiloranj uchun rang o’zgarish intervali pH=3,1 dan 4,4 oraliqda bo’ladi. Shu oraliqda uning rangi pushtidan asta-sekin sariqqa aylanadi.
Ko’p indikatorlar neytral nuqtada, ya’nipH=7,0 bo’lganda emas, balki kuchsiz kislotali yoki kuchsiz ishqoriy muhitda o’z rangini o’zgartiradi. Shuning uchun bitta eritmaning o’zini titrlashda turli indikatorlardan foydalanilganda har xil natijalarga erishiladi. Masalan, kislota eritmasini ishqor eritmasi bilan titrlashnipH=7 bo’lganda to’xtatish kerak. Titrlash paytida kislotali muhitda o’z rangini o’zgartiradigan indikatordan foydalanilsa, kislotani to’liq neytrallash uchun zarur miqdordagi ishqorni quyib ulgurmasdan indikator o’z rangini o’zgartiradi, ya’ni titrlash to’xtatnladi. Aksincha, ushbu titrlash paytida ishqoriy muxitda o’z rangini o’zgartiradigan indikatordan foydalanilsa, ishqor zaruriy mikdoridan sal ko’proq quyilgandan so’ng indikator o’z rangini o’zgartiradi. Ikkala holda ham analiz natijasida bir oz xatolik mavjud bo’ladi.
Indikatorning rang o’zgarish intervalida, ya’ni titrlash deyarli tugallangan vaqtdagi eritmaning pH qiymati titrlash ko’rsatkichi yoki shu indikator ishtirokidagi titrlashning oxirgi nuqtasi deb ataladi.
Titrlash ko’rsatkichi - pH ning, indikator rangi aniq o’zgaradigan qiymatidir.
Sulfat kislota eritmasi o’yuvchi natriy bilan titrlansa, ekvivalent nuqtada muhit neytral, ya’ni pH=7 bo’ladi, chunki reaksiyada hosil bo’lgan Na₂SO₄ neytral muxitga ega. Kislota va ishqorning ekvivalent miqdorini bir-biriga qo’shganda hosil bo’lgan tuz eritmasi hamma vaqt ham neytral muhitli bo’lavermaydi. Eritmaning ekvivalent nuqtasidagi pH ning qiymati titrlanadigan kislota va asoslarning tabiatiga bog’liq. Aksariyat xollarda titrlash jarayonnida hosil bo’ladigan tuzning gidrolizlanishiga bog’liq ravishda ekvivalent nuqta kislotali yoki ishqoriy muhitda bo’ladi. Ana shunday hollarda titrlashni pH=7 da emas, balki pH<7 yoki pH>7 qiymatlarda tugallashga to’g’ri keladi. Shuning uchun har qaysi xolda shu titrlashning ekvivalent nuqtasi yaqinidagi yoki ekvivalent nuqtasining o’zidagi pH qiymatida o’z rangini o’zgartiradigan indikator tanlash muhim ahamiyat kasb etadi.
Hajmiy analizda kuchli va kuchsiz kislotalar kuchli asoslar bilan kuchli va kuchsiz ishqorlar kuchli kislotalar bilan titrlanadi. Kuchsiz kislotalarni kuchsiz asoslar bilan (yoki aksincha) titrlash kam qo’llaniladi, chunki bunda ekvivalent nuqtasida zritmaning pHi keskin o’zgarmaydi,
Eritma pHining titrlash jarayonnida qo’shilgan ishchi eritmaning miqdoriga qarab o’zgarishinn grafik tarzda ifodalash mumkin, hosil qilingan grafik titrlash egri chizig’i deb ataladi. Ekvivalent nuqtasi yaqinida unda keskin o’zgarish («sakrash») paydo bo’ladi. Agar bitta titrlash jarayonnida bir necha ekvivalent nuktalar mavjud bo’lsa, ularga mos ravishda grafikda o’shancha sakrashlar paydo bo’ladi. Indikatorlarni to’g’ri tanlash uchun titrlash egri chiziqlaridan foydalaniladi.