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

Aqliy hujum: Nima uchun titrlashning turli ko’rinishlari bor?
Hajmiy analizda qo’llaniladigan titrlashning ba’zi bir ko’rinishlari bilan tanishib chiqamiz.
1. Kuchli kislotani kuchli ishqor bilan (yoki aksincha) titrlash. Aytaylik, 0,1 n.HCl eritmasini 0,1 n. NaOH eritmasi bilan titrlaylik. Xlorid kislotaning har bir molekulasi dissosilanish natijasida bitta H⁺ ionini bergani uchun 0,1 n. dastlabki kislotaning 1 litrida vodorod ionlarining umumiy konsentrasiyasi 0,1 yoki 10^-1 mol (ion), bunday eritmaning pHi esa 1,0 ga teng bo’ladi. HC1 ning 90% i titrlangandan keyin H⁺ ionlari dastlabki miqdorining 0,1 qismi, ya’ni 1 l da 0,01 yoki 10 mol (ion) qoladi, eritma pHi esa 2,0 ga teng bo’ladi. 99% HC1 neytrallaganda pH = 3,0 ga, 99,9% kislota neytrallanganda esa 4,0 ga teng bo’ladi va hokazo. HC1 ishqor bilan to’liq neytrallangan paytda titrlanayotgan eritmada faqat NaCl bo’ladi, bunday eritmaning pHi 7 ga teng, chunki natriy xlorid tuzi gidrolizga uchramaydi:
HC1 + NaOH = NaCl + H₂O
Titrlash egri chizig’ini yasash uchun abssissalar o’qiga ishchi eritma NaOH ning ekvivalent massasiga nisbatan olingan prosent miqdorlari; ordinatalar o’qiga esa pH qiymatlari qo’yiladi.
Rasmdan ko’rinib turibdiki, titrlashning boshida NaOH eritmasining 90% i xlorid kislotaga qo’shilganda pH qiymati juda kam o’zgaradi; kolgan 10% eritma qo’shilganida, ya’ni ekvivalent nuqtasiga yaqinlashgani sari pH qiymati keskinroq ortadi.

Bu nuqtada egri chiziq keskin pasayadi, bu xol xlorid kislotaning hammasi neytrallanib bo’lganini ko’rsatadi. Shundan keyin NaOH eritmasi qo’shilganda pH qiymati avval keskin, so’ngra sekin o’zgaradi. Rasmdan ko’rinib turibdiki, HC1 va NaOH eritmalarining konsentraiiyasi 0,1 n bo’lganda pH qiymati ekvivalent nuqtasida 4,0 dan 10,0 gacha o’zgaradi. Titrlash jarayonnidagi pH qiymatining o’zgarishi ko’rsatishicha, rang o’zgarish sohasi pH ning 4,0 dan 10,0 gacha bo’lgan indikatordan, chunonchi, metiloranj, metil-qizil, neytral-qizil, lakmoid va fenolftaleindan indikator sifatida foydalanish mumkin. Ulardan foydalanilganda titrlashdagi xato 0,2% dan oshmaydi, ya’ni analizda yo’l qo’yiladigan xatolar uncha katta bo’lmaydi.
2. Kuchsiz kislotani kuchli ishqor bilan yoki kuchli kislotani kuchsiz ishqor bilan titrlash. Kuchsiz kislotani kuchli ishqor bilan va aksincha titrlashda
CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O
Ekvivalent nuqtada muhit reaksiyasi CH₃COONa ning gidrolizlanishi tufayli ishqoriy bo’ladi:
CH₃COO^– + HOH ↔ CH₃COOH + OH^–
Titrlash egri chizig’ida sakrash nntervali pH=7,8 dan boshlanadi vapH=10,0 da tugallanadi. Ekvivalent nuqtasi ishqoriy muhitda (pH=8,9). Bu holda pH=7,0 da o’z rangini o’zgartiradigan indikatorlar ishlatish kerak. Titrlash ko’rsatkichi (ya’ni indikator o’z rangini o’zgartiradigan pH) pT=9 ga teng bo’lgan fenolftalein shunday indikatordir. Masalan,0,1n CH₃COOH eritmasi
0,1n NaOH eritmasi bilan titrlanganda ekvivalentlik paytida pHi 8,87 bo’lgan 0,1 n. CH₃COONa eritmasi hosil bo’ladi. Bu fenolftaleinning pH titrlash ko’rsatkichiga deyarli to’g’ri keladi. Timolftalein ham ana shunday maqsadda ishlatilishi mumkin.
Bu yerda metiloranj va metil-qizil indikatorlarini ishlatib bo’lmaydi, chunki ularning titrlash ko’rsatkichi titrlash egri chizig’idagi sakrash intervaliga kirmaydi. Titrlash ko’rsatkichi 4 ga teng bo’lgan metiloranj qo’llanilganda titrlash xatosi 50 % atrofida bo’lar edi.
3. Kuchsiz asosni kuchli kislota bilan yoki kuchli asosni kuchsiz kislota bilan titrlash. Kuchsiz asosni kuchli kislota bilan aksincha titrlaganda ekvivalent nuqtasida muhit reaksiyasi kislotali bo’lib, bundey eritmaning pH i 7 dan kichikbo’ladi:
NH₄OH + HC1 = NH₄C1 + H₂O
hosil bo’lgan tuzning gidrolizlanishi natijasida eritmadagi H⁺ ionlarining konsentrasiyasi ortadi:
NH + HOH ↔ NH₄OH + H⁺
Bu holda titrlashni kislotali muhitda tugallash kerak, chunki pH qiymatining sakrashi 4 dan 6,2 gacha bo’lgan chegarada yotadi, ekvivalent nuqtasi esa pH=5,1 da bo’ladi. Bu erda o’z rangini pH<7,0 da o’zgartiradigan indikatorlargina qo’ldaniladi. Ko’proq to’g’ri keladigan indikatorlar metiloranj va metil-qizildir. Masalan, 0,1 n.NH₄OH eritmasi 0,1 n.HCl eritmasi bilan titrlanganda ekvivalent nuqtasida pH i 5,12 ga teng bo’lgan 0,1 n. NH₄Cl eritmasi xosil bo’ladi. Bu metiloranj bilan metil-qizilining titrlash ko’rsatkichlariga deyarli mos keladi.
4. Kuchsiz asos bilan kuchsiz kislotalarni titrlash. kuchsiz kislota eritmasini kuchli ishqor eritmasi bilan titrlashda olingan titrlash egri chizig’ining sakrash intervalida pH ning kislotali muhitga mos keluvchi qismining qisqarishini kuzatdik. Aksincha, kuchsiz asosni kuchli kislota eritmasi bilan titrlashda sakrash nntervalida pH ning ishqoriy muhitga to’g’ri keluvchi qismining qisqarishi kuzatiladi.
Kuchsiz kislota kuchsiz asos bilan neytrallanganda sakrash intervalining xam kislotali, ham ishqoriy muhit tomonlaridan kisqarishini kuzatish mumkin. Buning natijasida titrlash egri chiziridagi pH ning sakrash intervali deyarli yo’qoladi. 0,1 n sirka kislotani 0,1 n ammoniy gidroksid eritmasi bilan neytrallash egri chizig’i berilgan. Keltirilgan egri chiziqda pH ning sakrab o’zgarishi kuzatilmaydi. Shuning uchun ham indikator rangi keskin o’zgarmaydi. Ana shu sababga ko’ra kuchsiz kislotani kuchsiz asos bilan neytrallashdan hajmiy analizda foydalanib bo’lmaydi.
5. Ko’p asosli kislotalarni (yoki ko’p kislotali asoslarni) titrlash. Ko’p asosli kislotalar (H₃PO₄, H₂CO₃ kabilar) shuningdek, ko’p kislotali asoslar (Ba(OH)₂, Mg(OH)₂ kabilar)ning elektrolitik dissosilanishi bosqich bilan boradi:
1. H₃PO₄↔H₂PO +H⁺ 2. H₂PO ↔HPO +H⁺ 3. HPO ↔PO +H⁺
Birinchi bosqichda hocil bo’lgan H⁺ ionlari ikkinchi va uchinchi bosqichlardagi muvozanatlapHi chapga siljitadi, shuning uchun ham fosfat kislotaning dissosilanishi birinchi bosqichdayoq to’xtab qoladn. Ortofosfat kislotani KOH eritmasi bilan titrlashda avvalo kislota ermtmasidagi H⁺ ionlari neytrallanadi, H₃PO₄ kislota dissosiasiyasining birinchi bosqichida hosil bo’lgan H⁺ ionlari neytrallanib bo’lgandan so’ng titrlash egri chizig’ida pH ning sakrab o’zgarishi kuzatiladi. Titrlash davom ettirilaversa kislota dissosilanishining ikkinchi bosqichida hosil bo’lgan H⁺ ionlari neytrallanadi va neytrallash egri chizig’ida ikkinchi marta pH ning sakrab o’zgarishi kuzatiladi. Titrlash davom ettirilgani bilan pH ning uchinchi marta sakrab o’zgarishi kuzatilmaydi, chunki K₃PO₄ tuzining va o’yuvchi kaliyning ishqoriyligi bir-biriga yaqin.
Shunday qilib, ko’p asosli kislotalar (yoki ko’p kislotali ishqorlar)ning titrlash egri chiziqlarida bir necha burilishlar mavjud bo’ladi va ular dissosiasiyaning turli bosqichlariga to’g’ri keladi. Lekin, ko’pincha ana shu burilishlar ba’zan uncha aniq bo’lmaydn (xususan ikkinchi va uchinchi ekvivalent nuqtalarga mos keluvchilari). Ba’zan esa pH ning o’zgarishi keskin va aniq bo’ladi. Undan foydalanib titrlashning oxirgi nuqtalarini topish mumkin.
Hajmiy analizda ortofosfat kislotaning titrlanishi quyidagicha bajariladi:
a) H₃PO₄ ni KH₂PO₄ ga qadar titrlash. Kislota eritmasiga 1-2 tomchi metiloranj tomiziladi va u o’yuvchi kaliy eritmasi bilan standart eritmadagi singari rang paydo bo’lguncha titrlanadi. 0,1M KH₂PO₄ kaliy digidrofosfatning metiloranj tomizilgan eritmasi standart eritma vazifasini o’taydi.
b) H₃PO₄ ni K₂HPO₄ ga qadar titrlash. Kislota eritmasiga 1-2 tomchi fenolftalein va mo’lroq natriy xlorid eritmasidan qo’shib, bir oz olcha rang paydo bo’lguncha titrlanadi.