Титрувални криви и киселинно-основни индикатори

След като разгледахме подробно титрувалните криви, да видим как можем да използваме киселинно-основния индикатор за намиране на равновесната точка при титруване. Индикаторът променя цвета в определен рН интервал. Например индикаторът метилово червено се променя от червен в жълт в рН интервала от 4,4 до 6,2. Можем да кажем, че рН интервалът е приблизително от 4 до 6. Бромтимоловото синьо е индикатор, който от жълт става син при рН интервал от около 6 до 7,6. Можем да кажем приблизително от 6 до 8. Фенолфталеин е индикатор, който от безцветен става розов до маджента в рН интервал от 8,2 до 10. Би трябвало да кажем приблизително 8 до 10. Нека погледнем титрувалните криви, и да видим кои киселинно-основни индикатори можем да използваме. Да започнем от горе вляво. Това е титрувална крива за титруване на силна киселина със силна основа. В равновесната точка рН е равно на 7. Тук имаме рН = 7. Това е равновесната точка, нали? Намираме се тук. В примера, който направихме, изчислихме, че са необходими 20 мл силна основа, за да достигнем точката на равновесие. Ако титруваш силна киселина със силна основа, рН ще бъде равно на 7 в точката на равновесие. Нека да помислим кой киселинно-основен индикатор можем да използваме за това титруване. Търсим индикатор, който променя своя цвят в интервал, близък до равновесната точка. Например бромтимоловото синьо променя цвета си между 6 и 8. При рН = 6 бромтимоловото синьо има жълт цвят. Значи точно тук то ще бъде жълто и след това ще стане синьо. Можеш дори да видиш малко зелено тук. Имаме промяна на цвета в този интервал. Бромтимолово синьо е подходящ киселинно-основен индикатор за това титруване. Когато синият цвят се стабилизира сме достигнали крайната точка на титруването и сме намерили крайната точка на титруването и точката на равновесие. Това е добър начин за приблизително намиране на равновесната точка. За силна киселина и силна основа се получава много стръмна титрувална крива от рН около 4... нека да сменя цветовете тук... от рН около 4 до рН около 10. Можем да използваме и другите два киселинно-основни индикатори. Можем да използваме и метилово червено, тъй като се променя от червено към жълто в интервала около 4 до 6. Това ни дава добра приблизителна стойност за точката на равновесие. Можем също да използваме и фенолфталеин, тъй като той се променя във виолетово някъде между 8 и 10. Тъй като имаме толкова стръмна титрувална крива, можем да използваме всеки един от тези три киселинно-основни индикатори, за да намерим точката на равновесие за нашето титруване. Сега да разгледаме титрувалната крива за слаба киселина и силна основа. Това е този пример ето тук. Започваме със слаба киселина. В примера това е оцетна киселина и към нея добавяме силна основа – натриев хидроксид. рН в точката на равновесие е над 7. рН е над 7. В този пример е почти 9. Това е точно тук, точно под 9 се намира рН за точката на равновесие. Необходими са около 200 мл. от нашата силна основа за достигане на равновесната точка. Причината рН да е по-високо от 7 в точката на равновесие е, че при този вид титруване тя се достига при неутрализация на цялото количество слаба киселина и остава конюгирана основа на слабата киселина. Конюгираната основа реагира с водата, при което се увеличава концентрацията на хидроксидни йони в разтвора. Ето защо рН е по-високо от 7. Гледай отново видеото за това титруване, ако искаш да видиш точно как се изчислява. При титруване на слаба киселина със силна основа рН е по-голямо от 7. Следователно ни е нужен киселинно-основен индикатор, който променя цвета си в интервала над 7. Фенолфталеинът например би бил много подходящ, тъй като той се променя в интервала от 8 до 10. Точно в този интервал тук ще видим промяна на цвета от безцветен до розово или виолетово и ще спрем титруването в тази точка, която е много близка до равновесната точка. Не би трябвало да ползваме нещо като метилово червено, защото то се променя между 4 и 6. Интервала между 4 и 6 е точно тук на титрувалната крива. Тук метиловото червено е червено и после ще се промени в жълто някъде тук. Промяната на цвета се случва някъде тук, така че ще пропуснем равновесната точка. Това не е подходящият индикатор. Не използвай метилово червено тук. Накрая ще видим титрувалната крива за титруване на слаба основа със силна киселина. Започваме със слабата основа. рН е в областта над 7 преди да добавим киселината. В този случай рН в равновесната точка е по-малко от 7. рН в равновесната точка е под 7. Това е така, защото е изконсумирано цялото количество слаба основа, силната киселина е отдала протони на слабата основа. В примера използваме амоняк, NH3. Ако отдадем протон на слабата основа, получаваме NH4+, което има киселинен характер. В точката на равновесие имаме амоняк, който може да отдаде един протон на водата и така се увеличава концентрацията на хидрониеви йони в разтвора. В точката на равновесие рН е под 7. Отново ти препоръчвам да гледаш клиповете, за да видиш точното изчисление на процеса. Тук рН ще бъде по-ниско от 7. В нашия пример е малко над 5. Точно тук ще бъде равновесната точка. Ако търсиш кой киселинно-основен индикатор искаш да използваш, това ще бъде индикатор, който променя цвета си при рН по-ниско от 7. Метиловото червено е най-подходящият избор. То е жълто при рН около 6. След това тук то става червено. Това е крайната точка на титруването, където искаме да видим промяна на цвета на индикатора. Това е добър начин за намиране на равновесната точка. Не искаме да използваме нещо като фенолфталеин, тъй като той би променил цвета си тук горе. При 10 е розов или виолетов и се променя точно тук, където става безцветен. Но ако цветът се промени тук, пропускаме равновесната точка. Фенолфталеинът не е подходящ за това титруване. Най-добрият избор е метилово червено.