ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ГИДРОКСИДА И КАРБОНАТА НАТРИЯ ПРИ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ
В
лабораторной практике для определения содержания NaOH и Na2СО3
при совместном присутствии применяют два метода: метод фиксирования двух точек
эквивалентности на кривой титрования Na2СО3 и
осаждения карбонат-ионов.
Метод фиксирования двух точек
эквивалентности.
Карбонат-ион
является двухкислотным основанием, способным последовательно присоединять
протон: CO32-+Н+→НСО3-,
НСО3-+Н+ → Н2СO3. Используя эти протолитические реакции, можно сместить
равновесие и количественно определить содержание Na2СО3 в растворе, титруя его кислотой до
образования НСО3- или Н2СO3.
1) NaOH + Na2CO3
+ 2HC1 = 2NaCl + NaHCO3 +H2O
2) NaHCO3 + HC1 = NaCl +H2CO3
Рассчитаем
рН в точке эквивалентности 1 по реакции (1): [Н+]=корень квадратный (К1 К2), где
К1 и К2 - константы диссоциации угольной кислоты, берем
из справочника: К1 = 3•10-7 и К2 =6•10-11,
тогда [Н+]=4,2•10-9, рН=-lg[Н+]=8,38. рН в точке эквивалентности 2
определяется наличием в растворе только угольной кислоты, поэтому к концу
титрования рН≈4, т.к. рН= (рК1-lgCк-ты)/2.
Исходя
из точек эквивалентности выбираем индикатор, подходит тот индикатор, у которого
рН в точке эквивалентности лежит в интервале перехода окраски. Так, в первом
случае половину Na2СО3 оттитровывают
в присутствии фенолфталеина (о-крезолфталеина, крезолового красного,
α-нафтолфталеина или тропеолина 000), во втором — весь Na2СО3 в присутствии метилового оранжевого
(метилового желтого, α-динитрофенола или бромфенолового синего).
Независимо
от индикаторов NaOH оттитровывается
полностью. Эти обстоятельства и используют при определении содержания NaOH и Na2СО3 в смеси.
Анализируемую
смесь NaOH и Na2СО3 помещают в мерную
колбу емкостью 100 мл, разбавляют до метки дистиллированной водой, не
содержащей СO2, тщательно
перемешивают. Отбирают пипеткой 10 — 20 мл, прибавляют 8 — 10 капель 0,1%
раствора фенолфталеина и оттитровывают смесь рабочим раствором НС1 до
исчезновения малиновой окраски. Затраченный объем кислоты соответствует определяемому
NaOH и половине Na2СО3.
Затем
в эту же пробу прибавляют 1 — 2 капли метилового оранжевого (при этом раствор
окрашивается в желтый цвет) и продолжают титровать до появления розовой
окраски. Титрование повторяют 3 — 4 раза и из полученных результатов берут
среднюю величину.
Метод с применением осаждения
карбонат-ионов
Этот
метод более точный, чем предыдущий. Одну порцию исследуемого раствора титруют
раствором НС1 с метиловым оранжевым, а в другой предварительно осаждают
карбонат-ионы, прибавляя раствор ВаС12. Затем, не отфильтровывая
осадка ВаСОз, титруют раствор с фенолфталеином. Первое титрование дает объем
НС1 (V1), затраченный на нейтрализацию NaOH и Na2СО3, второе — объем НС1 (V2), пошедший на нейтрализацию только NaOH. Разность V1 -
V2 указывает объем титранта, затраченного на нейтрализацию Na2СО3.
При
этом протекают следующие реакции:
NaOH +HC1 = NaCl +H2O
Na2CO3 + 2HC1
= 2NaCl + H2CO3
Na2CO3 + ВаC12 = 2NaCl + ВаCO3 ↓
Раствор,
содержащий NaOH и Na2СО3, разбавляют до
метки мерной колбы водой, из которой удален СО2, и тщательно
перемешивают. Берут пипеткой 10,0 — 20,0 мл анализируемого раствора, прибавляют
1 — 2 капли метилового оранжевого и оттитровывзют стандартным рзствором НС1.
Титрование повторяют 3 — 4 раза и из полученных результатов берут среднее (V1). К другой порции 10,0 — 20,0 мл исследуемого раствора
прибавляют 8 — 10 мл 1 н раствора ВаС12 и 8 — 10 капель
фенолфталеина, затем, не оттитровывая осадка (ВаСОз), титруют раствором НС1 до
полного исчезновения малиновой окраски. Титрование повторяют 3 — 4 раза, берут
средний объем (V2) и рассчитывают содержание NаOH и Na2СО3
|
