Цвет I цвет II

Поэтому каждый индикатор характеризуется определенным значением pK_a, или так называемым показателем титрования рТ=рК_а=− . Вспомним, что рК_а – это значение рН среды, при котором содержание кислотной и сопряженной основной формы одинаковы. А это значит, что в точке рТ цвет раствора индикатора будет смешанный. Но глаз человека замечает смешанный цвет и тогда, когда одна из форм индикатора преобладает над другой раз в 10. В этом случае мы получаем зону перехода цвета индикатора рТ±1. При значениях рН< рТ±1 (т.е. левее зоны перехода цвета) индикатор будет находиться главным образом в кислотной своей форме HInd. А при значениях рН> рТ±1 (т.е. правее зоны перехода цвета) будет значительно преобладать его сопряженная основная форма Ind⁻. В таблице 1 представлены примеры индикаторов и их характеристики.

Таблица 1. Индикаторы

Индикатор	Окраска	рКа(рТInd)	рН-диапазонов изменения окраски
в форме кислоты	в форме основания
Тимоловый синий (первое изменение)	Красная	Желтая	1,5	1,2 – 2,8
Метиловый оранжевый	«	Желтая	3,7	3,2 – 4,4
Бромкрезоловый зеленый	Желтая	Синяя	4,7	3,8 – 5,4
Метиловый красный	Красная	Желтая	5,1	4,2 – 6,2
Лакмус (азолитмин)	«	Синяя		5,0 – 8,0
Бромтимоловый синий	Желтая	Синяя	7,0	6,0 – 7,6
Феноловый красный	«	Красная	7,9	6,8 – 8,4
Тимоловый синий (второе изменение)	«	Синяя	8,9	8,0 – 9,6
Фенолфталеин	Бесцветная	Малиновая	9,4	8,2 – 10,0
Тимолфталеин	«	Синяя		9,3 – 10,5

 

При выборе индикатора руководствуются правилом: значение рН в точке эквивалентности (рН_э) должно попадать в зону перехода цвета индикатора (т.е. рН_э ∋ рТ±1). Значение же рН_э определяется по продуктам реакции, когда в колбочке для титрования уже израсходовано исходное вещество, но еще нет избытка титранта (а есть только продукты реакции).

# В методе нейтрализации может быть использовано не только прямое титрование, но и обратное (или титрование по избытку). Его суть: к определяемому веществу добавляется фиксированный избыток стандартного вспомогательного раствора, который затем оттитровывается другим раствором, выполняющим роль титранта. К обратному титрованию прибегают в том случае, когда, например, под рукой нет нужного индикатора для прямого титрования или определяемое вещество слишком летуче.

Применение метода нейтрализации (кислотно-основного титрования) для определения кислотности желудочного сока.

Введение. Желудочный сок в просвете желудка имеет кислую рН: натощак в норме рН~1,5-2 у взрослого человека и рН~3-4 у новорожденных детей. После приема пищи рН еще ниже. Главный неорганический компонент желудочного сока – соляная кислота, которая вырабатывается обкладочными (париентальными) клетками желудка и находится в просвете желудка в свободном и связанном состоянии (главным образом, с белками). Однако, кроме белков в желудочном соке присутствуют и другие слабые кислоты: бикарбонаты, гидросульфаты, дигидро- и гидрофосфаты, сама фосфорная кислота, уксусная, молочная, пировиноградная, масляная, яблочная и некоторые другие. Поэтому различают три вида кислотности: общую, свободную (обусловленную концентрацией свободных Н⁺) и связанную (обусловленную наличием недиссоциированных слабых кислот).

Определение кислотности желудочного сока. В лаборатории кислотность желудочного сока определяют титрованием его титрованным рабочим раствором NaOH в присутствии индикаторов. Результаты выдаются в титриметрических единицах (т.е.).

Одна титриметрическая единица – это объем 0,1э раствора NaOH, который необходимо затратить на титрование 100 мл желудочного сока.

Поскольку на исследование берут не 100 мл желудочного сока, а 5-10 мл, и титруют не 0,1э NaOH, а обычно меньшей его концентрацией (например, 0,089э), то при расчете кислотности желудочного сока в титриметрических единицах необходимо делать две поправки: на объем желудочного сока и на концентрацию идеального (0,1э) раствора NaOH. С учетом этих поправок нетрудно вывести общую формулу для расчета кислотности желудочного сока (в титр.ед.):

где - это параметры NaOH согласно определению титриметрической единицы; - объем NaOH, затраченный на титрование взятой на исследование пробы желудочного сока (5 – 10 мл, например); - концентрация титрованного рабочего раствора NaOH.

# Если рабочий раствор NaOH окажется идеальным – С_э(NaOH)=0,1моль/л, а объем желудочного сока, взятый на исследование V(ж.сока)=5 мл, то формула для расчета кислотности упрощается:

Кислотность ж. сока = ,титр. ед.

Указанные формулы применяют для определения любого вида кислотности желудочного сока: свободной кислотности (в присутствии индикатора метилоранжа; он же 4-(4-димеламинофенилазо)бензолсульфонат натрия) или общей кислотности (в присутствии фенолфталеина). В этом случае связанную кислотность определяют по разности общей и свободной кислотности.

Обоснование выбора индикаторов. Как уже отмечалось, чтобы в желудочном соке определить две фракции кислотности (свободную и связанную), необходимо проводить титрование в присутствии двух индикаторов. Первым индикатором устанавливается точка эквивалентности для 1-й реакции, когда оттитровывается свободная соляная кислота:

1) HCl + NaOH = H₂O + NaCl, или в кратком ионном виде
H⁺ + OH⁻ = H₂O

Если бы титровали не желудочный сок, а водный раствор HCl, то рН_э1=7. В желудочном соке же присутствуют еще и слабые кислоты, которые не должны быть затронуты при титровании в первой реакции. Поэтому конец титрования для первой реакции (когда вся HCl будет уже оттитрована) диктуется не продуктом реакции, а тем значением рН, которое создается разбавленными растворами слабых кислот (для примера, уксусная кислота дает рН~3,5). Таким образом, рН_э1= 3,5. Индикатор, зона перехода цвета которого включает точку рН_э13,5 – это метилоранж (4-(4-димеламинофенилазо)бензолсульфонат натрия).

# Отсюда, 1-й этап титрования: титруем порцию желудочного сока пока красная окраска раствора не сменится до оранжевой (сработает метилоранж), и отмечаем объем щелочи, пошедшей на титрование. И если его введем в формулу для расчета кислотности, то получим свободную кислотность желудочного сока в титриметрических единицах.

Вслед за свободной соляной кислотой оттитровываются слабые кислоты (органические и неорганические). Реакция на примере уксусной кислоты:

2) СН₃СООН + NaOH = H₂O + CH₃COONa

СН₃СООН + OH⁻ = H₂O + CH₃COO⁻

рН в точке эквивалентности для второй реакции – это то значение рН, которое обусловлено продуктом реакции - солью, подвергающиеся гидролизу по аниону. Его можно рассчитать, применяя уже рассмотренную формулу (получим рН_э2~ 8,7). Индикатор, зона перехода цвета которого включает точку рН_э28,7 – фенолфталеин.

# Отсюда, 2-й этап титрования: продолжаем титровать, пока оранжевая окраска раствора не сменится до ярко малиновой (сработает фенолфталеин). Отмечаем объем щелочи, пошедшей на титрование на втором этапе. И если его введем в формулу для расчета кислотности, то получим связанную кислотность желудочного сока в титриметрических единицах. В этом случае общую кислотность посчитаем как сумму свободной и связанной.