Влияние двуокиси углерода на щелочные титранты

Почему в процессе кислотно-основного титрования могут наблюдаться две расположенные рядом точки перегиба?

Возможные причины:

Загрязнение щелочного (основного) титранта карбонатами в результате поглощения двуокиси углерода из окружающего воздуха. В этом случае титрант содержит одновременно карбонатные и гидроксильные ионы, т.е. два различных основания, реагирующие с кислым раствором пробы. Если такой загрязненный титрант использовать для титрования сильных кислот, получается типичная "карбонатная" кривая титрования с двумя точками перегиба.
Другой причиной может быть плохое состояние датчика, требующего технического обслуживания.

Рекомендации:

Загрязнение двуокисью углерода при титровании с использованием щелочных титрантов приводит к серьезным последствиям.

CO₂ реагирует с сильными основаниями, такими как NaOH, KOH, TBAH, NH₄OH, образуя карбонаты в соответствии со следующими уравнениями:

H₂O + CO₂ -> H₂CO₃

H₂CO₃ + 2MOH -> 2Na₂CO₃ + 2H₂O. (M = Na⁺, K⁺, NH₄⁺,TBA⁺)

В результате титрант будет одновременно содержать карбонатные и гидроксильные ионы. Если такой титрант использовать для титрования сильных кислот, получается типичная "карбонатная" кривая титрования с двумя точками перегиба (Рис. 1).

Идентифицировать эти два скачка не так просто, поскольку избыток титранта и соотношение в равновесной точке изменяются в процессе титрования. Первый скачок может соответствовать как сильной кислоте, так и превращению угольной кислоты в гидрокарбонат-ионы. Второй скачок может соответствовать разложению гидрокарбоната с образованием карбоната. При титровании слабых кислот наблюдается только один скачок. Это значит, что все конкурирующие реакции происходят одновременно, и разделить точки перегиба невозможно. Поскольку для титрования сильных оснований, как правило, используют слабые кислоты (гидрофталат калия, бензойная кислота), концентрация титранта, используемого для анализа сильных кислот, будет неправильной, что приведет к получению ошибочных результатов. Таким образом, необходимо обеспечить защиту щелочных титрантов от воздействия CO₂.

1. Подготовка основных титрантов, не содержащих CO₂
   Оптимальный способ получения титранта, не содержащего CO₂, заключается в приобретении соответствующего раствора в требуемой концентрации в герметично закрытых емкостях. При необходимости самостоятельного приготовления титрующих растворов настоятельно рекомендуется использовать концентраты титрантов, поставляемые в ампулах. Концентрат разбавляют деионизированной водой, не содержащей CO₂, до определенного объема, как правило, 1 л. Дегазация деионизированной воды путем продувки азотом и обработки ультразвуком обеспечивает эффективное удаление CO₂.
   
2. Хранение щелочного титранта
   Эффективную защиту от поглощения CO₂ щелочным титрантом обеспечивают твердые поглотители CO2. Поглотитель засыпают в трубку, которую устанавливают на крышке бутыли с титрантом. В качестве такого поглотителя рекомендуется использовать аскарит (ascarite^®). Ascarite^® содержит NaOH, действующий в качестве поглотителя CO₂, а также сушильный агент, который предотвращает растворение NaOH адсорбированной водой и попадание получившегося концентрированного раствора щелочи в титрант. Ascarite^® можно также заменить гранулами NaOH, сверху и снизу защищенными от воды слоями стекловаты и помещенными в сушильную трубку, заполненную с обеих сторон молекулярными ситами или силикагелем. В любом случае необходимо достаточно часто производить замену поглотителя, чтобы предотвратить его насыщение и загрязнение титранта.

Дополнительная информация

Ascarite является зарегистрированным товарным знаком Arthur H. Thomas Co.