Кислотно-основное титрование – это научный метод, используемый для определения концентрации кислоты или основания. Это делается путем нейтрализации раствора, содержащего кислоту или основание, раствором соответствующей кислоты или основания. Взаимодействие между двумя веществами сводится к простой химической реакции. Например, в водных растворах растворитель (вода) подвергается автопротолизу, при котором он действует как кислота (донор протонов) и основание (акцептор протонов). Константа автопротолиза растворителя может быть использована для расчета концентрации веществ в растворе.
Титранты, или растворы, используемые в титровании, обычно представляют собой сильные кислоты и основания. Например, карбонат натрия (Na2CO3) используется для определения концентрации раствора кислоты, а гидрофталевая кислота (KH(IO3)2) – для определения концентрации раствора основания. Конечную точку титрования можно определить с помощью различных методов, таких как потенциометрия, кондуктометрия, спектрофотометрия и визуальное наблюдение с использованием кислотно-основных индикаторов. Индикатор выбирается на основе его способности показывать четкий переход pH вблизи точки эквивалентности, или точки, в которой реакция между кислотой и основанием завершена. Чем резче переход pH, тем сильнее кислота или основание и тем точнее измерение концентрации.
В некоторых случаях комплексообразование используется для повышения кислотности веществ. Например, борную кислоту (H3BO3) можно титровать в присутствии маннита, чтобы повысить ее кислотные свойства. Для слабых кислот используются растворители с акцепторными свойствами протонов, такие как этилендиамин или ДМФА. Для слабых оснований используются растворители с протонодонорными свойствами, такие как ледяная уксусная кислота (CH3COOH) или муравьиная кислота (HCOOH). Выбор растворителя зависит от его константы автопротолиза и диэлектрической проницаемости, поскольку эти свойства влияют на величину скачка титрования, или изменение pH вблизи точки эквивалентности.
Кислотные или основные растворители также могут оказывать дифференцирующее действие, позволяя последовательно титровать несколько кислот или оснований в смеси. Конечную точку в неводных растворителях обычно определяют с помощью потенциометрии, измеряя потенциал стеклянного электрода в зависимости от количества добавленного титранта.
Помимо определения концентрации кислот и оснований, кислотно-основное титрование может использоваться для определения функциональных групп органических соединений, таких как гидроксильные, карбоксильные, карбонильные, сульфо- и аминогруппы, а также химических элементов, таких как сера, азот, углерод, хлор, бром, фтор и фосфор, которые входят в состав кислот и оснований.
