Кислотно-основное титрование. 
Реакции титрования

Данный метод титрования применяется для определения кислот, оснований, а также многих солей слабых кислот: карбонатов, боратов, сульфитов, и т. д. При помощи данного метода можно титровать смеси различных кислот или оснований, определяя содержание каждого компонента в отдельности.

При титровании кислоты основанием или наоборот, происходит постепенное изменение кислотности среды, которое выражается водородным показателем рН. Кривая кислотно-основного титрования представляет собой зависимость: рН раствора от объема добавленного титранта или его концентрации или рН раствора от степени оттитрованности определяемого вещества.

Установление КТТ в данном методе можно производить инструментальным методом, непосредственно измеряя рН раствора при помощи рН-метра, но чаще для этих целей используют кислотно-основные индикаторы.

При выборе индикаторов руководствуются следующими практическими правилами. При титровании сильных кислот (оснований) сильными основаниями (кислотами) можно использовать любые индикаторы, изменяющие окраску в интервале рН от 4 до 10. В данный промежуток попадают интервалы перехода таких индикаторов как метиловый красный (4,4−6,2), фенолфталеин (8−10), лакмус (5−8).

При титровании слабых кислот сильными основаниями необходимо использовать индикаторы, изменяющие окраску в щелочной среде.

При титровании слабых оснований сильными кислотами индикатор должен изменять окраску в кислой среде. Примером такого индикатора является тимоловый голубой с интервалом перехода 1,2−2,8.

При выборе индикатора желательно, чтобы изменение окраски было наиболее контрастным и резким. С этой целью в кислотно-основном титровании иногда применяют смешанные индикаторы.

Многочисленные примеры практического использования кислотно-основного титрования связаны с приготовлением стандартных растворов и их стандартизацией (точного определения концентрации). Широко рассматриваемый метод применяется при титровании сильных и умеренно сильных кислот (оснований) растворами сильных оснований (соответственно, кислот). Так, раствором NaOH можно легко оттитровать такие кислоты, как HCl, HClO4, H2SO4 или H3PO4 (по первой ступени). Также легко можно оттитровать растворы NaOH, KOH или NH3 раствором HCl.

Определение суммарного содержания кислот и оснований — необходимая процедура при оценке качества вод, также осуществляется с помощью кислотно-основного титрования. Расход кислоты либо щелочи определяют, титруя пробу воды растворами HCl и NaOH с индикаторами метиловым оранжевым и фенолфталеином, соответственно. Если в воде содержаться только сильные электролиты, наблюдается отчетливый переход окраски. При наличии же слабых электролитов.

(таких, как угольная кислота) переход окраски размыт. В этих случаях необходимо титровать воду до строго определенного значения рН — 4,3 в кислой и 8,2 в щелочной среде.

При титровании очень слабых кислот или оснований изменение рН вблизи ТЭ весьма незначительное. В таких случаях применяют специальные приемы, описанные в конкретных методиках выполнения измерений. Например, при определении борной кислоты ее превращают в кислоту средней силы путем комплесообразования с многоатомными спиртами, например, маннитом, а затем титруют раствором NaOH. В качестве индикатора используют фенолфталеин.

В пищевой промышленности методами кислотно-основного титрования определяют содержание уксусной кислоты в столовом уксусе, рыбе и продуктах ее переработки, гидрокарбонатную жесткость воды, белок по методу Кьельдаля. Широко применяют данные методы и для контроля производства в химической и текстильной промышленности, в металлургии, в технологии пластмасс и волокон, удобрений.

Наиболее распространены методики кислотно-основного титрования для определения характеристик кислотности или щелочности различных продуктов, например:

• — кислотности молока и продуктов его переработки (ГОСТ 3624), пива (ГОСТ 12 788), консервов и пресервов из рыбы и морепродуктов (ГОСТ 27 082), муки и отрубей (ГОСТ 27 493), кислотности и щелочности кондитерских изделий (ГОСТ 5898);
• — кислотного и щелочного чисел нефтепродуктов (СТБ 1814);
• — щелочности хозяйственного и туалетного мыла (ГОСТ 790);
• — кислотного числа и числа омыления пластификаторов (ГОСТ 8728);
• — содержания кислот, ангидридов кислот и сложных эфиров в эфирных маслах, душистых веществах и полупродуктах их синтеза (ГОСТ 14 618.7);
• — свободной и связанной щелочи в косметических изделиях (ГОСТ 29 188.5).

Методом окислительно-восстановительного титрования при помощи титрованных растворов окислителей можно количественно определять различные восстановители: олово Sn (II), железо Fe (II), марганец Mn (II), йодиды, сульфиты, сульфиды, нитриты, арсениты, перекись водорода. С помощью растворов восстановителей определяют разнообразные окислители: железо Fe (III), хроматы, бихроматы, хлор, бром, йод и др.

Следует отметить, что прежде чем проводить окислительно-восстановительное титрование, необходимо элемент, который может существовать в различных степенях окисления, количественно перевести либо в определенную высшую степень окисления и затем титровать восстановителем либо в определенную низшую степень окисления и титровать раствором более сильного окислителя. В качестве окисляющих агентов используются KMnO₄, (NH₄)2S₂O₈ (с Ag), озон, H₂O₂, KIO₄, PbO₂, NaBiO₃, KClO₃, HClO₄ и т. д. Восстановление может быть проведено SnCl₂, SO₂, H₂S, электролизом на ртутном катоде, различными металлами и амальгамами.

Благодаря большому разнообразию окислительно-восстановительных реакций рассматриваемый метод позволяет определять большое количество самых разнообразных веществ, в том числе и тех, которые непосредственно не проявляют окислительно-восстанови-тельных свойств. В последнем случае используется обратное титрование. Таким способом можно определять ряд элементов, образующих осадки с оксалатионом (например, кальций) методом перманганатометрии; ряд катионов, образующих с 8-оксихинолином внутрикомплексные малорастворимые соединения с использованием броматоматрии.

Применение окислительно-восстановительного титрования для определения органических веществ основано на различной степени их окисляемости в зависимости от силы применяемого окислителя, рН среды, температуры раствора. При использовании очень сильных окислителей (Е 0>1,3 В при рН=0 и Е 0>0,3 В при рН=14) ряд органических веществ окисляется полностью до СО₂ и Н₂О. При использовании более умеренных окислителей окисление проходит неполностью с образованием различных продуктов. Неполное окисление менее желательно, так как оно обычно протекает нестехиометрично.

Однако некоторые сильные окислители не дают полного окисления, но реагируют стехиометрично. Примером является реакция Малапрада, которая позволяет с участием йодной кислоты или перйодата селективно определять органические соединения, в которых гидроксильные группы присоединены к двум рядом стоящим атомам углерода. Окисление органических соединений обычно протекает с незначительной скоростью и сильно зависит от рН и температуры раствора. Поэтому для их определения практикуют обратное титрование. титрование кислотное осадительная кривая Методы окислительно-восстановительного титрования широко применяются и разработаны для определения большого количества неорганических и органических объектов; металлов в различных сплавах и сталях, часто при их совместном присутствии. Данный метод лежит в основе широко применяемой методики определения воды с использованием реактива Фишера.

В пищевой промышленности стандартными методами, основанными на окислительно-восстановительном титровании, определяют следующие показатели качества:

• — массовую долю редуцирующих веществ, общего сахара и сахарозы в кондитерских изделиях (йодометрическим и перманганатным методами по ГОСТ 5903);
• — содержание редуцирующих веществ в сахаре (йодометрическим методом по ГОСТ 12 575);
• — содержание сахаров в виноградных, плодовых, шампанских, игристых винах, виноматериалах и коньяках (методом Бертрана и прямым титрованием по ГОСТ 13 192);
• — содержание витамина С в молочных продуктах для детского питания (с визуальной индикацией конечной точки титрования по ГОСТ 30 627.2) и в продуктах переработки плодов и овощей (с индикацией КТТ визуальным и потенциометрическим методами по ГОСТ 24 556)
• — содержание этилового спирта в продуктах переработки плодов и овощей (ГОСТ 25 555.2).