Често срещан тип химичен експеримент, наречен титруване, определя концентрацията на вещество, разтворено в разтвор. Киселинно-алкалните титрувания, при които киселина и основа се неутрализират взаимно, са най-често срещаният вид. Точката, в която е неутрализирана цялата киселина или основа в аналита (анализираният разтвор), се нарича точка на еквивалентност; в зависимост от киселината или основата в аналита, някои титрувания също ще имат втора точка на еквивалентност. Можете лесно да изчислите рН на разтвора във втората точка на еквивалентност.
Определете дали в аналита присъства киселина или основа, какъв вид киселина или основа присъства и колко от тях. Ако работите по този въпрос за домашна работа, информацията ще ви бъде предоставена. Ако, от друга страна, току-що сте направили титруване в лабораторията, ще сте събрали информацията, докато сте извършвали титруването.
Не забравяйте, че дипротонните киселини или основи (киселини / основи, които могат да дарят или приемат повече от един водороден йон) са от вида, който ще има втори точки на еквивалентност. Спомнете си също, че Ka1 е равновесната константа (съотношение на продуктите към реагентите) за първото даряване на протон, докато Ka2 е равновесната константа за второто даряване на протон. Потърсете Ka2 за вашата киселина или основа в справочен текст или онлайн таблица (вж. Ресурси).
Определете количеството конюгирана киселина или основа във вашия аналит. Това ще бъде еквивалентно на първоначално наличното количество киселина или основа. Умножете първоначалната концентрация на аналита по неговия обем. Например, да предположим, че започвате с 40 ml 1 моларна оксалова киселина. Преобразувайте концентрацията в милилитри, като разделите на 1000, след което умножете този обем по неговата концентрация. Това ще ви даде броя на бенките оксалова киселина, които първоначално са били: (40/1000) x 1 = 0,04. Присъстват 0,04 мола оксалова киселина.
Вземете обема на титранта (химичното вещество, което сте добавили по време на титруването), за да неутрализирате киселинния или основен аналит и го добавете към първоначално наличния обем на аналита. Това ще ви даде окончателния обем. Например, да предположим, че за да се достигне втора еквивалентност, 80 ml от 1 моларен NaOH се добавят към 40 ml от 1 моларна оксалова киселина. Изчислението ще бъде 80 ml титрант + 40 ml аналит = 120 ml краен обем.
Разделете броя на моловете киселина или основа, първоначално присъстващи във вашия аналит, на крайния обем. Това ще ви даде окончателната концентрация на конюгирана киселина или основа. Например, 120 ml беше крайният обем и първоначално присъстваха 0,04 мола. Преобразувайте mL в литри и разделете броя на бенките на броя литри: 120/1000 = 0,12 литра; 0,04 мола / 0,12 литра = 0,333 мола на литър.
Определете Kb на конюгираната основа (или Ka, ако е конюгирана киселина). Не забравяйте, че конюгираната основа е видът, образуван, когато премахнете всички протони от киселина, докато конюгираната киселина е видът, образуван, когато дарите протони на база. Следователно, на 2-ра точка на еквивалентност, дипротоновата киселина (оксалова киселина, например) ще бъде напълно депротонирана и нейният Kb ще бъде равен на 1 х 10 ^ -14 / втората Ka за оксалова киселина. За основа, Ka във втората точка на еквивалентност ще бъде равна на 1 x 10 ^ -14 / втората Kb за дипротичната основа. Например, оксалова киселина е аналитът. Неговото Ka е 5,4 x 10 ^ -5. Разделете 1 x 10 ^ -14 на 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. Това е Kb за напълно депротонираната форма на оксалова киселина, оксалатният йон.
Съставете уравнение на равновесна константа в следната форма: Kb = ([OH -] [конюгирана киселина]) / [конюгирана основа]. Квадратните скоби представляват концентрация.
Заместете x ^ 2 за двата члена отгоре в уравнението и реши за х както е показано: Kb = x ^ 2 / [конюгирана основа]. Например, концентрацията на натриев оксалат е 0,333 мола / L, а неговата Kb е 1,852 х 10 ^ -10. Когато тези стойности са включени, това дава следното изчисление: 1.852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0.333. Умножете двете страни на уравнението по 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Вземете квадратния корен от двете страни, за да решите за x: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Това води до следното: x = 7,85 x 10 ^ -6. Това е концентрацията на хидроксидни йони в разтвора.
Преобразувайте от концентрация на хидроксиден йон или водороден йон до рН. Ако имате концентрация на водородни йони, просто вземате отрицателния log, за да преобразувате в pH. Ако имате концентрация на хидроксиден йон, вземете отрицателния лог, след което извадете отговора си от 14, за да намерите рН. Например, намерената концентрация е 7,85 х 10 ^ -6 мола на литър хидроксидни йони: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, следователно -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Извадете отговора си от 14. Например 14 - 5,105 = 8,90. РН във втората точка на еквивалентност е 8,90.
Неща, от които ще се нуждаете
- Молив
- Хартия
- Калкулатор
Съвети
Това изчисление не взе предвид автоионизацията на водата, която може да се превърне във фактор при много разредени разтвори на слаби основи или киселини. Независимо от това, това е добра оценка за тези цели и вида отговор, който ще се очаква да даде за този вид проблем.