Když chemici potřebují zjistit koncentraci látky rozpuštěné v roztoku, často používají techniku zvanou titrace. Přidáním chemikálie, která reaguje s rozpuštěnou látkou, dokud nebude veškerá rozpuštěná látka neutralizována, může chemik určit, kolik bylo původně přítomno - a tedy koncentraci roztoku. Problémy s titrací kyselinami a zásadami jsou běžnými úkoly na domácí úkoly a testy na hodinách chemie.
Zjistěte, zda analyt (chemická látka rozpuštěná v roztoku) a titrant (chemická látka přidaná k neutralizaci rozpuštěné látky) jsou silné kyseliny nebo zásady. Kyselina je látka, která rozdává protony, zatímco báze je látka, která přijímá protony. Pokud je rozpuštěnou látkou báze, bude titrantem kyselina a naopak. Kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná, kyselina sírová, kyselina chloristá, kyselina bromovodíková a kyselina jodovodíková jsou běžné silné kyseliny, zatímco lithium, sodík, draslík, rubidium, vápník, stroncium a hydroxid barnatý jsou silné zásady. Seznam běžných kyselin a zásad naleznete v odkazu v části Zdroje.
Určete, zda produktem titrační reakce bude neutrální sůl nebo zásaditá / kyselá sůl. Při reakci silné báze a silné kyseliny je produkt neutrální sůl (sůl s pH 7); například reakcí mezi kyselinou chlorovodíkovou a hydroxidem sodným se získá chlorid sodný, který není ani bazický, ani kyselý. Silná kyselina reagující se slabou zásadou však produkuje kyselou sůl, zatímco silná báze reagující se slabou kyselinou produkuje zásaditou sůl. Titrace se stěží provádějí kombinací slabé kyseliny a slabé báze, protože pro tento druh titrace by bylo obtížnější najít bod ekvivalence.
Napište si, co víte, a zjistěte, o co problém žádá. Obvykle vám domácí úkol nebo testovací problém tohoto druhu poskytne identitu titrantu a analytu, objem analytu a koncentraci titrantu. Problém vám může dát množství titrantu potřebné k dosažení ekvivalence (bod, kde byla neutralizována veškerá rozpuštěná látka) a požádat vás, abyste našli pH na ekvivalence a koncentrace původního roztoku, nebo vám může poskytnout koncentraci titrantu i rozpuštěné látky, pak vás požádá, abyste zjistili pH v každé fázi reakce. Každý typ problému bude vyžadovat jinou strategii.
Zapište si vyváženou chemickou rovnici pro reakci mezi kyselinou a zásadou (obvykle vám ji dáme také v problému). Určete poměr reaktantů pomocí chemické rovnice, tj. Kolik molekul jedné chemikálie je potřeba k reakci s jednou molekulou druhé.
Data, která jste dostali, použijte k výpočtu pH v každém kroku reakce, pokud vás k tomu problém vyžaduje (pokud ne, tento krok přeskočte a pokračujte krokem 6). V závislosti na totožnosti analytu a titrantu existují čtyři možnosti.
1) Pokud je analyt silnou kyselinou a titrantem silná báze, je pH pouze záporným logaritmem koncentrace analytu. Chcete-li zjistit koncentraci analytu, odečtěte počet molů titrantu přidaných do tohoto bodu a poté vydělte celkovým objemem (počáteční objem analytu + objem přidaného titrantu).
2) Pokud je analyt silnou zásadou a titrantem je silná kyselina, jsou kroky, které provádíte, stejné jako v bodě (1) kromě toho, že záporný logaritmus koncentrace analytu vám dá místo toho pOH pH. Chcete-li převést pOH na pH, odečtěte jej od 14.
3) Pokud je analyt slabou kyselinou a titrantem je silná báze, použijte Henderson-Hasselbalchovu rovnici, pH = pKa + log ([koncentrace konjugované báze] / zbývající koncentrace slabé kyseliny). Množství konjugované báze se rovná množství titrantu, které jste doposud přidali; rozdělte jej na celkový objem, abyste našli koncentraci. Hodnoty pKa pro mnoho slabých kyselin jsou uvedeny v tabulce propojené v části Zdroje.
4) Pokud je analyt slabou zásadou a titrantem je silná kyselina, použijte jinou formu Henderson-Hasselbalchova rovnice, pOH = pKb + log ([koncentrace kyseliny konjugované] / zbývající slabá báze koncentrace). Poté převeďte z pOH na pH odečtením od 14.
Pokud vás o to problém požádá, najděte ekvivalentní hodnotu pH. Pro silnou kyselinu spárovanou se silnou zásadou je pH při ekvivalenci 7. U silně kyselého titrantu a analytu se slabou zásadou vezměte původně původně přítomný počet molů slabé zásady a vydělte jej novým celkovým objemem (původní objem analytu + přidaný objem titrantu k dosažení ekvivalence), abyste našli koncentraci, pak vezměte negativní log tohoto koncentrace. Postup pro silně bazický titrant se slabým kyselým analytem je stejný, až na to, že jste jej užili negativní log budete mít spíše pOH než pH, takže jej musíte převést na pH odečtením od 14.
Pokud vás k tomu problém vyžaduje, najděte původní koncentraci analytu. Objem přidaného titrantu k dosažení ekvivalence vynásobený molaritou nebo koncentrací titrantu vám dá počet přidaných molů titrantu. Počet molů přidaného titrantu vynásobený poměrem mezi reaktanty, které jste našli v kroku 4, se rovná počtu molů původně přítomného analytu. Vydělením počtu molů analytu původním objemem analytu zjistíte koncentraci analytu.
Tipy
Tento postup předpokládá poměr 1: 1 mezi kyselinou a zásadou v neutralizační reakci - což je obvykle ten druh problému, který uvidíte v kvízu o obecné chemii.
Varování
Při hledání koncentrací na ekvivalenci nebo před ní vezměte v úvahu objem titrantu, který jste přidali.
