Teorie titrace kyselé báze

V chemii je titrace proces, při kterém může chemik najít koncentraci roztoku s dobrou přesností, pokud ví, jaká látka je v něm. To může být velmi užitečné pro stanovení koncentrací kyselin a zásad, jako je kyselina chlorovodíková a hydroxid sodný. Chemik obvykle přidává po kapkách druhé řešení, dokud směs náhle nezmění barvu, což signalizuje konec titrace.

Řešení neznámé koncentrace se nazývá „titr“. Přidané řešení se nazývá „titrant“. Při acidobazické titraci se k titru přidá dostatek titrantu, aby se neutralizoval. Pokud je tedy titrem báze, přidá chemik jako titr kyselinu.

Laboratorní technik přidá k titru barevný indikátor, než indikuje neutralizační bod. To je důležité, protože pokud přidá titrant příliš rychle, může technik přejít přímo k neutralizačnímu bodu a neví přesně, kolik titrantu bylo potřeba k jeho dosažení.

Při acidobazické titraci dochází k neutralizačnímu bodu při pH 7,0. Lakmus je dobrým indikátorem pro acidobazická titrace, protože mění barvu při pH kolem 6,5 - dostatečně blízko, jak bude vysvětleno níže. Protože indikátory reagují s měřeným roztokem, měly by být používány s mírou - pokud je to možné, jen několik kapek.

Bod, ve kterém titrant plně neutralizuje veškerý titr a ponechá neutrální vodu, se nazývá „bod ekvivalence“. To je, když titrant „spotřeboval“ celý titr. Kyselina a báze se navzájem úplně zrušily. Příklad tohoto druhu vzájemného zrušení je ilustrován v tomto chemickém vzorci:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂Ó

V rovnováze je pH roztoku 7,0.

Pokud používáte pH metr, můžete pravidelně přidávat titrant a zaznamenávat pH. Graf pH (jako svislá osa) proti objemu titrantu by vytvořil šikmou křivku, která je obzvláště strmá kolem bodu ekvivalence. PH je měřítkem koncentrace H3O + v roztoku. Přidání jedné nebo dvou kapek do neutrálního roztoku výrazně změní koncentraci H3O +, a to o faktor 10 nebo více. Zdvojnásobení přidaného množství koncentraci téměř nezmění. Díky tomu je titrační křivka v této jedné oblasti tak strmá, a proto je bod ekvivalence tak snadno identifikovatelný v grafu. Množství titrantu potřebné k neutralizaci titru je proto snadné přesně kvantifikovat.

Titrační křivka může také grafovat vodivost (jako svislou osu) proti titrantu. Kyseliny a zásady vedou elektřinu. Proto můžete měřit vodivost vložením elektrod do titru. Elektrody by byly připojeny k baterii a ampérmetru (nebo voltmetru). Titrační křivka se v bodě ekvivalence strmě změní. V tomto případě bude mít vodivost v bodě ekvivalence znatelné minimum. Výhodou této metody je, že nepotřebujete indikátor, který by mohl rušit nebo se účastnit neutralizační reakce a ovlivňovat její výsledky.