En almindelig type kemieksperiment kaldet titrering bestemmer koncentrationen af et stof opløst i en opløsning. Syrebasetitreringer, hvor en syre og en base neutraliserer hinanden, er den mest almindelige art. Det punkt, hvor al syren eller basen i analytten (den opløsning, der analyseres) er blevet neutraliseret kaldes ækvivalenspunktet; afhængigt af syren eller basen i analytten vil nogle titreringer også have et andet ækvivalenspunkt. Du kan nemt beregne opløsningens pH ved det andet ækvivalenspunkt.
Bestem, om syre eller base var til stede i analytten, hvilken syre eller base der var til stede, og hvor meget af den der var til stede. Hvis du arbejder på dette spørgsmål til en lektieopgave, vil oplysningerne blive givet til dig. Hvis du derimod lige har foretaget en titrering i laboratoriet, vil du have samlet oplysningerne, mens du udførte titrering.
Husk, at diprotiske syrer eller baser (syrer / baser, der kan donere eller acceptere mere end en hydrogenion) er den slags, der har anden ækvivalenspoint. Husk også, at Ka1 er ligevægtskonstanten (forholdet mellem produkter og reaktanter) for den første protondonation, mens Ka2 er ligevægtskonstanten for den anden protondonation. Slå Ka2 op for din syre eller base i en referencetekst eller online tabel (se Ressourcer).
Bestem mængden af konjugatsyre eller base i din analyt. Dette svarer til den oprindelige tilstedeværende syre eller base. Multiplicer den oprindelige analytkoncentration med dens volumen. Antag for eksempel, at du starter med 40 ml 1 molær oxalsyre. Konverter koncentrationen til milliliter ved at dividere med 1000, og multiplicer derefter dette volumen med dets koncentration. Dette giver dig antallet af mol oxalsyre, der oprindeligt var til stede: (40/1000) x 1 = 0,04. Der er 0,04 mol oxalsyre til stede.
Tag volumen af titreringsmiddel (det kemikalie, du tilføjede under titreringen) for at neutralisere syren eller baseanalytten, og føj det til det oprindeligt tilstedeværende analytvolumen. Dette giver dig dit endelige volumen. Antag for eksempel, at for at nå anden ækvivalens blev 80 ml 1 molær NaOH tilsat til 40 ml 1 molær oxalsyre. Beregningen vil være 80 ml titrant + 40 ml analyt = 120 ml slutvolumen.
Del antallet af mol syre eller base, der oprindeligt var til stede i din analyt, med det endelige volumen. Dette giver dig den endelige koncentration af konjugatsyre eller base. For eksempel var 120 ml det endelige volumen, og 0,04 mol var oprindeligt til stede. Konverter ml til liter og divider antallet af mol med antallet af liter: 120/1000 = 0,12 liter; 0,04 mol / 0,12 liter = 0,333 mol pr. Liter.
Bestem Kb af konjugatbasen (eller Ka, hvis det er en konjugatsyre). Husk, at konjugatbasen er den art, der dannes, når du fjerner alle protoner fra en syre, mens konjugatsyren er den art, der dannes, når du donerer protoner til en base. Som følge heraf vil diprotinsyren (f.eks. Oxalsyre) ved det andet ækvivalenspunkt være fuldstændigt deprotoneret, og dens Kb vil være lig med 1 x 10 ^ -14 / den anden Ka for oxalsyre. For en base vil Ka ved det andet ækvivalenspunkt være lig med 1 x 10 ^ -14 / det andet Kb for den diprotiske base. For eksempel var oxalsyre analytten. Dens Ka er 5,4 x 10 ^ -5. Del 1 x 10 ^ -14 med 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. Dette er Kb for den fuldstændigt deprotonerede form af oxalsyre, oxalationen.
Opret en ligevægtskonstantligning i følgende form: Kb = ([OH -] [konjugatsyre]) / [konjugatbase]. De firkantede seler repræsenterer koncentration.
Erstat x ^ 2 for de to termer øverst i ligningen og løse for x som vist: Kb = x ^ 2 / [konjugatbase]. For eksempel var koncentrationen af natriumoxalat 0,333 mol / L, og dens Kb var 1,852 x 10 ^ -10. Når disse værdier er tilsluttet, giver det følgende beregning: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Multiplicer begge sider af ligningen med 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6.167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Tag kvadratroden på begge sider for at løse x: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Dette giver følgende: x = 7,85 x 10 ^ -6. Dette er koncentrationen af hydroxidioner i opløsningen.
Konverter fra koncentration af hydroxidion eller hydrogenion til pH. Hvis du har koncentration af hydrogenion, skal du bare tage den negative log for at konvertere til pH. Hvis du har koncentration af hydroxidion, skal du tage den negative log og derefter trække dit svar fra 14 for at finde pH. For eksempel var den fundne koncentration 7,85 x 10 ^ -6 mol pr. Liter hydroxidioner: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, derfor -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Træk dit svar fra 14. For eksempel 14 - 5,105 = 8,90. PH ved det andet ækvivalenspunkt er 8,90.
Ting, du har brug for
- Blyant
- Papir
- Lommeregner
Tips
Denne beregning tog ikke autoionisering af vand i betragtning, hvilket kan blive en faktor i meget fortyndede opløsninger af svage baser eller syrer. Ikke desto mindre er det et godt skøn til disse formål, og hvilken slags svar du forventes at give til denne form for problem.