Kui keemikud peavad leidma lahuses lahustunud aine kontsentratsiooni, kasutavad nad sageli tehnikat, mida nimetatakse tiitrimiseks. Lisades kemikaali, mis reageerib soluudiga, kuni kogu aine on neutraliseeritud, saab keemik kindlaks teha, kui palju seda algselt oli - ja seega ka lahuse kontsentratsiooni. Hapete ja alustega tiitrimisprobleemid on keemiatunnis kodutööde ja testide puhul tavalised ülesanded.
Tehke kindlaks, kas analüüsitav aine (lahuses lahustunud kemikaal) ja tiitrit (soluudi neutraliseerimiseks lisatud kemikaal) on tugevad happed või alused. Hape on prootoneid eraldav aine, alus aga prootoneid võtev aine. Kui lahustunud aine on alus, on tiitriks hape ja vastupidi. Vesinikkloriidhape, lämmastikhape, väävelhape, perkloorhape, vesinikbromiidhape ja vesinikjodiidhape on tavalised tugevad happed, samas kui liitium, naatrium, kaalium, rubiidium, kaltsium, strontsium ja baariumhüdroksiidid on tugevad alused. Tavaliste hapete ja aluste loendi leiate jaotise Ressursid lingilt.
Tehke kindlaks, kas tiitrimisreaktsiooni saaduseks on neutraalne või aluseline / happeline sool. Tugeva aluse ja tugeva happe reageerimisel on produkt neutraalne sool (sool, mille pH on 7); vesinikkloriidhappe ja naatriumhüdroksiidi vaheline reaktsioon annab näiteks naatriumkloriidi, mis ei ole aluseline ega happeline. Nõrga alusega reageeriv tugev hape annab aga happelise soola, nõrk happega reageerides aga tugev alus. Tiitreid ei tehta vaevalt kunagi koos nõrga happe ja nõrga aluse kombinatsiooniga, sest sedalaadi tiitrimise ekvivalentsuspunkti oleks raskem leida.
Pange kirja see, mida teate, ja mõelge välja, mida probleem nõuab. Tavaliselt annab selline kodutöö või testprobleem teile tiitrendi ja analüüdi identiteedi, analüüdi mahu ja tiitrendi kontsentratsiooni. Probleem võib anda teile ekvivalentsuse saavutamiseks vajaliku tiitrendi koguse (punkt, kus kogu lahustunud aine on neutraliseeritud) ja paluda teil leida pH algse lahuse samaväärsus ja kontsentratsioon, või see võib anda teile nii tiitri kui ka soluudi kontsentratsiooni, seejärel paluge teil leida pH igas reaktsioon. Iga tüüpi probleem nõuab erinevat strateegiat.
Kirjutage happe ja aluse vahelise reaktsiooni tasakaalustatud keemiline võrrand (see antakse teile tavaliselt ka probleemis). Määrake reagentide suhe keemilise võrrandi abil, st kui palju ühe kemikaali molekule on vaja ühe teise molekuliga reageerimiseks.
Kasutage saadud andmeid pH arvutamiseks reaktsiooni igas etapis, kui probleem palub teil seda teha (kui ei, siis jätke see samm vahele ja jätkake 6. toiminguga). Sõltuvalt analüüdi ja tiitri identiteedist on neli võimalust.
1) Kui analüüdiks on tugev hape ja tiitriks tugev alus, on pH vaid analüüdi kontsentratsiooni negatiivne log. Analüüdi kontsentratsiooni leidmiseks lahutage sellele punktile lisatud tiitrendi moolide arv ja jagage seejärel kogumahuga (analüüdi esialgne maht + lisatud tiitrendi maht).
2) Kui analüüdiks on tugev alus ja tiitriks on tugev hape, on teie järgitavad sammud samad nagu punktis 1, välja arvatud see, et analüüdi kontsentratsiooni negatiivne log annab teile pOH asemel pH. POH muundamiseks pH-ks lahutage see 14-st.
3) Kui analüüdiks on nõrk hape ja tiitriks tugev alus, kasutage Hendersoni-Hasselbalchi võrrandit, pH = pKa + log ([konjugaadi aluse kontsentratsioon] / järelejäänud nõrga happe kontsentratsioon). Konjugaatbaasi kogus on võrdne siiani lisatud tiitrendi kogusega; jagage see kontsentratsiooni leidmiseks kogumahuga. Paljude nõrkade hapete pKa väärtused on loetletud jaotises Ressursid lingitud tabelis.
4) Kui analüüdiks on nõrk alus ja tiitriks on tugev hape, kasutage selle muud vormi Hendersoni-Hasselbalchi võrrand, pOH = pKb + log ([konjugaathappe kontsentratsioon] / järelejäänud nõrk alus kontsentratsioon). Seejärel konverteerige pOH-st pH-ks, lahutades 14-st.
Leidke pH samaväärsena, kui probleem palub teil seda teha. Tugeva alusega ühendatud tugeva happe korral on pH ekvivalentsusel 7. Tugeva happe tiitrija ja nõrga aluse analüüdi saamiseks võtke algselt esineva nõrga aluse moolide arv ja jagage uue üldmahuga (analüüdi algmaht + ekvivalentsuse saavutamiseks lisatud tiitrendi maht) kontsentratsiooni leidmiseks, seejärel võtke selle negatiivne log kontsentratsioon. Nõrga happeanalüütiga tugeva aluse tiitrendi protseduur on sama, välja arvatud see, kui olete selle võtnud negatiivsest logist on teil pigem pOH kui pH, nii et peate selle pH-ks teisendama, lahutades selle 14.
Leidke analüüdi algne kontsentratsioon, kui probleem palub teil seda teha. Ekvivalentsuse saavutamiseks lisatud tiitrendi maht, mis on korrutatud tiitrendi molaarsuse või kontsentratsiooniga, annab teile lisatud tiitrendi moolide arvu. Lisatud tiitrendi moolide arv, korrutatuna 4. etapis leitud reagentide suhtega, on võrdne algselt sisalduva analüüdi moolide arvuga. Analüüdi kontsentratsiooni leidmiseks jagage analüüdi moolide arv analüüdi algmahuga.
Näpunäited
See protseduur eeldab neutraliseerimise reaktsioonis happe ja aluse vahelist suhet 1: 1, mis on tavaliselt selline probleem, mida näete üldises keemiaviktoriinis.
Hoiatused
Kontsentratsioonide leidmisel samaväärsuse juures või enne seda võtke arvesse lisatud tiitrendi mahtu.