Yleinen kemian kokeen tyyppi, jota kutsutaan titraukseksi, määrittää liuokseen liuenneen aineen pitoisuuden. Happo-emäs-titraukset, joissa happo ja emäs neutraloivat toisiaan, ovat yleisimpiä. Pistettä, jossa kaikki analyytin happo tai emäs (analysoitava liuos) on neutraloitu, kutsutaan ekvivalenssipisteeksi; analyytin haposta tai emäksestä riippuen joillakin titrauksilla on myös toinen ekvivalenttipiste. Voit laskea liuoksen pH: n helposti toisessa vastaavuuspisteessä.
Selvitä onko analyytissä happoa tai emästä, minkä tyyppistä happoa tai emästä oli läsnä ja kuinka paljon sitä oli läsnä. Jos käsittelet tätä kysymystä kotitehtävässä, tiedot annetaan sinulle. Jos toisaalta olet juuri tehnyt titrauksen laboratoriossa, olet kerännyt tiedot titrauksen aikana.
Muista, että diproottiset hapot tai emäkset (hapot / emäkset, jotka voivat luovuttaa tai hyväksyä useampaa kuin yhtä vetyionia) ovat sellaisia, joilla on toiset vastaavuuspisteet. Muistathan myös, että Ka1 on tasapainovakio (tuotteiden suhde reagoiviin aineisiin) ensimmäisen protonin luovutuksen osalta, kun taas Ka2 on tasapainovakio toisen protonin luovutuksen yhteydessä. Etsi happoasi tai emässi Ka2-vertailuteksti tai verkkotaulukko (katso Resurssit).
Määritä analyytissä oleva konjugaattihapon tai emäksen määrä. Tämä vastaa alun perin läsnä olevan hapon tai emäksen määrää. Kerro alkuperäinen analyytin pitoisuus sen tilavuudella. Oletetaan esimerkiksi, että aloitat 40 ml: lla 1 molaarista oksaalihappoa. Muunna konsentraatio millilitroiksi jakamalla 1000: lla ja kerro tämä tilavuus sen pitoisuudella. Tämä antaa sinulle alun perin läsnä olevan oksaalihappomoolien määrän: (40/1000) x 1 = 0,04. Okalahappoa on läsnä 0,04 moolia.
Ota titrantin määrä (titrauksen aikana lisäämäsi kemikaali) happo- tai emäsanalyytin neutraloimiseksi ja lisää se alun perin läsnä olevaan analyytin tilavuuteen. Tämä antaa sinulle lopullisen äänenvoimakkuuden. Oletetaan esimerkiksi, että toisen ekvivalenssin saavuttamiseksi 80 ml 1 molaarista NaOH: a lisättiin 40 ml: aan 1 molaarista oksaalihappoa. Laskelma on 80 ml tiitteri + 40 ml analyytti = 120 ml lopullinen tilavuus.
Jaa analyytissä alun perin läsnä olevan hapon tai emäksen moolimäärä lopullisella tilavuudella. Tämä antaa sinulle konjugaattihapon tai emäksen lopullisen pitoisuuden. Esimerkiksi 120 ml oli lopullinen tilavuus ja 0,04 moolia oli alun perin läsnä. Muunna ml litroiksi ja jaa moolien lukumäärä litrojen määrällä: 120/1000 = 0,12 litraa; 0,04 moolia / 0,12 litraa = 0,333 moolia litrassa.
Määritä konjugaattiemäksen Kb (tai Ka, jos se on konjugaattihappo). Muista, että konjugaattiemäs on laji, joka muodostuu, kun poistat kaikki protonit haposta, kun taas konjugaattihappo on laji, joka muodostuu, kun luovutat protoneja emäkselle. Tämän seurauksena diproottinen happo (esimerkiksi oksaalihappo) on poistettu kokonaan toisesta ekvivalenssipisteestä ja sen Kb on yhtä suuri kuin 1 x 10 ^ -14 / toinen oksaalihapon Ka. Emäksen osalta Ka toisessa ekvivalenssipisteessä on yhtä suuri kuin 1 x 10 ^ -14 / toinen Kb diproottiselle emäkselle. Esimerkiksi oksaalihappo oli analyytti. Sen Ka on 5,4 x 10 ^ -5. Jaa 1 x 10 ^ -14 luvulla 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. Tämä on Kb oksaalihapon täysin deprotonoidulle muodolle, oksalaatti-ionille.
Aseta tasapainovakioyhtälö seuraavassa muodossa: Kb = ([OH -] [konjugaattihappo]) / [konjugaattiemäs]. Neliön muotoiset olkaimet edustavat keskittymistä.
Korvaa x ^ 2 yhtälön yläosassa oleville kahdelle termille ja ratkaise x kuten on esitetty: Kb = x ^ 2 / [konjugaattiemäs]. Esimerkiksi natriumoksalaatin pitoisuus oli 0,333 mol / l ja sen Kb oli 1,852 x 10 ^ -10. Kun nämä arvot kytketään, saadaan seuraava laskelma: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Kerro yhtälön molemmat puolet arvolla 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Ratkaise x: lle molempien sivujen neliöjuuri: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1 = 2 = x. Tästä saadaan seuraava: x = 7,85 x 10 ^ -6. Tämä on hydroksidi-ionien pitoisuus liuoksessa.
Muunna hydroksidi-ioni- tai vetyionipitoisuudesta pH: ksi. Jos vetyionipitoisuus on, otat vain negatiivisen log-arvon muunnellaksesi pH-arvoksi. Jos sinulla on hydroksidi-ionipitoisuus, ota negatiivinen log ja vähennä vastauksesi arvosta 14 pH-arvon löytämiseksi. Löydetty pitoisuus oli esimerkiksi 7,85 x 10 ^ -6 moolia litrassa hydroksidi-ioneja: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, siis -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Vähennä vastauksesi 14: stä. Esimerkiksi 14 - 5,105 = 8,90. PH toisessa vastaavuuspisteessä on 8,90.
Tarvittavat asiat
- Lyijykynä
- Paperi
- Laskin
Vinkkejä
Tässä laskelmassa ei otettu huomioon veden autoionisaatiota, josta voi tulla tekijä hyvin laimeaan heikkojen emästen tai happojen liuokseen. Siitä huolimatta se on hyvä arvio näihin tarkoituksiin ja sellainen vastaus, jonka odotat antavan tällaiseen ongelmaan.