Teorija titracije kiselinske baze

U kemiji je titracija postupak kojim kemičar može s dobrom točnošću pronaći koncentraciju otopine ako zna koja je tvar u njoj. To može biti vrlo korisno za određivanje koncentracija kiselina i baza, poput klorovodične kiseline i natrijevog hidroksida. Tipično, kemičar dodaje drugu otopinu, kap po kap, sve dok smjesa iznenada ne promijeni boju, signalizirajući kraj titracije.

Otopina nepoznate koncentracije naziva se "titar". Dodana otopina naziva se "titrant". U kiselinsko-baznoj titraciji titru se dodaje dovoljno titranta da ga neutralizira. Dakle, ako je titar baza, kemičar dodaje kiselinu kao titar.

Laboratorijski tehničar dodaje indikator boje titru prije nego što ukaže na točku neutralizacije. To je važno jer ako prebrzo doda titrant, tehničar može proći točno do točke neutralizacije i ne znati točno koliko je titranata potrebno za postizanje.

U kiselinsko-baznoj titraciji, točka neutralizacije javlja se pri pH 7,0. Lakmus je dobar pokazatelj za kiselinsko-bazna titracija, jer mijenja boju pri pH od oko 6,5 - dovoljno blizu, kako će biti objašnjeno ispod. Budući da indikatori reagiraju s otopinom koja se mjeri, treba ih koristiti umjereno - ako je moguće, samo nekoliko kapi.

Točka u kojoj titrant u potpunosti neutralizira sav titar, ostavljajući neutralnu vodu, naziva se "točka ekvivalencije". Tada je titrant "utrošio" sav titar. Kiselina i baza potpuno su se poništile. Primjer ove vrste međusobnog otkazivanja ilustriran je ovom kemijskom formulom:

HCl + NaOH -> NaCL + H₂O

U ravnoteži, pH otopine je 7,0.

Ako koristite pH metar, možete redovito bilježiti pH kad se doda titrant. Grafikon pH (kao vertikalna os) u odnosu na volumen titranta proizvest će nagnutu krivulju koja je posebno strma oko točke ekvivalencije. PH je mjera koncentracije H3O + u otopini. Dodavanje jedne ili dvije kapi u neutralnu otopinu uvelike mijenja koncentraciju H3O +, za faktor 10 ili više. Udvostručenje dodane količine ne mijenja koncentraciju ni približno toliko. To je ono što krivulju titracije čini tako strmom u tom jednom području, pa stoga točku ekvivalencije čini tako lako prepoznatljivom na grafikonu. Količinu titranta potrebnu za neutralizaciju titra stoga je lako precizno kvantificirati.

Krivulja titracije može također prikazati vodljivost (kao vertikalnu os) u odnosu na titrant. Kiseline i baze provode električnu energiju. Stoga možete izmjeriti vodljivost umetanjem elektroda u titar. Elektrode bi bile pričvršćene na bateriju i ampermetar (ili voltmetar). Krivulja titracije će se naglo mijenjati u točki ekvivalencije. U tom će slučaju vodljivost imati primjetni minimum u točki ekvivalencije. Prednost ove metode je što joj ne treba indikator koji bi mogao utjecati ili sudjelovati u reakciji neutralizacije, utječući na njene rezultate.