Uobičajeni tip kemijskog eksperimenta zvan titracija određuje koncentraciju tvari otopljene u otopini. Kiselinsko-bazne titracije, u kojima se kiselina i baza međusobno neutraliziraju, najčešće su vrste. Točka u kojoj je neutralizirana sva kiselina ili baza u analitu (otopina koja se analizira) naziva se točkom ekvivalencije; ovisno o kiselini ili bazi u analitu, neke će titracije imati i drugu točku ekvivalencije. Možete lako izračunati pH otopine u drugoj točki ekvivalencije.
Utvrdite je li kiselina ili baza bila prisutna u analitu, koja je vrsta kiseline ili baze bila prisutna i koliki je bio sadržaj. Ako radite na ovom pitanju za domaću zadaću, dat će vam se podaci. Ako ste, s druge strane, upravo izvršili titraciju u laboratoriju, prikupit ćete podatke dok ste vršili titraciju.
Imajte na umu da su diprotne kiseline ili baze (kiseline / baze koje mogu donirati ili prihvatiti više od jednog vodikovog iona) one vrste koje će imati druge točke ekvivalencije. Sjetimo se također da je Ka1 konstanta ravnoteže (odnos proizvoda i reaktanata) za prvo doniranje protona, dok je Ka2 konstanta ravnoteže za drugo doniranje protona. Potražite Ka2 za svoju kiselinu ili bazu u referentnom tekstu ili na mrežnoj tablici (pogledajte Resursi).
Odredite količinu konjugirane kiseline ili baze u vašem analitu. To će biti ekvivalentno količini izvorno prisutne kiseline ili baze. Pomnožite izvornu koncentraciju analita s njezinim volumenom. Na primjer, pretpostavimo da započnete s 40 ml 1 molarne oksalne kiseline. Koncentraciju pretvorite u mililitre dijeljenjem s 1000, a zatim pomnožite taj volumen s njegovom koncentracijom. To će vam dati broj izvorno prisutnih molova oksalne kiseline: (40/1000) x 1 = 0,04. Prisutnih je 0,04 mola oksalne kiseline.
Uzmite volumen titranta (kemikalije koju ste dodali tijekom titracije) kako biste neutralizirali kiselinu ili bazni analit i dodajte ga količini izvorno prisutnog analita. Ovo će vam dati konačni volumen. Na primjer, pretpostavimo da je za postizanje druge ekvivalencije dodano 80 ml 1 molarnog NaOH u 40 ml 1 molarne oksalne kiseline. Izračun će biti 80 ml titranta + 40 ml analita = 120 ml konačnog volumena.
Podijelite broj molova kiseline ili baze izvorno prisutnih u vašem analitu s konačnom količinom. To će vam dati konačnu koncentraciju konjugirane kiseline ili baze. Na primjer, konačni volumen bio je 120 ml i izvorno je bilo 0,04 mola. Pretvorite mL u litre i podijelite broj molova s brojem litara: 120/1000 = 0,12 litre; 0,04 mola / 0,12 litre = 0,333 mola po litri.
Odredite Kb konjugirane baze (ili Ka ako je konjugirana kiselina). Imajte na umu da je konjugirana baza vrsta koja nastaje kada iz kiseline uklonite sve protone, dok je konjugirana kiselina vrsta koja nastaje kada donirate protone bazi. Prema tome, na 2. točki ekvivalencije, diprotna kiselina (oksalna kiselina, na primjer) bit će potpuno deprotonirana i njezin Kb bit će jednak 1 x 10 ^ -14 / drugi Ka za oksalnu kiselinu. Za bazu, Ka u drugoj točki ekvivalencije bit će jednak 1 x 10 ^ -14 / drugi Kb za diprotsku bazu. Na primjer, analit je bila oksalna kiselina. Njegova Ka je 5,4 x 10 ^ -5. Podijelite 1 x 10 ^ -14 s 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. Ovo je Kb za potpuno deprotonirani oblik oksalne kiseline, oksalatni ion.
Postavite jednadžbu konstante ravnoteže u sljedećem obliku: Kb = ([OH -] [konjugirana kiselina]) / [konjugirana baza]. Četvrtasti zagrade predstavljaju koncentraciju.
Zamijeni x ^ 2 za dva člana na vrhu u jednadžbi i riješiti za x kako je prikazano: Kb = x ^ 2 / [konjugirana baza]. Na primjer, koncentracija natrijevog oksalata bila je 0,333 mola / L, a njegova Kb bila je 1,852 x 10 ^ -10. Kad su ove vrijednosti priključene, daje se sljedeći izračun: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Pomnožite obje strane jednadžbe s 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Uzmite kvadratni korijen obje strane da biste riješili x: (6,167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Iz toga se dobiva sljedeće: x = 7,85 x 10 ^ -6. To je koncentracija hidroksidnih iona u otopini.
Pretvori iz koncentracije hidroksidnog iona ili vodikovog iona u pH. Ako imate koncentraciju vodikovih iona, samo uzmete negativni log da pretvorite u pH. Ako imate koncentraciju hidroksidnog iona, uzmite negativni log i oduzmite svoj odgovor od 14 da biste pronašli pH. Na primjer, pronađena koncentracija bila je 7,85 x 10 ^ -6 mola po litri hidroksidnih iona: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, dakle, -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Oduzmite svoj odgovor od 14. Na primjer, 14 - 5,105 = 8,90. PH u drugoj točki ekvivalencije je 8,90.
Stvari koje ćete trebati
- Olovka
- Papir
- Kalkulator
Savjeti
Ovim proračunom nije uzeta u obzir autoionizacija vode koja može postati čimbenik u vrlo razrijeđenim otopinama slabih baza ili kiselina. Ipak, to je dobra procjena za ove svrhe i vrstu odgovora koju ćete očekivati za ovu vrstu problema.
