Amikor a vegyészeknek meg kell találniuk az oldatban oldott anyag koncentrációját, gyakran titrálásnak nevezett technikát alkalmaznak. Az oldott anyaggal addig reagáló vegyi anyag hozzáadásáig, amíg az összes oldott anyag semlegesítésre nem kerül, a vegyész meghatározhatja, hogy mennyi volt eredetileg jelen - és ezáltal az oldat koncentrációja. A savakkal és bázisokkal kapcsolatos titrálási problémák általános feladatok a kémiaórán a házi feladatok elvégzéséhez és a tesztekhez.
Határozza meg, hogy az analit (az oldatban oldott vegyi anyag) és a titráló (az oldott anyag semlegesítéséhez hozzáadott vegyszer) erős savak vagy bázisok-e. A sav olyan anyag, amely protonokat ad ki, míg a bázis protonokat felvevő anyag. Ha az oldott anyag bázis, a titráns sav és fordítva. A sósav, a salétromsav, a kénsav, a perklórsav, a bórsav és a hidrogén-jodid sav a gyakori erős savak, míg a lítium, nátrium, kálium, rubídium, kalcium, stroncium és bárium-hidroxidok erős bázisok. A gyakori savak és bázisok listáját lásd az Erőforrások szakasz linkjén.
Határozza meg, hogy a titrálási reakció terméke semleges vagy lúgos / savas só lesz-e. Amikor egy erős bázis és egy erős sav reagál, a termék semleges só (7-es pH-értékű só); a sósav és a nátrium-hidroxid reakciója például nátrium-kloridot eredményez, amely sem lúgos, sem savas. A gyenge bázissal reagáló erős sav azonban savas sót, míg a gyenge savval reagálva egy erős bázist képez. A titrálást alig hajtják végre gyenge sav és gyenge bázis kombinációjával, mert nehezebb lenne megtalálni az ekvivalencia pontot az ilyen típusú titráláshoz.
Írja le, mit tud, és találja ki, mi a probléma oka. Általában egy ilyen jellegű házi feladat vagy tesztprobléma megadja a titráló és az analit azonosítóit, az analit térfogatát és a titráns koncentrációját. A probléma megadhatja az egyenértékűség eléréséhez szükséges titráló mennyiséget (azt a pontot, ahol az összes oldott anyagot semlegesítették), és megkérheti, hogy keresse meg a pH-t a az egyenértékűség és az eredeti oldat koncentrációja, vagy megadhatja a titráns és az oldott anyag koncentrációját is, majd kérje meg, hogy keresse meg a pH-t a a reakció. Minden típusú problémához más stratégia szükséges.
Írja le a sav és a bázis reakciójának kiegyensúlyozott kémiai egyenletét (ezt általában a probléma is megadja Önnek). Határozza meg a reagensek arányát a kémiai egyenlet segítségével, azaz hány vegyi anyagra van szükség ahhoz, hogy a másik egyik molekulájával reagáljon.
Használja az Ön által megadott adatokat a pH kiszámításához a reakció minden lépésében, ha a probléma erre kéri (ha nem, hagyja ki ezt a lépést, és folytassa a 6. lépéssel). Az analit és a titráns azonosságától függően négy lehetőség van.
1) Ha az analit erős sav és a titráns erős bázis, akkor a pH csak az analit koncentrációjának negatív logisztikája. Az analitkoncentráció meghatározásához vonjuk le az ehhez a ponthoz hozzáadott titráló mólszámát, majd osszuk el a teljes térfogattal (az analit kezdeti térfogata + a hozzáadott titráns térfogata).
2) Ha az analit erős bázis, és a titráns erős sav, akkor a követett lépések ugyanazok mint az (1) bekezdésben, azzal a különbséggel, hogy az analitkoncentráció negatív logaritmusa a pOH helyett a pH. A pOH pH-értékre történő átalakításához vonja le 14-ből.
3) Ha az analit gyenge sav, és a titráns erős bázis, használjuk a Henderson-Hasselbalch egyenletet, pH = pKa + log ([konjugált bázis koncentráció] / maradék gyenge savkoncentráció). A konjugált bázis mennyisége megegyezik az eddig hozzáadott titráns mennyiségével; ossza el teljes térfogattal a koncentráció megállapításához. Számos gyenge sav pKa-értékeit felsorolja az Erőforrások szakaszban hivatkozott táblázat.
4) Ha az analit gyenge bázis és a titráns erős sav, használjuk a másik formáját Henderson-Hasselbalch-egyenlet, pOH = pKb + log ([konjugált savkoncentráció] / maradék gyenge bázis koncentráció). Ezután pOH-ból pH-ra kell átalakítani 14-ből kivonva.
Keresse meg a pH-t ekvivalencián, ha a probléma erre kéri. Erős bázissal párosított erős sav esetében a pH ekvivalencián 7. Erős savtitráns és gyenge bázis analit esetében vegye fel az eredetileg jelen lévő gyenge bázis móljainak számát, és ossza el az új teljes térfogattal (az analit eredeti térfogata + az egyenértékűség eléréséhez hozzáadott titráló térfogata) a koncentráció megállapításához, majd vegye ennek negatív log-ját koncentráció. Az erős bázisú titráns és a gyenge savanalízis eljárása ugyanaz, kivéve, ha már bevette a negatív log-ban a pOH lesz a pH helyett, ezért azt pH-értékre kell átalakítani, kivonva azt 14.
Keresse meg az analit eredeti koncentrációját, ha a probléma erre kéri. Az ekvivalencia eléréséhez hozzáadott titráló térfogata, szorozva a titráló molaritásával vagy koncentrációjával, megadja a hozzáadott titráló móljainak számát. A hozzáadott titráló móljainak száma, szorozva a 4. lépésben talált reagensek arányával, megegyezik az eredetileg jelen lévő analit móljainak számával. Osszuk el az analit móljainak számát az analit eredeti térfogatával, hogy megtaláljuk az analit koncentrációját.
Tippek
Ez az eljárás feltételezi a sav és a bázis 1: 1 arányát a semlegesítési reakcióban - ez általában az a fajta probléma, amelyet egy általános kémiai vetélkedőn láthat.
Figyelmeztetések
Amikor ekvivalencián vagy azt megelőzően talál koncentrációt, vegye figyelembe a hozzáadott titráló mennyiségét.