כאשר כימאים צריכים למצוא את ריכוז החומר המומס בתמיסה, הם משתמשים לרוב בטכניקה הנקראת טיטרציה. על ידי הוספת חומר כימי שמגיב עם המומס עד לנטרול כל המומס, הכימאי יכול לקבוע כמה היה במקור - ומכאן ריכוז התמיסה. בעיות טיטרציה עם חומצות ובסיסים הן מטלות נפוצות בשיעורי בית ובמבחנים בכיתת הכימיה.
קבע אם האנליט (הכימיקל המומס בתמיסה) והטיטרנט (הכימיקל שנוסף לנטרול המומס) הם חומצות או בסיסים חזקים. חומצה היא חומר המספק פרוטונים ואילו בסיס הוא חומר התופס פרוטונים. אם המומס הוא בסיס, הכותרת תהיה חומצה ולהיפך. חומצה הידרוכלורית, חומצה חנקתית, חומצה גופרתית, חומצה פרוכלורית, חומצה הידרו-ברומית וחומצה הידרואידית הם הנפוצים חומצות חזקות, ואילו ליתיום, נתרן, אשלגן, רובידיום, סידן, סטרונציום ובריום הידרוקסידים הם בסיסים חזקים. לרשימת חומצות ובסיסים נפוצים, עיין בקישור בסעיף משאבים.
קבע אם תוצר תגובת הטיטרציה יהיה מלח ניטרלי או מלח בסיסי / חומצי. כאשר בסיס חזק וחומצה חזקה מגיבים, המוצר הוא מלח ניטרלי (מלח עם pH 7); התגובה בין חומצה הידרוכלורית לנתרן הידרוקסיד, למשל, מניבה נתרן כלורי, שאינו בסיסי ואינו חומצי. אולם חומצה חזקה המגיבה עם בסיס חלש מייצרת מלח חומצי ואילו בסיס חזק המגיב עם חומצה חלשה מייצר מלח בסיסי. טיטרציות כמעט ולא מבוצעות בשילוב של חומצה חלשה ובסיס חלש, מכיוון שקשה יותר למצוא את נקודת השוויון לטיטרציה מסוג זה.
כתוב את מה שאתה יודע והבין מה הבעיה מבקשת. בדרך כלל שיעורי בית או בעיית בדיקה מהסוג הזה יתנו לך את זהות הטיטרנט והאנליט, את נפח האנליט ואת ריכוז הטיטרנט. הבעיה עשויה לתת לך את כמות הטיטרנט הדרושה כדי להגיע לשווי ערך (הנקודה בה כל המומס נוטרל) ולבקש ממך למצוא את ה- pH ב שוויון וריכוז התמיסה המקורית, או שהוא עשוי לתת לך את הריכוז של טיטרנט ומומס, ואז יבקש ממך למצוא את ה- pH בכל שלב של התגובה. כל סוג של בעיה ידרוש אסטרטגיה שונה.
רשמו את המשוואה הכימית המאוזנת לתגובה בין החומצה לבסיס (בדרך כלל תינתן לכם גם הבעיה). קבע את היחס בין המגיבים באמצעות המשוואה הכימית, כלומר כמה מולקולות של כימיקל אחד נדרשות כדי להגיב עם מולקולה אחת של השנייה.
השתמש בנתונים שקיבלת כדי לחשב את ה- pH בכל שלב בתגובה אם הבעיה מבקשת ממך לעשות זאת (אם לא, דלג על שלב זה והמשיך לשלב 6). בהתאם לזהות הניתוח והטיטרנט, ישנן ארבע אפשרויות.
1) אם האנליטן הוא חומצה חזקה והטיטרנט הוא בסיס חזק, ה- pH הוא רק היומן השלילי של ריכוז האנליט. כדי למצוא את ריכוז האנליט, הפחת את מספר השומות של טיטרנט שנוספו עד לנקודה זו, ואז חלק את הנפח הכולל (נפח אנליטי ראשוני + נפח טיטרנט שנוסף).
2) אם האנליטן הוא בסיס חזק והטיטרנט הוא חומצה חזקה, הצעדים שאתה מבצע הם זהים כמו ב- (1) אלא שהיומן השלילי של ריכוז האנליטית ייתן לך את ה- POH במקום pH. כדי להמיר את pOH ל- pH, הפחת אותו מ- 14.
3) אם האנליט הוא חומצה חלשה והטיטרנט הוא בסיס חזק, השתמש במשוואת הנדרסון-האסלבלך, pH = pKa + log ([ריכוז בסיס מצומד] / ריכוז חומצה חלש שנותר). כמות הבסיס המצומד שווה לכמות הטיטרנט שהוספת עד כה; חלקו אותו בנפח כולל כדי למצוא ריכוז. ערכי ה- pKa עבור חומצות חלשות רבות מפורטים בטבלה המקושרת למקטע משאבים.
4) אם האנליטן הוא בסיס חלש והטיטרנט הוא חומצה חזקה, השתמש בצורה השנייה של ה- משוואת הנדרסון-האסלבלך, pOH = pKb + log ([ריכוז חומצה מצומדת] / בסיס חלש שנותר ריכוז). ואז להמיר מ pOH ל- pH על ידי חיסור מ 14.
מצא את ה- pH במקביל אם הבעיה מבקשת ממך לעשות זאת. עבור חומצה חזקה בשילוב עם בסיס חזק, ה- pH במקביל הוא 7. לקבלת אנליסט בסיסי של חומצה חזקה וחומר חלש, קח את מספר השומות של בסיס חלש שנמצא במקור וחלק לפי הנפח הכולל החדש (נפח אנליטי מקורי + נפח טיטרנט שנוסף כדי להגיע לשוויון ערך) כדי למצוא ריכוז, ואז קח את היומן השלילי של זה ריכוז. ההליך לטיטרנט בסיס חזק עם אנליטית חומצה חלשה זהה, למעט ברגע שלקחת ביומן השלילי יהיה לך ה- pOH ולא ה- pH, אז אתה צריך להמיר אותו ל- pH על ידי הפחתתו מ 14.
מצא את הריכוז המקורי של הניתוח אם הבעיה מבקשת ממך לעשות זאת. נפח הטיטרנט שנוסף כדי להגיע לשווי מקביל בכפולות או ריכוז הטיטרנט ייתן לך את מספר השומות של טיטרנט שנוספו. מספר שומות הטיטרנט שנוספו, כפול היחס בין המגיבים שמצאת בשלב 4, שווה למספר שומות האנליט שנמצא במקור. חלק את מספר שומות האנליט לפי נפח אנליטי מקורי כדי למצוא את ריכוז האנליט.
טיפים
הליך זה מניח יחס של 1 ל -1 בין חומצה לבסיס בתגובת הנטרול - שהיא בדרך כלל סוג הבעיה שתראו בחידון כימיה כללי.
אזהרות
כאשר אתה מוצא ריכוזים לפני או שקילות, קח בחשבון את נפח הטיטרנט שהוספת.