סוג נפוץ של ניסוי כימיה הנקרא טיטרציה קובע את ריכוז החומר המומס בתמיסה. טיטרציות חומצה-בסיסיות, בהן חומצה ובסיס מנטרלות זו את זו, הן הסוג הנפוץ ביותר. הנקודה בה נוטרלים כל החומצה או הבסיס בניתוח (הפתרון שמנותח) נקראת נקודת השקילות; בהתאם לחומצה או לבסיס בניתוח, לחלק מהטיטרציות תהיה גם נקודת שקילות שנייה. ניתן לחשב את ה- pH של התמיסה בנקודת השקילות השנייה בקלות.
קבע אם חומצה או בסיס היו קיימים בניתוח, איזה סוג של חומצה או בסיס היה קיים, וכמה ממנו היה קיים. אם אתה עובד על שאלה זו למטלות בית, המידע יימסר לך. אם, לעומת זאת, עשית טיטרציה במעבדה זה עתה, אוספת את המידע בעת ביצוע הטיטרציה.
זכרו שחומצות או בסיסים דיפרוטיים (חומצות / בסיסים שיכולים לתרום או לקבל יותר מיון מימן אחד) הם מהסוג שיהיה להם נקודות שקילות שנייה. נזכיר גם ש- Ka1 הוא קבוע שיווי המשקל (יחס מוצרים לתגובות) לתרומת הפרוטון הראשונה, בעוד Ka2 הוא קבוע שיווי המשקל לתרומת הפרוטון השנייה. חפש את ה- Ka2 עבור החומצה או הבסיס שלך בטקסט הפניה או בטבלה מקוונת (ראה משאבים).
קבע את כמות החומצה המצומדת או הבסיס בניתוח שלך. זה יהיה שווה ערך לכמות החומצה או הבסיס שנמצאו במקור. הכפל את ריכוז האנליטים המקורי בנפחו. לדוגמה, נניח שתתחיל עם 40 מ"ל של חומצה אוקסלית טוחנת אחת. המר את הריכוז למיליליטר על ידי חלוקה ב- 1000 ואז הכפל את נפח זה בריכוזו. זה ייתן לך את מספר השומות של חומצה אוקסלית שנמצאה במקור: (40/1000) x 1 = 0.04. קיימות 0.04 שומן חומצה אוקסלית.
קח את נפח הטיטרנט (הכימיקל שהוספת במהלך הטיטרציה) כדי לנטרל את אנליט החומצה או הבסיס והוסף אותו לנפח האנליט שנמצא במקור. זה ייתן לך את הנפח הסופי שלך. לדוגמה, נניח שכדי להגיע לשווי ערך שני, 80 מ"ל של NaOH טוחנת 1 נוספה ל- 40 מ"ל של חומצה אוקסלית טוחנת אחת. החישוב יהיה 80 מ"ל titrant + 40 מ"ל אנליטי = 120 מ"ל נפח סופי.
חלק את מספר השומות של חומצה או בסיס שנמצאו במקור בניתוח שלך בנפח הסופי. זה ייתן לך את הריכוז הסופי של חומצה מצומדת או בסיס. לדוגמה, 120 מ"ל היה הנפח הסופי במקור היו שם 0,04 שומות. המירו מ"ל לליטר וחלקו את מספר השומות במספר הליטר: 120/1000 = 0.12 ליטר; 0.04 שומה / 0.12 ליטר = 0.333 שומה לליטר.
קבע את Kb של בסיס הצמידה (או את Ka אם זו חומצה מצומדת). זכור כי בסיס הצמידה הוא המין שנוצר כאשר אתה מסיר את כל הפרוטונים מחומצה, ואילו חומצת הצמידה היא המין שנוצר כאשר אתה תורם פרוטונים לבסיס. כתוצאה מכך, בנקודת המקבילה השנייה, החומצה הדיפרוטית (חומצה אוקסלית, למשל) הייתה מונחתת לחלוטין ו Kb שלה יהיה שווה ל- 1 x 10 ^ -14 / Ka השני עבור חומצה אוקסלית. עבור בסיס, ה- Ka בנקודת השקילות השנייה יהיה שווה ל- 1 x 10 ^ -14 / Kb השני לבסיס הדיפרוטי. לדוגמא, חומצה אוקסלית הייתה הניתוח. ה- Ka שלה הוא 5.4 x 10 ^ -5. חלקו 1 x 10 ^ -14 על ידי 5.4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5.4 x 10 ^ -5) = 1.852 x 10 ^ -10. זהו ה- Kb לצורה המפוטרת לחלוטין של חומצה אוקסלית, יון האוקסלט.
הגדר משוואה קבועה של שיווי משקל בצורה הבאה: Kb = ([OH -] [חומצה מצומדת]) / [בסיס מצומד]. הפלטה המרובעת מייצגת ריכוז.
החלף את x ^ 2 עבור שני המונחים הנמצאים למעלה במשוואה ו- לפתור ל- x כפי שמוצג: Kb = x ^ 2 / [בסיס מצומד]. לדוגמא, ריכוז הנתרן אוקסלט היה 0.333 שומות / ליטר, וה- Kb שלו היה 1.852 x 10 ^ -10. כאשר ערכים אלה מחוברים לחשמל, הוא מניב את החישוב הבא: 1.852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0.333. הכפל את שני צידי המשוואה ב- 0.333: 0.333 x (1.852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6.167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. קח את השורש הריבועי של שני הצדדים כדי לפתור את x: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. זה מניב את הדברים הבאים: x = 7.85 x 10 ^ -6. זהו ריכוז יוני ההידרוקסיד בתמיסה.
המרה מריכוז של יון הידרוקסיד או יון מימן ל- pH. אם יש לך ריכוז של יון מימן, אתה פשוט לוקח את היומן השלילי כדי להמיר ל- pH. אם יש לך ריכוז של יון הידרוקסיד, קח את היומן השלילי ואז הפחת את תשובתך מ- 14 כדי למצוא את ה- pH. לדוגמא, הריכוז שנמצא היה 7.85 x 10 ^ -6 שומות לליטר יונים של הידרוקסיד: יומן 7.85 x 10 ^ -6 = -5.105, לכן, -log 7.85 x 10 ^ -6 = 5.105.
הפחת את תשובתך מ- 14. לדוגמא, 14 - 5.105 = 8.90. ה- pH בנקודת השקילות השנייה הוא 8.90.
דברים שתזדקק להם
- עִפָּרוֹן
- עיתון
- מַחשְׁבוֹן
טיפים
חישוב זה לא לקח בחשבון את האוטומוניזציה של מים, מה שיכול להוות גורם בתמיסות מדוללות מאוד של בסיסים או חומצות חלשות. עם זאת, זוהי אומדן טוב למטרות אלה וסוג התשובה שתצפו לתת לבעיה מסוג זה.