Kai chemikams reikia rasti tirpale ištirpusios medžiagos koncentraciją, jie dažnai naudoja titravimo metodą. Pridėdamas cheminę medžiagą, kuri reaguoja su tirpalu, kol visas tirpalas yra neutralizuotas, chemikas gali nustatyti, kiek iš pradžių buvo, taigi ir tirpalo koncentraciją. Rūgščių ir bazių titravimo problemos yra įprasti namų darbų ir testų uždaviniai chemijos pamokoje.
Nustatykite, ar analitė (tirpale ištirpusi cheminė medžiaga) ir titrantas (cheminė medžiaga, pridėta tirpalei neutralizuoti) yra stiprios rūgštys ar bazės. Rūgštis yra medžiaga, kuri atiduoda protonus, o bazė yra medžiaga, kuri užima protonus. Jei ištirpusi medžiaga yra bazė, titrantas bus rūgštis ir atvirkščiai. Druskos rūgštis, azoto rūgštis, sieros rūgštis, perchloro rūgštis, vandenilio bromido rūgštis ir jodo vandenilio rūgštis yra įprasta stiprios rūgštys, o ličio, natrio, kalio, rubidžio, kalcio, stroncio ir bario hidroksidai yra stiprios bazės. Paprastųjų rūgščių ir bazių sąrašą rasite nuorodoje skyriuje Ištekliai.
Nustatykite, ar titravimo reakcijos produktas bus neutrali druska, ar bazinė / rūgštinė druska. Kai reaguoja stipri bazė ir stipri rūgštis, produktas yra neutrali druska (druska, kurios pH 7); pavyzdžiui, druskos rūgšties ir natrio hidroksido reakcija suteikia natrio chloridą, kuris nėra nei bazinis, nei rūgštus. Stipri rūgštis, reaguodama su silpna baze, gamina rūgščią druską, o stipri - su silpna rūgštimi - bazinę. Vargu ar kada titruojami silpnos rūgšties ir silpnos bazės deriniai, nes būtų sunkiau rasti tokio titravimo ekvivalentiškumo tašką.
Užrašykite tai, ką žinote, ir išsiaiškinkite, kokios problemos kyla. Paprastai tokio pobūdžio namų darbai ar bandymo problemos nurodo titranto ir analitės tapatumą, analitės tūrį ir titranto koncentraciją. Problema gali suteikti jums titranto kiekį, reikalingą ekvivalentiškumui (taškui, kuriame visas tirpalas neutralizuotas) pasiekti, ir paprašyti rasti pH esant pirminio tirpalo ekvivalentiškumas ir koncentracija, arba tai gali suteikti titranto ir tirpalo koncentraciją, tada paprašykite rasti pH kiekviename etape. reakcija. Kiekvienam problemos tipui reikės skirtingos strategijos.
Parašykite subalansuotą cheminę reakcijos tarp rūgšties ir bazės lygtį (tai paprastai jums taip pat bus pateikta problemoje). Reagentų santykį nustatykite naudodami cheminę lygtį, t. Y. Kiek vienos cheminės medžiagos molekulių reikia norint reaguoti su viena kita.
Jei problema reikalauja jūsų, naudokite gautus duomenis kiekvienam reakcijos žingsniui apskaičiuojant pH (jei ne, praleiskite šį veiksmą ir pereikite prie 6 veiksmo). Priklausomai nuo analitės ir titranto tapatybės, yra keturios galimybės.
1) Jei analitė yra stipri rūgštis, o titrantas yra stipri bazė, pH yra tik neigiamas analitės koncentracijos logistikas. Norėdami rasti analitės koncentraciją, atimkite titranto molių skaičių, pridėtą iki šio taško, tada padalykite iš bendro tūrio (pradinis analitės tūris + pridėto titranto tūris).
2) Jei analitė yra stipri bazė, o titras yra stipri rūgštis, jūsų atliekami veiksmai yra tokie patys kaip ir 1 punkte, išskyrus tai, kad neigiamas analitės koncentracijos logistikas duos jums pOH, o ne pH. Norėdami konvertuoti pOH į pH, atimkite jį iš 14.
3) Jei analitė yra silpna rūgštis ir titrantas yra stipri bazė, naudokite Hendersono-Hasselbalcho lygtį, pH = pKa + log ([konjuguoto pagrindo koncentracija] / likusi silpnos rūgšties koncentracija). Konjuguoto pagrindo kiekis yra lygus titranto kiekiui, kurį pridėjote iki šiol; padalykite jį iš bendro tūrio, kad rastumėte koncentraciją. Daugelio silpnų rūgščių pKa vertės yra nurodytos lentelėje, susietoje su ištekliais.
4) Jei analitė yra silpna bazė, o titras yra stipri rūgštis, naudokite kitą analizės formą Hendersono ir Hasselbalcho lygtis, pOH = pKb + log ([konjugato rūgšties koncentracija] / likusi silpna bazė koncentracija). Tada konvertuokite iš pOH į pH atimdami iš 14.
Raskite pH lygiavertiškumą, jei problema to reikalauja. Stiprios rūgšties, susietos su stipria baze, pH lygiavertis yra 7. Norėdami gauti stiprios rūgšties titrą ir silpnos bazės analizę, paimkite iš pradžių buvusių silpnos bazės molių skaičių ir padalykite iš naujo bendro tūrio (pradinis analitės tūris + titranto tūris, pridėtas siekiant ekvivalentiškumo), kad būtų nustatyta koncentracija, tada paimkite neigiamą šios vertės log susikaupimas. Stipraus pagrindo titruotojo ir silpnos rūgšties analitės procedūra yra ta pati, išskyrus tai, kad išgėrėte neigiamame žurnale turėsite pOH, o ne pH, todėl turite jį konvertuoti į pH atimdami 14.
Raskite pradinę analitės koncentraciją, jei problema to reikalauja. Pridėjus titranto tūrį, kad būtų pasiektas ekvivalentiškumas, padauginus iš titratoriaus molingumo ar koncentracijos, gausite pridėtų titranto molių skaičių. Pridedamo titranto molių skaičius, padaugintas iš reagentų, kuriuos radote atlikdami 4 veiksmą, santykis yra lygus iš pradžių esančios analitės molių skaičiui. Padalinkite analitės molių skaičių iš pradinio analitės tūrio, kad rastumėte analitės koncentraciją.
Patarimai
Ši procedūra daro prielaidą, kad neutralizavimo reakcijoje yra 1: 1 santykis tarp rūgšties ir bazės - tai paprastai yra tokia problema, kurią matysite bendrosios chemijos viktorinoje.
Įspėjimai
Raskdami koncentracijas ekvivalentiškumu ar anksčiau, atsižvelkite į pridėto titranto tūrį.