En vanlig type kjemieksperiment kalt titrering bestemmer konsentrasjonen av et stoff oppløst i en løsning. Syrebasetitreringer, der en syre og en base nøytraliserer hverandre, er den vanligste typen. Punktet der all syren eller basen i analytten (løsningen som analyseres) er nøytralisert, kalles ekvivalenspunktet; avhengig av syren eller basen i analytten, vil noen titreringer også ha et andre ekvivalenspunkt. Du kan enkelt beregne pH i løsningen ved det andre ekvivalenspunktet.
Bestem om syre eller base var til stede i analytten, hvilken syre eller base som var til stede, og hvor mye av den var til stede. Hvis du jobber med dette spørsmålet for lekser, vil informasjonen bli gitt til deg. Hvis du derimot nettopp har gjort en titrering i laboratoriet, vil du ha samlet inn informasjonen mens du utførte titrering.
Husk at diprotiske syrer eller baser (syrer / baser som kan donere eller akseptere mer enn ett hydrogenion) er den typen som vil ha andre ekvivalenspoeng. Husk også at Ka1 er likevektskonstanten (forholdet mellom produkter og reaktanter) for den første protondonasjonen, mens Ka2 er likevektskonstanten for den andre protondonasjonen. Slå opp Ka2 for syren eller basen din i en referanse tekst eller online tabell (se Ressurser).
Bestem mengden av konjugat syre eller base i analytten. Dette tilsvarer mengden syre eller base som opprinnelig var til stede. Multipliser den opprinnelige analytkonsentrasjonen med volumet. Anta for eksempel at du starter med 40 ml 1 molar oksalsyre. Konverter konsentrasjonen til milliliter ved å dele med 1000, og multipliser deretter dette volumet med konsentrasjonen. Dette vil gi deg antall mol oksalsyre som opprinnelig var til stede: (40/1000) x 1 = 0,04. Det er 0,04 mol oksalsyre til stede.
Ta volumet av titreringsmiddel (kjemikaliet du la til under titreringen) for å nøytralisere syre- eller baseanalytten, og tilsett det til volumet av analyt som opprinnelig var til stede. Dette vil gi deg ditt endelige volum. Anta for eksempel at for å nå andre ekvivalens ble 80 ml 1 molar NaOH tilsatt til 40 ml 1 molar oksalsyre. Beregningen vil være 80 ml titrant + 40 ml analyt = 120 ml sluttvolum.
Del antall mol syre eller base som opprinnelig var til stede i analyten din med det endelige volumet. Dette vil gi deg den endelige konsentrasjonen av konjugat syre eller base. For eksempel var 120 ml det endelige volumet, og 0,04 mol var opprinnelig til stede. Konverter ml til liter og del antall mol med antall liter: 120/1000 = 0,12 liter; 0,04 mol / 0,12 liter = 0,333 mol per liter.
Bestem Kb av konjugatbasen (eller Ka hvis det er en konjugatsyre). Husk at konjugatbasen er arten som dannes når du fjerner alle protonene fra en syre, mens konjugatsyren er arten som dannes når du donerer protoner til en base. Følgelig vil diprotinsyren (for eksempel oksalsyre, for eksempel) ved det andre ekvivalenspunktet ha blitt fullstendig deprotonert og dens Kb vil være lik 1 x 10 ^ -14 / den andre Ka for oksalsyre. For en base vil Ka ved det andre ekvivalenspunktet være lik 1 x 10 ^ -14 / det andre Kb for den diprotiske basen. For eksempel var oksalsyre analytten. Ka er 5,4 x 10 ^ -5. Del 1 x 10 ^ -14 med 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. Dette er Kb for den fullstendig deprotonerte formen av oksalsyre, oksalationen.
Sett opp en likevektskonstant ligning i følgende form: Kb = ([OH -] [konjugatsyre]) / [konjugatbase]. De firkantede selene representerer konsentrasjon.
Erstatt x ^ 2 for de to begrepene øverst i ligningen og løse for x som vist: Kb = x ^ 2 / [konjugert base]. For eksempel var konsentrasjonen av natriumoksalat 0,333 mol / L, og dens Kb var 1,852 x 10 ^ -10. Når disse verdiene er koblet til, gir det følgende beregning: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Multipliser begge sider av ligningen med 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Ta kvadratroten på begge sider for å løse for x: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Dette gir følgende: x = 7,85 x 10 ^ -6. Dette er konsentrasjonen av hydroksidioner i løsningen.
Konverter fra konsentrasjon av hydroksidion eller hydrogenion til pH. Hvis du har konsentrasjon av hydrogenion, tar du bare den negative loggen for å konvertere til pH. Hvis du har konsentrasjon av hydroksidion, ta den negative loggen, og trekk deretter svaret fra 14 for å finne pH. For eksempel var konsentrasjonen som ble funnet 7,85 x 10 ^ -6 mol per liter hydroksidioner: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, derfor -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Trekk svaret ditt fra 14. For eksempel 14 - 5,105 = 8,90. PH ved andre ekvivalenspunkt er 8,90.
Ting du trenger
- Blyant
- Papir
- Kalkulator
Tips
Denne beregningen tok ikke hensyn til autoionisering av vann, noe som kan bli en faktor i svært fortynnede løsninger av svake baser eller syrer. Likevel er det et godt estimat for disse formålene, og hva slags svar du forventes å gi for denne typen problemer.