Când chimiștii trebuie să găsească concentrația unei substanțe dizolvate într-o soluție, ei folosesc adesea o tehnică numită titrare. Prin adăugarea unei substanțe chimice care reacționează cu substanța dizolvată până la neutralizarea totală a substanței dizolvate, chimistul poate determina cât a fost prezent inițial - și, prin urmare, concentrația soluției. Problemele de titrare cu acizi și baze sunt sarcini obișnuite la teme și teste la clasa de chimie.
Determinați dacă analitul (substanța chimică dizolvată în soluție) și titrantul (substanța chimică adăugată pentru neutralizarea substanței dizolvate) sunt acizi sau baze puternice. Un acid este o substanță care dă protoni, în timp ce o bază este o substanță care preia protoni. Dacă soluția este o bază, titrantul va fi un acid și invers. Acidul clorhidric, acidul azotic, acidul sulfuric, acidul percloric, acidul bromhidric și acidul iodiodic sunt comune acizii puternici, în timp ce hidroxizii de litiu, sodiu, potasiu, rubidiu, calciu, stronțiu și bariu sunt baze puternice. Pentru o listă de acizi și baze comune, consultați linkul din secțiunea Resurse.
Determinați dacă produsul reacției de titrare va fi o sare neutră sau o sare bazică / acidă. Când reacționează o bază puternică și un acid puternic, produsul este o sare neutră (o sare cu pH 7); reacția dintre acidul clorhidric și hidroxidul de sodiu, de exemplu, produce clorură de sodiu, care nu este nici bazică, nici acidă. Un acid puternic care reacționează cu o bază slabă produce totuși o sare acidă, în timp ce o bază puternică care reacționează cu un acid slab produce o sare bazică. Titrările nu se efectuează aproape niciodată cu o combinație între un acid slab și o bază slabă, deoarece ar fi mai dificil să se găsească punctul de echivalență pentru acest tip de titrare.
Scrieți ceea ce știți și dați seama la ce vă cere problema. De obicei, o astfel de problemă de testare sau de testare vă va oferi identitatea titrantului și analitului, volumul analitului și concentrația titrantului. Problema vă poate oferi cantitatea de titrant necesară pentru a ajunge la echivalență (punctul în care a fost neutralizat tot dizolvatul) și vă poate cere să găsiți pH-ul la echivalența și concentrația soluției originale, sau ar putea să vă ofere concentrația atât a titrantului, cât și a solutului, apoi vă va cere să găsiți pH-ul în fiecare etapă a reactia. Fiecare tip de problemă va necesita o strategie diferită.
Scrieți ecuația chimică echilibrată pentru reacția dintre acid și bază (acest lucru vă va fi dat, de obicei, și în problemă). Determinați raportul reactanților utilizând ecuația chimică, adică câte molecule dintr-o substanță chimică sunt necesare pentru a reacționa cu o moleculă a celeilalte.
Utilizați datele care vi s-au dat pentru a calcula pH-ul la fiecare etapă a reacției dacă problema vă cere să faceți acest lucru (dacă nu, treceți peste acest pas și continuați cu Pasul 6). În funcție de identitatea analitului și a titrantului, există patru posibilități.
1) Dacă analitul este un acid puternic și titrantul este o bază puternică, pH-ul este doar logul negativ al concentrației analitului. Pentru a găsi concentrația de analit, scădeți numărul de moli de titrant adăugat până la acest punct, apoi împărțiți la volumul total (volumul inițial de analit + volumul de titrant adăugat).
2) Dacă analitul este o bază puternică și titrantul este un acid puternic, pașii pe care îi urmați sunt aceiași ca la (1), cu excepția faptului că jurnalul negativ al concentrației analitului vă va oferi pOH în loc de pH. Pentru a converti pOH în pH, scădeți-l din 14.
3) Dacă analitul este un acid slab și titrantul este o bază puternică, utilizați ecuația Henderson-Hasselbalch, pH = pKa + log ([concentrația bazei conjugate] / concentrația de acid slabă rămasă). Cantitatea de bază conjugată este egală cu cantitatea de titrant adăugată până acum; împărțiți-l la volumul total pentru a găsi concentrația. Valorile pKa pentru mulți acizi slabi sunt listate în tabelul legat în secțiunea Resurse.
4) Dacă analitul este o bază slabă și titrantul este un acid puternic, utilizați cealaltă formă a Ecuația Henderson-Hasselbalch, pOH = pKb + log ([concentrația acidului conjugat] / baza slabă rămasă concentrare). Apoi convertiți din pOH în pH scăzând din 14.
Găsiți pH-ul la echivalență dacă problema vă cere să faceți acest lucru. Pentru un acid puternic asociat cu o bază puternică, pH-ul la echivalență este de 7. Pentru un titrant acid puternic și analit de bază slabă, luați numărul de moli de bază slabă prezentă inițial și împărțiți cu noul volum total (volumul original de analit + volumul de titrant adăugat pentru a ajunge la echivalență) pentru a găsi concentrația, apoi luați jurnalul negativ al acestuia concentraţie. Procedura pentru un titrant de bază puternic cu un analit acid slab este aceeași, cu excepția cazului în care ați luat jurnalul negativ veți avea mai degrabă pOH decât pH-ul, deci trebuie să îl convertiți în pH scăzându-l din 14.
Găsiți concentrația inițială a analitului dacă problema vă cere să faceți acest lucru. Volumul de titrant adăugat pentru a atinge echivalența înmulțit cu molaritatea sau concentrația titrantului vă va oferi numărul de moli de titrant adăugat. Numărul de moli de titrant adăugat, înmulțit cu raportul dintre reactanții pe care i-ați găsit la pasul 4, este egal cu numărul de moli de analit prezent inițial. Împărțiți numărul de moli de analit la volumul original de analit pentru a găsi concentrația analitului.
sfaturi
Această procedură presupune un raport 1-la-1 între acid și bază în reacția de neutralizare - care este de obicei genul de problemă pe care o veți vedea într-un test de chimie generală.
Avertizări
Când găsiți concentrații la sau înainte de echivalență, luați în considerare volumul titrantului pe care l-ați adăugat.