Bežný typ chemického experimentu nazývaného titrácia určuje koncentráciu látky rozpustenej v roztoku. Najbežnejším typom sú acidobázické titrácie, pri ktorých sa kyselina a zásada navzájom neutralizujú. Bod, v ktorom bola neutralizovaná všetka kyselina alebo zásada v analyte (analyzovaný roztok), sa nazýva bod ekvivalencie; v závislosti od kyseliny alebo zásady v analyte budú mať niektoré titrácie aj druhý bod ekvivalencie. Môžete vypočítať pH roztoku v druhom bode ekvivalencie.
Určte, či bola v analyte prítomná kyselina alebo zásada, aký druh kyseliny alebo zásady bol prítomný a koľko ich bolo prítomných. Ak pracujete na tejto otázke pre domácu úlohu, informácie sa vám poskytnú. Ak ste práve práve robili titráciu v laboratóriu, zhromaždíte informácie, ktoré ste vykonali počas titrácie.
Pamätajte, že diprotické kyseliny alebo zásady (kyseliny / zásady, ktoré môžu darovať alebo prijať viac ako jeden vodíkový ión) sú druhy, ktoré budú mať druhé body ekvivalencie. Pripomeňme tiež, že Ka1 je rovnovážna konštanta (pomer produktov k reaktantom) pre prvý dar protónu, zatiaľ čo Ka2 je rovnovážna konštanta pre druhý dar protónu. Vyhľadajte svoju kyselinu alebo zásadu v Ka2 v referenčnom texte alebo v online tabuľke (pozri Zdroje).
Stanovte množstvo konjugovanej kyseliny alebo zásady v analyzáte. Bude to ekvivalentné množstvu pôvodne prítomnej kyseliny alebo zásady. Vynásobte pôvodnú koncentráciu analytu jej objemom. Predpokladajme napríklad, že začnete so 40 ml 1 molárnej kyseliny šťaveľovej. Konvertujte koncentráciu na mililitre vydelením číslom 1000, potom tento objem vynásobte jeho koncentráciou. Získate tak počet pôvodne prítomných molov kyseliny šťaveľovej: (40/1000) x 1 = 0,04. K dispozícii je 0,04 mol kyseliny šťaveľovej.
Vezmite objem titrantu (chemikália, ktorú ste pridali počas titrácie), aby ste neutralizovali kyselinový alebo zásaditý analyt a pridajte ho k pôvodne prítomnému objemu analytu. Takto získate konečný objem. Napríklad predpokladajme, že na dosiahnutie druhej ekvivalencie sa k 40 ml 1 molárnej kyseliny šťaveľovej pridalo 80 ml 1 molárneho NaOH. Výpočet bude 80 ml titrantu + 40 ml analytu = konečný objem 120 ml.
Vydeľte počet mólov kyseliny alebo zásady, ktoré sú pôvodne prítomné vo vašom analyte, konečným objemom. Takto získate konečnú koncentráciu konjugovanej kyseliny alebo zásady. Napríklad konečný objem bol 120 ml a pôvodne bolo prítomných 0,04 mólov. Prevod ml na litre a počet mólov vydelte počtom litrov: 120/1000 = 0,12 litra; 0,04 molu / 0,12 litra = 0,333 molu na liter.
Stanovte Kb konjugovanej bázy (alebo Ka, ak je to konjugovaná kyselina). Pamätajte, že konjugovaná báza je druh, ktorý sa vytvorí, keď odstránite všetky protóny z kyseliny, zatiaľ čo konjugovaná kyselina je druh, ktorý sa vytvorí, keď darujete protóny báze. V dôsledku toho bude v 2. bode ekvivalencie diprotická kyselina (napríklad kyselina šťaveľová) úplne deprotonovaná a jej Kb bude rovná 1 x 10 ^ 14 / druhá Ka pre kyselinu šťaveľovú. Pre bázu bude Ka v druhom bode ekvivalencie rovná 1 x 10 ^ -14 / druhá Kb pre diprotickú bázu. Napríklad analyt bola kyselina šťaveľová. Jeho Ka je 5,4 x 10 ^ -5. Vydeľte 1 x 10 ^ -14 a 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. Toto je Kb pre úplne deprotonovanú formu kyseliny šťaveľovej, oxalátový ión.
Pripravte rovnovážnu konštantnú rovnicu v tejto forme: Kb = ([OH -] [kyselina konjugovaná]) / [zásada konjugátu]. Štvorcové zátvorky predstavujú koncentráciu.
Nahraďte x ^ 2 za dva výrazy navrchu v rovnici a vyriešiť pre x ako je znázornené: Kb = x ^ 2 / [konjugovaná báza]. Napríklad koncentrácia oxalátu sodného bola 0,333 mol / l a jeho Kb bol 1,852 x 10 ^ -10. Po pripojení týchto hodnôt sa získa nasledujúci výpočet: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Vynásobte obe strany rovnice 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Vezmeme druhú odmocninu oboch strán a vyriešime pre x: (6,167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Takto sa získa toto: x = 7,85 x 10 ^ -6. Ide o koncentráciu hydroxidových iónov v roztoku.
Prevod z koncentrácie hydroxidového iónu alebo vodíkového iónu na pH. Ak máte koncentráciu vodíkového iónu, stačí previesť záporný logaritmus na pH. Ak máte koncentráciu hydroxidového iónu, vezmite záporný logaritmus a potom odčítajte svoju odpoveď od 14, aby ste našli pH. Napríklad zistená koncentrácia bola 7,85 x 10 ^ -6 mólov na liter hydroxidových iónov: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, teda -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Odčítajte svoju odpoveď od 14. Napríklad 14 - 5,105 = 8,90. Hodnota pH v druhom bode ekvivalencie je 8,90.
Veci, ktoré budete potrebovať
- Ceruzka
- Papier
- Kalkulačka
Tipy
Tento výpočet nezohľadnil autoionizáciu vody, ktorá sa môže stať faktorom vo veľmi zriedených roztokoch slabých zásad alebo kyselín. Pre tieto účely je to však dobrý odhad a druh odpovede, ktorú od tohto problému budete očakávať.