Ko morajo kemiki najti koncentracijo snovi, raztopljene v raztopini, pogosto uporabljajo tehniko, imenovano titracija. Z dodajanjem kemikalije, ki reagira s topljeno snovjo, dokler ni vsa nevtralna snov raztopljena, lahko kemik ugotovi, koliko je bila prvotno prisotna - in s tem koncentracija raztopine. Težave s titracijo kislin in baz so pogoste naloge pri domačih nalogah in preizkusih pri pouku kemije.
Ugotovite, ali sta analit (kemikalija, raztopljena v raztopini) in titrant (kemikalija, dodana za nevtralizacijo topljene snovi) močni kislini ali bazi. Kislina je snov, ki odda protone, baza pa snov, ki prevzame protone. Če je topljeno sredstvo baza, bo titrant kislina in obratno. Klorovodikova kislina, dušikova kislina, žveplova kislina, klorovodikova kislina, bromovodikova kislina in jodovodikova kislina so pogosti močne kisline, medtem ko so litijev, natrijev, kalijev, rubidijev, kalcijev, stroncijev in barijev hidroksid močne baze. Za seznam pogostih kislin in baz glejte povezavo v razdelku Viri.
Ugotovite, ali bo produkt titracijske reakcije nevtralna sol ali bazična / kisla sol. Ko močna baza in močna kislina reagirata, je izdelek nevtralna sol (sol s pH 7); pri reakciji na primer s klorovodikovo kislino in natrijevim hidroksidom dobimo natrijev klorid, ki ni ne bazičen ne kisel. Močna kislina, ki reagira s šibko bazo, pa proizvede kislo sol, močna baza, ki reagira s šibko kislino, pa osnovno sol. Titracije se komaj kdaj izvajajo s kombinacijo šibke kisline in šibke baze, ker bi bilo težje najti točko enakovrednosti za tovrstno titracijo.
Zapišite si tisto, kar veste, in ugotovite, po čem problem zahteva. Običajno vam domača naloga ali testni problem poda identiteto titranta in analita, količino analita in koncentracijo titranta. Težava vam lahko da količino titranta, ki je potrebna za doseganje enakovrednosti (točka, kjer je bila vsa topljena tekočina nevtralizirana), in zahteva, da najdete pH pri enakovrednosti in koncentracije prvotne raztopine, ali pa vam lahko da koncentracijo titranta in raztopljene snovi, nato vas prosimo, da poiščete pH na vsaki stopnji reakcija. Za vsako vrsto problema bo potrebna drugačna strategija.
Zapišite uravnoteženo kemijsko enačbo za reakcijo med kislino in bazo (to boste običajno dobili tudi pri nalogi). Določite razmerje reaktantov s pomočjo kemijske enačbe, tj. Koliko molekul ene kemikalije je potrebno za reakcijo z eno molekulo druge.
Podatke, ki ste jih prejeli, uporabite za izračun pH v vsakem koraku reakcije, če vas težava zahteva (če ne, preskočite ta korak in nadaljujte s 6. korakom). Glede na identiteto analita in titranta obstajajo štiri možnosti.
1) Če je analit močna kislina in je titrant močna baza, je pH le negativni log koncentracije analita. Če želite poiskati koncentracijo analita, odštejte število molov titranta, dodanega do te točke, nato delite s skupno prostornino (začetni volumen analita + količina dodanega titranta).
2) Če je analit močna baza in titrant močna kislina, so koraki, ki jih sledite, enaki kot v (1), le da vam bo negativni dnevnik koncentracije analita namesto pOH pH. Če želite pretvoriti pOH v pH, ga odštejte od 14.
3) Če je analit šibka kislina in je titrant močna baza, uporabite Henderson-Hasselbalchovo enačbo, pH = pKa + log ([koncentracija konjugirane baze] / preostala koncentracija šibke kisline). Količina konjugirane baze je enaka količini titranta, ki ste ga dodali do zdaj; delite s skupno prostornino, da poiščete koncentracijo. Vrednosti pKa za številne šibke kisline so navedene v tabeli, ki je navedena v oddelku Viri.
4) Če je analit šibka baza in je titrant močna kislina, uporabite drugo obliko Henderson-Hasselbalchova enačba, pOH = pKb + log ([koncentracija konjugirane kisline] / preostala šibka baza koncentracija). Nato pretvorite pOH v pH tako, da odštejete od 14.
Poiščite pH pri enakovrednosti, če težava od vas to zahteva. Za močno kislino v paru z močno bazo je pH enakovreden 7. Za močan kislinski titrant in analit šibke baze vzemite število molov prvotno prisotne šibke baze in delite z novo skupno prostornino (prvotna prostornina analita + količina titranta, dodana, da dosežemo enakovrednost), da poiščemo koncentracijo, nato vzamemo negativni log tega koncentracija. Postopek za močan bazni titrant s šibkim analitom kisline je enak, le da enkrat, ko ste ga zaužili negativni dnevnik boste imeli pOH namesto pH, zato ga morate pretvoriti v pH tako, da ga odštejete 14.
Poiščite prvotno koncentracijo analita, če težava od vas to zahteva. Količina dodanega titranta, da dosežemo enakovrednost, pomnožena z molarnostjo ali koncentracijo titranta, vam bo dala število molov dodanega titranta. Število molov dodanega titranta, pomnoženo z razmerjem med reaktanti, ki ste ga našli v 4. koraku, je enako številu molov analita, ki je bil prvotno prisoten. Število molov analita razdelimo na prvotno količino analita, da poiščemo koncentracijo analita.
Nasveti
Ta postopek predpostavlja razmerje 1: 1 med kislino in bazo v nevtralizacijski reakciji - kar je običajno vrsta težave, ki jo boste videli na splošnem kvizu o kemiji.
Opozorila
Ko ugotavljate koncentracije v enakovrednosti ali pred njo, upoštevajte količino titranta, ki ste ga dodali.