Teorija titracije kislinske baze

V kemiji je titracija postopek, pri katerem lahko kemik z dobro natančnostjo najde koncentracijo raztopine, če ve, kaj je v njej. To je lahko zelo priročno za določanje koncentracij kislin in baz, kot sta klorovodikova kislina in natrijev hidroksid. Običajno kemik po kapljicah doda drugo raztopino, dokler zmes nenadoma spremeni barvo, kar pomeni konec titracije.

Raztopina neznane koncentracije se imenuje "titer". Dodana raztopina se imenuje "titrant". Pri kislinsko-bazični titraciji se titru doda toliko titranta, da ga nevtralizira. Torej, če je titer baza, kemik kot titer doda kislino.

Laboratorijski tehnik titru doda barvni indikator, preden označi nevtralizacijsko točko. To je pomembno, saj lahko tehnik, če doda titrant prehitro, pride naravnost do točke nevtralizacije in ne ve natančno, koliko titranta je potreben, da ga dosežemo.

Pri kislinsko-bazični titraciji pride do nevtralizacijske točke pri pH 7,0. Lakmus je dober pokazatelj za kislinsko-bazična titracija, ker spremeni barvo pri pH približno 6,5 - dovolj blizu, kot bo razloženo spodaj. Ker kazalniki reagirajo z raztopino, ki jo merimo, jih je treba uporabljati zmerno - po možnosti le nekaj kapljic.

Točka, na kateri titrant popolnoma nevtralizira ves titer, pri čemer ostane nevtralna voda, se imenuje "točka enakovrednosti". Takrat je titrant "porabil" ves titar. Kislina in baza sta se popolnoma izničili. Primer te vrste medsebojnega preklica je ponazorjen s to kemijsko formulo:

HCl + NaOH -> NaCL + H₂O

V ravnovesju je pH raztopine 7,0.

Če uporabljate pH-meter, lahko pH redno beležite, ko dodate titrant. Grafikon pH (kot navpična os) glede na prostornino titranta bi ustvaril nagnjeno krivuljo, ki je še posebej strma okoli točke ekvivalence. PH je merilo koncentracije H3O + v raztopini. Dodajanje ene ali dveh kapljic v nevtralno raztopino močno spremeni koncentracijo H3O + za faktor 10 ali več. Podvojitev dodane količine koncentracije ne spremeni skoraj toliko. To je tisto, kar naredi titracijsko krivuljo v tej regiji tako strmo, zato je točko enakovrednosti tako enostavno prepoznati na grafu. Količino titranta, potrebno za nevtralizacijo titra, je zato enostavno natančno določiti.

Titracijska krivulja lahko tudi prikazuje prevodnost (kot navpična os) proti titrantu. Kisline in baze prevajajo elektriko. Zato lahko merite prevodnost tako, da v titer vstavite elektrode. Elektrode bi bile pritrjene na baterijo in ampermeter (ali voltmeter). Titracijska krivulja se bo na ekvivalentni točki hitro spremenila. V tem primeru bo prevodnost imela opazen minimum na točki enakovrednosti. Prednost te metode je, da ne potrebuje indikatorja, ki bi lahko vplival na nevtralizacijsko reakcijo ali sodeloval v njej, kar bi vplivalo na njene rezultate.