Običajna vrsta kemijskega eksperimenta, imenovana titracija, določa koncentracijo snovi, raztopljene v raztopini. Najpogostejše so kislinsko-bazične titracije, pri katerih se kislina in baza nevtralizirata. Točka, na kateri je bila nevtralizirana vsa kislina ali baza v analitu (raztopina, ki se analizira), se imenuje enakovredna točka; odvisno od kisline ali baze v analitu bodo nekatere titracije imele tudi drugo ekvivalentno točko. PH raztopine na drugi točki enakovrednosti lahko enostavno izračunate.
Ugotovite, ali je bila v analitu prisotna kislina ali baza, katera vrsta kisline ali baze je bila prisotna in koliko. Če delate to vprašanje za domačo nalogo, vam bomo informacije poslali. Če ste po drugi strani ravno opravili titracijo v laboratoriju, boste podatke zbrali, ko ste izvedli titracijo.
Ne pozabite, da so diprotične kisline ali baze (kisline / baze, ki lahko dajo ali sprejmejo več kot en vodikov ion) tiste, ki imajo druge točke enakovrednosti. Spomnimo se tudi, da je Ka1 ravnotežna konstanta (razmerje med produkti in reaktanti) za prvo darovanje protona, medtem ko je Ka2 ravnotežna konstanta za drugo darovanje protona. Poiščite Ka2 za svojo kislino ali bazo v referenčnem besedilu ali spletni tabeli (glejte Viri).
Določite količino konjugirane kisline ali baze v analitu. To bo enakovredno količini prvotno prisotne kisline ali baze. Prvotno koncentracijo analita pomnožimo z njegovo prostornino. Recimo, da začnete na primer s 40 ml 1 molarne oksalne kisline. Koncentracijo pretvorimo v mililitre, tako da delimo s 1000, nato pa ta volumen pomnožimo z njegovo koncentracijo. Tako boste dobili število molov prvotno prisotne oksalne kisline: (40/1000) x 1 = 0,04. Prisotnih je 0,04 molov oksalne kisline.
Vzemite prostornino titranta (kemikalije, ki ste jo dodali med titracijo) za nevtralizacijo kislega ali baznega analita in ga dodajte v prvotno prisotno količino analita. Tako boste dobili končno glasnost. Denimo, da je bilo za dosego druge enakovrednosti dodano 80 ml 1 molarnega NaOH k 40 ml 1 molarne oksalne kisline. Izračun bo 80 ml titranta + 40 ml analita = 120 ml končnega volumna.
Število molov kisline ali baze, prvotno prisotnih v analitu, delite s končno prostornino. Tako boste dobili končno koncentracijo konjugirane kisline ali baze. Na primer, končni volumen je bil 120 ml in prvotno je bilo 0,04 mola. Pretvorite ml v litre in število molov razdelite na število litrov: 120/1000 = 0,12 litra; 0,04 mola / 0,12 litra = 0,333 mola na liter.
Določite Kb konjugirane baze (ali Ka, če je konjugirana kislina). Ne pozabite, da je konjugirana baza vrsta, ki nastane, ko odstranite vse protone iz kisline, medtem ko je konjugirana kislina vrsta, ki nastane, ko darovate protone bazi. Posledično bo na 2. ekvivalentni točki diprotna kislina (na primer oksalna kislina) popolnoma deprotonirana in njen Kb bo enak 1 x 10 ^ -14 / drugi Ka za oksalno kislino. Za osnovo bo Ka na drugi točki enakovrednosti enak 1 x 10 ^ -14 / drugi Kb za diprotično osnovo. Na primer, analit je bila oksalna kislina. Njegova Ka je 5,4 x 10 ^ -5. 1 x 10 ^ -14 delite s 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. To je Kb za popolnoma deprotonirano obliko oksalne kisline, oksalatnega iona.
Enačbo konstante nastavite v naslednji obliki: Kb = ([OH -] [konjugirana kislina]) / [konjugirana baza]. Kvadratne naramnice predstavljajo koncentracijo.
Nadomestite x ^ 2 za dva člana na vrhu v enačbi in reši za x kot je prikazano: Kb = x ^ 2 / [konjugirana osnova]. Koncentracija natrijevega oksalata je bila na primer 0,333 mola / L, njegova Kb pa 1,852 x 10 ^ -10. Ko so te vrednosti priključene, dobimo naslednji izračun: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Pomnožite obe strani enačbe z 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Vzemimo kvadratni koren obeh strani, da rešimo za x: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Tako dobimo naslednje: x = 7,85 x 10 ^ -6. To je koncentracija hidroksidnih ionov v raztopini.
Pretvorimo iz koncentracije hidroksidnega iona ali vodikovega iona v pH. Če imate koncentracijo vodikovih ionov, vzamete le negativni log, da pretvorite v pH. Če imate koncentracijo hidroksidnih ionov, vzemite negativni log in odštejte svoj odgovor od 14, da poiščete pH. Ugotovljena koncentracija je bila na primer 7,85 x 10 ^ -6 molov na liter hidroksidnih ionov: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, torej -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Odštejte svoj odgovor od 14. Na primer 14 - 5,105 = 8,90. PH na drugi ekvivalentni točki je 8,90.
Stvari, ki jih boste potrebovali
- Svinčnik
- Papir
- Kalkulator
Nasveti
Ta izračun ni upošteval avtoionizacije vode, ki lahko postane dejavnik zelo razredčenih raztopin šibkih baz ali kislin. Kljub temu je za te namene dobra ocena in odgovor, ki ga boste pričakovali za tovrstne težave.