วิธีแก้ปัญหาการไทเทรต

ตรวจสอบว่าสารที่วิเคราะห์ (สารเคมีที่ละลายในสารละลาย) และไทแทรนต์ (สารเคมีที่เติมเพื่อทำให้ตัวถูกละลาย) เป็นกรดหรือเบสแก่ กรดเป็นสารที่ให้โปรตอนในขณะที่เบสเป็นสารที่รับโปรตอน หากตัวถูกละลายเป็นเบส ไทแทรนต์จะเป็นกรดและในทางกลับกัน กรดไฮโดรคลอริก, กรดไนตริก, กรดซัลฟิวริก, กรดเปอร์คลอริก, กรดไฮโดรโบรมและกรดไฮโดรไอโอดิกเป็นเรื่องธรรมดา กรดแก่ ในขณะที่ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม แคลเซียม สตรอนเทียม และแบเรียมไฮดรอกไซด์เป็นเบสแก่ สำหรับรายการกรดและเบสทั่วไป โปรดดูที่ลิงค์ในส่วนแหล่งข้อมูล

พิจารณาว่าผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาการไทเทรตจะเป็นเกลือที่เป็นกลางหรือเกลือที่เป็นเบส/กรด เมื่อเบสแก่และกรดแก่ทำปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์จะเป็นเกลือที่เป็นกลาง (เกลือที่มีค่า pH 7) ปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรคลอริกกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ทำให้เกิดโซเดียมคลอไรด์ซึ่งไม่เป็นเบสหรือกรด อย่างไรก็ตาม กรดแก่ที่ทำปฏิกิริยากับเบสอ่อนจะทำให้เกิดเกลือที่เป็นกรด ในขณะที่เบสแก่ที่ทำปฏิกิริยากับกรดอ่อนจะทำให้เกิดเกลือที่เป็นเบส การไทเทรตแทบจะไม่เคยดำเนินการร่วมกับกรดอ่อนและเบสอ่อน เนื่องจากจะหาจุดสมมูลสำหรับการไทเทรตประเภทนี้ได้ยากขึ้น

เขียนสิ่งที่คุณรู้และค้นหาว่าปัญหานั้นต้องการอะไร โดยปกติปัญหาการบ้านหรือการทดสอบประเภทนี้จะให้ข้อมูลระบุตัวตนของไทแทรนต์และสารวิเคราะห์ ปริมาตรของสารที่วิเคราะห์ และความเข้มข้นของไทแทรนต์ ปัญหาอาจทำให้คุณมีปริมาณของไทแทรนต์ที่จำเป็นในการบรรลุความเท่าเทียมกัน (จุดที่ตัวถูกละลายทั้งหมดถูกทำให้เป็นกลาง) และขอให้คุณหาค่า pH ที่ ความสมมูลและความเข้มข้นของสารละลายดั้งเดิม หรืออาจทำให้คุณมีความเข้มข้นของทั้งไทแทรนต์และตัวถูกละลาย จากนั้นขอให้คุณหาค่า pH ในแต่ละขั้นตอนของ ปฏิกิริยา ปัญหาแต่ละประเภทจะต้องใช้กลยุทธ์ที่แตกต่างกัน

เขียนสมการเคมีที่สมดุลสำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส (โดยปกติแล้วจะมอบให้คุณในปัญหาด้วย) กำหนดอัตราส่วนของสารตั้งต้นโดยใช้สมการทางเคมี กล่าวคือ ต้องใช้โมเลกุลของสารเคมีกี่โมเลกุลในการทำปฏิกิริยากับอีกโมเลกุลหนึ่ง

ใช้ข้อมูลที่คุณได้รับเพื่อคำนวณ pH ในแต่ละขั้นตอนของปฏิกิริยา ถ้าปัญหาขอให้คุณทำ (ถ้าไม่ใช่ ให้ข้ามขั้นตอนนี้และไปยังขั้นตอนที่ 6) ขึ้นอยู่กับข้อมูลเฉพาะตัวของสารที่วิเคราะห์และไทแทรนต์ มีความเป็นไปได้สี่ประการ

1) หากสารที่วิเคราะห์เป็นกรดแก่และไทแทรนต์เป็นเบสแก่ ค่า pH เป็นเพียงค่าลบของความเข้มข้นของสารที่วิเคราะห์ ในการหาความเข้มข้นของสารที่วิเคราะห์ ให้ลบจำนวนโมลของไทแทรนต์ที่เพิ่มจนถึงจุดนี้ จากนั้นหารด้วยปริมาตรทั้งหมด (ปริมาตรเริ่มต้นของสารที่วิเคราะห์ + ปริมาตรของไทแทรนต์ที่เพิ่ม)

2) หากสารที่วิเคราะห์เป็นเบสแก่และไทแทรนต์เป็นกรดแก่ ขั้นตอนที่คุณปฏิบัติตามจะเหมือนกัน เช่นเดียวกับใน (1) ยกเว้นว่าบันทึกเชิงลบของความเข้มข้นของสารวิเคราะห์จะให้ pOH แทน พีเอช ในการแปลง pOH เป็น pH ให้ลบออกจาก 14

3) หากสารที่วิเคราะห์เป็นกรดอ่อนและไทแทรนต์เป็นเบสแก่ ให้ใช้สมการเฮนเดอร์สัน-ฮัสเซลบาลช์ pH = pKa + log ( [ความเข้มข้นของเบสคอนจูเกต] / ความเข้มข้นของกรดอ่อนที่เหลือ ) ปริมาณคอนจูเกตเบสเท่ากับปริมาณไทแทรนต์ที่คุณเพิ่มจนถึงตอนนี้ หารด้วยปริมาตรทั้งหมดเพื่อหาความเข้มข้น ค่า pKa สำหรับกรดอ่อนจำนวนมากแสดงอยู่ในตารางที่เชื่อมโยงกับส่วนทรัพยากร

4) หากสารที่วิเคราะห์เป็นเบสอ่อนและไทแทรนต์เป็นกรดแก่ ให้ใช้รูปแบบอื่นของ สมการ Henderson-Hasselbalch, pOH = pKb + log ( [ความเข้มข้นของกรดคอนจูเกต] / เบสอ่อนที่เหลือ ความเข้มข้น ). จากนั้นแปลงจาก pOH เป็น pH โดยลบออกจาก 14

หาค่า pH ที่เท่ากันหากปัญหาขอให้คุณทำเช่นนั้น สำหรับกรดแก่ที่จับคู่กับเบสแก่ pH ที่สมมูลเท่ากับ 7 สำหรับไทแทรนต์กรดแก่และสารวิเคราะห์เบสอ่อน ให้นำจำนวนโมลของเบสอ่อนที่มีอยู่เดิมมาหารด้วยปริมาตรรวมใหม่ (ปริมาตรของสารที่วิเคราะห์เดิม + ปริมาตรของไทแทรนต์ที่เติมเข้าไปเพื่อให้ได้ค่าสมมูล) เพื่อหาความเข้มข้น จากนั้นจึงนำบันทึกเชิงลบของสิ่งนี้ ความเข้มข้น ขั้นตอนสำหรับไทแทรนต์เบสแก่ที่มีสารวิเคราะห์ที่เป็นกรดอ่อนจะเหมือนกัน ยกเว้นว่าเมื่อคุณทำไปแล้ว บันทึกลบ คุณจะมี pOH มากกว่า pH ดังนั้นคุณต้องแปลงเป็น pH โดยลบออกจาก 14.

ค้นหาความเข้มข้นเดิมของตัววิเคราะห์หากปัญหาขอให้คุณทำ ปริมาตรของไทแทรนต์ที่เติมเพื่อให้ได้ค่าสมมูลคูณด้วยโมลาริตีหรือความเข้มข้นของไทแทรนต์จะทำให้คุณมีจำนวนโมลของไทแทรนต์ที่เติม จำนวนโมลของไทแทรนต์ที่เติม คูณด้วยอัตราส่วนระหว่างสารตั้งต้นที่คุณพบในขั้นตอนที่ 4 เท่ากับจำนวนโมลของสารที่วิเคราะห์ที่มีอยู่เดิม หารจำนวนโมลของสารที่วิเคราะห์ด้วยปริมาตรดั้งเดิมของสารที่วิเคราะห์เพื่อหาความเข้มข้นของสารที่วิเคราะห์

• ขั้นตอนนี้สมมติอัตราส่วน 1 ต่อ 1 ระหว่างกรดและเบสในปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นปัญหาที่คุณจะเห็นในแบบทดสอบเคมีทั่วไป

• เมื่อค้นหาความเข้มข้นที่หรือก่อนค่าสมมูล ให้พิจารณาปริมาตรของไทแทรนต์ที่คุณเพิ่มเข้าไปด้วย