Titrasyon adı verilen yaygın bir kimya deneyi türü, bir çözeltide çözünmüş bir maddenin konsantrasyonunu belirler. Bir asit ve bir bazın birbirini nötralize ettiği asit-baz titrasyonları en yaygın türdür. Analitteki (analiz edilen çözelti) tüm asit veya bazın nötralize edildiği noktaya eşdeğerlik noktası denir; analitteki asit veya baza bağlı olarak, bazı titrasyonlar da ikinci bir eşdeğerlik noktasına sahip olacaktır. Çözeltinin pH'ını ikinci eşdeğerlik noktasında kolayca hesaplayabilirsiniz.
Analitte asit veya baz olup olmadığını, hangi tür asit veya bazın mevcut olduğunu ve ne kadarının mevcut olduğunu belirleyin. Bir ev ödevi için bu soru üzerinde çalışıyorsanız, bilgi size verilecektir. Öte yandan, laboratuvarda yeni bir titrasyon yaptıysanız, titrasyon gerçekleştirirken bilgileri toplamış olacaksınız.
Diprotik asitler veya bazların (birden fazla hidrojen iyonu bağışlayabilen veya kabul edebilen asitler/bazlar) ikinci eşdeğerlik noktalarına sahip olacak türler olduğunu unutmayın. Ka1'in birinci proton bağışı için denge sabiti (ürünlerin reaktanlara oranı), Ka2'nin ikinci proton bağışı için denge sabiti olduğunu da hatırlayın. Bir referans metninde veya çevrimiçi tabloda asit veya baz için Ka2'ye bakın (bkz. Kaynaklar).
Analitinizdeki konjugat asit veya baz miktarını belirleyin. Bu, başlangıçta mevcut olan asit veya baz miktarına eşdeğer olacaktır. Orijinal analit konsantrasyonunu hacmiyle çarpın. Örneğin, 40 mL 1 molar oksalik asitle başladığınızı varsayalım. 1000'e bölerek konsantrasyonu mililitreye dönüştürün, ardından bu hacmi konsantrasyonuyla çarpın. Bu size başlangıçta mevcut olan oksalik asit mol sayısını verecektir: (40/1000) x 1= 0.04. 0.04 mol oksalik asit mevcuttur.
Asit veya baz analiti nötralize etmek için titrant hacmini (titrasyon sırasında eklediğiniz kimyasal) alın ve orijinal olarak mevcut analitin hacmine ekleyin. Bu size son hacminizi verecektir. Örneğin, ikinci eşdeğerliğe ulaşmak için 40 mL 1 molar oksalik aside 80 mL 1 molar NaOH eklendiğini varsayalım. Hesaplama 80 mL titrant + 40 mL analit = 120 mL nihai hacim olacaktır.
Analitinizde orijinal olarak bulunan asit veya bazın mol sayısını nihai hacme bölün. Bu size konjuge asit veya bazın son konsantrasyonunu verecektir. Örneğin, 120 mL son hacimdi ve başlangıçta 0.04 mol mevcuttu. mL'yi litreye çevirin ve mol sayısını litre sayısına bölün: 120/1000 = 0.12 litre; 0.04 mol/0.12 litre = litre başına 0.333 mol.
Eşlenik bazın Kb'sini (ya da eşlenik asit ise Ka'yı) belirleyin. Eşlenik bazın, bir asitten tüm protonları çıkardığınızda oluşan tür olduğunu, eşlenik asidin ise bir baza proton verdiğinizde oluşan tür olduğunu unutmayın. Sonuç olarak, 2. eşdeğerlik noktasında, diprotik asit (örneğin oksalik asit) tamamen protondan arındırılmış olacak ve Kb'si oksalik asit için 1 x 10^-14/ikinci Ka'ya eşit olacaktır. Bir baz için, ikinci eşdeğerlik noktasındaki Ka, diprotik baz için 1 x 10^-14/ikinci Kb'ye eşit olacaktır. Örneğin, analit oksalik asitti. Ka'sı 5.4 x 10^-5'tir. 1 x 10^-14'ü 5,4 x 10^-5'e bölün: (1 x 10^-14)/(5.4 x 10^-5) = 1.852 x 10^-10. Bu, oksalik asidin tamamen protonsuzlaştırılmış formu olan oksalat iyonu için Kb'dir.
Aşağıdaki biçimde bir denge sabiti denklemi kurun: Kb = ([OH-][konjugat asit])/[eşlenik baz]. Köşeli parantezler konsantrasyonu temsil eder.
Denklemin üst kısmındaki iki terim için x^2'yi yerine koyun ve x için çöz gösterildiği gibi: Kb = x^2/[eşlenik taban]. Örneğin, sodyum oksalat konsantrasyonu 0.333 mol/L ve Kb'si 1.852 x 10^-10 idi. Bu değerler takıldığında, aşağıdaki hesaplamayı verir: 1.852 x 10^-10 = x^2/0.333. Denklemin her iki tarafını da 0.333 ile çarpın: 0.333 x (1.852 x 10^-10) = x^2; 6.167 x 10^-11 = x^2. x'i bulmak için her iki tarafın karekökünü alın: (6.167 x 10^-11)^1/2 = x. Bu, aşağıdakileri verir: x = 7.85 x 10^-6. Bu, çözeltideki hidroksit iyonlarının konsantrasyonudur.
Hidroksit iyonu veya hidrojen iyonu konsantrasyonundan pH'a dönüştürün. Hidrojen iyon konsantrasyonunuz varsa, pH'a dönüştürmek için negatif günlüğü almanız yeterlidir. Hidroksit iyon konsantrasyonunuz varsa, negatif günlüğü alın ve pH'ı bulmak için cevabınızı 14'ten çıkarın. Örneğin, bulunan konsantrasyon, hidroksit iyonlarının litresi başına 7.85 x 10^-6 mol idi: log 7.85 x 10^-6 = -5.105, bu nedenle, -log 7.85 x 10^-6 = 5.105.
Cevabınızı 14'ten çıkarın. Örneğin, 14 - 5.105 = 8.90. İkinci eşdeğerlik noktasındaki pH 8.90'dır.
İhtiyacınız Olan Şeyler
- Kalem
- Kağıt
- Hesap makinesi
İpuçları
Bu hesaplama, zayıf bazların veya asitlerin çok seyreltik çözeltilerinde bir faktör olabilen suyun kendi kendine iyonlaşmasını hesaba katmamıştır. Bununla birlikte, bu amaçlar için iyi bir tahmindir ve bu tür bir sorun için vermeniz beklenen yanıt türüdür.