Περιεχόμενο
Ένας κοινός τύπος πειράματος χημείας που ονομάζεται τιτλοδότηση καθορίζει τη συγκέντρωση μιας ουσίας που διαλύεται σε ένα διάλυμα. Οι τιτλοδοτήσεις με βάση την οξύτητα, στις οποίες ένα οξύ και μια βάση εξουδετερώνουν η μία την άλλη, είναι το πιο κοινό είδος. Το σημείο στο οποίο έχει εξουδετερωθεί όλο το οξύ ή η βάση στον αναλύτη (το διάλυμα που αναλύεται) ονομάζεται σημείο ισοδυναμίας. ανάλογα με το οξύ ή τη βάση στον αναλύτη, ορισμένες τιτλοποιήσεις θα έχουν επίσης ένα δεύτερο σημείο ισοδυναμίας. Μπορείτε να υπολογίσετε εύκολα το pH του διαλύματος στο δεύτερο σημείο ισοδυναμίας.
Προσδιορίστε αν υπάρχει οξύ ή βάση στην αναλυόμενη ουσία, ποιο είδος οξέος ή βάσης υπήρχε και πόσο από αυτό ήταν παρόν. Αν εργάζεστε σε αυτή την ερώτηση για μια εργασία στο σπίτι, οι πληροφορίες θα σας δοθούν. Εάν, από την άλλη πλευρά, έχετε κάνει μια τιτλοδότηση στο εργαστήριο, θα έχετε συγκεντρώσει τις πληροφορίες καθώς πραγματοποιήσατε την τιτλοδότηση.
Θυμηθείτε ότι τα διροτικά οξέα ή βάσεις (οξέα / βάσεις που μπορούν να δώσουν ή να δεχθούν περισσότερα από ένα ιόντα υδρογόνου) είναι αυτά που θα έχουν τα δευτερεύοντα σημεία ισοδυναμίας. Θυμηθείτε επίσης ότι Ka1 είναι η σταθερά ισορροπίας (λόγος προϊόντων προς αντιδραστήρια) για την πρώτη δωρεά πρωτονίων, ενώ το Ka2 είναι η σταθερά ισορροπίας για τη δεύτερη δωρεά πρωτονίων. Αναζητήστε το Ka2 για το οξύ ή τη βάση σας σε έναν πίνακα αναφοράς ή σε απευθείας σύνδεση (βλ. Πόρων).
Προσδιορίστε την ποσότητα συζευγμένου οξέος ή βάσης στον αναλύτη σας. Αυτό θα είναι ισοδύναμο με την ποσότητα του οξέος ή της βάσης που υπήρχε αρχικά. Πολλαπλασιάστε την αρχική συγκέντρωση του αναλύτη με τον όγκο του. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι ξεκινάτε με 40 mL 1 μοριακού οξαλικού οξέος. Μετατρέψτε τη συγκέντρωση σε χιλιοστόλιτρα διαιρώντας κατά 1000, κατόπιν πολλαπλασιάζοντας τον όγκο αυτό με τη συγκέντρωσή του. Αυτό θα σας δώσει τον αριθμό των γραμμομορίων οξαλικού οξέος που υπήρχαν αρχικά: (40/1000) χ 1 = 0,04. Υπάρχουν 0,04 γραμμομόρια οξαλικού οξέος.
Λάβετε τον όγκο του τίτλου (το χημικό που προσθέσατε κατά τη διάρκεια της τιτλοποίησης) για να εξουδετερώσετε την αναλυόμενη ουσία οξέος ή βάσης και να την προσθέσετε στον όγκο του αναλύτη που υπήρχε αρχικά. Αυτό θα σας δώσει τον τελικό τόμο σας. Για παράδειγμα, υποθέστε ότι για να φτάσετε στη δεύτερη ισοδυναμία, 80 mL 1 γραμμομοριακού ΝαΟΗ προστέθηκαν σε 40 mL 1 μοριακού οξαλικού οξέος. Ο υπολογισμός θα είναι 80 mL titrant + 40 mL analyte = 120 mL τελικός όγκος.
Διαχωρίστε τον αριθμό των γραμμομορίων οξέος ή βάσης που υπήρχαν αρχικά στην αναλυόμενη ουσία από τον τελικό όγκο. Αυτό θα σας δώσει την τελική συγκέντρωση του συζευγμένου οξέος ή βάσης. Για παράδειγμα, 120 mL ήταν ο τελικός όγκος και αρχικά υπήρχαν 0,04 moles. Μετατρέψτε το mL σε λίτρα και διαιρέστε τον αριθμό γραμμομορίων ανά τον αριθμό των λίτρων: 120/1000 = 0,12 λίτρα. 0,04 moles / 0,12 λίτρα = 0,333 moles ανά λίτρο.
Προσδιορίστε το Kb της συζυγούς βάσης (ή το Ka εάν είναι συζυγές οξύ). Θυμηθείτε ότι η συζευγμένη βάση είναι το είδος που σχηματίζεται όταν αφαιρείτε όλα τα πρωτόνια από ένα οξύ, ενώ το συζευγμένο οξύ είναι το είδος που σχηματίζεται όταν δίνεις πρωτόνια σε μια βάση. Συνεπώς, στο 2ο σημείο ισοδυναμίας, το διπροτικό οξύ (οξαλικό οξύ, για παράδειγμα) θα έχει αποπρωτονιωθεί πλήρως και το Kb του θα είναι ίσο με 1 χ 10-14 / το δεύτερο Ka για οξαλικό οξύ. Για μια βάση, το Ka στο δεύτερο σημείο ισοδυναμίας θα είναι ίσο με 1 x 10 ^ -14 / το δεύτερο Kb για τη διπρωτική βάση. Για παράδειγμα, το οξαλικό οξύ ήταν ο αναλύτης. Το Ka του είναι 5,4 x 10 ^ -5. Χωρίστε 1 x 10 ^ -14 με 5,4 χ 10-5: (1 χ 10 ^ -14) / (5,4 χ 10 ^ -5) = 1,852 χ 10 ^ -10. Αυτό είναι το Kb για την εντελώς αποπρωτονιωμένη μορφή οξαλικού οξέος, το οξαλικό ιόν.
Ρυθμίστε μια σταθερά ισορροπίας στην ακόλουθη μορφή: Kb = () /. Τα τετράγωνα τιράντες αντιπροσωπεύουν συγκέντρωση.
Αντικαταστήστε το x ^ 2 για τους δύο όρους στην κορυφή της εξίσωσης και λύστε το για το x όπως φαίνεται στην εικόνα: Kb = x ^ 2 /. Για παράδειγμα, η συγκέντρωση του οξαλικού νατρίου ήταν 0.333 moles / L και το Kb ήταν 1.852 χ 10-110. Όταν αυτές οι τιμές είναι συνδεδεμένες, αποδίδει τον ακόλουθο υπολογισμό: 1.852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0.333. Πολλαπλασιάστε και τις δύο πλευρές της εξίσωσης κατά 0.333: 0.333 x (1.852 x 10 ^ -10) = x ^ 2. 6.167 χ 10 ^ -11 = χ ^ 2. Πάρτε την τετραγωνική ρίζα και των δύο πλευρών για να λύσετε το x: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Αυτό αποδίδει τα ακόλουθα: χ = 7,85 χ 10 ^ -6. Αυτή είναι η συγκέντρωση ιόντων υδροξειδίου στο διάλυμα.
Μετατρέψτε από συγκέντρωση ιόντος υδροξειδίου ή ιόντος υδρογόνου σε ρΗ. Εάν έχετε συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου, παίρνετε ακριβώς το αρνητικό ημερολόγιο για να μετατρέψετε σε ρΗ. Αν έχετε συγκέντρωση ιόντων υδροξειδίου, πάρτε το αρνητικό ημερολόγιο και στη συνέχεια αφαιρέστε την απάντησή σας από το 14 για να βρείτε το pH. Για παράδειγμα, η συγκέντρωση που βρέθηκε ήταν 7,85 χ 10 ^ -6 moles ανά λίτρο ιόντων υδροξειδίου: log 7,85 χ 10 ^ -6 = -5,105, ως εκ τούτου, -log 7,85 χ 10 ^ -6 = 5,105.
Αφαιρέστε την απάντησή σας από 14. Για παράδειγμα, 14 - 5.105 = 8.90. Το ρΗ στο δεύτερο σημείο ισοδυναμίας είναι 8,90.