Un tipo comune di chimica esperimento chiamato titolazione determina la concentrazione di una sostanza disciolta in una soluzione. Titolazioni acido-base, in cui un acido e una base di neutralizzare l'altro, sono il tipo più comune. Il punto in cui è stato neutralizzato tutti gli acido o base nell'analita (la soluzione analizzata) è chiamato punto di equivalenza; a seconda dell'acido o base nell'analita, alcune titolazioni avrà anche un secondo punto di equivalenza. È possibile calcolare il pH della soluzione al punto di equivalenza secondo facilmente.
Istruzioni
• Determinare se l'acido o base era presente nell'analita, che tipo di acido o base era presente, e quanto di esso era presente. Se stai lavorando su questa questione per un compito a casa, le informazioni saranno fornite a voi. Se, d'altra parte, si è appena fatto una titolazione in laboratorio, sarà aver raccolto le informazioni come è stata eseguita la titolazione.
• Ricordate che diprotici acidi o basi (acidi/basi che può donare o accettare più di uno ione di idrogeno) sono il tipo che avrà punti di equivalenza secondo. Ricordiamo inoltre che Ka1 è la costante di equilibrio (rapporto dei prodotti ai reagenti) per la prima donazione di protone, mentre Ka2 è la costante di equilibrio per la seconda donazione di protone. Cercare la Ka2 per il tuo acido o base in un testo di riferimento o un tavolo online (Vedi risorse).
• Determinare la quantità di coniugato acido o base in tuo analita. Questo sarà equivalente alla quantità di acido o base originariamente presenti. Moltiplicare la concentrazione dell'analita originale per il suo volume. Si supponga, ad esempio, che si inizia con 40 mL di acido ossalico 1 molare. Convertire la concentrazione in millilitri dividendo per 1000, quindi moltiplicare questo volume dalla sua concentrazione. Questo vi darà il numero di moli di acido ossalico originariamente presente: (40/1000) x 1 = 0,04. Ci sono 0,04 acido ossalico talpe presenti.
• Il volume di soluzione titolata (il prodotto chimico aggiunto durante la titolazione) per neutralizzare l'acido o base analita e aggiungerlo al volume dell'analita originariamente presente. Questo vi darà il vostro volume finale. Si supponga, ad esempio, che per raggiungere la seconda equivalenza, 80 mL di NaOH molare 1 è stato aggiunto a 40 mL di acido ossalico 1 molare. Il calcolo sarà titolata 80 mL + 40 mL analita = 120 mL di volume finale.
• Dividere il numero di moli di acido o base originariamente presente nella vostra analita di volume finale. Questo vi darà la concentrazione finale di coniugato acido o base. Ad esempio, 120 mL era il volume finale e 0,04 talpe erano originariamente presenti. Convertire mL in litri e dividere il numero di moli per il numero di litri: 120/1000 = 0,12 litri; 0,04 litri di talpe/0.12 = 0,333 moli per litro.
• Determinare la Kb della base coniugata (o Ka se è un acido coniugato). Ricordate che la base coniugata è la specie formate quando si rimuove tutti i protoni da un acido, mentre l'acido coniugato è la specie formate quando donare protoni a una base. Di conseguenza, al 2 ° punto di equivalenza, l'acido diprotico (acido ossalico, per esempio) sarà stato completamente deprotonato e sua Kb sarà uguale a 1 x 10 ^ -14/la seconda Ka per acido ossalico. Per una base, la Ka con il secondo punto di equivalenza sarà uguale a 1 x 10 ^ -14/la seconda Kb per la base diprotico. Ad esempio, l'acido ossalico è stato l'analita. La Ka è 5,4 x 10 ^ -5. Dividere 1 x 10 ^ -14 da 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1.852 x 10 ^ -10. Si tratta di Kb per la forma completamente deprotonated di acido ossalico, lo ione ossalato.
• Impostare un'equazione di equilibrio costante nel modulo seguente: Kb = ([OH-] [acido coniugato]) / [coniugato base]. Le parentesi quadre rappresentano la concentrazione.
• Sostituto x ^ 2 per i due termini in alto nell'equazione e risolvere per x, come illustrato: Kb = x ^ 2 / [coniugato base]. Ad esempio, la concentrazione di ossalato di sodio era 0.333 moli/L, e sua Kb era 1.852 x 10 ^ -10. Quando questi valori sono collegati, produce il seguente calcolo: 1.852 x 10 ^ -10 = x ^ 2/0,333. Moltiplicare entrambi i lati dell'equazione per x 0,333: 0,333 (1.852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6.167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Prendere la radice quadrata di entrambi i lati per risolvere per x: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Questo produce il seguente: x = 7.85 x 10 ^ -6. Questa è la concentrazione di ioni idrossido in soluzione.
• Convertire da concentrazione di ioni di idrossido o ioni idrogeno pH. Se avete la concentrazione di ioni idrogeno, basta prendere il registro negativo per convertire al pH. Se avete la concentrazione di ioni idrossido, prendere il registro negativo quindi sottrarre la tua risposta da 14 a trovare il pH. Ad esempio, la concentrazione trovata era 7.85 x 10 ^-6 moli per litro di ioni idrossido: log 7.85 x 10 ^ -6 =-5.105, quindi,-log 7.85 x 10 ^ -6 = 5.105.
• Sottrarre la risposta da 14. Ad esempio, 14-5.105 = 8,90. Il pH in corrispondenza del secondo punto di equivalenza è 8.90.
Consigli & Avvertenze
- Questo calcolo ha fatto il autoionization di acqua non tener di conto, che può diventare un fattore in soluzioni molto diluite di acidi o di basi deboli. Tuttavia, è una buona stima per questi scopi e il tipo di risposta che si potrà aspettare di dare per questo tipo di problema.