Quando chimici bisogno di trovare la concentrazione di una sostanza disciolta in una soluzione, spesso utilizzano una tecnica chiamata titolazione. Con l'aggiunta di una sostanza chimica che reagisce con il soluto fino a quando tutti del soluto è stato neutralizzato, il chimico può determinare quanto era originariamente presente..--e quindi la concentrazione della soluzione. Problemi di titolazione con acidi e basi sono comuni assegnazioni su compiti e test nella classe di chimica.
Istruzioni
• Determinare se l'analita (il prodotto chimico disciolto nella soluzione) e il titolante (il prodotto chimico aggiunto per neutralizzare il soluto) sono forti acidi o basi. Un acido è una sostanza che dà via protoni, mentre una base è una sostanza che si occupa di protoni. Se il soluto è una base, è necessario che la soluzione titolata sarà un acido e viceversa. Acido cloridrico, acido nitrico, acido solforico, acido perclorico, acido bromidrico e acido iodidrico sono i comuni acidi forti, mentre litio, sodio, potassio, rubidio, calcio, stronzio e bario idrossidi sono basi forti. Per un elenco di acidi e basi comuni, vedere il link nella sezione risorse.
• Determinare se il prodotto della reazione di titolazione sarà un sale neutro o un sale acido/base. Quando una base forte e un forte reagire acido, il prodotto è un sale neutro (un sale con pH 7); la reazione tra acido cloridrico e idrossido di sodio, ad esempio, produce il cloruro di sodio, che non è né base né acida. Un acido forte reagisce con una base debole, tuttavia, produce un sale di acido, mentre una forte base reagendo con un acido debole produce un sale di base. Titolazioni quasi mai vengono eseguite con una combinazione di un acido debole e una base debole, perché sarebbe più difficile trovare il punto di equivalenza per questo tipo di titolazione.
• Annotare ciò che sai e capire quello che chiede il problema. Di solito un problema a casa o test di questo tipo vi darà le identità del titolante e analita, il volume dell'analita e la concentrazione del titolante. Il problema potrebbe darvi la quantità di soluzione titolata necessaria per raggiungere l'equivalenza (il punto dove è stato neutralizzato tutti il soluto) e vi chiedo di trovare il pH alla equivalenza e la concentrazione della soluzione originale, o si potrebbe darvi la concentrazione del titolante e soluto poi chiederà di trovare il pH in ogni fase della reazione. Ogni tipo di problema richiederà una strategia diversa.
• Scrivere l'equazione chimica bilanciata per la reazione tra l'acido e la base (questo sarà in genere essere dato a voi nel problema pure). Determinare il rapporto dei reagenti usando l'equazione chimica, cioè quante molecole di una sostanza chimica sono necessari per reagire con una molecola di altro.
• Utilizzare i dati che hai dato a calcolare il pH ad ogni passo della reazione se il problema ti chiede di farlo (in caso contrario, saltare questo passaggio e procedere al passaggio 6). A seconda l'identità dell'analita e titolante, ci sono quattro possibilità.
1) se l'analita è un acido forte e il titolante è una base forte, il pH è solo il log negativo della concentrazione dell'analita. Per trovare la concentrazione dell'analita, sottrarre il numero di moli di titolante aggiunti fino a questo punto, poi dividere per il totale volume (volume iniziale dell'analita) + volume di titolante aggiunto.
2) se l'analita è una base forte e il titolante è un acido forte, i passi che potete seguire sono le stesse (1) salvo che il log negativo della concentrazione dell'analita, che vi darà il pOH invece di pH. Per convertire pOH pH, sottrarre 14.
3) se l'analita è un acido debole e il titolante è una base forte, utilizzare l'equazione di Henderson-Hasselbalch, pH = pKa + log ([coniugato concentrazione base] / rimanente debole concentrazione acida). La quantità della base coniugata è uguale alla quantità di titolante che hai aggiunto finora; dividerlo per volume totale di trovare concentrazione. I valori di pKa per molti acidi deboli sono elencati nella tabella collegata a nella sezione risorse.
4) se l'analita è una base debole e il titolante è un acido forte, utilizzare l'altra forma dell'equazione di Henderson-Hasselbalch, pOH = pKb + log ([coniugato concentrazione acida] / rimanente concentrazione base debole). Quindi convertire da pOH a pH sottraendo dal 14.
• Trovare il pH alla equivalenza se il problema ti chiede di farlo. Per un acido forte, accoppiato con una base forte, il pH alla equivalenza è 7. Per una soluzione titolata di acido forte e base debole analita, prendere il numero di moli di base debole originariamente presenti e dividere per il nuovo volume totale (volume originale dell'analita) + volume di titolante aggiunto raggiungere equivalenza a trovare concentrazione, poi prendere il negativo accedere di questa concentrazione. La procedura per una forte base titolante con un analita acido debole è lo stesso, tranne per il fatto che una volta che hai preso il registro negativo che avrai il pOH, piuttosto che il pH, quindi è necessario convertirlo in pH sottraendo 14.
• Trovare la concentrazione dell'analita originale se il problema ti chiede di farlo. Il volume di titolante aggiunto raggiungere equivalenza moltiplicato la molarità o concentrazione del titolante vi darà il numero di moli di titolante aggiunto. Il numero di moli di titolante aggiunto, moltiplicato per il rapporto tra i reagenti che hai trovato nel passaggio 4, è uguale al numero di moli di analita originariamente presente. Dividere il numero di moli di analita per volume originale dell'analita per trovare la concentrazione dell'analita.
Consigli & Avvertenze
- Questa procedura si presuppone un rapporto di 1 a 1 tra acido e base nella reazione di neutralizzazione--che in genere è il tipo di problema che si vedrà su un quiz di chimica generale.
- Quando trovare concentrazioni prima equivalenza o, prendere il volume di titolante che aggiunti in considerazione.