Sisu
Levinud keemiakatse tüüp, mida nimetatakse tiitrimiseks, määrab lahuses lahustunud aine kontsentratsiooni. Kõige tavalisemad on happe-aluse tiitrimised, milles hape ja alus neutraliseerivad üksteist. Punkti, kus kogu analüüdi (analüüsitava lahuse) hape või alus on neutraliseeritud, nimetatakse ekvivalentsuspunktiks; sõltuvalt analüüsitavas happes või aluses on mõnel tiitrimisel ka teine ekvivalentsuspunkt. Lahuse pH saab teises ekvivalentsipunktis hõlpsalt välja arvutada.
Määrake, kas analüüdis oli hapet või alust, millist hapet või alust see sisaldas ja kui palju seda oli. Kui töötate selle küsimusega kodutöö ülesande kallal, antakse teile teave. Kui teisest küljest olete just laboris tiitrimise teinud, olete tiitrimise ajal selle teabe kogunud.
Pidage meeles, et diprootilised happed või alused (happed / alused, mis võivad annetada või vastu võtta rohkem kui ühte vesinikiooni) on sellised, millel on teine ekvivalentsuspunkt. Samuti tuletage meelde, et Ka1 on esimese prootonidoonorluse tasakaalukonstant (toodete ja reagentide suhe), samal ajal kui Ka2 on teise prootonidoonorluse tasakaalukonstant. Otsige happe või aluse Ka2 sisaldust viite- või veebitabelis (vt ressursse).
Analüüdis määrake konjugaathappe või aluse kogus. See võrdub algselt esineva happe või aluse kogusega. Korrutage analüüdi algne kontsentratsioon selle mahuga. Näiteks oletame, et alustate 40 ml 1 molaarse oblikhappega. Kontsentratsioon teisendatakse milliliitriteks jagades arvuga 1000 ja korrutades selle mahu selle kontsentratsiooniga. Nii saadakse algselt sisalduva oblikhappe moolide arv: (40/1000) x 1 = 0,04. Selles on 0,04 mooli oblikhapet.
Happe- või aluselise analüüdi neutraliseerimiseks võetakse tiitrijahus (tiitrimise ajal lisatud kemikaal) ja lisage see algselt esineva analüüdi kogusele. See annab teile oma lõpliku mahu. Näiteks oletame, et teise ekvivalentsi saavutamiseks lisati 40 ml 1 molaarsele happele 80 ml 1 molaarset NaOH. Arvutus on 80 ml tiitrit + 40 ml analüüti = 120 ml lõppmaht.
Jagage analüüsitavas algselt sisalduva happe või aluse moolide arv lõppmahuga. Nii saate konjugaathappe või aluse lõppkontsentratsiooni. Näiteks lõplik maht oli 120 ml ja algselt oli selles 0,04 mooli. Teisendage ml liitriteks ja jagage moolide arv liitrite arvuga: 120/1000 = 0,12 liitrit; 0,04 mooli / 0,12 liitrit = 0,333 mooli liitri kohta.
Määrake konjugeeritud aluse Kb (või Ka, kui see on konjugaathape). Pidage meeles, et konjugeeritud alus on liik, mis moodustub, kui eemaldate happest kõik prootonid, samal ajal kui konjugaathape on liik, mis moodustub, kui annetate alusele prootoneid. Järelikult on 2. ekvivalentsipunktis diprootne hape (näiteks oblikhape) täielikult deprotoneeritud ja selle Kb on võrdne 1 x 10 ^ -14-ga teise oksaalhappe Ka-st. Aluse jaoks on Ka teises ekvivalentsuspunktis Ka võrdne diprootilise aluse 1 x 10 ^ -14 / teise Kb-ga. Näiteks analüüt oli oblikhape. Selle Ka on 5,4 x 10 ^ -5. Jagage 1 x 10 ^ -14 5,4 x 10 ^ -5-ga: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. See on oblikhappe täielikult deprotoneeritud vormi, oksalaatiooni, Kb.
Seadke tasakaalukonstandi võrrand järgmisel kujul: Kb = () /. Ruudukujulised traksid tähistavad kontsentratsiooni.
Asenda võrrandis peal olevad kaks terminit x ^ 2 ja lahenda x korral nagu näidatud: Kb = x ^ 2 /. Näiteks naatriumoksalaadi kontsentratsioon oli 0,333 mooli / L ja selle Kb oli 1,852 x 10 ^ -10. Kui need väärtused on ühendatud, annab see järgmise arvutuse: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Korrutage võrrandi mõlemad pooled väärtusega 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Võtke x-ga lahendamiseks mõlema külje ruutjuur: (6,167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. See annab järgmise: x = 7,85 x 10 ^ -6. See on hüdroksiidioonide kontsentratsioon lahuses.
Teisendage hüdroksiidioonide või vesinikioonide kontsentratsioonist pH-ks. Kui teil on vesinikuiooni kontsentratsioon, arvutage pH-väärtuseks negatiivne log. Kui teil on hüdroksiidioonide kontsentratsioon, võtke negatiivne log ja lahutage oma vastus 14-st, et leida pH. Näiteks oli leitud kontsentratsioon 7,85 x 10 ^ -6 mooli liitri hüdroksiidioonide kohta: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, seega -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Lahutage oma vastus 14. Näiteks 14 - 5.105 = 8.90. Teises ekvivalentsuspunktis on pH 8,90.