Sisältö
Yleinen kemiallinen koe, nimeltään titraus, määrittää liuokseen liuenneen aineen pitoisuuden. Happo-emäs-titraukset, joissa happo ja emäs neutraloivat toisiaan, ovat yleisimpiä tyyppejä. Kohta, jossa kaikki analyytin (analysoitava liuos) happo tai emäs on neutraloitunut, kutsutaan ekvivalenttipisteeksi; riippuen analyytin haposta tai emäksestä, joillakin titrauksilla on myös toinen vastaavuuspiste. Voit laskea liuoksen pH: n toisessa vastaavuuspisteessä helposti.
Määritä, oliko happea tai emästä läsnä analyytissä, millaista happoa tai emästä oli läsnä ja kuinka paljon sitä oli läsnä. Jos työskentelet tämän kysymyksen kanssa kotitehtävänä, tiedot sinulle annetaan. Jos toisaalta olet juuri tehnyt titrauksen laboratoriossa, olet kerännyt tiedot suorittamalla titrauksen.
Muista, että diproottiset hapot tai emäkset (hapot / emäkset, jotka voivat luovuttaa tai hyväksyä useamman kuin yhden vetyionin) ovat sellaisia, joilla on toiset vastaavuuspisteet. Muista myös, että Ka1 on tasapainotila (tuotteiden ja reagenssien suhde) ensimmäiselle protonin luovutukselle, kun taas Ka2 on tasapainotila toiselle protonin luovutukselle. Etsi happea tai emästä Ka2: sta viite- tai online-taulukosta (katso Resurssit).
Määritä konjugaattihapon tai emäksen määrä analyytissä. Tämä vastaa alun perin läsnä olevan hapon tai emäksen määrää. Kerro alkuperäinen analyytin pitoisuus sen tilavuudella. Oletetaan esimerkiksi, että aloitat 40 ml: lla 1-molaarista oksaalihappoa. Muunna konsentraatio millilitraksi jakamalla 1000: lla, kerro sitten tämä tilavuus sen konsentraatiolla. Tämä antaa sinulle alun perin läsnä olevan oksaalihapon moolimäärä: (40/1000) x 1 = 0,04. Läsnä on 0,04 moolia oksaalihappoa.
Ota titrantin tilavuus (titrauksen aikana lisäämäsi kemikaali) hapon tai emäksen analyytin neutraloimiseksi ja lisää se alun perin läsnä olevan analyytin tilavuuteen. Tämä antaa sinulle lopullisen äänenvoimakkuutesi. Oletetaan esimerkiksi, että toisen ekvivalenssin saavuttamiseksi lisättiin 80 ml 1-molaarista NaOH: ta 40 ml: aan 1-molaarista oksaalihappoa. Laskelma on 80 ml titranttia + 40 ml analyyttia = 120 ml lopullinen tilavuus.
Jaa analyyteissäsi alun perin läsnä olleen hapon tai emäksen moolimäärä lopullisella tilavuudella. Tämä antaa sinulle konjugaattihapon tai emäksen lopullisen pitoisuuden. Esimerkiksi 120 ml oli lopullinen tilavuus ja 0,04 moolia oli alun perin läsnä. Muunna ml litroiksi ja jaa moolien lukumäärä litrojen lukumäärällä: 120/1000 = 0,12 litraa; 0,04 moolia / 0,12 litraa = 0,333 moolia litrassa.
Määritä konjugoidun emäksen Kb (tai Ka, jos se on konjugaattihappo). Muista, että konjugaattiemäs on laji, joka muodostuu, kun poistat kaikki protonit haposta, kun taas konjugaattihappo on laji, joka muodostuu, kun luovutat protoneja emäkselle. Tämän seurauksena, toisessa vastaavuuspisteessä, diproottinen happo (esimerkiksi oksaalihappo) on deprotonoitu kokonaan ja sen Kb on yhtä suuri kuin 1 x 10 ^ -14 / toinen Ka oksaalihapolle. Emäkselle Ka toisessa vastaavuuspisteessä on yhtä suuri kuin 1 x 10 ^ -14 / toinen Kb diproottiselle emäkselle. Esimerkiksi oksaalihappo oli analyytti. Sen Ka on 5,4 x 10 ^ -5. Jaa 1 x 10 ^ -14 5,4 x 10 ^ -5: llä (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. Tämä on Kb täysin oksaalihapon, protonatoitumattoman muodon, oksalaatti-ionin, suhteen.
Aseta tasapainovakioyhtälö seuraavassa muodossa: Kb = () /. Nelikulmaiset aukot edustavat keskittymistä.
Korvaa x ^ 2 kahdella yhtälön päällä olevalla termillä ja ratkaise x: lla kuvan osoittamalla tavalla: Kb = x ^ 2 /. Esimerkiksi natriumoksalaatin konsentraatio oli 0,333 moolia / l, ja sen Kb oli 1,852 x 10 ^ -10. Kun nämä arvot on kytketty, se tuottaa seuraavan laskelman: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Kerro yhtälön molemmat puolet 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Ota molempien puolien neliöjuuri ratkaistaksesi x: lle: (6,167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Tämä tuottaa seuraavan: x = 7,85 x 10 ^ -6. Tämä on hydroksidi-ionien konsentraatio liuoksessa.
Muunna hydroksidi- tai vetyionipitoisuudesta pH: ksi. Jos sinulla on vetyionipitoisuus, otat vain negatiivisen lokin muuntaaksesi pH: ksi. Jos pitoisuutena on hydroksidionia, ota negatiivinen log ja vähennä vastaus arvosta 14, jotta löydät pH: n. Esimerkiksi havaittu konsentraatio oli 7,85 x 10 ^ -6 moolia litrassa hydroksidi-ioneja: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, siis -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Vähennä vastauksesi luvusta 14. Esimerkiksi 14 - 5.105 = 8.90. PH toisessa vastaavuuspisteessä on 8,90.