Hvordan å løse en Titrering problem

Når kjemikere behov for å finne den konsentrasjonen av et stoff oppløst i en oppløsning, de ofte bruker en teknikk som kalles titrering. Ved tilsetning av et kjemisk stoff som reagerer med det oppløste stoffet inntil alt av den oppløste substans er blitt nøytralisert, det kjemiker bestemme hvor mye opprinnelig var til stede - og følgelig konsentrasjonen av løsningen. Titrering problemer med syrer og baser er vanlige oppgaver på lekser og tester i kjemi klassen.

Bruksanvisning

1 Bestemme hvorvidt analytten (kjemisk oppløst i oppløsningen) og titrant (kjemisk tilsatt for å nøytralisere oppløst stoff) er sterke syrer eller baser. En syre er et stoff som gir bort protoner, mens en base er et stoff som tar opp protoner. Dersom det oppløste stoffet er en base, vil den titrant være en syre og vice versa. Saltsyre, salpetersyre, svovelsyre, perklorsyre, hydrobromsyre og hydrojodsyre er de vanlige sterke syrer, mens litium, natrium, kalium, rubidium, kalsium, strontium og barium-hydroksider er sterke baser. For en liste over vanlige syrer og baser, se linken i Resources.

2 Bestemme hvorvidt produktet av titreringen reaksjon vil være et nøytralt salt eller et basisk / surt salt. Når en sterk base og en sterk syre reagere, er produktet et nøytralt salt (et salt med pH 7); reaksjonen mellom saltsyre og natriumhydroksyd, for eksempel, gir natriumklorid, som verken er grunnleggende eller sure. En sterk syre til å reagere med en svak base, men frembringer et surt salt, mens en sterk base omsettes med en svak syre gir et basisk salt. Titreringer blir nesten aldri utføres med en kombinasjon av en svak syre og en svak base, fordi det ville være vanskeligere å finne likevektspunktet for denne type titrering.

3 Skriv ned hva du vet og finne ut hva problemet er å be om. Vanligvis er en lekser eller test problem av denne art vil gi deg identiteten til den titrant og analytten, volumet av analytt og konsentrasjonen av titrant. Problemet kan gi mengden av titreringsmiddel som trengs for å oppnå ekvivalens (det punkt hvor alt det oppløste stoffet er blitt nøytralisert) og be finner pH ved ekvivalens og konsentrasjonen av den opprinnelige oppløsning, eller det kan gi konsentrasjonen av begge titrant og oppløst stoff deretter be deg om å finne pH på hvert trinn i reaksjonen. Hver type problem vil kreve en annen strategi.

4 Skrive ned den balanserte ligningen for kjemiske reaksjonen mellom syren og basen (dette vil vanligvis bli gitt til deg på problemet i tillegg). Bestemme forholdet mellom reaktantene ved hjelp av kjemiske ligningen, dvs. hvor mange molekyler av en kjemikalie er nødvendig for å reagere med ett molekyl av den andre.

5 Bruk dataene du har fått til å beregne pH på hvert trinn av reaksjonen hvis problemet ber deg om å gjøre det (hvis ikke, hopper du over dette trinnet og gå til trinn 6). Avhengig av identiteten til analytten og titrant, er det fire muligheter.

1) Dersom analytten er en sterk syre, og den titrant er en sterk base, er pH-verdien bare den negative logaritmen av analyttkonsentrasjon. For å finne den analytt-konsentrasjon, subtrahere det antall mol av titrant lagt opp til dette punktet, og deretter dividere med den totale volumet (initielle volum av analytt + volum titreringsmiddel tilsatt).

2) Hvis analytten er en sterk base og titrant er en sterk syre, er fremgangsmåten man følger er de samme som i (1), bortsett fra at den negative log av analyttkonsentrasjonen vil gi deg pOH i stedet for pH. Å konvertere pOH til pH, trekker den fra 14.

3) Dersom analytten er en svak syre og den titrant er en sterk base, bruker Henderson-Hasselbalch-ligningen, pH = pKa + log ([korresponderende base konsentrasjonen] / resterende svak syrekonsentrasjon). Mengden av korresponderende base er lik mengden av titreringsmiddel man har lagt så langt; dele det med totalt volum for å finne konsentrasjonen. PKa verdier for mange svake syrer er oppført i tabellen knyttet til i Resources.

4) Dersom analytten er en svak base og titrant er en sterk syre, bruk den andre formen av Henderson-Hasselbalch ligningen, pOH = pKb + log ([konjugert syre konsentrasjon] / resterende svak base konsentrasjon). Deretter konvertere fra pOH til pH ved å trekke fra 14.

6 Finn pH på likeverdighet hvis problemet ber deg om å gjøre det. For en sterk syre sammenkoblet med en sterk base, pH ved ekvivalens er 7. For en sterk syre og svak base titrant analytt, ta det antall mol av svak base opprinnelig var til stede og dividere med den nye totale volum (opprinnelig volum av analytt + volumet av titrant lagt til nå ekvivalens) for å finne konsentrasjonen, så ta den negative log av denne konsentrasjonen. Prosedyren for en sterk base titrant med en svak syre analytt er den samme, bortsett fra at når du har tatt den negative loggen du vil ha den pOH i stedet for pH, så du må konvertere den til pH ved å trekke det fra 14 .

7 Finn den opprinnelige konsentrasjonen av analytten hvis problemet ber deg om å gjøre det. Volumet av titrant tilsatt for å oppnå ekvivalens multiplisert med molariteten eller konsentrasjonen av titrant vil gi det antall mol av titrant tilsatt. Det antall mol av titrant tilsatt, multiplisert med forholdet mellom reaktantene som man finner i trinn 4, er lik det antall mol av analytt som opprinnelig var til stede. Del antall mol av analytt av opprinnelig volum av analytten for å finne analyttkonsentrasjonen.

Hint

• Dette forutsetter et en-til-en-forhold mellom syre og base i nøytralisering reaksjon - som er vanligvis i form av problemet du vil se på en generell kjemi quiz.
• Når finne konsentrasjoner ved eller før likeverdighet, tar volumet av titrant du har lagt i betraktning.