Un type commun d'expérience de chimie dite titrage détermine la concentration d'une substance dissoute dans une solution. titrages acide-base, dans lequel un acide et une base se neutralisent, sont le type le plus commun. Le point auquel tout l'acide ou une base dans l'analyte (la solution en cours d'analyse) a été neutralisé est appelé le point d'équivalence; en fonction de l'acide ou de base dans l'analyte, des titrages ont un deuxième point d'équivalence aussi bien. Vous pouvez calculer le pH de la solution au second point d'équivalence facilement.
Instructions
1 Déterminer si l'acide ou la base était présente dans l'analyte, quel type d'acide ou de base était présent, et combien il était présent. Si vous travaillez sur cette question pour un devoir, l'information sera donnée à vous. Si, d'autre part, vous venez de faire un titrage dans le laboratoire, vous avez recueilli les informations que vous avez effectué le titrage.
2 Rappelez-vous que les acides ou les bases diprotique (acides / bases qui peuvent donner ou accepter plus d'un ion hydrogène) sont le genre qui ont des points d'équivalence seconde. Rappelle également que Ka1 est la constante d'équilibre (rapport entre les produits réactifs) pour le premier don de protons, alors que Ka2 est la constante d'équilibre pour le deuxième don de protons. Recherchez le Ka2 pour votre acide ou une base dans un texte de référence ou d'une table en ligne (voir Ressources).
3 Déterminer la quantité d'acide ou de base conjugué dans votre analyte. Ce sera équivalent à la quantité d'acide ou de base présents à l'origine. Multiplier la concentration de l'analyte par son volume initial. Par exemple, supposons que vous commencez avec 40 ml d'acide oxalique 1 molaire. Convertir la concentration en millilitres en divisant par 1000, puis multiplier ce volume par sa concentration. Cela vous donnera le nombre de moles d'acide oxalique initialement présents: (40/1000) x 1 = 0,04. Il y a 0,04 mole d'acide oxalique présent.
4 Prenez le volume de titrant (le produit chimique que vous avez ajouté au cours du titrage) pour neutraliser l'acide ou la base analyte et l'ajouter au volume de l'analyte présent à l'origine. Cela vous donnera votre volume final. Par exemple, supposons que pour atteindre la deuxième équivalence, 80 ml de NaOH 1 molaire a été ajouté à 40 ml d'acide oxalique 1 molaire. Le calcul sera de 80 ml + 40 ml titrant analyte = 120 ml de volume final.
5 Diviser le nombre de moles d'acide ou de base initialement présent dans votre analyte par le volume final. Cela vous donnera la concentration finale de l'acide ou la base conjuguée. Par exemple, 120 ml a été le volume final et 0,04 mole étaient présents à l'origine. Convertir ml en litres et diviser le nombre de moles par le nombre de litres: 120/1000 = 0,12 litres; 0,04 mole / litre 0,12 = 0,333 mole par litre.
6 Déterminer la Ko de la base conjuguée (ou Ka si elle est un acide conjugué). Rappelez-vous que la base conjuguée est l'espèce formée lorsque vous supprimez tous les protons d'un acide, tandis que l'acide conjugué est l'espèce formée lorsque vous faites un don de protons à une base. Par conséquent, au 2ème point d'équivalence, l'acide diprotique (acide oxalique, par exemple) aura été complètement déprotoné et son Kb sera égale à 1 x 10 ^ -14 / la deuxième Ka pour l'acide oxalique. Pour une base, la Ka au deuxième point d'équivalence sera égale à 1 x 10 ^ -14 / la seconde Kb pour la base diprotique. Par exemple, l'acide oxalique est la substance à analyser. Sa Ka est de 5,4 x 10 ^ -5. Divisez 1 x 10 ^ -14 de 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. Ceci est la Kb pour la forme complètement déprotoné de l'acide oxalique, l'ion oxalate.
7 Mettre en place une équation constante d'équilibre sous la forme suivante: Kb = ([OH -] [acide conjugué]) / [base conjugué]. Les crochets représentent la concentration.
8 Substitute x ^ 2 pour les deux termes sur le dessus dans l'équation et à résoudre pour x comme indiqué: Kb = x ^ 2 / [base conjugué]. Par exemple, la concentration en oxalate de sodium était de 0,333 mol / L, et son Kb était 1,852 x 10 ^ -10. Lorsque ces valeurs sont branchés, il donne le calcul suivant: 1.852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Multiplier les deux côtés de l'équation de 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6.167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Prenez la racine carrée des deux parties à résoudre pour x: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Cela donne le résultat suivant: x = 7,85 x 10 ^ -6. Ceci est la concentration d'ions hydroxyde dans la solution.
9 La conversion de la concentration en ions hydroxyde ou d'ions hydrogène à un pH. Si vous avez la concentration d'ions d'hydrogène, vous prenez juste le log négatif pour convertir au pH. Si vous avez la concentration d'ions hydroxyde, prendre le log négatif puis soustraire votre réponse de 14 pour trouver le pH. Par exemple, la concentration trouvée était de 7,85 x 10 ^ -6 moles par litre d'ions hydroxyde: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, par conséquent, -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5.105.
dix Soustraire votre réponse de 14. Par exemple, 14 à 5,105 = 8,90. Le pH au deuxième point d'équivalence est 8.90.
Conseils et avertissements
- Ce calcul n'a pas pris la autoionisation de l'eau en compte, ce qui peut devenir un facteur de solutions très diluées de bases ou d'acides faibles. Néanmoins, il est une bonne estimation à ces fins et le genre de réponse que vous serez attendus à donner pour ce genre de problème.