titrace a pocitani s titrovanim
Dobry den, rada bych poprosila nekoho o pomoc se dvema priklady:
1) mam 5 ml 0,1M ethylendiaminu a titruji jej 0,1M HCl. Jake budou pH pri spotrebach (v ml): 0,5,7,10 a 15?
2)20 ml 0,05M NH4OH titrovano stejnou kyselinou, objemy jsou: 0,2,5,10,15 ml
Mockrat dekuji za jakoukoli pomoc :)
1) mam 5 ml 0,1M ethylendiaminu a titruji jej 0,1M HCl. Jake budou pH pri spotrebach (v ml): 0,5,7,10 a 15?
2)20 ml 0,05M NH4OH titrovano stejnou kyselinou, objemy jsou: 0,2,5,10,15 ml
Mockrat dekuji za jakoukoli pomoc :)
Odpovědi
Diskuze
A: 0cm3 HCl. pOH = 0,5*(pKb - log(cb)) = 0,5*(3,04 - log(0,1)) = 2,02; pH = 14-2,02 = 11,98.
B: n(HCl) = 0,005*0,1 = 0,0,0005; ethylendiamin je neutralizován právě jako C2H9N2+. Vzhledem k tomu, že jde o amholyt, je pH nezávislé na koncentraci:
pOH = (pKb1 + pKb2)/2 = 5,1; pH = 14 - 5,1 = 8,9
C: n(HCl) = 0,007*0,1 = 0,0007;Celé množství báze bude neutralizováno do 1. stupně. Ze vzniklého 0,0005mol c2H9N2+ bude 0,0002mol neutralizováno do 2. stupně. Budeme tedy mít roztok, ve kterém bude 0,0003mol C2H9N2(+) - báze, pKb = 7,16 a 0,0002mol její soli C2H10N2(2+). Protože jde o slabou bázi, chová se roztok jako pufr. K výpočtu pH použijeme Henderson - Hasselbalchovu rovnici, ve které koncentrace nahradíme látkovým množstvím, jak bylo už několikrát odvozeno:
pOH = pKb + log(ns/nb) = 7,16 + log(0,0002/0,0003) = 6,98; pH = 14 - 6,98 = 7,02
D: n(HCl) = 0,01*0,1 = 0,001 = 2*nb; máme tedy roztok 0,0005mol C2H10N2Cl2 v 15cm3
ca = n/V = 0,0005/0,015 = 0,0333M; Iont Cl- je iontem silné kyseliny a nehydrolyzuje. Iont C2H10N2(2+) je konjugovanou kyselinou s pKa1 = 14 - 7,16 = 6,84 a pKa2 = 14 - 3,04 = 10,96. Iont tedy bude hydrolyzovat jen podle rovnice
C2H10N2(2+) + H2O = C2H9N2+ + H3O+; pH = 0,5*(6,84 - log(ca)) = 0,5*(6,84-log(0,0333)) = 4,16
E: n(HCl) = 0,015*0,1 = 0,0015; přebytek HCl je 0,0005mol v objemu 0,02dm3. HCl je silná kyselina, takže c(H3O+) = c(HCl) = 0,0005/0,02 = 0,025; pH = -log(0,025) = 1,6
Pokračování příště. OK?
A: pOH = 0,5*(pKb - log(cb)) = 0,5*(4,74 + 3) = 3,87; pH = 14 - pOH = 14 - 3,87 = 10,13
B: n(HCl) = 0,002*0,1 = 0,0002mol; ve výsledném roztoku bude nb = 0,0008mol a ns = 0,0002mol NH4Cl. Jde o amonný pufr - směs slabé báze a její soli se silnou kyselinou.
Opět použijeme verzi Hend.-Hasselbalchovy rovnice pro bázi:
pOH = pKb + log(ns/nb) = 4,74 + log(0,0002/0,0008) = 4,13; pH = 14 - pOH = 9,87
C: n(HCl) = 0,005*0,1 = 0,0005; ns = 0,005; nb = (0,001 - 0,0005) = 0,0005mol NH3
pH = 14 - pOH = 14 - (pKb + log(ns/nb) = 14 - (pKb + log(0,0005/0,0005)) = 9,26
D: n(HCl) = 0,1*0,01 = 0,001 = n(NH3). Jde tedy o roztok, který v objemu 20 + 10 = 30cm3 obsahuje 0,001 mol NH4Cl. Zatím, co iont Cl- pH neovlivňuje (iont silné kyseliny), iont NH4+ je Bronstedtova kyselina konjugovaná k bázi NH3. Její
pKa = 14 - pKb = 14 - 4,74 = 9,26. Koncentrace je ca = 0,001/0,03 = 0,03333
pH = 0,5*(pKa - log(ca) = 0,5*(9,26 - log(0,0333)) = 5,369
E: n(HCl) = 0,1*0,015 = 0,0015; n(H3O+) = n(HCl) - n(NH3) = 0,0005mol v objemu 0,02 * 0,015 = 0,035dm3. c(H3O+) = 0,0005/0,035 = 0,014286; pH = -log(c(H3O+) = 1,84
HCl je velmi silná kyselina, bude tedy zcela disociovaná. Díky koncentraci H3O+ vzniklé její disociací, bude potlačena disociace slabé kyseliny, kterou předsrtavuje NH4+. Proto je možné počítat pH jen z koncentrace HCl.
Je toho dost, i když to bylo hodně stručné. Takže v případě nejasností doplním.
OK?
Vohlídal - Julák - Šulík.....; str. 176: při 0°C pKb1 = 4,23; pKb2 =7,35; při 25°C
pKb1 = 3,04; pKb2 = 7,162.
Raděj jsem, když si tazatel najde konstanty sám. Nejde ani tak o to, že bych je nechtěl hledat, ale někdy se různé materiály dost liší. Běžně, pokud není uvedeno jinak, se počítá s hodnotami při 25°C.
Množství 10 ml 0,1 molárního roztoku ethylendiaminu bylo titrováno 0,1M-HCl. Vypočtěte pH roztoku po přídavcích 0 ml, 6 ml, 10 ml, 14 ml a 20 ml titračního činidla.
A: 0cm3 HCl. pOH = 0,5*(pKb - log(cb)) = 0,5*(3,04 - log(0,1)) = 2,02; pH = 14-2,02 = 11,98
B:pOH = pKb + log(ns/nb) = 7,16 + log(0,0001/0,0004) = 6,56; pH = 14 - 6,56 = 7,44
C:n(HCl) = 0,01*0,1 = 0,001 = 2*nb C2H10N2(2+) + H2O = C2H9N2+ + H3O+; pH = 0,5*(6,84 - log(ca)) = 0,5*(6,84-log(0,0333)) = 4,16
D:n(HCl) = 0,014*0,1 = 0,0014;
c(H3O+) = c(HCl) = 0,0004/0,02 = 0,002; pH = -log(0,025) = 2,7
E: n(HCl) = 0,02*0,1 = 0,002;
c(H3O+) = c(HCl) = 0,0006/0,02 = 0,003; pH = -log(0,025) = 2,523
B: n(HCl) = 0,006*0,1 = 0,0006mol => 0,0006mol soli (ns); nb = 0,001 - 0,0006 = 0,0004mol
pOH = 3,04 + log(ns/nb) = 3,04 + log(0,0006/0,0004) = 3,22; pH = 10,78
C: n(HCl) = n(C2H9N2+) - veškerý ethylendiamin je neutralizován do prvního stupně. Máme tedy analogii hydrogensoli. Vypočtěme z obou pKb pKa konjugovaných kyselin:
pKa1 = 14 - pKb2 = 14 - 7,16 = 6,84; pKa2 = 14 - 3,04 = 10,96. pH amfolytu vypočteme ze vztahu pH = (pKa1 + pKa2)/2 = 8,8
D: po přídavku 0,0014mol HCl máme v roztoku 0,0004 mol iontu C2H10N2(2+) - kyselina a 0,0006mol iontu C2H9N2+ - sůl:
pH = pKa1 + log(ns/na) = 6,84 + log(0,0006/0,0004) = 7,02; nebo to budeme počítat z opačného konce: C2H9N2+ je báze a C2H10N2(2+) je její sůl
pOH = pKb2 + log(0,0004/0,0006) = 7,16 + (-0,176) = 6,98; pH = 14 - 6,98 = 7,02
E: Tady je to úplně jinak: ethylendiamin je dvojsytná báze, přídavkem 0,002mol HCl bude převedena právě na C2H10N2Cl2. pKa1 této slabé kyseliny je pKa1 = 6,84. pH vypočteme ze vztahu pro pH slasbé kyseliny. Její koncentrace je 0,001mol ve 30cm3 roztoku:
ca = 0,001/0,03 = 0,03333; log(ca) = -1,477
pH = 0,5*(pKa - log(ca)) = 0,5*(6,84 -(-1,477)) = 4,16
OK?
C)Množství 10 ml 0,1 molární kyseliny citrónové bylo titrováno roztokem 0,2 M NaOH. Jaké pH měl roztok po přídavku 0 ml, 3 ml, 9 ml, 15 ml a 20 ml titračního činidla?
n(NaOH) pro 0;3;9;15;20 = 0;0,0006;0,0018;0,003;0,004
A: pH čistáho roztoku 0,1M kyseliny citronové nemůžeme počítat ze zjednodušeného vztahu, protože nelze zanedbat úbytek nedisociované kyseliny disociací. Ze vztahu pro dis. konstantu odvodíme kvadratickou rovnici. V ní c(H+) = c(A-) = x
Ka = c(H+)*c(A-)/(c(HA)-c(H+)) = x^2/(c(HA)-x => x^2 + x*Ka - c(HA)-Ka = 0 ; v našem případě Ka = 8,71*10^-4; Ka2 = 1,7*10^-5
x^2 + 0,000871*x - 0,000871*0,1 = 0. Záporný kořen nemá smysl, x = 0,008907
Pro vícesytné kyseliny s rozdílem pKa < 4 se zavádí korekce c(H+):
c(H+)' = c(H+) + Ka2 = 0,008907 + 1,7*10^-5 = 0,008924 => pH = 2,05
B: n(NaOH) = 0,0006; na = 0,0004; ns = 0,0006; ns/na = 1,5; log(ns/na) = 0,176
Máme tedy směs slabé kyseliny a její soli se silnou zásadou - pufr. Použijeme H.-H. rovnici:
pH = pKa + log(ns/na) = 3,13 + 0,176 = 3,31
C: n(NaOH) = 0,0018; z toho 0,001 zneutralizuje kyselinu do prvního stupně, 0,0008 znutralizuje stejné množství do druhého stupně. Citrát sodný tedy bude kyselinou - na=0,0002mol; citrát disodný bude její bází. pKa2 = 4,77; opět jde o pufr:
pH = 4,77 + log(0,0008/0,0002) = 4,77 + 0,602 = 5,37
D: n(NaOH) = 0,003 - trojnásobek látkového množství kyseliny. Kyselina bude úplně neutralizovaná (do 3. stupně). V roztoku bude citrát trisodný. Jako iont slabé kyseliny bude bází s pKb = 14 - pKa3 = 14 - 6,39 = 7,61 a koncentrací c = 0,001/(0,01 + 0,015) = 0,04mol/dm3
pOH = 0,5*(pKb1 - log(cb)) = 0,5*(7,61 - log(0,04)) = 4,5; pH = 14 - 4,5 = 9,5
E: n(NaOH) = 0,004mol. Z toho 0,003mol se spotřebuje na neutralizaci, přebytej je 0,001 mol v objemu 0,03dm3; c(OH-) = c(NaOH) = 0,001/0,03 = 0,03333
pH = 14 - pOH = 14 + log(0,0333) = 12,52
OK?
Rozhodněte, která z bází je nejvhodnější pro přípravu pufru o pH = 10 (v závorce je vždy uvedena příslušná hodnota bazické disociační konstanty Kb):
a)anilin (3,99.10-10)
b)methylamin (4,3.10-4)
c)diethylamin (9,5.10-4)
d)amoniak (1,75.10-5)
Pro pH = 10 => pOH = 4.
Střed působnosti pufru je tedy pOH = pKb. V načem případě jsou pKb v pořadí podle zadání 9,39; 3,37; 3,02; 4,76. Vhodnost použití je tedy b, d, c je na hranici použitelnosti, a je nepoužitelný.
Oblast použitelnosti vyplývá z Henderson-Hasselbalchovy rovnice:
pH = pKa + log(cs/ca) ; za použitelný pufr se považuje oblast, kdy poměr cs/ca je v oblasti 0,1 až 10. Na hranicích oblasti rychle klesá pufrační kapacita zejména pro přídavek látek, které poměr ns/na posunují mimo použitelnou oblast.
OK?
1) Rozhodněte, která z bází je nejvhodnější pro přípravu pufru o pH = 11 (v závorce je vždy uvedena příslušná hodnota bazické disociační konstanty Kb):
a)amoniak (1,75.10-5)
b)hydroxylamin (9,55.10-9)
c)diethylamin (9,5.10-4)
d)hydrazin (3,0.10-6)
Je správně a,c,d?
2)Do 1000 ml 0,1000 mol/l kyseliny octové se přidají 4 ml 50 % (m/m) roztoku NaOH (hustota 1,525 g/ml).
a) Určete pH roztoku.
b) Jak se změní pH, jestliže 50 ml tohoto roztoku zředíme vodou na 100 ml?
3)10 ml roztoku kyanidu draselného o pH 11,5 se zředí vodou na 500 ml. Jaké pH bude mít zředěný roztok?
Děkuji za radu, bohužel se nevím rady! Moc mi tyto příklady nejdou.
2: n(NaOH) = 4*1,525*0,5/40 = 0,07625 = n(CH3COONa);
n(CH3COOH) = 0,1-0,07625 = 0,02375 mol CH3COOH
pH = pKa + log(cs/ca) = pKa + log(ns/na) = 4,74 + log(0,07625/0,02375) = 5,24
Jde o pufr. Ředěním se poměr ns/na nezmění, nezmění se ani pH, pokud nepůjde o extrémně velké zředění.
3: pOH = 0,5*(pKb -log(c(CN-))) ; pKb(CN-) = 4,79; pOH = 2,5;c(CN-) =10^(pKb - 2*pOH) = 0,0,616
při naředění 50x bude c(CN-) = 0,0123 a pOH = 0,5*(4,79-log(0,00123) = 3,35 ;
pH = 14 - 3,35 = 10,65; ještě malý matematický trik:
pOH'= 0,5*(pKb - log(cb/50)) = 0,5*pKb - 0,5*log(cb) + 0,5*log(50); z předchozíhovíme , že
pOH = 2,5 = 0,5*pKb - 0,5*log(cb); můžeme tedy psát:
pOH' = 2,5 + 0,5*log(50) = 3,34 => pH = 10,66.
OK?
OK?