Acidobazická titrace
Na tuto látku jsem chyběl, tudíž mám nyní mezery..snažím se to pochopit, zatím se mi to nedaří.
1,
20 ml roztoku kyseliny octové o koncentraci 0,1 M titrujeme
roztokem hydroxidu sodného o koncentraci rovněž 0,1 M. Jaké bude
pH titrovaného roztoku po přídavku 0, 10, 15, 20, 40 ml titračního
činidla? Ve všech výpočtech zanedbejte vliv
iontové síly.
pKA = 4,756
2,
Při titraci směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné bylo 10,36 g
vzorku zředěno na 500 ml. Určete obsah obou kyselin v hmotnostních
procentech, jestliže se při titraci 50 ml vzorku na methyloranž
spotřebovalo 21,6 ml odměrného roztoku 0,1mol·dm-3 hydroxidu
sodného (f = 1,0300) a při titraci na dalších 50 ml vzorku
na fenolftalein 28,15 ml téhož odměrného roztoku.
M (H2SO4) = 98,079 g·mol-1; M (H3PO4) = 97,995 g·mol-1
1,
20 ml roztoku kyseliny octové o koncentraci 0,1 M titrujeme
roztokem hydroxidu sodného o koncentraci rovněž 0,1 M. Jaké bude
pH titrovaného roztoku po přídavku 0, 10, 15, 20, 40 ml titračního
činidla? Ve všech výpočtech zanedbejte vliv
iontové síly.
pKA = 4,756
2,
Při titraci směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné bylo 10,36 g
vzorku zředěno na 500 ml. Určete obsah obou kyselin v hmotnostních
procentech, jestliže se při titraci 50 ml vzorku na methyloranž
spotřebovalo 21,6 ml odměrného roztoku 0,1mol·dm-3 hydroxidu
sodného (f = 1,0300) a při titraci na dalších 50 ml vzorku
na fenolftalein 28,15 ml téhož odměrného roztoku.
M (H2SO4) = 98,079 g·mol-1; M (H3PO4) = 97,995 g·mol-1
Odpovědi
Diskuze
Průběh titrace se zásadně liší podle toho, zda jde o silnou nebo slabou kyselinu či zásadu. Zatím co u silných kyselin/zásad je vztah mezi pH (sledované změnou indikátoru) dán jen změnou koncentrace volné kyseliny či zásady a je velmi strmý, u slabých kyselin se titrovaná látka chová jako ústojný roztok (pufr) díky hydrolýze iontu kyseliny nebo zásady.
Když se blíž podíváme na postup titrace, uvidíme, že přídavek titračního činidla při titraci třeba kyseliny, převádí odpovídající část kyseliny na její sůl. U silných kyselin tedy změna pH odpovídá logaritmu poklesu koncentrace volné kyseliny. Bod ekvivalence je při titraci silné kyseliny silnou zásadou při pH 7. Po překročení bodu ekvivalence dostaneme roztok soli silné kyseliny a silné zásady, která neovlivňuje pH a rostoucí koncentraci silné zásady. Do bodu elvivalence je pH = -log(ca) kde ca je koncentrace volné - nezneutralizované kyseliny, za tímto bodem je pH = 14 - pOH = 14 + log(cb); pOH = -log(cb) kde cb je koncentrace nezneutralizované (nadbytečné) zásady. V obou případech uvažujeme jednosytnou kyselinu a zásadu.
Tolik úvodem. Bohužel jsi nanapsal, s čím máš problém, proto tak obšírně. Kdybys to upřesnil, asi bych to zúžil a probral potřebné podrobněji.
Titrujeme slabou kyselinu. Její látkové množství je n = c*V = 0,1*0,02 = 2*10^-3 mol. Počáteční pH vypočteme vztahem pro pH slabé kyseliny:
pH = 0,5*(pKa - log(ca)) = 0,5*(4,756 - log(0,1)) = 2,878
Nyní jsme přidali 10cm3 0,1M NaOH = 10^-3 mol NaOH a tím zneutralizovali stejné množství octovky. V titrační baňce teď máme 0,001 mol octanu sodného a 0,001 mol kyseliny octové ve 30cm3 roztoku. Pro výpočet pH musíme použít Henderson-Hasselbalchovu rovnici:
pH = pKa + log(cs/ca). csje koncentrace soli slabé kyseliny a silné zásady ns/V, ca je koncentrace nezreagované kyseliny na/V. cs/ca = (ns/V)/(na/V) = ns/na = 10^-3/10^-3 = 1
pH = 4,75 + log(1) = 4,75
Dalším přídavkem 5cm3 0,1M jdem celkově přidali 0,0015mol NaOH. na = 0,002-0,0015 = 0,0005 a poměr ns/na = 0,0015/0,0005 = 3;
pH = 4,756 + log(3) = 5,23
Přídavkem 20cm3 NaOH 0,1M jsme se dostali do bodu ekvivalence, kyselina je právě převedena na octan. Látkové množství octanu je rovné látkovému množství kyseliny, ale objem roztoku je dvojnásobný (20cm3 kyseliny + 20cm3 NaOH). Koncentrace roztoku je tedy 0,001mol octanu.
Octanový ion je konjugovanou bází ke kyselině octové. Pro konjugovaný pár platí, že
pKa + pKb = 14 => pKb = 14 - 4,756 = 9,244
pOH = 0,5*(pKb - log(cb)) = 0,5*(9,244 - log(0,001)) = 6,122; pH = 14 - pOH = 14 - 6,122 = 7,878
Nakonec jsme přidali dalších 20cm3 0,1M NaOH. 20cm3 se zneutralizovalo, 20cm3 bylo nadbytečných.
n(NaOH) = 0,02*0,1 = 0,002mol NaOH v objemu 20 + 40 = 60cm3.
c(OH-) = c(NaOH) = 0,002/0,06 = 0,0333mol/dm3; pOH = -log(cb) = -log(0,0333) = 1,477
pH = 14 - 1,477 = 12,523
OK?
pKa2 = 1,98, je tedy i pro disociaci do druhého stupně silnou kyselinou. Bude se tedy při obou titracích titrovat do 2. stupně. S kyselinou fosforečnou je to složitější. její pKa1 = 2,16, pKa2 = 7,21 a pKa3 = 12,32. Ion H2PO4- jednak hydrolyzuje podle rovnice
H2PO4- + H2O = H3PO4 + OH- a jednak disociuje: H2PO4- + H2O = H3O+ + HPO4--. z toho plyne pH roztoku amfolytů, které je průměrem disociačních konstant. Tak
pH(H2PO4-) = pKa1 + pKa2 = (2,16+7,21)/2 = 4,685 a
pH(HPO4--) = (pKa2 + pKa3)/2 = (7,21+12,32)/2 = 9,76
Bod ekvivalence při titraci do 1. stupně tedy leží v oblasti přechodu metyloranže nebo těsně nad ní (titrace do žlutého zbarvení), bod ekvivalence při titraci do druhého stupně leží v oblasti přechodu fenolftaleinu. Při titraci na methyloranž tedy titrujeme podle rovnice
3NaOH + H2SO4 + H3PO4 = Na2SO4 + NaHPO4 + 3H2O; při titraci na fenolftalein titrujeme podle rovnice
4NaOH + H2SO4 + H3PO4 = Na2SO4 + Na2HPO4 + 4H2O; je zřejmé, že rozdíl obou spotřeb odpovídá látkovému množství H3PO4. Když rozdíl obou spotřeb odečteme od první spotřeby, dostaneme spořebu NaOH, odpovídající látkovému množství dvojsytné! H2SO4, samozřejmě obojí množství v titrační baňce. Takže
n(H3PO4) = (28,15 - 21,6)*10^-3dm3 * 0,103mol/dm3 = 0,0006746mol H3PO4
n(H2SO4) = n(NaOH)/2 = (21,6-6,55)*10^-3*0,103/2 = 0,0007751mol H2SO4
Vzorek o hmotnosti 10,36g jsi naředil na 500cm3 a z něj jsi pipetoval 50cm3 tedy 1/10. Látkové množství obou kyselin ve vzorku bylo tedy 10x vyšší:
m(H3PO4) = 10*n*M = 10*0,0006746*97,995 = 0,661g; w = 0,661/10,36 = 0,0638 = 6,38%
m(H2SO4) = 10*0,000775*98,079 = 0,7601g; w = 0,7601/10,36 = 0,0734 = 7,34%
OK?