Tabla de Contenidos
A következő egy tipikus probléma egy valódi minta sav-bázis titrálásának elemzésében. A probléma részletes megoldását a legfontosabb lépések részletes magyarázatával mutatjuk be, amely könnyen extrapolálható bármely más sav-bázis titrálási probléma megoldására, valamint más típusú titrálásokra, például precipitometriára vagy titrálásra. redox.
Az ilyen típusú problémák megoldásának többféle módja is van, de hangsúlyozni fogjuk a normalitás használatát, valamint a titrálás végpontjában a címezési és címezési ekvivalensek számát. Ez lehetővé teszi bármely ilyen probléma megoldását pontosan ugyanazt az eljárást követve, de a titrálószer és a titrálószer móljára eső ekvivalensek számának változtatásával a titrálásban részt vevő reakció típusától függően.
A szóban forgó probléma két sav-bázis titrálásból áll: az egyik a titrálószer standardizálását egy primer standard segítségével, a másik pedig egy valódi minta elemzését, tehát nagyon jó megközelítés a titráláshoz. olyan problémákról, amelyeket egy valódi elemző laboratóriumban kell megoldani. Az egyszerűség kedvéért sem a kísérleti hibákat, sem az eredmények statisztikai elemzését nem veszik figyelembe.
Probléma: WC csésze tisztító elemzése savbázis titrálással
Nyilatkozat:
Kívánatos a vécék tisztítására gyakran használt kereskedelmi vízkőeltávolító minta elemzése. Ennek a terméknek a hatóanyaga a 6,75 tömeg%-os sósav (HCl), amelyet kálium-hidroxiddal végzett sav-bázis titrálással analizálnak.
A kálium-hidroxid oldatot 0,4956 g kálium-sav-ftalátot, KHC 8 H 4 O 4-et vagy KHP-t (MM=204,221 g/mol) tartalmazó minta titrálásával standardizáltuk . A titrálás során 25,15 ml KOH-t fogyasztottunk el a végpont eléréséhez.
A minta elemzéséhez először 10,00 ml tisztítószert vettünk, és desztillált vízzel 250 ml-re hígítottuk. Ezután ebből az oldatból 25,00 ml-es alikvot részt vettünk, és fenolftaleint indikátorként használva az előzőleg standardizált kálium-hidroxid-oldattal titráltuk. A végpontot 17,50 ml titrálószer hozzáadása után érjük el. Mi a HCl tényleges koncentrációja a WC-csésze-tisztítóban?
Megoldás:
Amint látható, a probléma fő célja a WC-csésze-tisztítóban lévő HCl tényleges koncentrációjának meghatározása, amelynek 6,75% m/V körül kell lennie. Mivel a minta túl tömény ahhoz, hogy közvetlenül elemezzen, titrálás előtt hígítják. Ez azt jelenti, hogy a minta titrálása nem adja meg közvetlenül a keresett koncentrációt, hanem először meg kell találni a hígítás koncentrációját, majd ezzel a koncentrációval kiszámoljuk a tisztítószer tényleges kezdeti koncentrációját.
Ahhoz, hogy a hígított oldat koncentrációját a titrálással kiszámíthassuk, ismerni kell a titrálószer, jelen esetben a kálium-hidroxid koncentrációját. Ezt a koncentrációt azonban nem közvetlenül a gyakorlat adja meg, hanem egy másik titrálásból ad információt, amelyet ugyanazzal a titrálószerrel végeztek, de ismert kálium-hidrogén-ftalát vagy KHP mintán.
Ezen elemzés után egyértelmű, hogy a probléma megoldásához először az első titrálás (a standardizálás) adatai alapján kell kiszámítani a kálium-hidroxid koncentrációját, majd ez alapján kell meghatározni a hígított minta koncentrációját. és végül meghatározzuk az eredeti tömény oldat, azaz a minta koncentrációját.
Adat:
- 1. titrálás (KOH szabványosítás)
| Titrálószer: KOH (W KOH = 1 ekv/mol) | Titrált = KHP (W KHP = 1 ekv/mol) |
| VKOH = 25,15 ml | m KHP = 0,4956 g |
| N KOH = ? | MM KHP = 204,221 g/mol |
A KOH egy móljára (W) jutó ekvivalensek száma 1, mivel egy bázisról van szó, amely csak hidroxidiont tartalmaz, míg a kálium-sav-ftalát egy amfoter só, amely ebben az esetben savként működik (mert bázissal reagál). monoprotikus (mivel csak egy protonja van), így mólonként 1 egyenértéke is van.
A titrálási reakció a következő:
- 2. fokozat (mintaelemzés)
| Titrálószer: KOH (W KOH = 1 ekv/mol) | Titrált = HCl (W HCl = 1 ekv/mol) |
| VKOH = 17,50 ml | V aliquot = 25,00 ml |
| N KOH = ? | N alikvot = ? |
A ftaláthoz hasonlóan a sósav is monoprotikus sav, így ennek a savnak a móljára eső ekvivalensek száma is 1.
Ebben az esetben a titrálási reakció a következő:
- Hígítás
| V koncentrátum = 10,00 ml | Hígított V = 250,0 ml |
| N koncentrált = ? | N hígítva = ? |
számításokat
A titrálási problémák megoldása során a más koncentrációegység helyett a normalitás használatának célja az, hogy a titrálás végpontjában, amelyről feltételezzük, hogy megegyezik az ekvivalenciaponttal, igaz, hogy a titráló ekvivalensei egyenlőek fokozat megfelelői. Azaz:
ahol az ekvivalensek száma vagy az anyag tömegéből és molekulatömegéből, vagy normál koncentrációjából nyerhető a következőképpen:
ahol m a tömeg, W a mólonkénti ekvivalensek száma, MM a moláris tömeg, N a normál koncentráció és V sol az oldat térfogata.
Ez a három egyenlet általában elegendő bármilyen titrálási probléma megoldásához.
KOH-oldat szabványosítása
A fenti három egyenletet összevonhatjuk, hogy megtaláljuk a kálium-hidroxid oldat, azaz a titráló normál koncentrációját. A szabványosítás végpontján ez áll
A hígított minta alikvot részének titrálása
Most, hogy megvan a titrálószer koncentrációja, felhasználhatjuk a HCl koncentrációjának meghatározására az alikvotban. Ismét kombinálva a végponti ekvivalensek kapcsolatát a normalitási képlettel, felírhatjuk:
Hígítás
Már megtaláltuk a titrált aliquot koncentrációját, amely megfelel az eredeti minta hígított oldatának koncentrációjának. Most már csak a hígítási egyenletet kell használnunk az eredeti törzsoldat koncentrációjának meghatározásához.
Ezt a megállapodást kerestük. Nem kell mást tenni, mint átszámítani m/V százalékra, hogy összehasonlíthassuk a címkén feltüntetett értékkel. Ehhez úgy tekintjük, hogy az oldat 1 l = 1000 ml oldatban 1689 ekvivalens HCl-t tartalmaz. Ez a HCl moláris tömegével és a mólonkénti ekvivalensek számával együtt lehetővé teszi a százalékos m/V kiszámítását:
A HCl tényleges koncentrációja a vizsgált vízkőoldóban 6,158% m/V, és ez csak kis mértékben tér el a miénktől. Ha ezt az értéket összehasonlítjuk a nagy valószínűséggel teljes értékekkel
Hivatkozások
Ahumada Forigua, DA, Morales Erazo, LV, Abella Gamba, JP és Gonzalez Cardenas, IA (2019). Sav-bázis titrálási technikák: metrológiai szempontok. Colombian Journal of Chemistry , 48 (1), 26–34. Letöltve: https://www.redalyc.org/jatsRepo/3090/309058491010/309058491010.pdf
Bölcsesség (nd). ACID-BASE titrálás és REDOX titrálási gyakorlatok. Letöltve: https://sapiencia-web.blogspot.com/p/itulacion.html
Skoog, DA, West, DM, Holler, J. és Crouch, SR (2021). Az analitikai kémia alapjai (9. kiadás). Boston, Massachusetts: Cengage Learning.
TP Kémiai Laboratórium. (2015, november 15.). Savbázis titrálások . Letöltve: https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/acidos-y-bases/titulaciones-acido-base.html
Jiménez, AG és Hernández, AR (sf.). Szabványos anyagok savak és bázisok szabványosításához Letöltve: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/DOCUMENTOPATRONESPRIMARIOSACIDOBASE_34249.pdf
