Problemă de titrare a acidului bazic

Următoarea este o problemă tipică în analiza de titrare acido-bazică a unei probe reale. Rezolvarea detaliată a problemei este prezentată cu o explicație aprofundată a celor mai importanți pași implicați și care pot fi extrapolate cu ușurință la rezolvarea oricărei alte probleme de titrare acido-bazică, precum și a altor tipuri de titrari, cum ar fi precipitațiile sau titrarile. .redox.

Există mai multe moduri diferite de a rezolva acest tip de problemă, dar vom sublinia utilizarea normalității și a numărului de echivalente de titluri și titluri la punctul final al titrarii. Acest lucru permite ca orice astfel de problemă să fie rezolvată urmând exact aceeași procedură, dar schimbând numărul de echivalenți per mol de titrant și titrant în funcție de tipul de reacție implicat în titrare.

Problema în cauză constă în două titrări acido-bazice: una pentru a realiza standardizarea agentului de titrare folosind un standard primar, iar a doua pentru a efectua analiza unei probe reale, deci este o abordare foarte bună a tipului. de probleme care trebuie rezolvate într-un adevărat laborator de analiză. Pentru simplitate, nu vor fi luate în considerare nici erorile experimentale, nici analiza statistică a rezultatelor.

Problemă: Analiza unui agent de curățare a vaselor de toaletă prin titrare pe bază de acid

Afirmație:

Se dorește să se analizeze un eșantion de detartrant comercial utilizat frecvent pentru curățarea toaletelor. Principiul activ al acestui produs este acidul clorhidric (HCl) la 6,75% m/V și se analizează prin titrare acido-bazică cu hidroxid de potasiu.

Soluţia de hidroxid de potasiu a fost standardizată prin titrarea unei probe care _conţine 0,4956 g ftalat acid de potasiu, KHC8H4O4 _sau KHP (MM=204,221g/mol) _. În timpul titrarii, s-au consumat 25,15 ml de KOH pentru a ajunge la punctul final.

Pentru a analiza proba, s-au luat mai întâi 10,00 mL de agent de curățare și s-au diluat la 250 mL cu apă distilată. Apoi, o alicotă de 25,00 ml din această soluție a fost luată și titrată cu soluția de hidroxid de potasiu standardizată anterior folosind fenolftaleină ca indicator. Punctul final este atins după adăugarea a 17,50 ml de titrant. Care este concentrația reală de HCl în detergentul pentru vasul de toaletă?

Soluţie:

După cum se poate observa, principalul obiectiv al problemei este de a determina concentrația reală de HCl în curățătorul vasului de toaletă, care ar trebui să fie în jur de 6,75% m/V. Deoarece proba este prea concentrată pentru a fi analizată direct, ea este diluată înainte de a fi titrată. Aceasta înseamnă că titrarea probei nu ne va oferi concentrația pe care o căutăm în mod direct, ci trebuie mai întâi să găsim concentrația diluției și apoi, cu această concentrație, vom calcula concentrația inițială reală a agentului de curățare.

Pentru a putea calcula concentrația soluției diluate prin titrare, este obligatoriu să se cunoască concentrația titrantului, în acest caz hidroxid de potasiu. Cu toate acestea, această concentrație nu este furnizată de exercițiu în mod direct, ci în schimb ne oferă informații dintr-o altă titrare care a fost efectuată cu același agent de titrare, dar pe o probă cunoscută de ftalat acid de potasiu sau KHP.

După această analiză, este clar că, pentru a rezolva problema, trebuie mai întâi să calculăm concentrația de hidroxid de potasiu folosind datele de la prima titrare (standardizarea), apoi aceasta trebuie utilizată pentru a determina concentrația probei diluate. și, în final, se determină concentrația soluției concentrate inițiale, adică a probei.

Date:

• Prima titrare (standardizare KOH)

Numărul de echivalenți pe mol (W) de KOH este 1 deoarece este o bază care are doar un ion hidroxid, în timp ce ftalatul acid de potasiu este o sare amfoteră care în acest caz acționează ca un acid (pentru că reacționează cu o bază) monoprotic (pentru că are un singur proton), deci are și 1 echivalent pe mol.

Reacția de titrare este:

• Gradul II (analiza probe)

La fel ca ftalatul, acidul clorhidric este, de asemenea, un acid monoprotic, astfel încât numărul de echivalenți pe mol a acestui acid este de asemenea 1.

În acest caz, reacția de titrare este:

• Diluare

calculele

Scopul utilizării normalității în locul unei alte unități de concentrație atunci când se rezolvă problemele de titrare este ca, la punctul final al titrarii, care se presupune că este egal cu punctul de echivalență, este adevărat că echivalenții titrantului sunt egali cu echivalente de grad. Acesta este:

unde numărul de echivalenți poate fi obținut fie din masa substanței și greutatea sa moleculară, fie din concentrația sa normală, după cum urmează:

unde m este masa, W este numărul de echivalenți pe mol, MM este masa molară, N este concentrația normală și V _sol este volumul soluției.

Aceste trei ecuații sunt de obicei suficiente pentru a rezolva orice problemă de titrare.

Standardizarea soluției KOH

Cele trei ecuații de mai sus pot fi combinate într-una singură pentru a găsi concentrația normală a soluției de hidroxid de potasiu, adică a titrantului. La punctul final al standardizării, acesta este valabil

Titrarea probei alicote diluate

Acum că avem concentrația titrantului, o putem folosi pentru a determina concentrația de HCl în alicotă. Combinând din nou relația echivalentelor la punctul final cu formula normalității, putem scrie:

Diluare

Am găsit deja concentrația alicotei care a fost titrată, care corespunde concentrației soluției diluate a probei originale. Acum trebuie să folosim doar ecuația de diluție pentru a determina concentrația soluției stoc inițiale.

Acesta este acordul pe care îl căutam. Singurul lucru rămas este să îl convertiți în procentaj m/V pentru a o compara cu valoarea raportată pe etichetă. Pentru aceasta, considerăm că soluția conține 1.689 echivalenți de HCl în 1 L = 1000 mL de soluție. Aceasta, împreună cu masa molară a HCl și numărul de echivalenți pe mol va permite calcularea procentului m/V:

Concentrația reală de HCl în scaler-ul testat este de 6,158% m/V și aceasta este doar puțin diferită de a noastră.Dacă comparăm această valoare cu valorile cel mai probabil să fie complete

Referințe

Ahumada Forigua, DA, Morales Erazo, LV, Abella Gamba, JP și Gonzalez Cardenas, IA (2019). Tehnici de titrare acido-bazică: considerații metrologice. Columbian Journal of Chemistry , 48 (1), 26–34. Preluat de la https://www.redalyc.org/jatsRepo/3090/309058491010/309058491010.pdf

Înțelepciunea (nd). Exerciții de titrare ACID-BASE și titrare REDOX. Preluat de la https://sapiencia-web.blogspot.com/p/itulacion.html

Skoog, DA, West, DM, Holler, J. și Crouch, SR (2021). Fundamentele de chimie analitică (ediția a 9-a). Boston, Massachusetts: Cengage Learning.

Laboratorul de Chimie TP. (2015, 15 noiembrie). Titrari acido-bazice . Preluat de la https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/acidos-y-bases/titulaciones-acido-base.html

Jiménez, AG și Hernández, AR (sf). Substanțe standard pentru standardizarea acizilor și bazelor Preluat de la http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/DOCUMENTOPATRONESPRIMARIOSACIDOBASE_34249.pdf