Tabla de Contenidos
ต่อไปนี้คือปัญหาทั่วไปในการวิเคราะห์การไทเทรตกรด-เบสของตัวอย่างจริง ความละเอียดของปัญหาจะแสดงพร้อมกับคำอธิบายเชิงลึกของขั้นตอนที่สำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องและสามารถอนุมานได้อย่างง่ายดายถึงการแก้ปัญหาของปัญหาการไทเทรตกรดเบสอื่นๆ เช่นเดียวกับการไทเทรตประเภทอื่นๆ เช่น การไทเทรตแบบ precipitometry หรือการไทเทรต .รีดอกซ์.
มีหลายวิธีในการแก้ปัญหาประเภทนี้ แต่เราจะเน้นการใช้ความเป็นปกติและจำนวนของชื่อเรื่องและชื่อเรื่องเทียบเท่าที่จุดสิ้นสุดของการไทเทรต สิ่งนี้ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาดังกล่าวได้โดยทำตามขั้นตอนเดียวกันทุกประการ แต่เปลี่ยนจำนวนของสิ่งเทียบเท่าต่อโมลของไตแตรนต์และไตแตรนต์ขึ้นอยู่กับประเภทของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการไทเทรต
ปัญหาที่เป็นปัญหาประกอบด้วยการไทเทรตกรด-เบสสองแบบ: หนึ่งเพื่อดำเนินการกำหนดมาตรฐานของสารไทเทรตโดยใช้มาตรฐานปฐมภูมิ และครั้งที่สองเพื่อดำเนินการวิเคราะห์ตัวอย่างจริง ดังนั้นจึงเป็นแนวทางที่ดีมากสำหรับประเภท ของปัญหาที่ต้องแก้ไขในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์จริง เพื่อความง่าย จะไม่มีการพิจารณาข้อผิดพลาดจากการทดลองหรือการวิเคราะห์ทางสถิติของผลลัพธ์
ปัญหา: การวิเคราะห์น้ำยาล้างโถสุขภัณฑ์โดยการไทเทรตกรดเบส
คำแถลง:
มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ตัวอย่างน้ำยาล้างตะกรันที่ใช้กันทั่วไปในการทำความสะอาดโถสุขภัณฑ์ หลักการออกฤทธิ์ของผลิตภัณฑ์นี้คือกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ที่ 6.75% m/V และวิเคราะห์โดยวิธีไทเทรตกรด-เบสด้วยโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์
สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ถูกทำให้เป็นมาตรฐานโดยการไทเทรตตัวอย่างที่มีโพแทสเซียมแอซิดพทาเลต 0.4956 กรัม, KHC 8 H 4 O 4หรือ KHP (MM=204.221g/mol) ในระหว่างการไตเตรท KOH 25.15 มล. ถูกใช้ไปถึงจุดสิ้นสุด
ในการวิเคราะห์ตัวอย่าง ขั้นแรกให้ใช้น้ำยาทำความสะอาด 10.00 มล. และเจือจางถึง 250 มล. ด้วยน้ำกลั่น จากนั้น นำสารละลายส่วนลงตัว 25.00 มล. มาไทเทรตกับสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ที่ได้มาตรฐานก่อนหน้านี้โดยใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์ ถึงจุดสิ้นสุดหลังจากเติมไตแตรนต์ 17.50 มล. ความเข้มข้นที่แท้จริงของ HCl ในน้ำยาล้างโถสุขภัณฑ์คือเท่าไร?
สารละลาย:
อย่างที่เห็น วัตถุประสงค์หลักของปัญหาคือเพื่อหาความเข้มข้นที่แท้จริงของ HCl ในน้ำยาล้างโถชักโครก ซึ่งควรอยู่ที่ประมาณ 6.75% m/V เนื่องจากตัวอย่างมีความเข้มข้นเกินกว่าจะวิเคราะห์ได้โดยตรง จึงเจือจางก่อนทำการไทเทรต ซึ่งหมายความว่าการไทเทรตของตัวอย่างจะไม่ให้ความเข้มข้นที่เราต้องการโดยตรง แต่ก่อนอื่นเราต้องหาความเข้มข้นของการเจือจาง จากนั้น ด้วยความเข้มข้นนี้ เราจะคำนวณความเข้มข้นเริ่มต้นที่แท้จริงของสารทำความสะอาด
เพื่อให้สามารถคำนวณความเข้มข้นของสารละลายที่เจือจางด้วยวิธีการไทเทรตได้ จำเป็นต้องทราบความเข้มข้นของไทแทรนต์ ในกรณีนี้คือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นนี้ไม่ได้มาจากแบบฝึกหัดโดยตรง แต่ให้ข้อมูลจากการไทเทรตอื่นที่ดำเนินการโดยใช้สารไทเทรตเดียวกันแทน แต่จากตัวอย่างโพแทสเซียมไฮโดรเจนพทาเลตหรือ KHP ที่รู้จัก
หลังจากการวิเคราะห์นี้ เป็นที่ชัดเจนว่าในการแก้ปัญหา ก่อนอื่นเราต้องคำนวณความเข้มข้นของโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์โดยใช้ข้อมูลจากการไทเทรตครั้งแรก (การกำหนดมาตรฐาน) จากนั้นจะต้องใช้ข้อมูลนี้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของตัวอย่างที่เจือจาง และสุดท้าย ความเข้มข้นของสารละลายเข้มข้นเดิม ซึ่งก็คือตัวอย่าง จะถูกกำหนด
ข้อมูล:
- การไทเทรตครั้งที่ 1 (มาตรฐาน KOH)
| ไตแตรนต์: KOH (W KOH = 1 eq/mol) | ไทเทรต = KHP (W KHP = 1 eq/mol) |
| VKOH = 25.15 ม.ล | ม. KHP = 0.4956 ก |
| NKOH = ? | MM KHP = 204.221 ก./โมล |
จำนวนสมมูลต่อโมล (W) ของ KOH คือ 1 เนื่องจากเป็นเบสที่มีเฉพาะไฮดรอกไซด์ไอออน ในขณะที่โพแทสเซียมแอซิดพทาเลตเป็นเกลือแอมโฟเทอริก ซึ่งในกรณีนี้ทำหน้าที่เป็นกรด (เพราะมันทำปฏิกิริยากับเบส) monoprotic (เพราะมีโปรตอนเพียงตัวเดียว) ดังนั้นจึงมี 1 เทียบเท่าต่อโมล
ปฏิกิริยาการไทเทรตคือ:
- ระดับที่ 2 (การวิเคราะห์ตัวอย่าง)
| ไตแตรนต์: KOH (W KOH = 1 eq/mol) | ไทเทรต = HCl (W HCl = 1 eq/mol) |
| VKOH = 17.50 ม.ล | V ส่วนลงตัว = 25.00 มล |
| NKOH = ? | ไม่มีส่วนลงตัว = ? |
เช่นเดียวกับพทาเลต กรดไฮโดรคลอริกก็เป็นกรดโมโนโพรติกเช่นกัน ดังนั้นจำนวนที่เทียบเท่าต่อโมลของกรดนี้ก็คือ 1 เช่นกัน
ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาการไทเทรตคือ:
- การเจือจาง
| วีคอนเซ็นเทรต = 10.00 มล | V เจือจาง = 250.0 มล |
| N เข้มข้น = ? | N เจือจาง = ? |
การคำนวณ
จุดประสงค์ของการใช้นอร์มัลลิตี้แทนหน่วยความเข้มข้นอื่นเมื่อแก้ปัญหาการไทเทรตคือ ที่จุดสิ้นสุดของการไทเทรต ซึ่งสันนิษฐานว่าเท่ากับจุดสมมูล เป็นความจริงที่ค่าสมมูลของไทแทรนต์เท่ากับ ระดับเทียบเท่า นั่นคือ:
โดยสามารถหาจำนวนสมมูลได้จากมวลของสารและน้ำหนักโมเลกุลหรือจากความเข้มข้นปกติดังนี้
โดยที่ m คือมวล, W คือจำนวนสมมูลต่อโมล, MM คือมวลโมลาร์, N คือความเข้มข้นปกติ และ V โซลคือปริมาตรของสารละลาย
สมการทั้งสามนี้มักจะเพียงพอที่จะแก้ปัญหาการไทเทรต
การกำหนดมาตรฐานโซลูชัน KOH
สมการสามสมการด้านบนสามารถรวมกันเป็นสมการเดียวเพื่อหาความเข้มข้นปกติของสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งก็คือของไตแตรนต์ เมื่อถึงจุดสิ้นสุดของมาตรฐานก็ถือได้ว่า
การไทเทรตของส่วนลงตัวตัวอย่างที่เจือจาง
ตอนนี้เรามีความเข้มข้นของไตแตรนต์แล้ว เราสามารถใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของ HCl ในส่วนลงตัวได้ รวมความสัมพันธ์ของสมการที่จุดสิ้นสุดเข้ากับสูตรนอร์มัลลิตี้อีกครั้ง เราสามารถเขียน:
การเจือจาง
เราพบความเข้มข้นของส่วนลงตัวที่ไตเตรทแล้ว ซึ่งสอดคล้องกับความเข้มข้นของสารละลายที่เจือจางของตัวอย่างดั้งเดิม ตอนนี้เราต้องใช้สมการการเจือจางเพื่อกำหนดความเข้มข้นของสารละลายเดิมเท่านั้น
นี่คือข้อตกลงที่เรากำลังมองหา สิ่งที่เหลืออยู่คือการแปลงเป็นเปอร์เซ็นต์ m/V เพื่อเปรียบเทียบกับค่าที่รายงานบนฉลาก สำหรับสิ่งนี้ เราพิจารณาว่าสารละลายมี HCl 1,689 เทียบเท่าในสารละลาย 1 L = 1,000 มล. เมื่อรวมกับมวลโมลาร์ของ HCl และจำนวนเทียบเท่าต่อโมลจะทำให้สามารถคำนวณเปอร์เซ็นต์ m/V ได้:
ความเข้มข้นที่แท้จริงของ HCl ในสเกลเลอร์ที่ทดสอบคือ 6.158% m/V ซึ่งแตกต่างจากของเราเพียงเล็กน้อยเท่านั้นหากเราเปรียบเทียบค่านี้กับค่าที่น่าจะสมบูรณ์ที่สุด
อ้างอิง
Ahumada Forigua, DA, Morales Erazo, LV, Abella Gamba, JP และ Gonzalez Cardenas, IA (2019) เทคนิคการไทเทรตกรดเบส: ข้อควรพิจารณาทางมาตรวิทยา วารสารเคมีโคลอมเบีย , 48 (1), 26–34. สืบค้นจากhttps://www.redalyc.org/jatsRepo/3090/309058491010/309058491010.pdf
ปัญญา (น.). แบบฝึกหัดการไทเทรต ACID-BASE และ REDOX สืบค้นจากhttps://sapiencia-web.blogspot.com/p/itulacion.html
Skoog, DA, West, DM, Holler, J., & Crouch, SR (2021) ความรู้พื้นฐานเคมีวิเคราะห์ (พิมพ์ครั้งที่ 9). บอสตัน แมสซาชูเซตส์: Cengage Learning
ห้องปฏิบัติการ ที.พี. เคมิคอล. (2558, 15 พฤศจิกายน). การไทเทรตกรดเบส สืบค้นจากhttps://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/acidos-y-bases/titulaciones-acido-base.html
Jiménez, AG และ Hernández, AR (sf) สารมาตรฐานสำหรับการกำหนด มาตรฐานของกรดและเบส
