Титруване на силна киселина със силна основа (продължение)

Разглеждахме кривата на титруване за титруване на силна киселина, НCl, със силна основа, NaOH. В предходното видео вече намерихме рН в две точки на кривата на титруване, като намерихме рН преди добавяне на основа, намерихме рН в ето тази точка, и също така намерихме рН след добавяне на 10 мл основа. Това е част А от въпроса, това е подточка В. Сега да видим подточка С. Каква е стойността на рН след добавяне на 20 мл от 0,500 М разтвор на натриев хидроксид? Колко мола ОН– добавяме към изходния разтвор на киселина? Можем да го намерим от концентрацията тук. Концентрацията на натриев хидроксид е 0,500 М. Това е и концентрацията на хидроксидни йони в разтвора, и понеже говорим за силна основа, концентрацията на хидроксидни йони в разтвора е равна на 0,500 М. Спомни си, М е мол за литър. Значи това е мол за литър. Колко литри имаме? Имаме 20 милилитра, така че 20 милилитра е равно на, премествам запетаята с едно, две, три места; това е 0,02 литра. За да намерим броя на моловете, просто трябва да умножим 0,5 по 0,02 и получавам 0,01. Значи имаме 0,01 мола ОН–. Това е количеството ОН–, което добавяме към изходния разтвор на киселината. В предходното видео вече изчислихме моловете на Н3О+ в разтвора, и той беше същото число: 0,0100 мола Н3О+. Можеш да видиш в предходното видео, тези числа са равни: 20 мл тук, 20 мл тук, 0,500 М тук и 0,500 М тук. Значи същото изчисление ни даде броя молове от Н3О+, хидроний, или можеш да ги разглеждаш като молове Н+. Значи имаме еднакъв брой молове от основата и киселината, и основата, която добавяме, ще неутрализира напълно киселината. Значи наличните Н3О+, наличните хидрониеви йони, се неутрализират от добавената основа. Н3О+ отдава протон на ОН–, получаваме Н2О, после Н3О+ отдава протон и получаваме още една молекула вода. Значи тук получавме две молекули Н2О, като започваме с 0,01 М от ОН–. Нека го запиша тук. Имаме 0,01 мола основа, и същото количество киселина. Значи 0,01 мола киселина. Значи имаме достатъчно основа, за да неутрализираме напълно киселината. Реакцията протича при отношение 1:1. Цялото количество основа ще реагира, и напълно ще неутрализира киселината. Когато това се случи, рН трябва да е равно на рН на водата. рН на разтвора е равно на рН на водата, което знаем, че е 7,00. Можеше да го напиша по друг начин. Можеше да напиша HCl + NaOH, нали? И това ще ни даде Н2О, защото Н+ и ОН– дават Н2О, и остава NaCl, нали? Ще имаме разтвор на натриев хлорид. Воден разтвор на натриев хлорид. И ако киселината и основата напълно се неутрализират, ще получим воден разтвор на натриев хлорид, който има рН равно на рН на водата, защото натриевите йони и хлоридните аниони не взаимодействат достатъчно с водата, за да променят рН. Значи рН, след добавяне на 20 мл от основата, ще бъде равно на седем. Можем да го намерим тук, на титрувалната крива. При добавени 20 мл от основата, рН ще бъде седем, нека да намерим тази точка на кривата за титруване. Това е еквивалентният пунк. Нека да направя една права линия тук. Това е нашият еквивалентен пункт. Нека го запиша. Достигаме еквивалентния пункт. Добавихме достатъчно молове основа, за да неутрализираме напълно киселината, така че достигнахме еквивалентния пункт. Накрая, в точка D от нас се иска да намерим рН след добавяне на 20,2 мл от 0,500 М разтвор на натриев хидроксид. Така че точно като преди трябва да намерим моловете хидроксидни йони, които добавяме. Отново, концентрацията на хидроксидни йони е 0,5 или 0,500 М. М означава молове за литър, така че търсим молове. Колко литра добавяме? 20,20 мл е равно на 0,02020 литра. Просто трябва да намерим моловете; може би можеш да го направиш наум. Но аз ще използвам калкулатор и ще ти покажа отговора. Така, 5 по 0,02020 дава 0,0101. Това са моловете ОН–, които имаме. 0,0101 мола ОН–. Спомни си, че ОН– реагират с Н3О+. Вече казахме, че Н3О+ плюс ОН– дават 2 Н2О. Сега започваме с 0,0101 мола ОН –. Записвам: 0,0101 мола. Н3О+ имаме само 0,01 мола. Този път имаме повече основа, отколкото киселина, така че цялото количество киселина ще се неутрализира, нали? Киселината ще се неутрализира напълно. Няма да остане никаква киселина. Цялата киселина ще реагира, и по-голямата част от основата също ще реагира. Така че ще реагира същото количество от основата, ще реагира 0,0100 мола от основата, и ще остане съвсем малко количество основа. Ще останат само 0,0001 мола основа. Цялата киселина е напълно неутрализирана, и ни остава малко количество основа. Сега да видим колко е общият обем. Започнахме с 20 мл киселина, нали? Започнахме титруването с 20 мл, а до този момент от титруването сме добавили още 20,2 мл. Добавихме 20,2 мл. Така че общият обем стана 40,20 мл. Тук сега имаме 40,20 мл. Сега можем да изчислим концентрацията на ОН– в разтвора. Каква е концентрацията на ОН–? Концентрацията е молове за литър, имаме 0,0001 мола ОН–, а обемът ще бъде... това е в милилитри, което е равно на 0,04020 литра. Значи вече можем да изчислим концентрацията. Взимам калкулатора. Деля 0,0001 на 0,04020, и получавам 0,002. Концентрацията на ОН– е равна на 0,002 мол/литър. Ние търсим рН, но сега можем да намерим рОН. рОН е равно на отрицателен десетичен логаритъм от концентрацията на хидроксидните йони. Значи имаме отрицателен десетичен логаритъм от 0,002. Така, –log от 00,002. Да видим колко ще получим. –log от 0,002 дава рОН = 2,7. Значи рОН е равно на 2,7. За да намерим рН ни трябва още една формула. рН + рОН = 14. Заместваме в нея рОН =2,7 рН е равно на 14 – 2,7, което е 11,3. Накрая намерихме рН. Нека видим точката на титрувалната крива. Добавихме 20,20 мл основа, нека да използвам синьо, за да се вижда по-добре, добавихме 20,20 мл основа, и току-що намерихме, че рН е равно на 11,3. Така че тук едва подминаваме 20. Много е трудно да се начертае права линия. Не се справям много добре. Но рН трябва да е 11,3. Така че можем да намерим точката на титрувалната крива, която е някъде ето тук.