Титруване на слаба киселина със силна основа

Това е титрувалната крива за титруване на 50 мл от 0,200 М оцетна киселина и към разтвора на оцетна киселина добавяме 0,0500М натриев хидроксид. Отново поставяме стойностите на рН на оста у, а по оста х са милилитрите основа, които добавяме. В подточка А се търси рН преди да добавим основата. Значи сме добавили 0,0 мл натриев хидроксид. Това е задача за равновесие при слаба киселина. Нашата слаба киселина е оцетната киселина, нали? Във воден разтвор тя отдава протон на Н2О, и Н2О се превръща в Н3О+. Ако отделим един протон от оцетната киселина, получаваме СН3СОО–, ацетатен анион. Началната концентрация на оцетна киселина е 0,0200 мол/литър. Това е 0,200 мол/л, и приемаме, че още нямаме никакви продукти. Това го правихме във видеото за равновесие при слаба киселина. Промяната... с колкото намалее концентрацията на оцетна киселина, която се превръща в ацетат, с толкова ще се увеличи ацетатът. И също така ще имаме увеличение на концентрацията на Н3О+. Равновесната концентрация ще бъде 0,200 – Х, после тук ще бъде Х и тук също ще бъде Х. Когато записваме Ка, нашата равновесна константа, Ка е равна на концентрацията на продуктите върху концентрацията на изходните вещества. Ще го направя малко по-бързо, защото вече имаме видео за това, увери се, че си гледал(а) видеото за равновесие при слаба киселина, преди да гледаш тези клипове. Значи това е Х по Х. Тук имаме два пъти Х. Продуктите върху изходните вещества. И това е 0,200 – Х, като пренебрегваме водата. Значи това е 0,200 – Х. Ако приемем, че Х е много малко число, много ниска концентрация в сравнение с 0,200, можем да го пренебрегнем и да кажем, че 0,200 – Х е приблизително равно на 0,200. Можем да преработим това. Ето тук. Значи имаме Х^2 върху 0,200 е равно на Ка. Ка за оцетната киселина е 1,8 по 10^(–5). Значи можем да намерим Х. Взимам калкулатора. Имаме 1,8 по 10^(–5), което ще умножим по 0,200. Получи се 3,6 по 10^(–6). И сега ни трябва квадратен корен от това. Квадратен корен от получения резултат. И виждаме, че Х = 0,0019. Нека го запиша. Х е равно на 0,0019. Спомни си, че Х е концентрацията на Н3О+, значи това е концентрацията на Н3О+ при равновесие. Ако това е концентрацията на хидрониевите йони, ако това е концентрацията на хидрониевите йони, тогава можем много лесно да намерим рН, защото просто трябва да заместим концентрацията на хидрониевите йони във формулата за рН. рН е равно на –log от концентрацията на хидрония. Взимаме това число, 0,0019, и го заместваме, за да получим рН. Хайде да го направим. Отново взимам калкулатора. –log от 0,0019 е равно на рН. Получавам 2,72. Значи рН = 2,72. Преди да добавим основа, когато имаме 0,0 мл натриев хидроксид, рН е равно на 2,72. И отиваме тук при нашата титрувална крива, тук имаме 0,0 мл основа, отиваме насам и това е първата ни точка, нали? Значи това тук е А, което трябва да съответства на рН = 2,72. Сега нека добавим натриев хидроксид. Вподточка В трябва да намерим рН след като сме добавили 100,0 мл от 0,0500 М разтвор натриев хидроксид. Да видим колко мола основа сме добавили. Значи концентрацията на натриевия хидроксид е 0,0500 М, същото като концентрацията на ОН– в разтвора. Значи концентрацията на хидроксидни йони в разтвора е 0,0500 М, а М означава мол за литър, нали? М означава молове за литър. Значи това тук е равно на молове... а колко литра са 100 милилитра? Преместваме десетичната запетая с едно, две, три места, значи това е 0,1. Това са 0,1000 литра. За да намерим моловете, просто трябва да умножим. Значи 0,0500 по 0,1000 дава 0,005, т.е. имаме 0,00500 мола хидроксидни йони. Добре, това е колко мола ОН– добавяме. А колко мола киселина имаме в началото? Нека да се върнем на титрувалната крива, за да видим тези стойности. Започваме с 50,0 мл от 0,200 М оцетна киселина. Добре, да видим колко мола оцетна киселина има в началото. Концентрацията е 0,200 мол/литър, това е концентрацията на оцетната киселина, тя е 0,200 М, което е същото като мол за литър. Започваме с 50 милилитра, което е 0,500 литра. Умножаваме 0,200 по 0,0500 и получаваме 0,0100 мола оцетна киселина. Това имаме в началото. Имаме киселина и основа. Киселината е оцетна киселина, а основата са хидроксидните йони. Хидроксидните йони ще неутрализират наличната киселина. Имаме реакция на неутрализация. Нека да запишем какво се случва. Киселината е оцетна киселина, и добавяме ОН–. ОН– ще отнеме един протон от оцетната киселина, ОН– ще отнеме този протон тук. ОН– и Н+ образуват Н2О. Щом ОН– отнеме протон от оцетната киселина, получаваме спрегнатата основа на оцетната киселина, която разбира се е ацетатен йон. Значи се получава СН3СОО–. Добре, и с какво започваме? За оцетната киселина тук имаме начално количество 0,0100 мола. Нека да го запиша, 0,0100 мола. За ОН– добавяме 0,00500. Значи добавяме 0,00500 мола хидроксид. Значи хидроксидните йони ще неутрализират оцетната киселина, така че ще реагира цялото количество ОН–. Всичко реагира. Значи тук всичко реагира и не ни остава нищо. Използвали сме цялото количество хидроксид, значи това е колко ОН– ще се неутрализира от същото количество оцетна киселина. Значи оцетната киселина ще намалее с толкова. Имаме 0,0100 минус 0,00500, и получаваме 0,0050 мола, които са останали. Значи това е колко киселина е неутрализирана. Значи с толкова намалява оцетната киселина, и също така получаваме такова количество ацетатни аниони, нали? Значи ако тук имаме нула в началото, ще се получи някакво количество. 0,00500 е колко ще получим. Значи след неутрализацията ще имаме 0,00500 мола ацетатни аниони. Добре, сега да намерим концентрациите на оцетната киселина и ацетатния анинон. И за двете имаме молове, но търсим обем. Хайде да го обмислим. Ще се върна към условието, значи добавяме 100 милилитра, нали? Започваме с 50 милилитра разтвор на киселина. 50 плюс 100 е 150 милилитра. Значи новият обем е 150,0 милилитра, 50 плюс 100, което е равно на 0,15 литра, нали? Преместваме десетичната запетая. Сега да намерим концентрациите. Имаме моловете, имаме и обема, да намерим концентрацията на оцетната киселина след неутрализацията. Имаме 0,0050 мола, нека да заместим, 0,0050 мола. Обемът ни е 0,1500, нали, 0,1500 е обемът. Сега да го сметнем. Взимам калкулатора. Имаме 0,005 делено на 0,150, и получаваме 0,033. Значи концентрацията е 0,033 мола на литър. А концентрацията на СН3СОО–? Концентрацията на ацетатните аниони в разтвора е равна на... Виж числата, те са същите. Имаме 0,0500 тук, отново, обемът е 0,1500, така че това е същата сметка. 0,0050 върху 0,1500, следователно ще получим отново концентрация 0,033 мол/литър. Имаме еднакви концентрации на слабата киселина и нейната спрегната основа. Това ме кара да си мисля за буферен разтвор. Ето това получихме тук. Като добавяхме основа, добавяхме бавно ОН– към нашия изходен разтвор на киселина, получихме постепенно буферен разтвор. И тук имаме равни концентрации. Търсим рН, и тъй като тук имаме буферен разтвор, можем просто да използваме уравнението на Хендерсън-Хаселбах. Уравнението на Хендерсън-Хаселбах беше рН е равно на рКа плюс log от концентрацията на А– върху концентрацията на НА. Ка за оцетната киселина, вече го споменах, е 1,8 по 10^(–5). рКа е просто отрицателен десетичен логаритъм от тази стойност. Да вземем калкулатора. Намирам отрицателен десетичен логаритъм от 1,8 по 10^(–5). рКа е равно на 4,74. Нека да го запиша. рКа е 4,74. Замествам в уравнението на Хендерсън-Хаселбах. Значи рН е равно на 4,74 плюс log от концентрацията на А–. А– е ацетатът, неговата концентрация е 0,033, върху НА. НА е оцетната киселина, която също е 0,033. Имаме еднакви концентрации. Имаме log от 0,033 върху 0,033. Това е едно. Значи log от едно, вероятно вече знаеш на какво е равно log от едно. Но аз ще го сметна с калкулатора, за да видиш, че log от едно е равно на нула. Значи това цялото е нула. Тогава рН е равно на 4,74 плюс, това тук вече знаеш, че е нула. Значи рН е равно на 4,74. Това е точката на полуеквивалентност. Неутрализирахме половината от киселината, нали? И половината от киселината остава. Като използваме уравнението на Хендерсън-Хаселбах за намиране на рН, виждаме, че рН е равно на рКа в тази точка. Нека да се върнем към титрувалната крива и да го намерим. рН е равно на 4,74. рН е 4,74 след като добавих 100 мл основа. Значи идваме тук до 100 мл. И това е втората ни точка. Ето това намерихме в подточка В. рН в тази точка е приблизително 4,74.