Թթվահիմնային տիտրման վերաբերյալ քննարկման հարցի օրինակ

Թթվահիմնային տիտրման քննարկման հարցերի օրինակ

Թթվահիմնային տիտրումը քիմիայի մեջ ամենատարածված քանակական վերլուծության մեթոդներից մեկն է: Այս տեխնիկան ներառում է թթվի և հիմքի միջև ռեակցիա՝ լուծույթի կոնցենտրացիան որոշելու համար: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք թթվահիմնային տիտրման խնդիրների և դրանց լուծումների մի քանի օրինակներ՝ նպատակ ունենալով օգնել ձեզ հասկանալ հիմնական հասկացությունները և դրանց կատարման եղանակը:

Թթվահիմնային տիտրման հիմնական հասկացությունները

Թթվահիմնային տիտրումները ներառում են չեզոքացման ռեակցիա թթվից եկող ջրածնի իոնների (H⁺) և հիմքից եկող հիդրօքսիդ իոնների (OH⁻) միջև՝ ջուր (H₂O) առաջացնելով։ Համարժեքության կետը այն կետն է, որտեղ թթվի մոլերի քանակը հավասար է ավելացված հիմքի մոլերի քանակին։ Այս պահին թթվի և հիմքի միջև ռեակցիան ամբողջությամբ տեղի է ունեցել։

Ընդհանուր բանաձև

Թթվահիմնային տիտրման մեջ օգտագործվող հիմնական բանաձևը հետևյալն է.

\[ n_{a} \cdot M_{a} \cdot V_{a} = n_{b} \cdot M_{b} \cdot V_{b} \]

Որտեղ՝
– \(n_{a} \)-ն թթվի վալենտային արժեքն է,
– \( M_{a} \)-ն թթվի մոլարությունն է,
– \( V_{a} \)-ն թթվի ծավալն է,
– \(n_{b} \)-ն բազային վալենտն է,
– \( M_{b} \)-ն հիմքի մոլարությունն է,
– \( V_{b} \)-ն հիմքի ծավալն է։

Լակմուսի թուղթ և ցուցիչներ

Տիտրման պրակտիկայում համարժեքության կետը որոշելու համար հաճախ օգտագործվում են թթվահիմնային ինդիկատորներ, ինչպիսիք են ֆենոլֆտալեինը կամ մեթիլնարնջագույնը: Այս ինդիկատորները փոխում են գույնը որոշակի pH-ի դեպքում՝ ցույց տալով, որ համարժեքության կետին հասել են:

Հարցերի և քննարկման նմուշներ

Օրինակ՝ հարց 1. Ուժեղ թթվի և ուժեղ հիմքի տիտրում

Հարց՝
Հայտնի է, որ 0,1 Մ HCl լուծույթի 25 մլ-ը տիտրվում է 0,1 Մ NaOH լուծույթով: Ի՞նչ ծավալի NaOH է անհրաժեշտ համարժեքության կետին հասնելու համար:

Քննարկում.
HCl-ի և NaOH-ի միջև ռեակցիան հետևյալն է.
\[ HCl + NaOH \աջ սլաք NaCl + H_2O \]

Քայլ 1. Որոշեք H⁺-ի մոլերը HCl-ից
\[ n_{\text{HCl}} = M_{\text{HCl}} \times V_{\text{HCl}} \]
\[ n_{\text{HCl}} = 0,1 \times 0,025 = 0,0025 \text{մոլ} \]

Քայլ 2. Որոշեք NaOH-ի անհրաժեշտ ծավալը
Քանի որ HCl-ը և NaOH-ը ռեակցիայի մեջ ունեն 1:1 հարաբերակցություն (n = 1):
\[ n_{\text{HCl}} = n_{\text{NaOH}} \]
M_{\text{NaOH}} անգամ V_{\text{NaOH}} = 0,0025 \text{մոլ}\]
V_{NaOH}} = \frac{0,0025 \text{մոլ}}{0,1 \text{M}} = 0,025 \text{L} = 25 \text{մլ} \]

Այսպիսով, NaOH-ի անհրաժեշտ ծավալը 25 մլ է։

Օրինակ հարց 2. Թույլ թթվի և ուժեղ հիմքի տիտրում

Հարց՝
Ընդհանուր առմամբ 50 մլ 0,1 Մ քացախաթթվի (CH₃COOH) լուծույթ տիտրվել է 0,1 Մ NaOH լուծույթով: Որքա՞ն NaOH է անհրաժեշտ համարժեքության կետին հասնելու համար:

Քննարկում.
Քացախաթթվի և NaOH-ի միջև ռեակցիան հետևյալն է.
\[ CH_3COOH + NaOH \աջ սլաք CH_3COONa + H_2O \]

Քայլ 1. Որոշեք H⁺-ի մոլերը CH₃COOH-ից
\[ n_{\text{CH}_3\text{COOH}} = M_{\text{CH}_3\text{COOH}} \times V_{\text{CH}_3\text{COOH}} \]
\[ n_{\text{CH}_3\text{COOH}} = 0,1 անգամ 0,05 = 0,005 \text{մոլ} \]

Քայլ 2. Որոշեք NaOH-ի անհրաժեշտ ծավալը
Քանի որ CH₃COOH-ի և NaOH-ի մոլային հարաբերակցությունը 1:1 է։
\[ n_{\text{CH}_3\text{COOH}} = n_{\text{NaOH}} \]
M_{\text{NaOH}} անգամ V_{\text{NaOH}} = 0,005 \text{մոլ}\]
V_{NaOH}} = \frac{0,005 \text{մոլ}}{0,1 \text{M}} = 0,05 \text{L} = 50 \text{մլ} \]

Այսպիսով, NaOH-ի անհրաժեշտ ծավալը 50 մլ է։

Օրինակ՝ հարց 3. Ուժեղ թթուների և հիմքերի պոլիպրոտային տիտրում

Հարց՝
Հայտնի է, որ 40 մլ 0,05 Մ H₂SO₄ լուծույթը տիտրվում է 0,1 Մ KOH լուծույթով: Որքա՞ն KOH է անհրաժեշտ առաջին և երկրորդ համարժեքության կետերին հասնելու համար:

Քննարկում.
H₂SO₄-ը դիպրոտինաթթու է, որը կարող է անջատել երկու H⁺ իոն: KOH-ի հետ ռեակցիան ընթանում է երկու փուլով՝
\[ H_2SO_4 + 2KOH \աջ սլաք K_2SO_4 + 2H_2O \]

Քայլ 1. Որոշեք H⁺-ի մոլերը H₂SO₄-ից
\[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = M_{\text{H}_2\text{SO}_4} \times V_{\text{H}_2\text{SO}_4} \]
\[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 0,05 անգամ 0,04 = 0,002 մոլ} \]

Քայլ 2. Որոշեք KOH-ի անհրաժեշտ ծավալը յուրաքանչյուր փուլի համար
Առաջին տիտրման ժամանակ (մեկ H⁺-ի անջատմամբ).
\[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = n_{\text{KOH}} \]
M_{KOH}} անգամ V_{KOH}} = 0,002 մոլ}
V_{KOH}}_{first}} = \frac{0,002 \text{մոլ}}{0,1 \text{M}} = 0,02 \text{L} = 20 \text{մլ} \]

Երկրորդ տիտրման ժամանակ (հեռացնելով երկու H⁺) անհրաժեշտ է նախորդ մոլերի կրկնակի քանակություն՝
\[ n_{\text{KOH}}_{\text{վայրկյան}} = 2 անգամ 0,002 \text{մոլ} = 0.004 \text{մոլ} \]
\[ V_{\text{KOH}}_{\text{վայրկյան}} = \frac{0.004 \text{մոլ}}{0,1 \text{M}} = 0,04 \text{L} = 40 \text{մլ} \]

Այսպիսով, առաջին համարժեքության կետի համար անհրաժեշտ KOH-ի ծավալը 20 մլ է, իսկ երկրորդի համար՝ 40 մլ։

Եզրակացություն

Վերը նշված մի քանի թթվահիմնային տիտրման օրինակների միջոցով մենք սովորեցինք, թե ինչպես որոշել լուծույթի ծավալը, որն անհրաժեշտ է տարբեր տեսակի տիտրումների դեպքում համարժեքության կետին հասնելու համար: Կարևոր է միշտ ուշադրություն դարձնել ռեակցիայի ստեխիոմետրիային և ճիշտ օգտագործել տիտրման հիմնական բանաձևը՝ ճշգրիտ արդյունքներ ստանալու համար: Տարբեր տեսակի խնդիրների հետ անընդհատ պրակտիկան կօգնի ամրապնդել անալիտիկ քիմիայում թթվահիմնային տիտրումների վերաբերյալ ձեր պատկերացումները: