Dæmi um umræðuspurningar um sýru-basa títrun
Sýru-basa títrun er ein algengasta megindlega greiningaraðferðin í efnafræði. Þessi tækni felur í sér viðbrögð milli sýru og basa til að ákvarða styrk lausnar. Í þessari grein munum við ræða nokkur dæmi um sýru-basa títrunarvandamál og lausnir þeirra, með það að markmiði að hjálpa þér að skilja grunnhugtökin og hvernig á að framkvæma þau.
Grunnhugtök sýru-basa títrunar
Sýru-basa títrun felur í sér hlutleysingarviðbrögð milli vetnisjóna (H⁺) úr sýru og hýdroxíðjóna (OH⁻) úr basa til að mynda vatn (H₂O). Jafngildispunkturinn er sá punktur þar sem fjöldi móla af sýru er jafn fjöldi móla af basa sem bætt er við. Á þessum tímapunkti hefur viðbrögðin milli sýrunnar og basans átt sér stað að fullu.
Almenna formúlan
Grunnformúlan sem notuð er við sýru-basa títrun er:
[ n_{a} ⋅ M_{a} ⋅ V_{a} = n_{b} ⋅ M_{b} ⋅ V_{b}]
Hvar:
– \(n_{a} \) er gildissvið sýrunnar,
– \(M_{a} \) er mólarþéttni sýrunnar,
– \( V_{a} \) er rúmmál sýrunnar,
– \( n_{b} \) er grunngildið,
– \( M_{b} \) er mólarstyrkur basans,
– \( V_{b} \) er rúmmál grunnsins.
Lakkmúspappír og vísar
Í títrun eru sýru-basa vísar eins og fenólftalín eða metýl appelsín oft notaðir til að ákvarða jafngildispunktinn. Þessir vísar breyta um lit við ákveðið pH, sem gefur til kynna að jafngildispunktinum hafi verið náð.
Dæmi um spurningar og umræður
Dæmispurning 1: Títrun sterkrar sýru og sterks basa
Spurning:
Það er vitað að 25 ml af 0,1 M HCl lausn eru títruð með 0,1 M NaOH lausn. Hvert rúmmál af NaOH þarf til að ná jafngildispunktinum?
Umræða:
Viðbrögðin milli HCl og NaOH eru:
\[ HCl + NaOH \ hægri ör NaCl + H_2O \]
Skref 1: Ákvarðið mól af H⁺ úr HCl
[ n_{\text{HCl}} = M_{\text{HCl}} sinnum V_{\text{HCl}}]
[n_{\text{HCl}} = 0,1 × 0,025 = 0,0025 mól]
Skref 2: Ákvarðið magn NaOH sem þarf
Þar sem HCl og NaOH eru í hlutfallinu 1:1 í viðbrögðunum (n = 1):
[ n_{\text{HCl}} = n_{\text{NaOH}} ]
[M_{\text{NaOH}} sinnum V_{\text{NaOH}} = 0,0025 mól]
[V_{NaOH} = \frac{0,0025 \mól}}{0,1 \mól{M} = 0,025 \mól{L} = 25 \mól{ml}]
Þannig að rúmmálið af NaOH sem þarf er 25 ml.
Dæmispurning 2: Títrun veikrar sýru og sterkrar basa
Spurning:
Samtals voru 50 ml af 0,1 M ediksýru (CH₃COOH) lausn títruð með 0,1 M NaOH lausn. Hvert rúmmál af NaOH þarf til að ná jafngildispunktinum?
Umræða:
Viðbrögðin milli ediksýru og NaOH eru:
\[ CH_3COOH + NaOH \hægriör CH_3COONa + H_2O \]
Skref 1: Ákvarðið mól af H⁺ úr CH₃COOH
[ n_{CH}_3\text{COOH}} = M_{CH}_3\text{COOH}} sinnum V_{CH}_3\text{COOH}}]
[ n_{CH}_3\text{COOH}} = 0,1 × 0,05 = 0,005 \text{ mól} \]
Skref 2: Ákvarðið magn NaOH sem þarf
Vegna þess að mólhlutfallið milli CH₃COOH og NaOH er 1:1:
[ n_{CH3\COOH} = n_{NaOH}]
[M_{\text{NaOH}} sinnum V_{\text{NaOH}} = 0,005 mól]
[V_{NaOH} = \frac{0,005 \mól}}{0,1 \mól{M} = 0,05 \mól{L} = 50 \mól{ml}]
Þannig að rúmmálið af NaOH sem þarf er 50 ml.
Dæmispurning 3: Fjölprótein títrun sterkra sýra og basa
Spurning:
Það er vitað að 40 ml af 0,05 M H₂SO₄ lausn eru títruð með 0,1 M KOH lausn. Hvert rúmmál af KOH þarf til að ná fyrsta og öðru jafngildispunktinum?
Umræða:
H₂SO₄ er tvíprótínsýra sem getur losað tvær H⁺ jónir. Viðbrögðin við KOH eru tvö stig:
\[ H_2SO_4 + 2KOH \hægriör K_2SO_4 + 2H_2O \]
Skref 1: Ákvarðið mól af H⁺ úr H₂SO₄
\[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = M_{\text{H}_2\text{SO}_4} \times V_{\text{H}_2\text{SO}_4} \]
[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 0,05 × 0,04 = 0,002 \text{ mól} \]
Skref 2: Ákvarðið magn KOH sem þarf í hverju stigi
Í fyrstu títrun (losun eins H⁺):
[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = n_{\text{KOH}}]
[M_{KOH}} sinnum V_{KOH}} = 0,002 mól]
[V_{KOH}_{fyrsta} = \frac{0,002 \mól}}{0,1 \mól{M}} = 0,02 \mól{L} = 20 \mól{ml}]
Í annarri títrun (þar sem tveir H⁺ eru fjarlægðir) þarf tvöfalt fleiri mól en áður:
[ n_{KOH}_{sekúnda} = 2 x 0,002 mól = 0.004 mól]
[V_{KOH}_{sekúnda}} = \frac{0.004 \mól}}{0,1 \mól{M}} = 0,04 \mól{L} = 40 \mól{ml}]
Þannig að rúmmál KOH sem þarf fyrir fyrsta jafngildispunktinn er 20 ml og fyrir annan jafngildispunktinn 40 ml.
Niðurstaða
Með því að nota dæmin um sýru-basa títrun hér að ofan höfum við lært hvernig á að ákvarða rúmmál lausnar sem þarf til að ná jafngildispunkti í ýmsum gerðum títrunar. Það er mikilvægt að fylgjast alltaf með steikíómetríu hvarfsins og nota grunn títrunarformúluna rétt til að fá nákvæmar niðurstöður. Stöðug æfing með ýmis konar verkefni mun hjálpa til við að styrkja skilning þinn á sýru-basa títrunum í greiningarefnafræði.
