alkacymetria1

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
ALKACYMETRIA
Przypadek 5 praktycznie nie zachodzi, bowiem analityk mogc wybra titrant zawsze
wybierze mocny kwas lub zasad, co pozwala na osignicie lepszych wyników
KRZYWA MIARECZKOWANIA
Krzywa miareczkowania jest graficznym przedstawieniem przebiegu miareczkowania.
Ogólnie jest to zaleno funkcyjna midzy logarytmem stenia jednego z reagentów
(oznaczonego lub titranta) a iloci dodanego titranta lub proporcjonalnym do niej stopniem
miareczkowania funkcji. Praktycznie jest to zaleno jakiej wielkoci mierzonej (zmiennej
podczas miareczkowania) od iloci dodanego titranta, np. SEM
ogniwa wskanika
=f(V
o
) A = f(V
t
).
Objto dodanego titranta mona równie zastpi wielkociami proporcjonalnymi np.
liczb impulsów ładunkiem elektrycznym itp.
Do obliczenia krzywej miareczkowania mo
na wyj
z analizy stanów układów:
f=0
0
<
f
<
1
f=1
f
>
1
Nadmiar silnego kwasu
Nadmiar silnej zasady
Roztwór silnego
kwasu [H
3
O
+
]=C
HA
pH=7
z definicji
1
[H
3
O
+
]=
C
HA
V
o
−
C
o
V
[OH]=
C
HA
V
o
−
C
o
V
V
+
V
V
+
V
o
o
Roztwór silnej
zasady
Nadmiar silnej zasady
Nadmiar silnego kwasu
C
V
−
C
V
pH=7
z definicji
2
[OH
-
]=
b
o
HA
C
V
−
C
V
V
+
V
[H
3
O
+
]=
HA
B
o
W alkacymetrii pH = F(f) lub pH = f(V
t
)
k
o
[H
3
O
+
]=
w
V
+
V
c
o
b
Ułamek zmiareczkowania jest to stosunek liczby moli (milimoli) dodanej titranta do
liczby moli (milimoli) substancji miareczkowanej
3
Roztwór słabego
kwasu
[H
3
O
+
]=
HA
Układ buforowy
Sól
hydrolizujca
pH>7
Nadmiar silnej zasady
F =
c
V
t
k
a
c
c
V
o
o
Roztwór słabej
zasady
lub stosunek objtoci titranta dodanej do danego momentu V
t
do objtoci titranta dodanej w
PR V
tPR
Sól
hydrolizujca
pH<7
4
Układ buforowy
Nadmiar silnego kwasu
k
[H
3
O
+
]=
w
c
V
=
V
C
V
C
k
f =
t
t
t
=
t
t
b
b
V
V
C
V
C
tPR
tPR
t
o
o
V
o
- objto pocztkowa próbki
C
o
-stenie normalne oznaczonego składnika bowiem z definicji V
tPR
Ct = V
o
C
o
kiedy to f = 1
f zmienia si
od 0 na pocz
teku miareczkowania (bez dodania titranta) przez 1 - w PR
do f
>
1 w zakresie tzw. przemiareczkowania.
Mona równie wyj z analizy bilansu ładunku, co doprowadza do równania ogólnego, które
z kolei po wprowadzeniu uproszcze dla poszczególnych przypadków doprowadzi do
analogicznych wniosków i równa, co poprzednio.
Znajomo krzywych miareczkowania pozwala na przewidywanie przebiegu miareczkowa,
dobór metod wyznaczania PR itp.
Mona wyróni 5 przypadków miareczkowania alkacymetrycznego:
1) mocny kwas mocn zasad –alkalimetria;
2) mocn zasad mocnym kwasem-acydymetria;
3) słaby kwas mocn zasad-alkalimetria;
4) słaba zasada mocnym kwasem-acydymetria;
5) słaby kwas słab zasad i odwrotnie.
W roztworze podczas miareczkowania alkacymetrycznego s
tylko nast
puj
ce jony,
których st
enia zmieniaj
si
:
B+
H
3
O
+
OH
-
A
-
Kationy zasadowe
Aniony kwasowe
A roztwór musi by
elektrycznie oboj
tny;
[B+] + [H
3
O
+
] = [OH
-
] + [A
-
]
t
Rozpatrujemy przypadek 3
k
a
= a a = 1
k
+
O
[
3
H
+
]
a
Słaby kwas HA mocny BOH
[B+] =
c
B
+
V
1 przypadek
V
V
o
c
V
k
w
HA
+
o
(f-1) =
-[H
3
O
+
]
V
V
[
3
H
O
+
]
o
[A
-
] =
k
a
[
HA
]
z dysocjacji kwasu
[
H
O
+
]
3
f = 0
Załoenia:
c
V
[A
-
] + [HA] =
HA
+
o
bilans masy
1) [H
3
O
+
]>>[OH
-
]
f = 0 ® V = 0
V
V
o
c
V
[
A
]
−
][
H
O
+
[A
-
] =
HA
+
o
-
3
V
V
k
c
×
V
o
a
HA
V
o
(-1) = -[H
3
O
+
]
-log[H
3
O
+
] = pH
o
[
3
H
]
O
+
c
V
[H
3
O
+
] = c
HA
[A
-
](1+
=
HA
+
o
k
V
V
a
o
0
<
f
<
1
[A
-
] =
k
a
·
c
HA
+
V
o
k
+
O
[
3
H
+
]
V
V
Zało
enie
1) [H
3
O
+
]>>[OH
-
] niesłuszne dla f zblionych do 1
a
o
c
B
+
+ [H
3
O
+
] = [OH
-
] +
k
a
·
c
HA
+
V
o
V
V
k
+
O
[
3
H
+
]
V
V
c
V
o
a
o
(f-1) = - [H
3
O
+
]
HA
+
o
V
V
o
1
·(c
B
V -
k
a
·c
HA
V
o
) =
k
w
-[H
3
O
+
]
[H
3
O
+
] =
c
HA
+
V
o
(1-f)
V
o
+
V
k
+
O
[
3
H
+
]
[
3
H
O
+
]
V
V
a
o
c
HA
+
V
o
(
f-
k
a
) =
k
w
-[H
3
O
+
]
f=1
[H
3
O
+
] = [0H
-
]
V
V
k
+
O
[
3
H
+
]
[
3
O
+
]
o
a
k
w
= [H
3
O
+
] pH = 7
k
[
3
H
O
+
]
a
=
a
stopie
dysocjacji kwasu
gdy
a
= 1 mamy przypadek 1
k
+
O
[
3
H
+
]
a
[H
3
O
+
] = k
w
[H
3
O
+
] =
w
k
c
V
k
k
w
HA
+
o
(
f-
a
) =
-[H
3
O
+
] równanie ogólne
V
V
k
+
O
[
3
H
+
]
[
3
O
+
]
o
a
V
H
H
f
>
1
załoenie 1) [H
3
O
+
]>>[OH
-
] niewane dla f zblionych do 1
k
w
(f-
k
a
) = 0
[
3
H
O
+
]
k
+
O
[
3
H
+
]
a
c
V
k
w
fk
a
+f[H
3
O
+
] = k
a
HA
+
o
(f-1) =
V
V
[
3
H
O
+
]
o
[H
3
O
+
] = k
a
·
1
−
f
f
Przypadek 3
f = 0
zał. 1) [H
3
O
+
]>>[OH
-
]
2) [H
3
O
+
]>>k
a
dla bardzo słabych kwasów
Na szczególna uwag zasługuje fakt e we wzorze tym nie wystpuje bezporednio ani
objto ani stenie roztworu miareczkowanego i e wobec tego zmiana pH w trakcie
miareczkowania słabego kwasu mocn zasad nie zaley od stenia pocztkowego i od
rozcieczenia.
c
HA
+
V
o
(f-
k
) =
k
w
-[H
3
O
+
]
f=1
V
V
k
+
O
[
3
H
+
]
[
3
H
O
+
]
o
a
k
w
załoenia: 1) [H
3
O
+
]<<[OH
-
] =
[
3
H
O
+
]
k
c
HA
(f-
a
) = -[H
3
O
+
]
2) [H
3
O
+
]<<k
a
k
+
O
[
3
H
+
]
a
c
HA
+
V
o
(1-
k
a
) =
k
w
V
V
k
+
O
[
3
H
+
]
[
3
H
O
+
]
k
a
c
HA
= [ H
3
O
+
] (k
a
+[H
3
O
+
] )
o
a
[H
3
O
+
] =
HA
k
a
c
c
HA
+
V
o
(
k
a
+
[
H
3
O
+
O
]
−
k
a
) =
k
w
V
V
k
+
[
H
+
]
[
3
H
O
+
]
o
a
3
lub gdy nie spełnione jest 2)
c
V
[
3
H
]
O
+
k
w
HA
+
o
·
=
V
V
k
[
3
H
O
+
]
o
a
[H
3
O
+
]
2
+ k
a
[H
3
O
+
] -k
a
c
HA
= 0
[H
3
O
+
] =
k
)
w
k
a
( +
V
o
V
0
<
f
<
1
c
V
HA
o
zał. 1) [OH
-
]-[H
3
O
+
]<<
c
HA
+
V
o
V
V
o
f
>
1
załoenia: 1) [H
3
O
+
]<<[OH
-
]
2) [H
3
O
+
]<<k
a
c
HA
+
V
o
(f-
k
) =
k
w
-H
3
O
+
]
V
V
k
+
O
[
3
H
+
]
[
3
H
O
+
]
o
a
(f-
k
a
) = 0
k
+
O
[
3
H
+
]
c
V
k
w
a
HA
+
o
(f-1) =
V
V
[
3
H
O
+
]
o
a
a
Zadanie 1.
Wyznaczy najwaniejsze punkty krzywej miareczkowania (f=0; 0.5; 0.999;
1.000; 1.001; 1.5) i naszkicowa krzyw miareczkowania za pomoc 0.05N NaOH 100cm
3
roztworu.
Inny zapis:
BM=(f-1)·100%
BŁ
D MIARECZKOWANIA
(f-1)
<
0 niedomiareczkowany ze znakiem minus
W praktyce PK powinien by zbliony jak najbardziej do PR
(f-1)
>
0 przemiareczkowane ze znakiem plus
V – obj. titranta
BM =
V
−
PK
V
V
PR
Zadanie 2
.
50cm
3
HCl o steniu ok. 0.1 M miareczkowano do pH=4.4 roztworem NaOH o steniu
0.10M. Obliczy BM popełniony na skutek tego e PK nie przypadł przy pH=7.0
PR
Poniewa V
PR
V
PK
wic z dobr dokładnoci
BM =
V
−
PK
V
V
PR
Zadanie 3.
Jaki błd popełniono miareczkujc 0.01N CH
3
COOH (k
a
=1.6·10
-5
) o tym samym steniu.
a) do pH=6
b) do pH=10.
PK
BM% =
V
−
PK
V
V
PR
·100%
PR
Ta posta jest niewygodna, gdy zwykle nie znamy objtoci roztworu titranta w PR.
Moemy natomiast wyznaczy pH w PK (wskaniki potencjometryczne). Jeli znamy [H
3
O
+
]
w PK to moemy obliczy stenie miareczkowania mocnego kwasu. Jeeli znamy ponadto
zmiany objtoci roztworu w trakcie miareczkowania to moemy obliczy BM mocnego
kwasu.
Zadanie 4
. Do jakiej najwikszej wartoci pH mona miareczkowa roztwór HCl o steniu
0.1 mol/dm
3
za pomoc roztworu KOH o identycznym steniu aby błd miareczkowania nie
przekroczył 0.2%.
Zadanie 5
. Jakie było stenie CH
3
COOH jeli koczc miareczkowanie jego roztworu za
pomoc NaOH o identycznym steniu przy pH=10.40 popełniono błd +1%.
k
a
=1.6·10
-5
BM%=
V
o
+
V
X·100
C
×
V
HA
o
x- stenie niezmiareczkowanego kwasu (ze znakiem minus) lub stenie zasady dodanej w
nadmiarze w stosunku do PR (ze znakiem plus)
Zadanie 6
. Obliczy błd miareczkowania 50cm
3
0.1N HCl przy pomocy 0.1N NaOH jeeli
miareczkowanie zakoczono:
a) przy pH=4 prowadzc miareczkowanie wobec oranu metylowego
b) przy pH=9 wobec fenoloftaleiny.
Zadanie 7
. Przy jakim pH naley ukoczy miareczkowanie kwasu o k
a
=2·10
-5
aby błd
miareczkowania nie przekroczył 2%.
 Zadanie 8
. Do jakiej najwikszej wartoci pH mona miareczkowa 0.1 mol/dm
3
roztwór
HCl za pomoc 0.05 mol/dm
3
roztworu NaOH aby błd miareczkowania nie przekroczył
0.1%.
[H
3
O
+
] =
w
k
pH = 7
f
>
1
[H
3
O
+
]>>[OH
-
]
ACYDYMETRIA
C
B
×
V
o
· (
1
−
f
)
= -[H
3
O
+
]
V
+
V
o
C
×
V
[
H
O
+
]
k
w
[
H
O
+
]
C
×
V
f
= [H
3
O
+
]
B
o
· (
−
1
B
o
·
3
]
−
f
=
[
+
−
O
H
+
]
3
= a a = 1
V
+
V
3
V
+
V
H
O
+
+
k
H
O
]
[
H
O
+
]
+
k
o
o
3
a
3
3
a
Przypadek 2
Zadanie 1.
Miareczkowano 50 cm
3
KOH o steniu dokładnie 0.05 mol/dm
3
za pomoc roztworu H
2
SO
4
o steniu C
H2SO4
=0.05 mol/dm
3
. Wyznaczy krzywa miareczkowania w układzie pH-V
t
i pH-f. Uwzgldni punkty odpowiadajce wartociom f: 0; 0.5; 0.999; 1; 1.001; 2.
f = 0
zał. [OH
-
]>>[H
3
O
+
]
C
B
×
V
o
· (
1
−
f
)
=
[
k
w
3
Przypadek 4
V
+
V
H
O
+
]
o
C
×
V
[
H
O
+
]
k
k
w
3
B
o
×
3
−
f
=
w
−
H
O
+
]
C
B
=
[
= [OH
-
]
V
+
V
[
H
O
+
]
[
H
O
+
]
3
H
O
+
]
o
3
3
0
<
f
<
1
f = 0
V=0 1) [OH
-
]>>[H
3
O
+
]
2) C
B
>>k
b
[OH
-
]>>k
b
[H
3
O
+
] <<k
a
zał. [OH
-
]>>[H
3
O
+
]
C
B
×
V
o
·
(
1
−
f
)
=
[
k
w
= [OH
-
]
+
V
+
V
H
O
]
o
3
[
H
O
+
]
k
C
B
·
3
=
w
[
H
O
+
]
×
O
k
[
H
+
]
f=1
pH = 7
3
a
3
k
w
= [H
3
O
+
]
[
H
O
+
]
[
H
w
O
]
k
3
C
B
·
3
+
=
k
[
H
O
+
]
a
3
[
[
[
[ Pobierz całość w formacie PDF ]