Mga Kalkulasyon sa Titration: Gikan sa Volume sa Buret ngadto sa Gidaghanon sa Analyte

Ang tulo ka numero nga gikinahanglan sa matag kalkulasyon sa titration

Sa titration, ang solusyon nga nahibaloan ang konsentrasyon (ang titrant) idugang gikan sa buret ngadto sa substansiya nga gisukod (ang analyte) hangtod makompleto ang reaksyon tali kanila. Ang matag kalkulasyon naggamit og tulo ka impormasyon: ang konsentrasyon sa titrant, ang volume sa titrant nga gihatud, ug ang mole ratio gikan sa balanse nga equation.

Ang agianan kanunay parehas. I-convert ang volume sa titrant ngadto sa liter ug padaghana sa konsentrasyon niini aron makuha ang mga mole sa titrant, n = c × V. Gamita ang mole ratio sa pag-convert ngadto sa mga mole sa analyte. Dayon i-convert ngadto sa bisan unsa ang gipangutana: konsentrasyon, masa, o porsyento sa sample.

Ang equivalence point mao ang punto diin ang gidugang nga titrant eksakto nga motugma sa analyte sumala sa stoichiometric nga ratio. Ang endpoint mao ang imong tinuod nga makita, sama sa indicator nga mousab og kolor. Ang maayong pamaagi maghimo sa duha nga hapit magdungan, ug ang gamay nga kalainan tali kanila gitawag og titration error.

Pag-standardize sa sodium hydroxide gamit ang potassium hydrogen phthalate

Dili ka makahimo og tukma nga solusyon sa sodium hydroxide pinaagi sa pagtimbang sa solido. Ang mga pellet sa NaOH mosuhop og tubig ug carbon dioxide gikan sa hangin, busa ang masa niini dili tanan NaOH. Hinuon, ang gibana-bana nga giandam nga solusyon i-standardize: i-titrate batok sa primary standard, usa ka substansiya nga igo ka putli ug lig-on aron direktang timbangon.

Ang potassium hydrogen phthalate, KHC₈H₄O₄ (kasagarang gitawag og KHP), usa ka kasagarang pili. Kini usa ka lig-on, non-hygroscopic nga solido nga adunay usa ka acidic nga hydrogen, ug gi-certify sa NIST ang usa ka grado niini isip acidimetric nga primary standard (SRM 84L). Ang dako nga molar nga masa niini nagpasabot usab nga ang tipikal nga sample motimbang og mga katunga sa gramo, busa gamay ang relatibong sayop sa pagtimbang.

Nasulbad nga ehemplo 1. Ang 0.5106 g nga sample sa KHP nanginahanglan og 24.68 mL nga solusyon sa NaOH aron moabot sa phenolphthalein endpoint. Ang reaksyon 1:1: KHC₈H₄O₄(aq) + NaOH(aq) → KNaC₈H₄O₄(aq) + H₂O(l). Gamit ang IUPAC standard atomic weights (K 39.098, C 12.011, H 1.008, O 15.999), M(KHP) = 204.22 g/mol. n(KHP) = 0.5106 g ÷ 204.22 g/mol = 2.500 × 10⁻³ mol, nga patas sa n(NaOH). c(NaOH) = 2.500 × 10⁻³ mol ÷ 0.02468 L = 0.1013 mol/L, gireport sa upat ka mahinungdanong digit tungod kay ang masa ug ang volume matag usa adunay upat.

Ang diprotic nga mga acid nag-usab sa mole ratio

Ang sulfuric acid mohatag og duha ka proton matag molecule ngadto sa hydroxide: H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l). Busa ang matag mole sa acid mokonsumo og duha ka mole sa base, ug ang mole ratio kinahanglang gikan niini nga equation, dili gikan sa batasan sa pagtratar sa mga titration isip 1:1.

Nasulbad nga ehemplo 2. Ang 25.00 mL nga sample sa sulfuric acid gi-titrate gamit ang 0.1013 mol/L nga NaOH gikan sa ehemplo 1, ug ang endpoint moabot sa 18.45 mL. n(NaOH) = 0.1013 mol/L × 0.01845 L = 1.869 × 10⁻³ mol. n(H₂SO₄) = 1.869 × 10⁻³ mol ÷ 2 = 9.345 × 10⁻⁴ mol. c(H₂SO₄) = 9.345 × 10⁻⁴ mol ÷ 0.02500 L = 0.03738 mol/L. Ang sayop nga paggamit og 1:1 nga ratio mohatag og 0.07476 mol/L, eksakto nga doble sa tinuod nga bili.

Ang mas huyang nga polyprotic nga mga acid nanginahanglan og dugang pag-amping. Sa phosphoric acid, ang mga proton mobulag sa tin-aw nga managlahing mga lakang, busa ang ratio nagdepende kung hain nga equivalence point ang madetect sa imong indicator. Ipahayag kana nga endpoint sa dili ka pa mopili sa mole ratio.

Mga redox titration: permanganate ug iron(II)

Ang mga titration dili limitado sa mga acid ug base. Sa acidic nga solusyon, ang permanganate nag-oxidize sa iron(II): MnO₄⁻(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H₂O(l). Ang manganese moadto gikan sa +7 ngadto sa +2, nga makakuha og lima ka electron, samtang ang matag iron mawad-an og usa, busa ang usa ka permanganate ion moreaksyon sa lima ka iron(II) ion.

Ang permanganate molihok isip kaugalingon niini nga indicator. Ang MnO₄⁻ nga ion kusog kaayo nga purpura ug ang Mn²⁺ hapit walay kolor, busa ang unang sobra nga tulo maghimo sa flask nga padayon nga luspad nga rosas. Ang potassium permanganate dili primary standard, ug ang mga solusyon niini hinay-hinay nga madunot, busa gi-standardize kini sa dili pa gamiton, kasagaran batok sa sodium oxalate.

Nasulbad nga ehemplo 3. Ang 1.2084 g nga sample sa iron ore gitunaw ug ang tanang iron niini gi-reduce ngadto sa Fe²⁺. Ang titration nanginahanglan og 26.34 mL sa 0.02150 mol/L nga KMnO₄. n(MnO₄⁻) = 0.02150 mol/L × 0.02634 L = 5.663 × 10⁻⁴ mol. n(Fe²⁺) = 5 × 5.663 × 10⁻⁴ mol = 2.832 × 10⁻³ mol. Gamit ang Fe 55.845 g/mol, ang masa sa iron 0.1581 g, ug ang ore 0.1581 g ÷ 1.2084 g × 100 = 13.09 porsyento nga iron sumala sa masa.

Mga back titration alang sa mga solido nga hinay moreaksyon

Ang pipila ka sample dili dali nga matunaw o moreaksyon alang sa direkta nga titration. Ang calcium carbonate sa antacid nga tableta usa ka ehemplo: moreaksyon kini sa acid, apan solido kini ug ang reaksyon mopagawas og carbon dioxide, nga maghimo sa hait nga endpoint nga lisod makita. Sa back titration modugang ka og gisukod nga sobra sa usa ka reagent, pasagdi nga mahuman ang reaksyon, ug dayon i-titrate ang bisan unsa nga nahabilin.

Nasulbad nga ehemplo 4. Ang 0.5000 g nga bahin sa gidugmok nga antacid nga tableta gitratar sa 50.00 mL sa 0.2000 mol/L nga HCl, labaw pa sa igo aron moreaksyon sa tanang CaCO₃ niini: CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g). Human gipabukal ang solusyon aron mapagawas ang CO₂, ang nahabilin nga acid nanginahanglan og 21.38 mL sa 0.1000 mol/L nga NaOH. HCl nga gidugang: 0.2000 × 0.05000 = 1.000 × 10⁻² mol. HCl nga nahabilin, patas sa NaOH nga gigamit: 0.1000 × 0.02138 = 2.138 × 10⁻³ mol. HCl nga gikonsumo sa tableta: 1.000 × 10⁻² − 2.138 × 10⁻³ = 7.862 × 10⁻³ mol.

Ang carbonate moreaksyon 1:2 sa acid, busa n(CaCO₃) = 7.862 × 10⁻³ ÷ 2 = 3.931 × 10⁻³ mol. Uban sa M(CaCO₃) = 100.09 g/mol, ang masa 0.3935 g (0.39345 g sa wala pa i-round), nga 78.69 porsyento sa 0.5000 g nga bahin. Ang pagkuha (subtraction) mao ang lakang nga kasagarang malaktawan. Kung wala kini, ang imong makalkula mao ang acid nga nahabilin sa flask, dili ang acid nga gigamit sa tableta.

Pagpili sa indicator ug teknik sa buret

Ang indicator mousab og kolor sulod sa range nga gibana-bana nga pKa ± 1 niini, busa pilia ang usa kansang range mahulog sa titip nga bahin sa titration curve. Alang sa lig-on nga acid uban sa lig-on nga base sa mga 0.1 mol/L, ang equivalence point anaa sa pH 7.00 ug ang pH molukso latas sa pipila ka yunit sulod sa usa o duha ka tulo, busa daghang kasagarang indicator ang mohatag og hait nga endpoint, lakip ang phenolphthalein. Alang sa huyang nga acid uban sa lig-on nga base, ang equivalence point basic: gikalkulo sa OpenStax ang pH 8.72 alang sa 0.100 mol/L nga acetic acid nga gi-titrate sa 0.100 mol/L nga NaOH. Ang phenolphthalein, nga mahimong rosas labaw sa mga pH 8.3, angay niana nga kaso. Ang methyl orange (Ka = 4.0 × 10⁻⁴ sa OpenStax, busa pKa ≈ 3.4) mousab og kolor nga sayo kaayo.

Ang 50 mL nga buret basahon hangtod 0.01 mL, ug ang matag gihatud nga volume mao ang kalainan sa duha ka basa. Ang kawalay-kasiguruhan nga mga ±0.02 mL 0.08 porsyento sa 25 mL nga gihatud apan 0.4 porsyento sa 5 mL. Mao nga ang mga pamaagi gidesinyo aron ang volume sa titrant mahulog sa tunga sa range sa buret.

• Banlawi ang buret og pipila ka milliliter sa titrant sa dili pa kini pun-on, aron ang nahabilin nga tubig dili mo-dilute niini.
• Kuhaa ang bula sa hangin sa tumoy sa dili pa ang unang basa.
• Basaha ang ubos sa meniscus sa lebel sa mata, ug irekord ang duha ka basa, dili lang ang kalainan.
• Paghimo una og gibana-bana nga titration, dayon balika hangtod ang duha ka mabinantayon nga titration magkauyon og maayo.

Mga sayop sa aritmetika sa titration ug ang ilang mga pagsusi

Kadaghanan sa sayop nga mga tubag naggikan sa mole ratio o sa mga yunit, dili sa chemistry. Sa dili pa magkalkula, isulat ang balanse nga equation ug lingini ang mga coefficient sa titrant ug sa analyte.

• Paggamit sa C₁V₁ = C₂V₂ alang sa titration. Kana nga shortcut alang sa dilution ug nagtuo og 1:1 nga ratio, nga mapakyas alang sa H₂SO₄, Ba(OH)₂ ug MnO₄⁻/Fe²⁺.
• Pagbilin sa mga volume sa milliliter samtang ang mga konsentrasyon anaa sa mol/L. I-convert ngadto sa liter, o gamita ang millimole nga makanunayon.
• Pagkalimot sa pagkuha (subtraction) sa back titration.
• Paggamit sa formula mass sa sayop nga species, sama sa NaOH imbes nga KHP sa standardization.
• Pagreport og mas daghang mahinungdanong digit kaysa sa gisuportahan sa buret ug timbangan. Upat ang tipikal alang sa mabinantayon nga volumetric nga buhat.
• Pagtuo nga neutral ang solusyon sa matag equivalence point. Tinuod lamang kana alang sa lig-on nga acid uban sa lig-on nga base.