Ríomhanna Titrithe: Ó Thoirt Buiréid go Méid na hAnailíte

Na trí uimhir a theastaíonn ó gach ríomh titrithe

I dtitriú, cuirtear tuaslagán de thiúchan ar eolas (an titrant) ó bhuiréad leis an tsubstaint atá á tomhas (an anailít) go dtí go bhfuil an t-imoibriú eatarthu críochnaithe. Úsáideann gach ríomh trí phíosa eolais: tiúchan an titrant, toirt an titrant a seachadadh, agus an cóimheas mólach ón gcothromóid chothromaithe.

Bíonn an bealach mar an gcéanna i gcónaí. Tiontaigh toirt an titrant go lítir agus iolraigh faoina thiúchan é chun móil titrant a fháil, n = c × V. Úsáid an cóimheas mólach chun tiontú go móil anailíte. Ansin tiontaigh go dtí cibé rud a iarrann an cheist: tiúchan, mais, nó céatadán de shampla.

Is é an pointe coibhéise an pointe ina meaitseálann an titrant a cuireadh leis an anailít go beacht sa chóimheas stoicióiméadrach. Is é an críochphointe an rud a bhreathnaíonn tú i ndáiríre, ar nós táscaire ag athrú datha. Cuireann modh maith an dá cheann ag teacht le chéile nach mór, agus tugtar an earráid titrithe ar an difríocht bheag eatarthu.

Hiodrocsaíd sóidiam a chaighdeánú le ftaláit hidrigine photaisiam

Ní féidir leat tuaslagán cruinn hiodrocsaíd sóidiam a dhéanamh tríd an solad a mheá. Ionsúnn millíní NaOH uisce agus dé-ocsaíd charbóin ón aer, mar sin ní NaOH ar fad atá ina maise. Ina ionad sin, caighdeánaítear tuaslagán a ullmhaíodh go garbh: titrítear é i gcoinne caighdeáin phríomhúil, substaint atá íon agus cobhsaí go leor le meá go díreach.

Is rogha choitianta í ftaláit hidrigine photaisiam, KHC₈H₄O₄ (ar a dtugtar KHP go minic). Is solad cobhsaí, neamhhigreascópach í le hidrigin aigéadach amháin, agus deimhníonn NIST grád di mar chaighdeán príomhúil aigéadmhéadrach (SRM 84L). Ciallaíonn a mais mhólach mhór freisin go meánn sampla tipiciúil thart ar leath ghraim, mar sin is beag an earráid choibhneasta meáite.

Sampla oibrithe 1. Teastaíonn 24.68 mL de thuaslagán NaOH ó shampla 0.5106 g de KHP chun críochphointe feanólftailéine a bhaint amach. Is 1:1 an t-imoibriú: KHC₈H₄O₄(aq) + NaOH(aq) → KNaC₈H₄O₄(aq) + H₂O(l). Ag úsáid meáchain adamhacha chaighdeánacha IUPAC (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, atá cothrom le n(NaOH). c(NaOH) = 2.500 × 10⁻³ mol ÷ 0.02468 L = 0.1013 mol/L, arna thuairisciú go ceithre fhigiúr shuntasacha toisc go bhfuil ceithre cinn ag an mais agus ag an toirt araon.

Athraíonn aigéid dhéphrótacha an cóimheas mólach

Tugann aigéad sulfarach dhá phrótón in aghaidh an mhóilín do hiodrocsaíd: H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l). Ídíonn gach móil aigéid dhá mhóil boinn, mar sin, agus caithfidh an cóimheas mólach teacht ón gcothromóid seo, ní ó nós titriúcháin a láimhseáil mar 1:1.

Sampla oibrithe 2. Titrítear sampla 25.00 mL d'aigéad sulfarach leis an NaOH 0.1013 mol/L ó shampla 1, agus tagann an críochphointe ag 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. Dá n-úsáidfí cóimheas 1:1 trí dhearmad, gheofaí 0.07476 mol/L, díreach dhá oiread an fhíorluacha.

Teastaíonn níos mó cúraim le haigéid ilphrótacha níos laige. Le haigéad fosfarach, scaoiltear na prótóin i gcéimeanna atá go soiléir ar leith, mar sin braitheann an cóimheas ar an bpointe coibhéise a bhraitheann do tháscaire. Luaigh an críochphointe sin sula roghnaíonn tú an cóimheas mólach.

Titriúcháin redox: sármhanganáit agus iarann(II)

Níl titriúcháin teoranta d'aigéid agus do bháisí. I dtuaslagán aigéadach, ocsaídíonn sármhanganáit iarann(II): MnO₄⁻(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H₂O(l). Téann mangainéis ó +7 go +2, ag gnóthú cúig leictreon, agus cailleann gach iarann ceann amháin, mar sin imoibríonn ian sármhanganáite amháin le cúig ian iarainn(II).

Feidhmíonn sármhanganáit mar a táscaire féin. Tá an t-ian MnO₄⁻ an-chorcra agus tá Mn²⁺ beagnach gan dath, mar sin iompaíonn an chéad bhraon breise an fleascán bándearg éadrom buan. Ní caighdeán príomhúil é sármhanganáit photaisiam, agus dianscaoileann a thuaslagáin go mall, mar sin caighdeánaítear iad roimh úsáid, i gcoinne ocsaláit sóidiam go coitianta.

Sampla oibrithe 3. Tuaslagtar sampla 1.2084 g de mhian iarainn agus laghdaítear a iarann ar fad go Fe²⁺. Teastaíonn 26.34 mL de KMnO₄ 0.02150 mol/L sa titriú. 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. Ag úsáid Fe 55.845 g/mol, is é 0.1581 g mais an iarainn, agus tá 0.1581 g ÷ 1.2084 g × 100 = 13.09 faoin gcéad iarainn de réir maise sa mhian.

Cúltitriúcháin do sholaid a imoibríonn go mall

Ní thuaslagann nó ní imoibríonn roinnt samplaí tapa go leor do thitriú díreach. Sampla is ea carbónáit chailciam i dtáibléad frithaigéadach: imoibríonn sí le haigéad, ach is solad í agus scaoileann an t-imoibriú dé-ocsaíd charbóin, rud a fhágann go bhfuil sé deacair críochphointe géar a fheiceáil. I gcúltitriú cuireann tú barrachas tomhaiste d'imoibrín amháin leis, ligeann tú don imoibriú críochnú, agus ansin titríonn tú pé rud atá fágtha.

Sampla oibrithe 4. Cóireáiltear cuid 0.5000 g de tháibléad frithaigéadach brúite le 50.00 mL de HCl 0.2000 mol/L, níos mó ná go leor chun imoibriú lena CaCO₃ ar fad: CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g). Tar éis an tuaslagán a fhiuchadh chun CO₂ a dhíbirt, teastaíonn 21.38 mL de NaOH 0.1000 mol/L ón aigéad atá fágtha. HCl curtha leis: 0.2000 × 0.05000 = 1.000 × 10⁻² mol. HCl fágtha, cothrom leis an NaOH a úsáideadh: 0.1000 × 0.02138 = 2.138 × 10⁻³ mol. HCl ídithe ag an táibléad: 1.000 × 10⁻² − 2.138 × 10⁻³ = 7.862 × 10⁻³ mol.

Imoibríonn an charbónáit 1:2 le haigéad, mar sin n(CaCO₃) = 7.862 × 10⁻³ ÷ 2 = 3.931 × 10⁻³ mol. Le M(CaCO₃) = 100.09 g/mol, is é 0.3935 g an mhais (0.39345 g roimh chruinniú), arb ionann é agus 78.69 faoin gcéad den chuid 0.5000 g. Is é an dealú an chéim is minice a fhágtar ar lár. Gan é, bheifeá ag ríomh an aigéid atá fágtha san fhleascán, ní an aigéid a d'úsáid an táibléad.

Rogha táscaire agus teicníc buiréid

Athraíonn táscaire dath thar raon de thart ar a pKa ± 1, mar sin roghnaigh ceann a dtiteann a raon ar an gcuid ghéar den chuar titrithe. I gcás aigéid láidir le bonn láidir ag thart ar 0.1 mol/L, tá an pointe coibhéise ag pH 7.00 agus léimeann an pH roinnt aonad laistigh de bhraon nó dhó, mar sin tugann roinnt táscairí coitianta críochphointe géar, feanólftailéin ina measc. I gcás aigéid laig le bonn láidir, tá an pointe coibhéise bunúsach: ríomhann OpenStax pH 8.72 d'aigéad aicéiteach 0.100 mol/L arna thitriú le NaOH 0.100 mol/L. Oireann feanólftailéin, a iompaíonn bándearg os cionn thart ar pH 8.3, don chás sin. D'athródh oráiste meitile (Ka = 4.0 × 10⁻⁴ in OpenStax, mar sin pKa ≈ 3.4) dath i bhfad ró-luath.

Léitear buiréad 50 mL go 0.01 mL, agus is é gach toirt a sheachadtar an difríocht idir dhá léamh. Is ionann éiginnteacht de thart ar ±0.02 mL agus 0.08 faoin gcéad de sheachadadh 25 mL ach 0.4 faoin gcéad de cheann 5 mL. Sin é an fáth a ndeartar modhanna ionas go dtiteann toirt an titrant i lár raon an bhuiréid.

• Sruthlaigh an buiréad le cúpla millilítear titrant sula líonann tú é, ionas nach gcaolaíonn uisce atá fágtha é.
• Bain an bolgán aeir den rinn roimh an gcéad léamh.
• Léigh bun an mheiniscis ag leibhéal na súl, agus taifead an dá léamh, ní an difríocht amháin.
• Déan titriú garbh ar dtús, ansin déan arís é go dtí go n-aontaíonn dhá thitriú chúramacha go dlúth.

Earráidí uimhríochta titrithe agus a seiceálacha

Eascraíonn formhór na bhfreagraí míchearta ón gcóimheas mólach nó ó na haonaid, ní ón gceimic. Sula ríomhann tú, scríobh an chothromóid chothromaithe agus cuir ciorcal timpeall ar chomhéifeachtaí an titrant agus na hanailíte.

• C₁V₁ = C₂V₂ a úsáid do thitriú. Is le haghaidh caolaithe an gearrbhealach sin agus glacann sé le cóimheas 1:1, rud a theipeann i gcás H₂SO₄, Ba(OH)₂ agus MnO₄⁻/Fe²⁺.
• Toirteanna a fhágáil i millilítir agus tiúchain i mol/L. Tiontaigh go lítir, nó úsáid milliméil go comhsheasmhach.
• Dearmad a dhéanamh ar an dealú i gcúltitriú.
• Mais fhoirmle an speicis mhíchirt a úsáid, ar nós NaOH in ionad KHP i gcaighdeánú.
• Níos mó figiúirí suntasacha a thuairisciú ná mar a thacaíonn an buiréad agus an mheá leo. Is gnách ceithre cinn d'obair thoirtmhéadrach chúramach.
• Glacadh leis go bhfuil an tuaslagán neodrach ag gach pointe coibhéise. Ní bhaineann sé sin ach le haigéad láidir le bonn láidir.