Hesabên titrasyonê: ji hecmeke bûretê bo mîqdara analîtê

Sê hejmarên ku her hesabeke titrasyonê hewce dike

Di titrasyonekê de, çareseriyeke bi tîrêjiya zanayî (titrant) ji bûretekê li maddeya ku tê pîvandin (analît) tê zêdekirin heta ku reaksiyona di navbera wan de temam bibe. Her hesab sê agahiyan bi kar tîne: tîrêjiya titrantê, hecma titrantê ya dayî, û nisbeta molê ji hevkêşeya hevseng.

Rê her gav heman e. Hecma titrantê bo lîtreyan veguherîne û bi tîrêjiya wê bipirkîne da ku molên titrantê bistînî, n = c × V. Nisbeta molê bi kar bîne da ku bo molên analîtê veguherînî. Paşê bo her tiştê ku pirs dipirse veguherîne: tîrêjiyek, girseyek, an ji sedî ya nimûneyekê.

Xala hevwateyî ew xal e ku titranta zêdekirî tam bi analîtê re di nisbeta stoyîkîyometrîk de li hev tê. Xala dawî ew e ku tu bi rastî dibînî, wekî nîşanderekî ku reng diguherîne. Rêbazeke baş her duyan hema hema li hev dike, û cudahiya piçûk a di navbera wan de xeletiya titrasyonê tê gotin.

Standardkirina hîdroksîda sodyûmê bi fitalata hîdrojen a potasyûmê

Tu nikarî çareseriyeke rast a hîdroksîda sodyûmê bi kişandina reqê çêkî. Hebên NaOH av û karbondîoksîdê ji hewayê dikişînin, ji ber vê yekê girseya wan hemû NaOH nîne. Li şûna wê, çareseriyeke bi qasî amadekirî tê standardkirin: li hember standardeke seretayî tê titrekirin, maddeyeke ku têra xwe paqij û aram e ku rasterast bê kişandin.

Fitalata hîdrojen a potasyûmê, KHC₈H₄O₄ (pir caran KHP tê gotin), hilbijartineke berbelav e. Ew reqeke aram û ne-hîgroskopîk e bi yek hîdrojena asîdî, û NIST pileyeke wê wekî standardeke seretayî ya asîdîmetrîk (SRM 84L) piştrast dike. Kêşa wê ya molar a mezin her weha tê wateya ku nimûneyeke asayî bi qasî nîv gram e, ji ber vê yekê xeletiya kişandinê ya nisbî piçûk e.

Mînaka çareserkirî 1. Nimûneyeke KHP ya 0.5106 g 24.68 mL çareseriya NaOH hewce dike da ku bigihîje xala dawî ya fenolftaleînê. Reaksiyon 1:1 e: KHC₈H₄O₄(aq) + NaOH(aq) → KNaC₈H₄O₄(aq) + H₂O(l). Bi kêşên atomî yên standard ên 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, ku bi n(NaOH) re wekhev e. c(NaOH) = 2.500 × 10⁻³ mol ÷ 0.02468 L = 0.1013 mol/L, bi çar reqemên girîng tê raporkirin ji ber ku girse û hecm her yek çar hene.

Asîdên dîprotîk nisbeta molê diguherînin

Asîda sulfurîk ji bo her molekulê du protonan dide hîdroksîdê: H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l). Ji ber vê yekê her molek asîdê du molên bazê dixwe, û nisbeta molê divê ji vê hevkêşeyê were, ne ji adeta dîtina titrasyonan wekî 1:1.

Mînaka çareserkirî 2. Nimûneyeke asîda sulfurîk a 25.00 mL bi NaOH ya 0.1013 mol/L ji mînaka 1 tê titrekirin, û xala dawî di 18.45 mL de tê. 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. Bikaranîna nisbeta 1:1 bi şaşî dê 0.07476 mol/L bida, tam du carî nirxa rastîn.

Asîdên pirprotîk ên qelstir baldariyeke zêdetir dixwazin. Bi asîda fosforîk re, proton bi gavên bi zelalî ji hev cuda derdikevin, ji ber vê yekê nisbet bi wê ve girêdayî ye ka nîşanderê te kîjan xala hevwateyî tespît dike. Berî ku nisbeta molê hilbijêrî, wê xala dawî diyar bike.

Titrasyonên redoksê: permanganat û hesin(II)

Titrasyon bi asîd û bazan ve sînordar nînin. Di çareseriya asîdî de, permanganat hesin(II) oksîd dike: MnO₄⁻(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H₂O(l). Manganez ji +7 diçe +2, pênc elektronan werdigire, dema ku her hesin yekê winda dike, ji ber vê yekê yek îyona permanganatê bi pênc îyonên hesin(II) re reaksiyon dike.

Permanganat wekî nîşanderê xwe dixebite. Îyona MnO₄⁻ bi tundî binefşî ye û Mn²⁺ hema hema bê reng e, ji ber vê yekê dilopa yekem a zêde flaskeyê dike pembeyekî kal ê domdar. Permanganata potasyûmê ne standardeke seretayî ye, û çareseriyên wê hêdî hêdî hildiweşin, ji ber vê yekê ew berî bikaranînê têne standardkirin, bi gelemperî li hember oksalata sodyûmê.

Mînaka çareserkirî 3. Nimûneyeke kana hesin a 1.2084 g tê helandin û hemû hesinê wê bo Fe²⁺ tê kêmkirin. Titrasyon 26.34 mL KMnO₄ ya 0.02150 mol/L hewce dike. 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. Bi Fe 55.845 g/mol, girseya hesin 0.1581 g e, û kan bi girseyê 0.1581 g ÷ 1.2084 g × 100 = 13.09 ji sedî hesin e.

Titrasyonên paşverû ji bo reqên ku hêdî reaksiyon dikin

Hin nimûne têra xwe zû nahelin an reaksiyon nakin ji bo titrasyoneke rasterast. Karbonata kalsiyûmê di hebeke antasîd de mînakek e: ew bi asîdê re reaksiyon dike, lê req e û reaksiyon karbondîoksîdê azad dike, ku dîtina xaleke dawî ya tûj zehmet dike. Di titrasyoneke paşverû de tu mîqdareke zêde ya pîvandî ji reagentekê zêde dikî, dihêlî reaksiyon biqede, û paşê her tiştê ku dimîne titre dikî.

Mînaka çareserkirî 4. Beşeke 0.5000 g ji hebeke antasîd a hûrkirî bi 50.00 mL HCl ya 0.2000 mol/L tê dermankirin, ji têra reaksiyona bi hemû CaCO₃-ya wê re zêdetir: CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g). Piştî ku çareserî tê kelandin da ku CO₂ derkeve, asîda mayî 21.38 mL NaOH ya 0.1000 mol/L hewce dike. HCl ya zêdekirî: 0.2000 × 0.05000 = 1.000 × 10⁻² mol. HCl ya mayî, bi NaOH ya bikaranî re wekhev: 0.1000 × 0.02138 = 2.138 × 10⁻³ mol. HCl ya ku heb xwar: 1.000 × 10⁻² − 2.138 × 10⁻³ = 7.862 × 10⁻³ mol.

Karbonat bi asîdê re 1:2 reaksiyon dike, ji ber vê yekê n(CaCO₃) = 7.862 × 10⁻³ ÷ 2 = 3.931 × 10⁻³ mol. Bi M(CaCO₃) = 100.09 g/mol, girse 0.3935 g e (0.39345 g berî bidorkirinê), ku 78.69 ji sedî ya beşa 0.5000 g e. Jêkirin ew gav e ku herî pir tê derbaskirin. Bêyî wê, tu dê asîda ku di flaskeyê de maye hesab bikî, ne asîda ku heb bi kar anî.

Hilbijartina nîşanderê û teknîka bûretê

Nîşanderek reng di nav rêzeyeke bi qasî pKa ± 1 ya xwe de diguherîne, ji ber vê yekê yekê hilbijêre ku rêzeya wê dikeve ser beşa asê ya xêzika titrasyonê. Ji bo asîdeke xurt bi bazeke xurt re di nêzîkî 0.1 mol/L de, xala hevwateyî di pH 7.00 de ye û pH di nav dilopek an duyan de çend yekeyan bazdide, ji ber vê yekê gelek nîşanderên berbelav xaleke dawî ya tûj didin, fenolftaleîn jî di nav wan de. Ji bo asîdeke qels bi bazeke xurt re, xala hevwateyî bazî ye: OpenStax pH 8.72 ji bo asîda asetîk a 0.100 mol/L ku bi NaOH ya 0.100 mol/L hatiye titrekirin hesab dike. Fenolftaleîn, ku li jor nêzîkî pH 8.3 pembe dibe, ji bo wê rewşê guncaw e. Metîl oranj (Ka = 4.0 × 10⁻⁴ di OpenStax de, ji ber vê yekê pKa ≈ 3.4) dê pir zû reng biguheranda.

Bûreteke 50 mL heta 0.01 mL tê xwendin, û her hecmeke dayî cudahiya du xwendinan e. Nezelaliyeke nêzîkî ±0.02 mL 0.08 ji sedî ya dayîneke 25 mL ye lê 0.4 ji sedî ya yeke 5 mL. Ev e sedema ku rêbaz wisa têne dîzaynkirin ku hecma titrantê dikeve nîvê rêzeya bûretê.

• Berî dagirtinê bûretê bi çend mîlîlîtreyan titrantê bişo, da ku ava mayî wê tenik neke.
• Berî xwendina yekem bilbila hewayê ji serê wê rake.
• Binê menîskusê di asta çavan de bixwîne, û her du xwendinan tomar bike, ne tenê cudahiyê.
• Pêşî titrasyoneke nêzîk bike, paşê dubare bike heta ku du titrasyonên baldar ji nêz ve li hev bên.

Xeletiyên hesabê yên titrasyonê û kontrolên wan

Piraniya bersivên şaş ji nisbeta molê an ji yekeyan têne, ne ji kîmyayê. Berî hesabkirinê, hevkêşeya hevseng binivîse û dora hevberên titrantê û analîtê xelekê bikişîne.

• Bikaranîna C₁V₁ = C₂V₂ ji bo titrasyonekê. Ew kurtebir ji bo tenikkirinê ye û nisbeta 1:1 texmîn dike, ku ji bo H₂SO₄, Ba(OH)₂ û MnO₄⁻/Fe²⁺ têk diçe.
• Hiştina hecman bi mîlîlîtreyan dema tîrêjî bi mol/L in. Bo lîtreyan veguherîne, an bi domdarî mîlîmolan bi kar bîne.
• Ji bîrkirina jêkirinê di titrasyoneke paşverû de.
• Bikaranîna kêşa formulê ya cureyê şaş, wekî NaOH li şûna KHP di standardkirinekê de.
• Raporkirina zêdetir reqemên girîng ji ya ku bûret û terazû piştgirî dikin. Çar ji bo xebata hecmî ya baldar asayî ye.
• Texmîna ku çareserî di her xala hevwateyî de bêalî ye. Ev tenê ji bo asîda xurt bi baza xurt re derbas dibe.