Name: acids, bases, and ph in titration
Uploaded: 2020-03-26T07:22:25.000Z
Duration: 6 min 35 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Minnesota Academic Standards in Science

9-12

Chemistry

1.2.1 9L.4.2.2.1

Acid and Base Concentrations

Аррениусовая кислота — это вещество, которое производит ионы водорода при растворении в воде, в то время как основание производит гидроксид-ионы. Ионы водорода немедленно вступают в реакцию с водой с образованием ионов гидроксония, но для простоты мы продолжим думать о них как об ионах водорода. В зависимости от количества ионов водорода или гидроксид-ионов в растворе, он считается кислым или основным.
Мы измеряем количество кислотности или основности с помощью pH, который рассчитывается как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. Таким образом, значения pH ниже 7 являются кислыми, а значения pH выше 7 — базовыми. pH 7 нейтральный.
Кислоты и основания также сравниваются на основе их концентрации, которая отличается от их pH. Прочность кислоты связана с тем, насколько легко ион водорода диссоциирует с анионом, называемым сопряженным основанием. Та же идея вытекает и для основания по отношению к гидроксид-иону и его сопряженной кислоте. Мы можем присвоить значение этой прочности, используя константу кислотной диссоциации, или Ka.
Ka определяется с использованием концентраций недиссоциированной кислоты и диссоциированных ионов водорода и сопряженного основания. Вы часто можете видеть, как это соотношение представлено в виде pKa, который является просто отрицательным логарифмом Ka. Чем меньше pKa, тем сильнее кислота.
Некоторые кислоты, такие как соляная кислота, являются монопротными, что означает, что они могут диссоциировать только один ион водорода. Полипротонные кислоты, как и фосфорная кислота, могут диссоциировать несколько ионов водорода. Каждая диссоциация имеет свой собственный pKa.
Итак, как мы можем определить pKa? Одним из способов является проведение кислотно-щелочного титрования. Титрование выполняется путем медленного добавления раствора известной концентрации к раствору с неизвестной концентрацией при одновременном наблюдении за реакцией между ними. При этом кислота вступает в реакцию нейтрализации с основанием с образованием соли и воды.
Таким образом, если мы хотим измерить концентрацию ионов водорода в кислоте, мы можем просто титровать сильным основанием с известной концентрацией гидроксид-ионов до тех пор, пока кислота не будет нейтрализована. Чтобы точно выполнить титрование, основание должно быть стандартизировано, то есть вы должны знать точную концентрацию гидроксид-ионов. Это не всегда просто.
Например, NaOH, который вы будете использовать в своем эксперименте, очень гигроскопичен, то есть поглощает воду из атмосферы. Это происходит с NaOH как в твердом виде, так и в растворе. Таким образом, истинная концентрация раствора NaOH может быть ниже, чем можно было бы ожидать.
Чтобы определить точную концентрацию NaOH, мы должны сначала провести кислотно-щелочное титрование. Для этого необходимо с помощью основания титровать кислоту с известной концентрацией. Гидрофталат калия, ХП, является негигроскопичной кислотой, поэтому мы можем точно рассчитать его концентрацию по его массе.
Мы можем увидеть, когда титрование завершено, то есть кислота нейтрализована, с помощью индикатора pH, такого как фенолфталеин. Фенолфталеин нейтрален и бесцветен при температуре от pH 0 до pH 8.
По мере увеличения pH два иона водорода диссоциируют. Эта анионная форма розового цвета. Итак, когда мы начинаем титрование, раствор KHP кислый, а фенолфталеин бесцветный. По мере добавления NaOH и нейтрализации ионов водорода pH увеличивается.
В этой реакции раствор является нейтральным, если равное количество кислоты и основания было смешано вместе. После этого добавление еще немного NaOH делает pH базовым и раствор становится розовым. Это называется конечной точкой. Если мы знаем моли KHP и объем NaOH, используемого для его нейтрализации, мы можем рассчитать точную концентрацию основания.
Как только у нас есть стандартизированное основание, мы можем определитьpK A кислоты, титруя известную концентрацию кислоты с помощью нашего стандартизированного основания при мониторинге pH. График зависимости pH от объема добавленного основания называется кривой титрования. Кривая обычно имеет S-образную или сигмоидальную форму, где точка перегиба самой крутой части кривой обозначает точку эквивалентности.
При этом моли ионов гидроксида и диссоциированных ионов водорода равны. Как и в случае с pKa, мы увидим одну точку эквивалентности для каждого диссоциированного иона водорода. Таким образом, монопротоновая кислота имеет только одну точку эквивалентности, а трипротоновая кислота — три.
Когда мы выполним титрование, мы будем знать, что прошли точку эквивалентности, когда показатель pH едва превращается из бесцветного в розовый. Это называется конечной точкой титрования. Например, когда мы стандартизируем основание, это когда раствор имеет небольшой избыток гидроксид-ионов и, таким образом, является слегка основным.
Еще одна точка перегиба на графике находится на полпути к точке эквивалентности. При этом концентрации диссоциированных и недиссоциированных кислот равны. Таким образом, рН в этой точке равен pKa. Таким образом, если мы проведем титрование и определим объем точки эквивалентности, то мы можем рассчитать pKa как pH при половине этого объема.
В этой лаборатории вы сначала стандартизируете основание, а затем проведете титрование с использованием этого стандартизированного основания, чтобы определить дваpK A полипротонной кислоты.

Кислотные и щелочные концентрации

<h4>Кислоты и основания</h4>
Аррениусовая кислота производит ионы водорода при растворении в воде:
HA + H2O → H+(aq) + A-(aq)
Здесь HA — недиссоциированная кислота, H+ — катион водорода, а A- — сольватированный анион, называемый сопряженным основанием. Основание Аррениуса образует гидроксид-ионы при растворении в воде:
BOH + H2O → B+(aq) + OH-(aq)
Здесь BOH — это недиссоциированное основание, OH- — гидроксид-ион, а B+ — сольватированный катион, называемый сопряженной кислотой. Сопряженное основание образуется, когда кислота теряет ион водорода и обладает потенциалом для поглощения водорода. То же самое следует и для конъюгированной кислоты, которая образуется, когда основание теряет гидроксильную группу и имеет потенциал для ее восстановления. У каждой кислоты есть сопряженное основание, а у каждого основания есть сопряженная кислота.
<h4>pH</h4>
pH — это степень кислотности раствора, которая является мерой количества ионов водорода в растворе. Шкала pH логарифмическая и находится в диапазоне от 0 до 14; водные растворы с pH ниже 7 описываются как кислые, а водные растворы с pH выше 7 описываются как щелочные или основные. Нейтральными считаются растворы при рН 7.
pH раствора равен отрицательному логарифмическому основанию десять концентраций ионов водорода в растворе.
<img src="/CDNSource/lm/labs/44/44_Concepts_3.jpg">
Вода сильно взаимодействует с ионом водорода, потому что ее сильный положительный заряд притягивает отрицательный полюс окружающих молекул воды. На самом деле, они взаимодействуют настолько сильно, что образуют ковалентную связь и катион H3O+, называемый гидронием. Приведенное выше уравнение переписано, чтобы отразить это.
<img src="/CDNSource/lm/labs/44/44_Concepts_4.jpg">
Для простоты мы будем говорить о концентрации ионов водорода вместо ионов гидроксония при обсуждении pH. Чем ниже значение pH раствора, тем больше в нем ионов водорода и, следовательно, тем более кислый раствор. Например, pH 1 мМ серной кислоты составляет 2,75, тогда как pH 1 мМ соляной кислоты составляет 3,01. Концентрация ионов водорода в растворе серной кислоты рассчитывается как 1 × 10-2,75, тогда как концентрация ионов водорода в растворе соляной кислоты составляет 1 × 10-3,01. Таким образом, в серной кислоте присутствует больше ионов водорода, и она более кислая. Помните, что несмотря на то, что pH двух растворов может отличаться всего на половину значения pH, из-за логарифмической природы шкалы pH количество водорода сильно варьируется.
<h4>Стойкость кислот и оснований</h4>
На прочность кислоты влияет электроотрицательность сопряженного основания и полярность кислотного водорода. Таким образом, прочность относится к тому, насколько легко катион водорода (H+) отделяется от аниона. Сильные кислоты и основания полностью диссоциируют в водных растворах, тогда как слабые кислоты и основания лишь частично диссоциируют на свои сопряженные ионы.
Константа диссоциации, Ka, представляет собой кислотную прочность. Ka рассчитывается с использованием концентраций недиссоциированной кислоты HA, а также концентраций катионов водорода и сопряженного основания A-. Более высокие значения Ka представляют более сильные кислоты, в то время как меньшие значения Ka представляют более слабые кислоты.
<img src="/CDNSource/lm/labs/44/44_Concepts_5.jpg">
Ka численно очень мала и часто обозначается в форме pKa, которая является отрицательным логарифмическим основанием десять от Ka. Более низкие значенияpK a соответствуют более сильной кислоте, тогда как более высокие значенияpK a соответствуют более слабой кислоте.
<img src="/CDNSource/lm/labs/44/44_Concepts_6.jpg">
Некоторые кислоты диссоциируют только один ион водорода и, следовательно, имеют одно значение pK. Эти кислоты называются монопротными. Однако некоторые кислоты могут диссоциировать более одного иона водорода и называются полипротическими. Эти кислоты имеют pK— значение для каждой диссоциации ионов водорода.
pKa также может быть использован для расчета равновесного pH кислотно-основной реакции, как показано в уравнении Хендерсона-Хассельбальха.
<img src="/CDNSource/lm/labs/44/44_Concepts_7.jpg">
Уравнение Хендерсона-Хассельбальха используется для вычисления pH, когда известны концентрации сопряженного основания и слабой кислоты, или для вычисления pKa, если известны pH и концентрации.
<h4>Титрование</h4>
Кислотно-основные реакции количественно изучаются с помощью титрования. В эксперименте по титрованию раствор известной концентрации, называемый стандартным раствором, используется для определения концентрации другого раствора. Для кислотно-основного титрования стандартизированный раствор основания медленно добавляют к кислоте неизвестной концентрации (или добавляют кислоту к основанию). Кислотно-основная реакция представляет собой реакцию нейтрализации, в результате которой образуются соль и вода. Когда моли ионов водорода в кислоте равны молям гидроксильных ионов, добавленных из основания, раствор достигает нейтрального pH.
Для проведения кислотно-основного титрования стандартизированное основание медленно добавляется в колбу для перемешивания неизвестной кислоты с помощью бюретки, что позволяет измерять объем и добавлять основание по каплям. pH раствора тщательно контролируется на протяжении всего титрования с помощью индикатора pH, добавляемого в кислоту. Обычно используется фенолфталеин, так как раствор остается бесцветным до тех пор, пока не станет основным, приобретя светло-розовый цвет.
По мере приближения титрования к точке эквивалентности, когда моли ионов водорода равны молям добавленных гидроксильных ионов, индикатор pH временно меняет цвет из-за избытка гидроксильных ионов. Когда колба вращается, индикатор pH возвращается к кислотному цвету. Титрование завершено и достигло своей конечной точки, когда небольшой избыток гидроксильных ионов навсегда меняет индикатор на его основной цвет.
Кривая титрования представляет собой график зависимости pH раствора от объема добавленного стандартизированного основания. Точка эквивалентности находится в точке перегиба кривой и вычисляется как вторая производная кривой титрования.
Если кислота полипротическая, она будет иметь несколько точек эквивалентности, по одной для каждой диссоциации ионов водорода. pH на полпути к точке эквивалентности для монопротоновых кислот или между точками эквивалентности в случае полипротонных кислот равен pKa кислоты.
<h4>Ссылки</h4>
<ol>
	<li style="font-size:17px">Kotz, J.C., Treichel Jr, P.M., Townsend, J.R. (2012). Химия и химическая реакционная способность. Бельмонт, Калифорния: Брукс/Коул, Cengage Learning.</li>
	<li style="font-size:17px">Silberberg, M.S. (2009). Химия: молекулярная природа материи и изменения. Бостон, Массачусетс: Макгроу-Хилл.</li>
	<li style="font-size:17px">Harris, D.C. (2015). Количественный химический анализ. Нью-Йорк, Нью-Йорк: W.H. Freeman and Company.</li>
</ol>

Кислоты и основания
Аррениусовая кислота производит ионы водорода при растворении в воде:
HA + H2O → H+(aq) + A-(aq)
Здесь ХА – это недиссоциированное...

Education

JoVE Lab Manual

Химия

acids, bases, and ph in titration

Acids, bases, and pH explain how acidic or basic a solution is. An Arrhenius acid releases hydrogen ions when it dissolves in water, while an Arrhenius base releases hydroxide ions. These reactions also create conjugate partners: an acid forms a conjugate base after losing hydrogen, and a base forms a conjugate acid after losing hydroxyl. Every acid has a conjugate base, and every base has a conjugate acid.

pH measures the amount of hydrogen ions in a solution. The pH scale runs from 0 to 14 and is logarithmic, so small changes in pH can mean large changes in hydrogen ion concentration. Solutions below pH 7 are acidic, solutions above pH 7 are basic or alkaline, and solutions at pH 7 are neutral. Water strongly attracts hydrogen ions and forms hydronium, H3O+, but pH is often discussed using hydrogen ion concentration for simplicity.

Lower pH means more hydrogen ions and greater acidity. For example, 1 mM sulfuric acid has a pH of 2.75, while 1 mM hydrochloric acid has a pH of 3.01. Because the pH scale is logarithmic, even a difference of about half a pH unit can reflect a large difference in hydrogen ion amount. In this example, sulfuric acid is more acidic because it contains more hydrogen ions.

Acid and base strength describes how readily hydrogen ions separate from the anion. Strong acids and bases dissociate completely in water, while weak acids and bases dissociate only partly into their conjugate ions. Acid strength is measured with the dissociation constant, Ka, which uses the concentrations of the non-dissociated acid HA, hydrogen cations, and conjugate base A-. Larger Ka values indicate stronger acids, and smaller values indicate weaker acids. Ka is often written as pKa, the negative base-10 log of Ka, so lower pKa means a stronger acid and higher pKa means a weaker acid.

Some acids release only one hydrogen ion, so they have one pKa and are called monoprotic. Others release more than one hydrogen ion and are polyprotic, with a pKa value for each step. The Henderson-Hasselbalch equation uses pKa to find the equilibrium pH of an acid-base reaction when the weak acid and conjugate base concentrations are known, or to find pKa when pH and concentrations are known.

Acid-base reactions can also be studied by titration. In a titration, a standard solution with a known concentration is used to find the concentration of another solution. For acid-base titrations, a standardized base is added slowly to an unknown acid, or the acid is added to the base. The reaction is a neutralization reaction that produces salt and water. When the moles of hydrogen ions match the moles of hydroxyl ions added, the solution reaches neutral pH.

During the experiment, the standardized base is added drop by drop from a burette to a stirring flask of acid. The pH is monitored with an indicator such as phenolphthalein, which stays colorless until the solution turns basic and becomes light pink. Near the equivalence point, the indicator may change color because of a temporary excess of hydroxyl ions, but swirling can return its acidic color. The endpoint is reached when a tiny extra amount of hydroxyl ions makes the basic color stay permanent.

A titration curve plots pH against the volume of standardized base added. The equivalence point appears at the inflection point of the curve and is found from the second derivative. Polyprotic acids have multiple equivalence points, one for each hydrogen ion dissociation. For monoprotic acids, the pH halfway to the equivalence point, or between equivalence points for polyprotic acids, is equal to the pKa.

Acids, Bases, and pH in Titration

lab techniques

Measuring with Accuracy in the Lab

Measuring with accuracy in the lab starts with careful records, the right tools, and correct reading of data. Scientists use lab notebooks to record how an experiment was done. These notes include the amounts of materials used and each step of the procedure. Without that record, an experiment cannot be repeated in the same way. Balances and glassware are used to measure solids and liquids for experiments. The precision of a measurement depends on the equipment used. Digital balances show the...

scientific measurement and lab skills

Graphs, Curve Fit, and Standard Deviation

Two-dimensional graphs help students compare an independent variable with a dependent variable in science data. In a chemistry example, temperature is the independent variable and volume is the dependent variable. After data are collected, the relationship between the two measurements must be quantified so it can be evaluated and compared with other relationships. A graph can also show when no relationship exists between the two variables. To make a two-dimensional graph, each data point needs...

stoichiometry, product yield, and limiting reactants

stoichiometry-product-yield-and-limiting-reactants

Balancing Equations and Reactant Limits

Chemical equations show how reactants change into products during a reaction. Stoichiometry is the study of the relative amounts of reactants and products. It is based on the Law of Conservation of Mass, which says matter is neither created nor destroyed. Because atoms are only rearranged, the number and identity of atoms must match on both sides of a reaction. That is why a chemical equation must be balanced. A balanced equation has the same number of atoms for each element in the reactants...

redox reactions

Oxidation States in Redox Reactions

Oxidation states help identify redox reactions. In a redox reaction, oxidation is the loss of one or more electrons, and reduction is the gain of one or more electrons. These reactions are often tracked by changes in oxidation state, also called oxidation number. Each atom in a molecule has an oxidation state. This number shows how oxidized an atom is compared with its free elemental form. It is written as the charge an atom would have if every bond were purely ionic. In that model, bonding...

ideal gas law

Gas Laws Behind the Ideal Gas Equation

The ideal gas equation brings together the main gas laws used in chemistry. Gases have molecules that are far apart, so their behavior is described with four measurable variables: pressure, volume, number of moles, and temperature. The ideal gas law links these variables with the gas constant, R, which equals 8.314 J·K−1 mol−1. Boyle’s law describes the link between pressure and volume. When temperature and the number of moles stay constant, pressure and volume change in opposite directions.

acid and base concentrations

Acids, bases, and pH explain how acidic or basic a solution is. An Arrhenius acid releases hydrogen ions when it dissolves in water, while an Arrhenius base releases hydroxide ions. These reactions also create conjugate partners: an acid forms a conjugate base after losing hydrogen, and a base forms a conjugate acid after losing hydroxyl. Every acid has a conjugate base, and every base has a conjugate acid. pH measures the amount of hydrogen ions in a solution. The pH scale runs from 0 to 14...

buffers

Buffer pH and the Common Ion Effect

Buffer solutions help keep pH steady when acids or bases are added. In water, an Arrhenius acid (HA) dissociates into hydrogen ions, H+, and a conjugate base, A-. More hydrogen ions make a solution more acidic and lower its pH. An Arrhenius base (BOH) dissociates into a conjugate acid, B+, and hydroxide ions, OH-. Strong acids and strong bases usually change pH a lot because they react completely in water and raise the amount of H+ or OH-. Buffers reduce those pH changes. A buffer usually...

enthalpy of reaction

Reaction Heat, Hess’s Law, and Calorimetry

Reaction heat is explained through enthalpy, Hess’s law, and calorimetry. These ideas show how heat moves during chemical reactions and how scientists measure it. Thermodynamics is the study of heat energy and other forms of energy, such as work. Its laws are used across science, from biology to physics. The first law says energy is conserved in an isolated system. Energy can change form, such as thermal energy becoming work, but it cannot be created or destroyed. The second law of...

solubility

Solubility in Water and Other Solvents

Solubility describes how much of a solute can dissolve in a specific solvent. It is usually reported as solute mass per solvent volume or as solute mass per solvent mass. For example, sodium chloride has a solubility of 36 g per 100 mL of water at room temperature. If solubility is given by solvent mass, that mass must be converted to volume for later calculations. Temperature changes solubility. Sodium carbonate dissolves at about 7 g per 100 mL of water at 0 °C, 22 g per 100 mL at room...

metal flame emission

Flame Test Metal Color Clues

Flame testing uses a metal sample and a flame to identify a substance by its color. Each element gives off a characteristic light emission in the flame, so the color can help distinguish one element from another. This same idea appears in fireworks, where different metal components create different colors. The color comes from energy absorbed by the metallic component. When a species absorbs energy, that energy can go into translation, vibration, rotation, or electron excitement. Electron...

balmer series

Hydrogen Emission Lines

Hydrogen emission lines show how electrons move between fixed energy levels in the Bohr model. Niels Bohr proposed this model for the hydrogen atom in 1913. In this model, an electron can only occupy certain orbits, and it cannot exist between them. These energy states are labeled with the quantum number n. The ground state is n = 1. Higher values, such as n = 2, 3, 4, and so on, are excited states. An electron changes state only by absorbing or emitting energy equal to the difference between...

beer's law

Absorbance Spectra and Beer-Lambert Analysis

Absorbance spectra and the Beer-Lambert Law show how light can be used to study molecules in solution. When light hits a substance, it may be absorbed, transmitted, or reflected. A substance often interacts with a range of wavelengths, and each wavelength can affect the molecules or atoms in a different way. When a molecule absorbs light, that energy can be used for translation, vibration, rotation, or electron excitement. Electron excitement is especially important in spectroscopy because it...

concentration dependence

Reaction Order and Rate Constants

Chemical kinetics describes the speed of a chemical reaction. The rate depends on the reaction mechanism, the complexity of the reaction, and the number of reactants involved. Reactant concentration also affects how fast a reaction happens. The rate law is the experimental relationship that connects these factors to reaction rate. In the rate law, each reactant contributes through a reaction order. The general form is r = k[A]^m[B]^n for aA + bB + ... → cC. Here, r is the reaction rate, k is...

temperature dependence

Reaction Rate, Arrhenius, and Catalysts

Chemical kinetics explains how fast a reaction happens and why that speed changes. The reaction rate is the speed of a chemical reaction. It is defined as the change in concentration of a reactant or product over time. Reaction speed depends on several factors, including the concentration of the reactants and the temperature of the reaction. Each reactant affects the rate in a specific way. That relationship is described by the rate law. The rate law is an equation that connects the...

galvanic cells

Battery Power from Redox Reactions

Electrochemistry studies how chemical change and electrical energy are linked. In this branch of chemistry, electrons move from one species to another. That movement can either produce current or be driven by an applied current. The main reaction in electrochemistry is the oxidation-reduction, or redox, reaction. A redox reaction has two half-reactions. Oxidation is the loss of electrons, and reduction is the gain of electrons. These changes also shift the oxidation state of each substance. The...

electrolytic cells

Electroplating with Electrolytic Cells

Electrochemistry links electrical energy with chemical change, and electrolytic cells show how electricity can drive a nonspontaneous reaction. In these reactions, electrons move from one species to another. The key chemistry is a redox reaction, or oxidation-reduction reaction, which happens in two half-reactions. Oxidation is the loss of electrons, and reduction is the gain of electrons. The substance that loses electrons is the reducing agent, and the substance that gains electrons is the...

proper lab notebook keeping

Recording a Reproducible Lab Experiment

Accurate lab notebook records are essential in science and organic chemistry labs. Without clear notes, descriptions, quantities, and observations, an experiment cannot be repeated or checked. Good record keeping supports reproducibility, which means other people can follow the same work and get similar results. A laboratory notebook is useful in school labs, research settings, and industry. It can also become a legal record when an idea, process, substance, or technique is patented and...

basic organic chemistry techniques

Organic Lab Glassware and Safe Handling

Organic chemistry labs use specific glassware, careful weighing steps, and controlled heating to keep reactions safe and accurate. Beakers and Erlenmeyer flasks are often used for mixing or holding solvents, but they are not meant for measuring volume unless only an approximate amount is needed. Volumetric glassware is used when a precise volume matters. This group includes graduated cylinders, volumetric pipettes, and volumetric flasks. A graduated cylinder is commonly used in the organic lab...

melting points

How Impurities Change Melting Points

Melting point helps identify an organic compound by showing the temperature where a solid turns into a liquid at 1 atmosphere of pressure. It is a physical property, like solubility, density, color, and electronegativity. Because the exact start of melting is hard to measure, the result is reported as a range. The lower end is when the first drops of liquid appear. The upper end is when the last solid has melted. Scientists compare this range with literature values to help identify a compound. <br...

boiling points

Boiling Point and Vapor Pressure

Boiling point and vapor pressure are key physical properties of a liquid. For a pure compound, the boiling point can help identify the substance. In experiments, the boiling point is usually recorded as a range because exact values are hard to measure and may differ by a few degrees from the literature value. Vapor pressure explains why a liquid boils. In a sealed container, some molecules at the liquid surface gain enough energy to escape into the gas phase. At the same time, some gas...

recrystallization

Purifying Crystals by Solubility

Purifying crystals by solubility is a key organic chemistry technique. Recrystallization uses differences in solubility to separate a desired solid product from starting materials, solvent, and impurities. It is one of the three standard purification methods, along with distillation and extraction. Solubility is the maximum amount of a substance that can dissolve in a fixed volume of solvent at a given temperature. Different solutes dissolve in different solvents, and their behavior can vary...

extraction

Separating Mixtures with Solvent Extraction

Solvent extraction is a common way to separate and isolate a target compound in organic chemistry. In this process, a solute moves from one phase to another so it can be separated from unreacted starting materials or impurities. Extraction is also useful when a product is dissolved in a reaction solvent that is hard to remove by evaporation, such as a solvent with a high boiling point. There are three main types of extraction. In solid-liquid extraction, the solute moves from a solid phase...

simple distillation

Separating Liquids by Boiling Point

Separating liquids by boiling point is the goal of distillation. A miscible mixture contains liquids that mix evenly, and it can be heated so that the more volatile liquid evaporates first. Volatility is a liquid’s tendency to vaporize, and boiling begins when bubbles form in the liquid phase. In a closed container, liquid and vapor can reach equilibrium, which means the rate of vaporization equals the rate of condensation. The pressure from the vapor above the liquid is called vapor pressure.

steam distillation

Steam Distillation and Low-Boiling Separation

Steam distillation is a separation method for temperature-sensitive organic compounds. It works best when the organic compound is immiscible in water, meaning the two liquids do not mix. The method helps remove the organic molecule from a non-volatile contaminant without using the higher temperatures needed for many other separations. In steam distillation, the immiscible mixture is heated until both water and the volatile organic compound distill together. The vapor rises to a condenser,...

thin-layer chromatography

TLC Separation by Polarity

Thin-layer chromatography (TLC) separates compounds in a mixture by polarity. It uses the same basic parts as other chromatography methods: a stationary phase, a mobile phase, and the solute. In TLC, the stationary phase is a thin coating on a plate instead of material packed into a column. The stationary phase in most TLC systems is polar silica gel, a form of silicon dioxide. Its surface has OH groups that can form hydrogen bonds. The sample is first spotted on a pencil start line with a...

column chromatography

Separating Mixtures by Polarity

Column chromatography separates compounds in an organic chemistry lab by using differences in physical properties. It is especially useful for microscale separations when less than 10 grams of material is available for analysis. The method can separate a mixture based on solubility, polarity, hydrophobicity, size, and charge. Any chromatography system has three main parts: the stationary phase, the mobile phase, and the sample mixture. In column chromatography, the stationary phase is usually...

hydrolysis of an ester

Soap Formation from Triglycerides

Triglycerides are lipids made of a glycerol backbone linked to three fatty acids. They are common in vegetable oils and animal fats. Plant lipids are the basis of vegetable oils, while animal lipids are used as lard or general sources of fats. A fatty acid has a long carbon chain, usually between 12 and 20 carbons, with a weak organic acid at one end. Some fatty acids contain double bonds. These are unsaturated fats. The double bond usually gives the chain a bent, cis shape. As a result,...

synthesis of luminol

Luminol Chemiluminescence in Forensics

Luminol chemiluminescence shows how a chemical reaction can produce light and help with blood detection. Chemical reactions may be endothermic or exothermic, depending on whether they absorb or release heat as reactants become products. The enthalpy of a reaction is the energy difference between reactants and products, or ΔH. A positive ΔH means the reaction is endothermic. A negative ΔH means it is exothermic. Many reactions do not happen in a single step. They can pass through intermediates...

esterification

Ester Formation and Everyday Fragrances

Esters are organic compounds with a carbonyl group attached to an oxygen that connects to another alkyl or aryl group. Their general formula is RCOOR'. They are often made by reacting a carboxylic acid with an alcohol in an esterification reaction. In this process, the hydroxyl group of the acid is replaced by an alkyl or aryl group. Many simple esters have familiar fruit and flower smells because their structures are small and less complex. Formic acid and methanol can combine to form methyl...

identification of unknown aldehydes and ketones

identification-of-unknown-aldehydes-and-ketones

Carbonyl Tests for Aldehydes and Ketones

Aldehydes and ketones are carbonyl compounds, which means they contain a C=O functional group. A ketone has two alkyl or aryl groups attached to the carbonyl carbon. Acetone is the simplest ketone, with two methyl groups. An aldehyde is similar, but it has at least one hydrogen attached to the carbonyl carbon. Formaldehyde is the simplest aldehyde, and acetaldehyde has one hydrogen and one methyl group. The carbonyl carbon in both aldehydes and ketones is electrophilic because the oxygen atom...

uv-vis spectroscopy of dyes

How Dyes Absorb Visible Light

Dyes absorb visible light because their molecular structure lets them interact with specific wavelengths. When light hits a substance, some light is absorbed and the rest is reflected or transmitted. The color we see depends on the wavelength that is reflected. A blue substance reflects blue light, around 430 to 480 nm, and absorbs the complementary orange region, around 590 to 630 nm. Compounds that do not absorb in the visible range appear colorless to the human eye. Light also has energy and...

identifying alcohols

Alcohol Tests for Primary, Secondary, and Tertiary

Alcohol tests can help sort alcohols by structure and reactivity. Alcohols are organic molecules with a hydroxyl group attached to an alkyl or aryl group, written as ROH. If the carbon with the hydroxyl group has one R group, the alcohol is primary. If it has two R groups, it is secondary. If it has three R groups, it is tertiary. Alcohols can also be aromatic when they contain a benzene ring. Phenol is the simplest aromatic alcohol. To identify an alcohol, chemists can use its chemical...

chemistry

Comprehensive, curriculum-focused videos for both instructors and students in introductory chemistry lab courses.

https://cloudfront.jove.com/files/banners/scicat/labbio.jpg

Learn how acids, bases, pH, Ka, and pKa connect to titration, neutralization, and titration curves in high school chemistry.

Acids, Bases, and pH in Titration | JoVE K12

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

High School

Physical Science

HS. Chemical Reactions

HS-PS1-11.

Georgia Standards of Excellence

SC3.

Indicators of Chemical Reactions

SC6.

Neutralization Reactions

Подготовьтесь к преподаванию Кислотные и щелочные концентрации с помощью этого 5-минутного руководства для преподавателей. Охватывает ключевые этапы подготовки для лаборатории Chemistry на JoVE Lab Manual.

Подготовка преподавателя по Кислотные и щелочные концентрации в Chemistry - Более 6.2K просмотров | JoVE Lab Manual

Следуйте пошаговым процедурам Кислотные и щелочные концентрации в этом 15-минутном видео студенческого протокола. Часть коллекции Chemistry на JoVE Lab Manual.

Студенческий протокол по Кислотные и щелочные концентрации в Chemistry - Более 31K просмотров | JoVE Lab Manual

Types of Chemical Bonds

Chemical bonding theories were pioneered by American chemist Gilbert&#xA0;N. Lewis. He developed a model called the Lewis model to explain the type and ...

Matter and Its Interactions: Plan and conduct an investigation of acid-base reactions to test ideas about the concentrations of the hydronium ion in an aqueous solution (pH). (P:3, CC: 3, CI: PS1)

9C.1.2.1.2

Covalent Bonding and Lewis Structures

Compared to ionic bonds, which results from the transfer of electrons between metallic and nonmetallic atoms, covalent bonds result from the mutual ...

Ionic Bonding and Electron Transfer

Ions are atoms or molecules bearing an electrical charge. A cation (a positive ion) forms when a neutral atom loses one or more electrons from its valence ...

Acids and Bases
An Arrhenius acid produces hydrogen ions when it is dissolved in water:
HA + H2O &#8594; H+(aq) + A-(aq)
Here, HA is the non-dissociated ...

Strong Acid and Base Solutions

A strong acid is a compound that dissociates completely in an aqueous solution and produces a concentration of hydronium ions equal to the initial ...

Polyprotic Acids

Acids are classified by the number of protons per molecule that they can give up in a reaction. Acids such as HCl, HNO3, and HCN that contain one ...

Water: A Bronsted-Lowry Acid and Base

The reaction between a Br&#248;nsted-Lowry acid and water is called acid ionization. For example, when hydrogen fluoride dissolves in water and ionizes, ...

Weak Base Solutions

Some compounds produce hydroxide ions when dissolved by chemically reacting with water molecules. In all cases, these compounds react only partially and ...

Weak Acid Solutions

Few compounds act as strong acids. A far greater number of compounds behave as weak acids and only partially react with water, leaving a large majority of ...

The potential of hydrogen (pH) is a measure of the acidity or basicity of a water-based solution determined by the concentration of hydronium ions (H3O+). ...

water-quality-analysis-via-indicator-organisms

Water Quality Analysis via Indicator Organisms

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba -The University of Arizona
Demonstrating Author: Luisa Ikner
Water quality analysis monitors ...

Matter and Its Interactions: Obtain and communicate information about how Minnesota American Indian Tribes and communities and other cultures construct solutions to mitigate threats to biodiversity.* (P: 8, CC: 7, CI: LS2, ETS1)

1 Exploring phenomena or engineering problems
 1.2 Planning and carrying out investigations
  1.2.1 Students will be able to design and conduct investigations in the classroom, laboratory, and/or field to test students’ ideas and questions and will organize and collect data to provide evidence to support claims the students make about phenomena.

Acids, Bases, and pH in Titration

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards