Asit ve Baz Konsantrasyonları

Kaynak: Smaa Koraym, Johns Hopkins Üniversitesi, MD, ABD

1. ~0.1 M NaOHExpand

   Laboratuvarın ilk bölümünde, 500 mL ~ 0.1 M hazırlamak için% 50 w / w NaOH çözeltisi kullanacaksınız. %50 w/w NaOH, ağırlık oranının göstergesidir. Örneğin, eğitmen %50 w / w NaOH çözeltisinin 150 mL'sini hazırladıysa, 150 g NaOH 150 g su içinde çözüldü ve çözeltinin toplam ağırlığı 300 g'dı.

   • Başlamak için eldivenler, kimyasal sıçrama gözlükleri ve laboratuvar önlüğü dahil olmak üzere uygun kişisel koruyucu ekipmanı giyin.
   • Seyreltme formülünde M₁ olan NaOH ile %50'nin molaritesini hesaplayın. not: %50 w/w NaOH'nin yoğunluğu 1.53 g/mL'dir ve NaOH'nin molar kütlesi 39.998 g/mol'dür.

     Tablo 1. %50 w / w NaOH'den 0,1 M NaOH hazırlanması

     %50 w/w stok çözeltisi yoğunluğu	1,53 g/mL
     Molar kütleNaOH	39.998 g/mol
     %50 w/w stok çözeltisinde NaOH kütlesi (mg)
     Toplam kütle %50 w/w stok çözeltisi
     %50 w/w stok çözeltisi hacmi (mL)
     %50 w/w çözelti içinde NaOH molleri (mol)
     %50 w/w stok çözeltisi molaritesi (M1)
     %50 w/w çözelti gereken hacim (V1)

     Tablo 1'i indirmek için buraya tıklayın
   • 500 mL ~0.1 M NaOH hazırlamak için gereken %50 w/w NaOH hacmini belirlemek için seyreltme formülünü kullanın.
   • 500 mL polietilen şişeyi '~0,1 M NaOH' olarak etiketleyin.
   • 1 mL'lik bir pipet üzerindeki hacmi hesaplanan değere ayarlayın ve bunu %50 w/w NaOH'yi polietilen şişeye aktarmak için kullanın.
   • Su miktarını ölçmek için 100 mL dereceli bir silindir kullanın ve NaOH içeren şişeye dökün. Şişeyi kapatın ve çözeltiyi karıştırmak için birkaç kez ters çevirin. not: 500 mL eksi hesaplanan NaOH hacmine ihtiyacınız olacak.
2. 0.1 M NaOH'nin StandardizasyonuExpand

   0,1 M NaOH hazırladıktan sonra, asit-baz titrasyon yöntemini kullanarak tam konsantrasyonunu belirleyin veya standartlaştırın. Bu teknikte, NaOH gibi bir baz, potasyum hidrojen ftalat (KHP) gibi bir aside yavaş yavaş eklenir. Şişede meydana gelen kimyasal reaksiyon bir nötralizasyon reaksiyonudur. Bu nötralizasyon reaksiyonunda, bir mol baz, bir mol asidi nötralize ederek tuz ve su elde edilir. Bu reaksiyon, pH asidik olduğunda reaksiyonun başlangıcında renksiz olan indikatör fenolftaleinin varlığında gerçekleştirilir. PH'ı bazik hale getirmek için şişeye yeterli NaOH eklenir eklenmez gösterge pembeye döner.

   • Üç Erlenmeyer şişesini 'A', 'B' ve 'C' olarak etiketleyin.
   • Şişelerin her biri için 0,5 – 0,7 g KHP tartın ve her biri için kütleyi kaydedin. not: Her üç şişe için de aynı KHP kütlesini ölçmeye çalışın.

     Tablo 2. NaOH'nin standardizasyonu

     Molar kütleKHP = 204.23 g/mol	Flask A	Flask B	Flask C
     KHP'nin kütlesi (g)
     Hacimbaşlangıç NaOH (mL)
     Hacimson NaOH (mL)
     HacimNaOH (mL)
     KHP'nin köstebekleri
     NaOH köstebekleri
     NaOH'nin molaritesi
     Ortalama molarite
     standart sapma

     Tablo 2'yi indirmek için buraya tıklayın
   • Her şişeye 50 mL deiyonize su ekleyin ve çözeltileri homojen görünene kadar karıştırmak için bir cam karıştırma çubuğu kullanın.
   • Üç şişenin her birine 2-3 damla fenolftalein ekleyin.
   • Titrasyon aparatını ayarlayın. Büret kelepçesini halka standına takın ve 50 mL'lik cam büreti güvenli bir şekilde sıkıştırın. Büretin valfinin kapalı olduğundan emin olun.
   • 400 mL'lik bir beheri 'atık' olarak etiketleyin ve büretin altına yerleştirin. Büretin içine yaklaşık 5 mL 0.1 M NaOH dökerek büreti durulayın. NaOH'nin behere akmasına izin vermek için büret valfini açın.
   • Vanayı kapatın ve büreti 50 mL'den biraz fazla NaOH ile doldurun. Büret valfini açıp kapatarak büretin ucunda bulunan hava kabarcıklarını serbest bırakın. NaOH'nin başlangıç hacmini kaydedin.
   • Şişe A'yı büretin ucunun altına yerleştirin ve çözeltiyi 1 mL hacim NaOH kullanarak titre edin. Her eklemeden sonra çözeltiyi döndürün. Pembe renk devam edene kadar şişeye 1 mL hacim eklemeye devam edin. Bu, uç nokta olarak kabul edilir. Uç noktayı elde etmek için eklenen 0,1 M NaOH hacmini kaydedin.
   • B ve C şişeleri için titrasyonu tekrarlayın. Bu veriler, gerçek NaOH konsantrasyonunu hesaplamak için kullanılacaktır.
3. Fosforik asit titrasyonuExpand

   Bu deneyde, asit-baz titrasyonu kullanarak triprotik asit, fosforik asit için üç pKa değerinden ikisini belirleyeceğiz. Bu nötralizasyon reaksiyonunda fosforik asit, NaOH ile reaksiyona girerek su ve tuz, sodyum fosfat oluşturur.

   • Düşme sayacını büret kelepçesinin altındaki halka standına takın. Plastik büreti, ucu damla sayacının hemen üzerinde olacak şekilde sabitleyin.
   • Düşme sayacını veri toplama sistemine bağlayın ve plastik büretin iki valfinin her ikisinin de kapalı konumda olduğundan emin olun.
   • Atık kabını büretin altına yerleştirin ve büretin içine birkaç mL 0,1 M NaOH dökün. NaOH'yi atık kabına boşaltmak için her iki valfi de açın. Ardından vanaları kapatın.
   • Plastik büreti 25 mL 0,1 M NaOH ile doldurun. Atık kabına yaklaşık 5 mL boşaltın - NaOH'nin büret ucunu doldurması için yeterli. Hava kabarcığı olmadığından emin olun, ardından valfleri kapatın.
   • Bırakma sayacını kalibre edin. Büretin altındaki atık kabı 10 mL dereceli bir silindirle değiştirin. Ardından, üst valfi kapalı tutarken büret üzerindeki alt valfi açın. Veri toplama sistemini açın ve 'damla sayma moduna' ayarlayın.
   • Damlaları çok yavaş serbest bırakmak için üst valfi yavaşça açın, ideal olarak her 2 saniyede bir damlada. Dereceli silindirde 9-10 mL 0.1 M NaOH olana kadar damlaların büretten boşalmasına izin verin.
   • Alt valfi kapatın ve üst valfi olduğu gibi bırakın. Dereceli silindirdeki NaOH hacmini ilk ondalık basamağa kadar okuyun ve bu değeri veri toplama sistemine girin. 'Damla/mL' değerini kaydedin. Ardından, dereceli silindirdeki NaOH'yi sulu atık kabına atın.
   • Titrasyona başlamadan önce pH sensörünü kalibre edin. pH sensörünü veri toplama sistemine bağlayın ve ardından "Kalibre Et" öğesini seçin. pH sensörünün ampulünü pH 7 tamponuna yerleştirmeden önce deiyonize suyla durulayın. Voltaj dengelenene kadar sensörü su altında bırakın, ardından ölçümü kabul edin.
   • Ampulü deiyonize suyla durulayın ve pH 10 tamponuna yerleştirin. Voltajın stabilize olmasına izin verin, ardından ölçümü kabul edin.
   • pH sensörünün ampulünü tekrar durulayın ve damla sayacında belirtilen yuvadan kaydırın.
   • 40 mL deiyonize suyu 100 mL'lik temiz bir behere ölçün, ardından 1 mL fosforik asidi su kabına aktarın.
   • Beheri damla tezgahının altındaki karıştırma plakasına yerleştirin. pH sensörünü dikkatli bir şekilde behere kaydırın.
   • Behere bir karıştırma çubuğu ekleyin ve karıştırma ayarını yükseğe çevirin. Alım cihazında veri toplamaya başlayın. Ardından, büret üzerindeki alt valfi açın. not: Düşme oranı her 2 saniyede bir yaklaşık 1 damla olmalıdır. İlk damla serbest bırakıldıktan sonra, verilerin kaydedilip kaydedilmediğini kontrol edin.
   • pH metre pH 12'yi okuyana kadar titrasyona devam edin. Ardından, veri almayı durdurun ve büret üzerindeki vanayı kapatın. Verilerinizi bir flash sürücüye kaydedin.
   • Çalışma alanınızı temizlemek için pH kağıdı kullanarak tüm atık çözeltilerin pH'ını kontrol edin. Tüm asidik sulu atıkları kabartma tozu ile ve tüm temel atıkları sitrik asit ile nötralize edin. Köpürmeyi bırakana kadar çözeltiye yeterince kabartma tozu veya sitrik asit ekleyin.
   • Tüm nötralize solüsyonları bol su ile lavaboya yıkayın.
   • Tüm cam eşyaları yıkayın.
4. ResultsExpand
   • Bu laboratuvarın ilk bölümünde, gerçek konsantrasyonunu belirlemek için KHP kullanarak bir NaOH çözeltisini standartlaştırdınız. Şimdi, standartlaştırılmış konsantrasyonun hazırlanan 0.1 M konsantrasyonuna ne kadar yakın olduğunu görelim. Her şişeye eklenen KHP'nin mol sayısını ve buna bağlı olarak NaOH'nin mollerini belirleyin. Çözelti nötralize edildikten sonra, KHP ve NaOH'nin molar miktarları eşittir.
   • Her şişeye eklenen toplam NaOH hacmine göre NaOH'nin molaritesini hesaplayın. Gerçek konsantrasyon beklenen 0.1 molariteden daha düşüktür. Bunun nedeni NaOH'nin higroskopik olmasıdır, bu nedenle onu doğru bir şekilde tartmak zordur.
   • Fosforik asit titrasyonu sonuçlarını çizin (pH ve NaOH Hacmi). Fosforik asit zayıf bir triprotik asittir, yani sulu çözeltilerde ayrıştığında molekül başına üç proton sağlama potansiyeline sahiptir. Fosforik asidin, her bir protonun ayrıştığı zaman için bir tane olmak üzere üç pKa değeri vardır.
   • Verilere bakın. İki eşdeğerlik noktasını gösteren iki sigmoidal eğri vardır. Her eşdeğerlik noktası, fosforik asidin bir ayrışma sabiti olan Ka'ya karşılık gelir. not: PH 12'ye ulaştığında deneyi durdurdunuz, bu nedenle üç Ka değerinden yalnızca ikisini ölçtünüz.
   • Titrasyon eğrisinin ilk türevini çizin. Eşdeğerlik noktaları, eğri maksimumları ile temsil edilir.

     Tablo 3. Fosforik asit titrasyonu

     Hacim1. eşdeğerlik noktası (mL)
     Hacim1st yarı eşdeğerlik noktası (mL)
     Hacim2nd eşdeğerlik noktası (mL)
     Hacim2nd yarı eşdeğerlik noktası (mL)
     1st pKaölçüldü
     1. pKateorik	2.16
     2. pKaölçüldü
     2. pKateorik	7.21
     NaOH köstebekleri
     H3PO4 molleri
     H3PO4 molaritesi

     Tablo 3'ü indirmek için buraya tıklayın
   • İlk eşdeğerlik noktasına karşılık gelen NaOH hacmini alıp 2'ye bölerek ilk yarı eşdeğerlik noktasını bulun. Yarı eşdeğerlik noktasında, ayrışmamış asit ve eşlenik bazının konsantrasyonları aynıdır ve pH, pKa'ya eşittir.
   • Daha kesin bir değer elde etmek için veri tablonuzdan bu hacimdeki pH'a bakın. Bu da literatürde 2.16 olarak bildirilen ilk pKa'ya karşılık gelmektedir.
   • İkinci pKa'yı bulmak için bunu tekrarlayın. İkinci yarı eşdeğerlik noktası, birinci ve ikinci eşdeğerlik noktalarının ortasında bulunur ve bu da yaklaşık 7.2'lik bir pKa vermelidir.