Pufry a titrace
Přihlásit se
Pufry a titrace (16/17) · 11:02

Shrnutí poznatků o titracích Existuje spousta možností provedení titrace. Pojďme si proto přehledně shrnout, co jsme se o nich z předchozích videí naučili.

Navazuje na Kyseliny a zásady.
Nakreslil jsem si několik titračních křivek. Zrekapitulujme si, co zatím víme, abychom mohli těmto křivkám lépe poruzumnět. První, na co se podíváme, je, která z nich je titrační křivka kyseliny versus zásady? Všechno, co jsem zatím dělal byly kyseliny, ale titrace zásad funguje na stejném principu jako kyselin. Toto jsou titrace kyselin. Začínáme s nízkým pH. Ve všech grafech je pH na ose y. To jsem měl nakreslit předtím, než jsem se zeptal na otázku, ale asi jste to stejně věděli. Tedy předtím, než přidáme jakýkoli další reaktant do této reakce, začínáme s nízkým pH. S tímhle začínáme. Máme nízké pH tady. Nízké pH tady. Víme, že oboje jsou určitě kyseliny. Zatímco tady je před začátkem titrace vysoké pH. Oboje jsou zásady. Zapíšu to. Obě křivky jsou pro zásady. Tyto dvě očividně znázorňují titraci zásad. A toto jsou titrace kyselin. Titrace zásad jsme nedělali, funguje stejně. Při titraci kyselin začínáme s kyselinou, do které přidáme silnou zásadu, aby zneutralizovala kyselinu. Když se toto stane, říkáme tomu bod ekvivalence. Když narazíme na bod ekvivalence a přidáváme více silné zásady, roztok se stane velmi zásaditým. Tedy u této kyseliny máme bod ekvivalence zde. A u této kyseliny je bod ekvivalence zde. Je to, jak moc zásady jsme museli přidat, aby všechna kyselina zreagovala. Přímo tady. Když teď víme, která křivka je pro silnou kyselinu, která patří slabé kyselině? Když jsme tady zneutralizovali všechnu kyselinu, máme neutrální roztok. Musela to být silná kyselina. Nic nám nezbyde. Všechno bylo přeměněno na vodu. pH je 7. Je možné, že nám tam zbyly konjugované báze. Ale protože to byla silná kyselina, tyto báze nic nedělají. Nepřidávají nic k pH. Nejsou vlastně zásadité. Chlor v HCl, chlorid, nemění pH. Je to tedy silná kyselina. A tady, když se dostaneme do bodu ekvivalence, když zneutralizujeme veškerou kyselinu, a narazíme na inflexní bod, kde veškeré OH, co přidáme navíc, výrazně zvýší pH. Ale když se dostaneme do toho bodu, pH už je zásadité. To je proto, že máme konjugované báze slabé kyseliny, což dělá roztok více zásaditým. Je to tedy slabá kyselina. V obou situacích navyšujeme koncentraci OH-. Možná přidáním hydroxidu sodného, silné zásady. V těchto situacích začínáme se zásadou a přidáváme silnou kyselinu. Jakoukoliv zásadu. Přidáváme kyselinu chlorovodíkovou, aby zreagovala s OH. Zde chceme zneutralizovat veškeré OH a snížit koncentraci až do bodu, kdy už nemáme OH. Všechna zásada zreagovala. Nebo aspoň většina. V této situaci máme neutrální roztok. Po zneutralizování zásady je pH neutrální. Žádné konjugované báze nezbyly. Je to tedy silná zásada. Silná zásada. Při této titraci navyšujeme koncentraci H+ v roztoku, aby se zneutralizovala zásada. To samé tady. Neutralizujeme zásadu. Začínáme tady. U tohoto grafu je inflexní bod tady. Tedy zneutralizovali jsme veškerou zásadu, ale některé konjugované kyseliny zbyly i po neutralizaci veškeré zásady. Máme tedy mírně kyselé pH v bodě ekvivalence. Je to slabá zásada. Nakreslím vám tuto reakci. Pamatujte si, slabá zásada vypadá asi takhle. Jeho A- je v rovnováze… Ta druhá šipka je na můj vkus trochu moc divoká. Je v rovnováze s AH. Bere vodíkové ionty z okolní vody. Všechno je ve vodném roztoku. Potom, co přidáme HCl, pamatujte si, HCl disocujuje úplně na vodíkové kationty a chloridové anionty. Když přidáte HCl, celé se to zneutralizuje. Koncentrace OH klesá. A jak to neutralizujeme, naše reakce jde tímto směrem kvůli Le Chatelierově principu. Více A- se přemění na AH a OH-. Až do bodu, kdy nám dojde A– a OH– a máme přebytek AH. Náš bod ekvivalence je, když nám došly tyhle věci. A když přidáváme více H+, pH se velmi rychle snižuje. Ale máme hodně konjugovaných kyselin, které už v roztoku byly. Budeme mít kyselý bod ekvivalence. Teď vám dám konkrétní příklad, abychom to měli komplet. Protože všechno, co jsem říkal, byla zatím teorie, žádná čísla. Nakreslím slabou kyselinu. A vy to poznáte, protože už jste v tom dobří. Dám sem konkrétní čísla. Řekněme, že tohle je pH 7. Budeme titrovat. Začínáme na nízkém pH, protože je to slabá kyselina. Jak titrujeme, pH stoupá, pak narazí na bod ekvivalence a pokračuje takto. Bod ekvivalence je tady. Řekněme, že přidáváme hydroxid sodný. A je to 0,2 molární roztok. A v tomto bodě jsme přidali… Používám příliš zaokrouhlená čísla. Použil jsem 700 mililitrů hydroxidu sodného v našem bodu ekvivalence. Přímo tady. První otázka je, jak moc slabé kyseliny jsme měli? Tedy jaká byla naše původní koncentrace slabé kyseliny? Toto je jenom obecné označení kyseliny. Takže původní koncentrace slabé kyseliny. Musíme přidat dostatek molů OH do bodu ekvivalence na zneutralizování všech molů slabé kyseliny a jakýchkoliv dalších vodíkových iontů. Ale největší koncentrace byla ze slabé kyseliny. Těchto 700 mililitrů našeho reaktantu musí mít stejný počet molů jako je počet molů původní slabé kyseliny. Řekněme, že náš roztok měl na začátku 3 litry. 3 litry před začátkem titrace. Když přidáváme reaktant, zvětšuje se objem roztoku, ale uvažujme, že máme na začátku 3 litry. Kolik molů jsme zneutralizovali? Tedy kolik molů OH je v 700 mililitrech roztoku? Víme, že koncentrace roztoku … Víme, že máme 0,2 molů OH na každý litr. A také víme, že to máme krát 0,7 litrů. 700 mililitrů je 0,7 litrů. Kolik molů jsme přidali do roztoku? 2 krát 7 je 14. A máme 2 čísla za desetinnou čárkou. Výsledek je tedy 0,14. Takže 700 mililitrů 0,2 molárního hydroxidu sodného. 0,2 molární hydroxid sodný a máme ho 700 mililitrů, tedy 0,7 litru. Budeme mít 0,14 molů, tedy máme 0,14 molů OH, které přidáváme do roztoku, aby se zneutralizovaly se stejným počtem molů původní kyseliny. To znamená, že původní koncentrace naší kyseliny je rovna 0,14 molů… To je počet molů, který jsme měli. A víme, že objem původního roztoku, než jsme začali titrovat, je 3 litry. Pamatujte si, že molekuly se vyruší navzájem. Proto chci zjistit, kolik atomů, nebo spíše molekul OH, jsem přidal. Ty se pokrátí se stejným počtem atomů slabé kyseliny. Tohle vyjadřuje, s kolika atomy nebo molekulami slabé kyseliny jsme začínali. Vydělíte to počtem litrů, a máte původní koncentraci. Vydělme 0,14 třemi. 0,046. Původní koncentrace tajemné kyseliny byla 0,046 mol/dm3. Další otázka je, jaké je Ka nebo pKa naší tajemné kyseliny? pKa tajemné kyseliny. Stačí nám jen určit bod poloviční ekvivalence. Jaké bylo pH naší titrační křivky nebo našeho roztoku? V bodu poloviční ekvivalence, když jsme přidali 350 mililitrů našeho reaktantu, silné zásady do roztoku. Podíváme se tedy na graf na hodnotu pH při přilití poloviny zásady. pH je rovno 5. Z posledního videa víme, že když vezmeme tuto hodnotu bodu poloviční ekvivalence, její pH se rovná pKa, což je negativní logaritmus naší rovnovážné konstanty. Zjistili jsme i rovnovážnou konstantu. Je rovna 5. Ukázal jsem Vám, jak z titrační křivky získat experimentálně data, když přidáte tajemnou kyselinu nebo zásadu. Můžete přidat silnou zásadu nebo kyselinu. Nakreslíte titrační křivku. Pak můžete odečíst různé vlastnosti, původní koncentraci kyseliny nebo zásady. A pouze pokud máte slabou kyselinu nebo zásadu, můžete zjistit jejich rovnovážnou konstantu. Pokud vezmete silnou kyselinu a myslíte, že bod ekvivalence je tady. A tedy tohle musí být rovnovážná konstanta nebo pKa. Ne. Pro silnou kyselinu není rovnovážná konstanta. A není ani rovnovážná konstanta pro silnou zásadu, protože nejsou v rovnováze. Dochází k jejich úplné disociaci. Každopádně doufám, že teď už titracím budete dobře rozumět.
video