Pufry a titrace
Přihlásit se
Pufry a titrace (12/17) · 15:13

Titrace slabé kyseliny silnou zásadou 2 V pokračování videa o titraci slabé kyseliny silnou zásadou si ukážeme, jak vypočítat pH v bodě ekvivalence a za bodem ekvivalence.

Navazuje na Kyseliny a zásady.
Dívali jsme se na titrační křivku slabé kyseliny, kyseliny octové se silnou zásadou, hydroxidem sodným. V části a) jsme určili pH dříve, než jsme přidali jakoukoli zásadu. Určili jsme tedy tento bod na naší titrační křivce. V části b) jsme také zjistili pH poté, co jsme přidali 100 ml zásady. Takže jsme určili pH v tomto bodě. V části c) je naším cílem zjistit pH po přidání 200 ml 0.0500 molárního roztoku hydroxidu sodného. Tedy kolik molů hydroxidových iontů zde přidáváme? Pokud je koncentrace hydroxidu sodného 0.0500 M (mol/l), je to stejná koncentrace i pro hydroxid. Pro hydroxid tedy máme koncentraci 0.0500 M a molarita je vyjádřena v molech na litr, správně? Moly na litr. Takže máme 200 ml a když posuneme desetinné místo o jedno, druhé, třetí to je 0,2 litrů. Dobře, je to 0,2000 litrů. Řešíme v molech, tedy 0,05 krát 0,2 nám dá 0,0100, 0,0100 molů hydroxidových iontů. To je tedy rovno počtu molů hydroxidových iontů, přidávaných do kyselého roztoku. S kolika moly kyseliny jsme začali? Měli jsme 50 ml 0,200 molárního roztoku kyseliny octové. Takže koncentrace kyseliny octové, koncentrace kyseliny octové byla rovna 0,200 M, to je stejné jako molů na litr. Takže 50,0 ml je 0,0500 litrů. Toto bude tedy 0,0500 litrů. Ještě jednou řešeno pro moly. 0,200 krát 0,0500 nám dává 0,0100 molů kyseliny octové. Povšiměte si, že máme stejné množství molů jak kyseliny, tak zásady. A zásada nám zneutralizuje kyselinu. Pojďme si dále napsat tuto reakci. Napišme si neutralizační rovnici. Pokud jsme začali s kyselinou octovou a do našeho roztoku kyseliny jsme přidali hydroxid sodný. Takže zde přidáváme hydroxid sodný. Hydroxidové ionty si přivlastní kyselý proton. Takže hydroxidový iont si přivlastní tento kyselý proton. H⁺ a OH⁻ dává H₂O. Pokud oddělíme kyselý proton od kyseliny octové, zůstane octanový aniont, CH₃COO⁻. Začali jsme s 0,01 moly kyseliny octové. Poupravme zde barvu. Takže jsme začali s 0,0100 moly. Zde napíšeme moly. Tedy 0,0100 molu kyseliny octové. To je stejné množství molů jako u zásady. 0,0100, takže máme 0,0100 molů báze. Povšimněte si poměru molů 1 : 1 takže zde máme 1 : 1. Veškerá zásada tedy zreaguje. Úplně zneutralizuje kyselinu, kterou jsme tu měli původně. Takže veškerá naše zásada zreaguje a zde skončíme s nulou, veškerá kyselina byla úplně zneutralizována. O všechno toto jsme přišli. O všechno to jsme přišli, takže jsme také zneutralizovali všechnu kyselinu. Toto je tedy náš bod ekvivalence pro tuto titraci. Pokud přicházíme o kyselinu octovou, přeměňujeme kyselinu octovou na octan. Pokud uvažujeme, že jsme začali s 0 moly octanu a ztratili jsme 0,0100 molů kyseliny octové, vše se přeměnilo na octan. Takže zde musíme připsat plus 0,0100, tak to uděláme. Nakonec tedy máme 0,0100 molů našeho octanového aniontu. Pojďme dál. Pokud známe počet molů octanu a známe koncentraci. Pokud zjistíme celkový objem našeho roztoku, můžeme určit koncentraci octanových aniontů. Pojďme na to. Podívejme se zpět. Jaký je náš celkový objem nyní? Začali jsme s 50 ml a přidali jsme dalších 200. Takže 50,0 a 200,0 nám dá 250,0 ml. To je tedy nyní náš celkový objem. U 250 ml posuneme desetinnou čárku o 3 místa. 0,25 litrů. Dále zjistíme koncentraci octanu. Tedy jaká je nyní naše koncentrace octanu? Bude to v molech na litr, takže 0,0100. Takže máme 0,0100 molů děleno 0,2500 litry, děleno 0,2500 litry. Takže můžeme jít dál a zjistit koncentraci. Můžete si to zkusit sami, nebo vám to ukáži na kalkulačce, 0,01 děleno 0,25. To nám dá koncentraci 0,04. Tedy koncentrace je 0,0400 mol/l. Takže máme octanové anionty v roztoku v bodě ekvivalence. A octan reaguje s vodou. Pojďme si ukázat tuto reakci. Takže máme octan, který může reagovat s vodou. A tato reakce nám zde dosáhne rovnováhy. Takže octanový aniont se zde chová jako zásada a odebírá proton z vody. Tedy pokud octan odebere proton, stane se kyselinou octovou. Tedy CH₃COOH. Pokud odebereme z vody proton, zůstane nám hydroxidový iont, tedy OH⁻. Zamysleme se nad naší počáteční koncentrací octanu. Naše počáteční koncentrace octanu byla 0,0400. Takže sem napíšeme počáteční koncentraci 0,0400 M. Počítáme s tím, že zatím nemáme žádný produkt, proto zde napíšeme nulu. Dále uvažujeme změnu. Určité množství octanu zreaguje, proto koncentrace klesne, úbytek značíme "X". Jakýkoli pokles octanu se bude rovnat příbytku kyseliny octové. Tedy pokud je X záporné pro octan, musí být kladné pro kyselinu octovou. A tudíž i kladné X pro hydroxid. Dobře tedy, při rovnováze... Při rovnováze bude naše koncentrace 0,0400 minus X pro octan. Potom budeme mít X tady a X zde. Pokud pro toto napíšeme rovnovážný vztah, octan se chová jako zásada. Pro náš rovnovážný vztah napíšeme Kb. Nezapomeňme, že jde o koncentraci produktů lomeno reaktantů. To tedy bude X krát X, tedy X krát X, to celé děleno 0,0400 minus X, bez vody. Takže, děleno 0,0400 minus X. Toto všechno jsme udělali ve videu o rovnováze slabé zásady. Podívejte se nejprve na to zmiňované video, protože zde musím pokračovat trochu rychleji. Dobře, dále potřebujeme zjistit hodnotu Kb. Hodnotu Kb můžeme zjistit... Protože známe hodnotu Ka. V minulém videu bylo Ka pro kyselinu octovou 1,8 krát 10⁻⁵. A dále víme, že Ka krát Kb pro konjugovaný pár kyselina-zásada je rovno 1,0 krát 10⁻¹⁴. Opakuji, že toto je z minulého videa. Tedy pokud zde dosadíme Ka, můžeme zjistit také Kb. Pro úsporu času to provedu na kalkulačce. A pouze vám sdělím výsledek, který je 5,6 krát 10⁻¹⁰. Toto dosadíme do našeho rovnovážného výrazu, takže máme 5,6 krát 10⁻¹⁰ se rovná X na druhou lomeno... Zde budeme, jako ve všech předešlích videích, uvažovat X jako velice malé číslo, je to velice malá koncentrace. Takže 0,0400 minus X je přibližně to stejné jako 0,0400. Takže zde napíšeme 0,0400. Dále potřebujeme vyřešit X. Vytáhněme si kalkulačku. Takže máme 5,6 krát 10 na minus desátou. To musíme vynásobit 0,04 a výsledek odmocníme. Dostaneme X se rovná 4,7 krát 10 na minus šestou. Takže X je rovno 4,7 krát 10⁻⁶. Co reprezentuje X? Vrátíme se výše a zjistíme, že X vyjadřuje koncentraci hydroxidových iontů. Takže toto je rovno... Toto je rovno koncentraci hydroxidových iontů. Takže 4,7 krát 10⁻⁶ mol/l. Dobře, naším cílem bylo zjistit pH. V tomto okamžiku můžeme vypočítat pOH. pOH je rovno zápornému logaritmu koncentrace hydroxidových iontů. Tu sem dosadíme a řešíme pOH. Negativní logaritmus 4,7 krát 10 na minus 6 nám dává pOH 5,33. pOH je tedy rovno 5,33. Ještě jeden krok. pH plus pOH se rovná 14,00. Pokud zde použijeme naši hodnotu pOH, pH je rovno 14,00 minus 5,33, což je 8,67. Takže jsme na bodě ekvivalence, ovšem jedná se o titraci slabé kyseliny silnou zásadou. Proto dostaneme roztok zásadité soli v bodě ekvivalence. Takže naše pH se pohybuje v rozmezí zásad. Je větší než 7. Pojďme si tento bod určit na naší titrační křivce. Takže zde jsme přidali 200 ml naší zásady. a pH bylo 8,67. Přidali jsme 200 ml naší zásady a bod ekvivalence by měl být někde tady. Tedy přímo někde zde, okolo 8,67. To je náš bod ekvivalence pro titraci slabé kyseliny silnou zásadou, pro tento konkrétní případ. Nakonec jsme u části d), ve které se ptáme, jaké je pH po přidání 300,0 ml 0,0500 molárního roztoku hydroxidu sodného? Takže znovu potřebujeme určit množství přidávaných molů hydroxidových iontů. Koncentrace se bude rovnat 0,0500, takže 0,0500 M je naše koncentrace hydroxidových iontů. Vyjádřeno v molech na litr. Takže 300,0 ml bude 0,3 litrů. Takže tu máme 0,3 litrů. Vynásobíme 0,0500 a 0,3000 a dostaneme počet molů. Tedy 0,0500 krát 0,3000 se rovná 0,0150 molů hydroxidových iontů. V části c) jsme viděli, že jsme potřebovali,0,0100 mol hydroxidových iontů na úplnou neutralizaci původního množství kyseliny. Takže použijeme... Spotřebujeme 0,0100 mol hydroxidu. Toto je množství, které bylo zapotřebí k neutralizaci kyseliny. Kolik molů hydroxidu nám nyní zbylo po neutralizaci? Zbude nám 0,0050. Takže 0,0050 molu hydroxidových iontů nám zůstane poté, co byla veškerá kyselina zneutralizována. Naším cílem je nyní zjistit pH. Mohli bychom zjistit pOH, pokud zjistíme koncentraci hydroxidu. Jaká je tedy nyní koncentrace hydroxidových iontů poté, co došlo k neutralizaci? Koncentrace se vypočítá jako počet molů děleno objem, tedy to je 0,0050 děleno... Jaký je náš celkový objem? Začali jsme s 50,0 a přidali jsme dalších 300,0 ml 300,0 plus 50,0 nám dává 350,0 ml. To jest 0,3500 l. Jaká je tedy koncentrace hydroxidových iontů? Tedy, 0,005 děleno 0,35. Takže koncentrace hydroxidových iontů je 0,014. Napišme zde 0,014 M. Nyní již dokážeme vypočítat pOH, pokud víme, že pOH je záporný logaritmus koncentrace hydroxidových iontů. Tedy záporný logaritmus 0,014. Použijeme kalkulačku. Minus logaritmus 0,014. A dostaneme pOH 1,85. Takže naše pOH... Trochu víc místa... pOH je rovno 1,85. Abychom určili pH, musíme vědět, že pH plus pOH se rovná 14,00. Takže zde použijeme naše vypočítané pOH a pH se bude rovnat 14 minus 1,85. Tedy 14 minus 1,85 nám dává 12,15. Takže zde překračujeme bod ekvivalence. Jsme za bodem ekvivalence. Naše pH je 12,15. Poté, co jsme přidali 300,0 ml zásady. Najděme tento bod na naší titrační křivce. Přidali jsme 300,0 ml zásady, takže jsme zde. Posuneme se až k naší křivce a jsme zde. Zjistili jsme, že pH je asi 12. Vypočítali jsme přibližně 12,15. To je zde na naší titrační křivce.
video