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Säuren und Basen: Titrationsbeispiel Problem

Die Titration ist eine analytische Chemietechnik, mit der eine unbekannte Konzentration eines Analyten (der Titrand) durch Umsetzen mit einem bekannten Volumen und einer bekannten Konzentration einer Standardlösung ( Titriermittel genannt. ermittelt wird. Titrationen werden typischerweise für Säure-Base-Reaktionen und Redoxreaktionen verwendet.

Hier ist ein Beispielproblem zur Bestimmung der Konzentration eines Analyten in einer Säure-Base-Reaktion:

Titrationsproblem Schritt für Schritt Lösung

Eine 25 ml-Lösung von 0,5 M NaOH wird titriert, bis sie zu einer 50 ml-HCl-Probe neutralisiert ist. Wie hoch war die Konzentration der HCl?

Schritt 1: Bestimmen Sie [OH ]

Jedes Mol NaOH hat ein Mol OH . Daher ist [OH ]=0,5 M.

Schritt 2: Bestimmen Sie die Anzahl der Mol OH

Molarität=Molzahl / Volumen

Molzahl=Molarität x Volumen

Molzahl OH =(0,5 M) (0,025 l)
Molzahl OH =0,0125 Mol

Schritt 3: Bestimmen Sie die Anzahl der Mol H +

Wenn die Base die Säure neutralisiert, ist die Molzahl von H +=die Molzahl von OH . Daher ist die Molzahl von H +=0,0125 Mol.

Schritt 4: Bestimmen Sie die Konzentration von HCl

Jedes Mol HCl erzeugt ein Mol H + ; daher ist die Molzahl von HCl=Molzahl von H + .

Molarität=Molzahl / Volumen

Molarität von HCl. (0,0125 mol) / (0,05 l)
Molarität von HCl=0,25 M.

Antworten

Die Konzentration der HCl beträgt 0,25 M.

Eine andere Lösungsmethode

Die obigen Schritte können auf eine Gleichung reduziert werden:

M Säure V Säure=M Base V Base

wo

M Säure=Konzentration der Säure
V Säure=Volumen der Säure
M Base=Konzentration der Base
V Base=Volumen der Base

Diese Gleichung funktioniert für Säure / Base-Reaktionen, bei denen das Molverhältnis zwischen Säure und Base 1: 1 beträgt. Wenn das Verhältnis unterschiedlich wäre, wie in Ca (OH) 2 und HCl, wäre das Verhältnis 1 Mol Säure zu 2 Mol Base. Die Gleichung wäre jetzt:

M Säure V Säure=2 M Base V Base

Für das Beispielproblem beträgt das Verhältnis 1: 1:

M Säure V Säure=M Base V Base

M Säure (50 ml)=(0,5 M) (25 ml)
M Säure=12,5 ml / 50 ml
M Säure=0,25 M.

Fehler bei den Titrationsberechnungen

Zur Bestimmung des Äquivalenzpunktes einer Titration werden verschiedene Methoden verwendet. Unabhängig davon, welche Methode verwendet wird, wird ein Fehler eingeführt, sodass der Konzentrationswert nahe am wahren Wert liegt, jedoch nicht genau ist. Wenn beispielsweise ein farbiger pH-Indikator verwendet wird, kann es schwierig sein, die Farbänderung zu erfassen. Normalerweise besteht der Fehler hier darin, den Äquivalenzpunkt zu überschreiten und einen zu hohen Konzentrationswert zu erhalten.

Eine weitere mögliche Fehlerquelle bei Verwendung eines Säure-Base-Indikators besteht darin, dass Wasser zur Herstellung der Lösungen Ionen enthält, die den pH-Wert der Lösung ändern würden. Wenn beispielsweise hartes Leitungswasser verwendet wird, wäre die Ausgangslösung alkalischer als wenn destilliertes entionisiertes Wasser das Lösungsmittel gewesen wäre.

Wenn ein Graph oder eine Titrationskurve verwendet wird, um den Endpunkt zu finden, ist der Äquivalenzpunkt eher eine Kurve als ein scharfer Punkt. Der Endpunkt ist eine Art „Best Guess“ basierend auf den experimentellen Daten.

Der Fehler kann minimiert werden, indem ein kalibriertes pH-Messgerät verwendet wird, um den Endpunkt einer Säure-Base-Titration anstelle einer Farbänderung oder Extrapolation aus einem Diagramm zu ermitteln.

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