Av John Brennan • Uppdaterad 30 augusti 2022

När kemister behöver bestämma koncentrationen av en upplöst art använder de vanligtvis titrering. Genom att tillsätta ett reagens som reagerar kvantitativt med analyten tills reaktionen når ekvivalenspunkten, kan kemisten återkalkylera den ursprungliga koncentrationen.

Steg 1:Identifiera syra- eller basstyrka

Bestäm om analyten och titranten är starka eller svaga. En stark syra donerar helt protoner; en stark bas accepterar dem fullt ut. Vanliga starka syror inkluderar HCl, HNO3, H2SO4, HClO4, HBr och HI. Starka baser inkluderar LiOH, NaOH, KOH, RbOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2 och Ba(OH)2. Se hela listan över vanliga syror och baser.

Steg 2:Förutsäg saltets natur

När en stark syra reagerar med en stark bas är det resulterande saltet neutralt (pH≈7). En stark syra med en svag bas ger ett surt salt; en stark bas med en svag syra ger ett basiskt salt. Titreringarna parar sällan två svaga arter eftersom det blir en utmaning att lokalisera ekvivalenspunkten.

Steg 3:Förtydliga problembeskrivningen

Lista de kända kvantiteterna:identiteter för analyt och titrant, analytvolym, titrantkoncentration och eventuella givna mol eller volymer vid ekvivalens. Bestäm vad frågan ställer – om det är koncentrationen av analyten, pH i ett visst stadium eller pH vid ekvivalens.

Steg 4:Skriv den balanserade ekvationen

Skriv den stökiometriska ekvationen för syra-basreaktionen. Använd den för att bestämma molförhållandet mellan reaktanter, som kommer att behövas när man omvandlar mol till koncentration.

Steg 5:Beräkna pH vid önskade punkter

Beroende på syra/basstyrkorna, använd någon av följande metoder:

• Stark syra ↔ stark bas – pH =–log[syra]. Subtrahera mol tillsatt titrant, dividera med total volym.
• Stark bas ↔ stark syra – Följ samma steg, men beräkna pOH först:pOH =–log[bas]. Konvertera till pH med pH = 14 – pOH .
• Svag syra ↔ stark bas – Tillämpa Henderson–Hasselbalchs ekvation:pH = pKₐ + log([A⁻]/[HA]) . Koncentrationen av konjugatbasen är lika med tillsatta mol titrant dividerat med total volym.
• Svag bas ↔ stark syra – Använd den konjugerade formen:pOH = pK_b + log([BH⁺]/[B]) , konvertera sedan till pH.

För pKₐ-värdena för vanliga svaga syror, se referenstabellen.

Steg 6:Hitta pH vid ekvivalens

• Stark syra + stark bas – pH ≈7.

• Stark syra + svag bas – Beräkna koncentrationen av konjugatbasen vid ekvivalens, ta –log för att få pOH och omvandla sedan till pH.

• Stark bas + svag syra – Samma procedur, men utgå från pOH och konvertera till pH.

Steg 7:Bestäm den ursprungliga koncentrationen av analyten

Multiplicera volymen titrant tillsatt för att uppnå ekvivalens med dess molaritet för att erhålla mol titrant. Multiplicera med det stökiometriska förhållandet från steg 4 för att hitta mol analyt som ursprungligen fanns närvarande. Dela med den initiala analytvolymen för att få dess koncentration.

TL;DR

Antag en stökiometri på 1:1 för de flesta allmänkemi-titreringarna och följ stegen ovan för att lösa eventuella problem.

Varning

Inkludera alltid volymen titrant som tillsatts vid beräkning av koncentrationer före eller vid ekvivalenspunkten.