Back to chapter

16.7:

Berekenen van Titraties: Zwak Zuur - Zwakke Base

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Titration Calculations: Weak Acid – Strong Base

Languages

Share

De pH in verschillende stadia van een zwak zuur of base titratie wordt berekend met verschillende methoden tijdens verschillende punten van de titratie. Als een zwak zuur of zwakke base de belangrijkste bepalende factor is voor de pH, worden de Ka of Kb en een ICE-tabel of de Henderson-Hasselbalch-vergelijking gebruikt. Als er na de neutralisatiereactie sterk zuur of sterke base aanwezig is, wordt de concentratie van de resterende hydronium-of hydroxide-ionen gebruikt om de pH te berekenen.De aanvankelijke pH van 50 milliliter van een 0, 10 molaire azijnzuuroplossing is 2, 87 en wordt berekend met behulp van de Ka en een ICE-tabel, aangezien azijnzuur de belangrijkste bijdrage levert. Als deze oplossing met 0, 0050 mol acetaat wordt getitreerd met 0, 10 molair natriumhydroxide, reageren de hydroxide-ionen met azijnzuur om acetaat te produceren, wat resulteert in een buffer. Daarom wordt, wanneer 10 milliliter natriumhydroxide dat 0, 0010 mol hydroxide-ionen bevat, wordt toegevoegd, 0, 0010 mol acetaat gevormd en 0, 0040 mol azijnzuur blijft achter.De pH van de buffer kan worden berekend door deze waarden in de Henderson-Hasselbalch-vergelijking te vervangen en is gelijk aan 4, 14. Wanneer 25 milliliter natriumhydroxide wordt toegevoegd, wordt de helft van de aanvankelijke molen azijnzuur omgezet in acetaat. Op dit punt is de pH gelijk aan de pKa, aangezien de hoeveelheid azijnzuur en acetaat-ion gelijk zijn.De verdere toevoeging van natriumhydroxide tot 50 milliliter zet alle azijnzuurmoleculen om in acetaat en het equivalentiepunt wordt bereikt. Aangezien acetaationen basisch zijn, ligt het equivalentiepunt in het basische gebied. De concentratie van het acetaation wordt berekend door het aantal mol te delen door het totale volume van de oplossing.De pH wordt bepaald met behulp van de Kb voor acetaationen en een ICE-tabel, aangezien het acetaation de belangrijkste bijdrage levert aan de pH op het equivalentiepunt. De Kb voor acetaat wordt berekend met de formule Kw is gelijk aan Ka maal Kb en is gelijk aan 5, 6 10⁻¹⁰. Het vervangen van evenwichtsconcentraties in de uitdrukking voor Kb geeft de hydroxideconcentratie, 5, 3 x 10⁻⁶ molair.De pOH en pH van de oplossing zijn respectievelijk 5, 28 en 8, 72. Verdere toevoeging van natriumhydroxide aan de oplossing resulteert in een mengsel van acetaationen en natriumhydroxide. De uiteindelijke concentratie natriumhydroxide bepaalt echter de pH van de oplossing, aangezien het een sterkere base is dan acetaat.Daarom, als 70 milliliter natriumhydroxide aan de oplossing wordt toegevoegd, kan de eindconcentratie van de hydroxide-ionen worden berekend door het totale aantal molen azijnzuur, 0, 0050 molen, af te trekken van het totale aantal molen toegevoegde hydroxide-ionen, 0, 0070 molen, en het te delen door het totale volume van de oplossing, 120 milliliter of 0, 12 liter. Aangezien de hydroxide-ionenconcentratie 0, 017 molair is, worden de pOH en pH van de oplossing berekend op respectievelijk 1, 78 en 12, 22.

16.7:

Berekenen van Titraties: Zwak Zuur - Zwakke Base

Calculating pH for Titration Solutions: Weak Acid/Strong Base

For the titration of 25.00 mL of 0.100 M CH3CO2H with 0.100 M NaOH, the reaction can be represented as:

Eq1

The pH of the titration solution after the addition of the different volumes of NaOH titrant can be calculated as follows:

(a) The initial pH is computed for the acetic acid solution in the usual ICE approach:

Eq2

(b) The acid and titrant are both monoprotic and the sample and titrant solutions are equally concentrated; thus, this volume of titrant represents the equivalence point. Unlike the strong-acid example, the reaction mixture in this case contains a weak conjugate base (acetate ion). The solution pH is computed considering the base ionization of acetate, which is present at a concentration of

Eq3

Base ionization of acetate is represented by the equation

Eq4

Assuming x << 0.0500, the pH may be calculated via the usual ICE approach:

Eq5

Note that the pH at the equivalence point of this titration is significantly greater than 7, as expected when titrating a weak acid with a strong base.

(c) Titrant volume = 12.50 mL. This volume represents one-half of the stoichiometric amount of titrant, and so one-half of the acetic acid has been neutralized to yield an equivalent amount of acetate ion. The concentrations of these conjugate acid-base partners, therefore, are equal. A convenient approach to computing the pH is use of the Henderson-Hasselbalch equation:

Eq6

(pH = pKa at the half-equivalence point in a titration of a weak acid)

(d) Titrant volume = 37.50 mL. This volume represents a stoichiometric excess of titrant, and a reaction solution containing both the titration product, acetate ion, and the excess strong titrant. In such solutions, the solution pH is determined primarily by the amount of excess strong base:

Eq7

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 14.7: Acid-base Titrations.