- Nátrium-karbonát standard oldatának elkészítése.
- Egy adott sósavoldat erősségének meghatározása standard nátrium-karbonát oldattal való titrálással.
Mi a titrálás?
A mennyiségi analízis egyik fontos módszere a térfogatelemzés, amely egy gyakran alkalmazott laboratóriumi technika. Egy minta ismeretlen koncentrációjának meghatározására szolgál a minta térfogatának mérésével. Ezt az eljárást titrálásnak is nevezik. A titrálás során egy ismeretlen koncentrációjú oldatot egy ismert koncentrációjú oldattal reagáltatnak. A bürettába vett oldatot nevezzük titrálószernek, a kúpos lombikba vett oldatot pedig analitnek.
Mit jelent a titrálás végpontja?
A titrálás végpontja az a pont, amikor a reakció a titrálószer és az analit között befejeződik. Általában a titrálás végpontját indikátorok segítségével határozzuk meg.
Mi a standard oldat?
Az ismert koncentrációjú oldatot standard oldatnak nevezzük. A standard oldatot úgy lehet elkészíteni, hogy az anyag ismert mennyiségű anyagát egy meghatározott térfogatú oldószerben feloldjuk. A standardoldat készítéséhez használt anyagot kétféleképpen lehet osztályozni.
Primer standard
A primer standardnak a következő tulajdonságai vannak.
- Nagy tisztaságú és olcsón hozzáférhető.
- Vízben jól oldódik.
- Nem folyékony és nem higroszkópos.
- Nagyon stabil.
Az oxálsav, a Mohr-só, a káliumdikromát néhány példa az elsődleges standardokra.
Szekunder standard
Azokat az anyagokat, amelyek standard oldatait nem lehet közvetlenül elkészíteni, másodlagos standardoknak nevezzük.
Egyik példa a nátrium-hidroxid és a kálium-permanganát.
Hogyan fejezzük ki egy oldat koncentrációját?
Az oldat koncentrációja a következő módokon fejezhető ki.
Normalitás: Az oldat egy liter oldatban oldott oldott anyag grammegyenértékének számaként határozzuk meg. Az “N” betűvel jelöljük.
Molaritás: Az egy liter oldatban oldott oldott anyag grammmóljainak száma. Az “M” betűvel jelöljük.
Molalitás: Az oldott anyag 1 kg oldószerben oldott móljainak száma. Az “m” betűvel jelöljük.
Mit jelent a sav-bázis titrálás?
A titrálás a titrálás során lejátszódó kémiai reakcióktól függően különböző típusokba sorolható. Az egyik általánosan ismert titrálás a sav-bázis titrálás. Ez egy sav vagy lúg erősségének meghatározására használt módszer, és ez a fajta titrálás a semlegesítési reakción alapul. Ebben a reakcióban a savak és bázisok sót és vizet képezve reagálnak.
Mi az indikátor?
Az indikátor olyan kémiai anyag, amely a végponton színváltozáson megy keresztül. A sav-bázis titrálás végpontja sav-bázis indikátorok segítségével határozható meg. A sav-bázis indikátorok vagy gyenge szerves savak, vagy gyenge szerves bázisok. Az indikátor színváltozása a közeg pH-értékétől függ. Az indikátor ionizálatlan formája egyszínű, ionizált formája azonban más színű.
Vegyük például a fenolftalein indikátort, amelynek ionizációja a következőképpen írható fel,
A sav-bázis indikátorok néhány gyakori példája
| Indikátorok | pH tartomány | Sav | Bázis |
|---|---|---|---|
| Fenolftalein | 8.0 – 10.0 | Színtelen | Rózsaszín |
| Metilnarancs | 3.1 – 4.4 | Vörös | Narancs |
| Metilvörös | 4.4 – 6.2 | Vörös | Sárga |
| Phenol Red | 6.4 – 8.0 | Sárga | Piros |
| Thymol Blue | 1.2 – 2.8 | Red | Yellow |
| Thymol Blue | 8.0 – 9.6 | Yellow | Blue |
| Methyl Yellow | 2.9 – 4,0 | Vörös | Sárga |
Melyek a sav-bázis titrálások különböző típusai?
A sav-bázis titrálást a következő típusokba sorolhatjuk:
- Erős sav-erős bázis titrálás:Ebben a típusban egy erős savat titrálunk egy erős bázissal szemben. Mind a sav, mind a bázis azonos erősségű, így a végponton a pH semleges lesz. A használt indikátorok a fenolftalein és a metilnarancs.
- Példa: HCl vs NaOH titrálása
- Erős sav-gyenge bázis titrálás: Ennél a típusnál az erős sav egy gyenge bázissal reagálva savas oldatot képez. Így az oldat pH-ja <7. A végpont meghatározásához metilnarancs indikátort használunk.
- Példa: HCl Vs NH4OH titrálása
- Erős bázis-gyenge sav titrálás: Itt egy erős bázis reagál egy gyenge savval, bázikus oldatot képezve. Így az oldat pH-ja >7. Ennél a típusnál a fenolftalein alkalmas indikátor a végpont meghatározására.
- Példa: CH3COOH Vs NaOH titrálása
- Nehéz sav-gyenge bázis titrálás: Ez a fajta titrálás nem túl praktikus. Itt mind a sav, mind a bázis nagyon gyenge, így nem ionizálódnak teljesen. Így nehéz meghatározni a végpont körüli pH-tartományt, és nehéz megfelelő indikátort választani ehhez a típusú titráláshoz.
- Példa: CH3COOH Vs NH4OH titrálása
Hogyan határozzuk meg egy adott sav vagy bázis erősségét?
Az erősség meghatározása az ekvivalencia törvényén alapul. E törvény szerint a titrálandó anyag ekvivalenciaszáma megegyezik a használt titrálószer ekvivalenciaszámával.
Fogalmazzunk meg egy sav-lúg titrálást. V1 cm3 az N1 normalitású savas oldatból szükséges V2 cm3 N2 normalitású bázis semlegesítéséhez.
Tudjuk, hogy 1000 cm3 1N savas oldat savtartalma = 1 grammegyenérték
V1 cm3 1N savas oldat savtartalma= V1/1000 grammegyenérték
Ezért a V1 cm3 N1 savas oldatban lévő sav grammegyenértékének száma; 
Hasonlóképpen, a bázis grammegyenértékének száma V2 cm3 N2 bázikus oldatban; 
Az egyenértékek törvénye alapján a végponton 
i.e, 
Ezt nevezzük normalitási egyenletnek.
Hasonlóképpen a molaritási egyenlet is felírható,
Ezzel a HCl erősségét úgy határozzuk meg, hogy nátrium-karbonát standard oldatával titráljuk, és ezek reakcióba lépve NaCl, CO2 és víz keletkezik. A kémiai reakció a következőképpen ábrázolható;
Itt 1 mol nátrium-karbonát reagál 2 mol HCl-lel. Tehát a molaritási egyenlet szerint,
Tanulmányi eredmények
- A tanulók megértik a következő fogalmakat: mennyiségi becslés, sav-bázis titrálás, végpont, standard oldatok, molaritás, molaritás, normalitás, normalitás és mutatók…
- A tanulók ki tudják számítani egy adott sav vagy bázis erősségét a molaritási vagy normalitási egyenletek segítségével.
- A tanulók elsajátítják a standard oldat elkészítésének és a végpont meghatározásának készségét.
- A tanulók elsajátítják az indikátorok kiválasztásának készségét az oldat jellege alapján.
- A tanulók ismerik a titráláshoz használt készülékeket.
- A tanulók elsajátítják a nátrium-karbonát és sósav felhasználásával történő titrálás készségét a valós laboratóriumban, miután szemléltetik a különböző lépéseket.
A tanulók képesek a titrálást elvégezni.