úvod
Vážiť zrazeninu trvá aj celý deň. Odmerná analýza je oveľa rýchlejšia: do vzorky postupne pridávame roztok so známou koncentráciou, kým s hľadanou látkou úplne nezreaguje. Z odmeraného objemu potom vypočítame, koľko látky vzorka obsahovala. Tomuto postupu hovoríme titrácia.
V lekcii Neutralizácia sme titráciu silnej kyseliny už vyskúšali. Tu ju použijeme ako skutočný analytický nástroj.
čo budete potrebovať
Pomôcky a pojmy
- Odmerný roztok je roztok s presne známou koncentráciou, napríklad NaOH s koncentráciou 0,1 mol/l.
- Byreta je dlhá sklenená trubica so stupnicou a kohútikom. Z nej odmerný roztok pridávame a odčítame spotrebu s presnosťou na 0,05 ml.
- Pipeta odmeria presný objem vzorky, napríklad 10 ml.
- Titračná banka je kužeľovitá banka, v ktorej titrujeme. Jej tvar dovolí roztok miešať krúživým pohybom bez vyšplechnutia.
- Bod ekvivalencie je okamih, keď pridaný odmerný roztok presne zreagoval s hľadanou látkou.
- Koniec titrácie je okamih, keď indikátor zmení farbu. Dobrý indikátor ho posunie čo najbližšie k bodu ekvivalencie.
teória
Titrácia octu
Ocot je asi 5 až 10 % roztok kyseliny octovej. Je príliš koncentrovaný, preto ho najprv desaťkrát zriedime. Pipetou prenesieme 10 ml zriedeného octu do titračnej banky, pridáme indikátor a z byrety prikvapkávame NaOH:
CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
Spočiatku pridávame po mililitroch, pri konci po kvapkách. Keď sa roztok trvalo sfarbí, titráciu ukončíme a odčítame spotrebu.
vyskúšaj si
Titrácia octu
Vzorka: kvasný ocot zriedený desaťkrát, do banky pipetou 10 ml. Titruj odmerným roztokom NaOH s koncentráciou 0,1 mol/l.
0 / 0Pridané z byrety: 0 ml
Čo je titrácia?
0 / 0teória
Výpočet
Kyselina octová a NaOH reagujú v pomere 1 : 1. Látkové množstvo kyseliny sa rovná látkovému množstvu spotrebovaného NaOH, preto
c(kyseliny) · V(vzorky) = c(NaOH) · V(NaOH)
Príklad. Na 10 ml zriedeného octu sa spotrebovalo 13,3 ml NaOH s koncentráciou 0,1 mol/l.
- c(zriedený ocot) = 0,1 · 13,3 : 10 = 0,133 mol/l
- c(pôvodný ocot) = 10 · 0,133 = 1,33 mol/l
- v litri je 1,33 mol · 60,05 g/mol = 79,9 g kyseliny, pri hustote 1 g/ml je to asi 8 %
Keď kyselina nie je jednosýtna, treba zohľadniť pomer z rovnice. Kyselina sírová potrebuje na jednu molekulu dve molekuly NaOH:
H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O
Zapamätaj si: pri titrácii pridávame z byrety roztok so známou koncentráciou, kým indikátor nezmení farbu. Z odmeraného objemu vypočítame koncentráciu vzorky. Pri pomere 1 : 1 platí c₁ · V₁ = c₂ · V₂. Na ocot sa hodí fenolftaleín, ktorý v zásaditom roztoku zružovie.
Ako vybrať indikátor
Pri titrácii slabej kyseliny silnou zásadou vyzerá titračná krivka inak ako pri kyseline chlorovodíkovej:
- Na začiatku je pH okolo 2,9, vyššie ako pri rovnako koncentrovanej HCl, lebo kyselina octová disociuje len málo.
- V polovici titrácie je v roztoku rovnako veľa kyseliny a octanu. Vznikol tlmivý roztok a podľa Hendersonovej rovnice platí pH = pKₐ = 4,76. Krivka tu stúpa najpomalšie.
- V bode ekvivalencie je v roztoku len octan sodný. Octanový anión je slabá zásada a hydrolyzuje: CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻. Preto je pH asi 8,7, nie 7.
- Skok pH je kratší a leží v zásaditej oblasti, asi od 7,5 do 10.
Indikátor musí meniť farbu vo vnútri skoku. Fenolftaleín (8,2 až 10) sedí presne. Brómtymolová modrá (6,0 až 7,6) zmení farbu o niečo skôr, metyloranž (3,1 až 4,4) ešte v tlmivej oblasti a výsledok by bol úplne zlý. Simulácia to ukáže: skús rovnaký ocot titrovať s každým indikátorom.
Prečo odmerný roztok NaOH treba overiť
Tuhý hydroxid sodný pohlcuje zo vzduchu vodu aj oxid uhličitý, preto sa jeho roztok nedá pripraviť presne len navážením. Jeho presnú koncentráciu zistíme titráciou látky, ktorá sa dá navážiť presne, napríklad kyseliny šťaveľovej. Takej látke hovoríme základná látka a postupu štandardizácia.
rozšírenie Titrácia bez farby
Farebný indikátor nepomôže, keď je vzorka sama farebná alebo zakalená, napríklad červené víno či šťava. Vtedy sa do banky ponorí pH elektróda a titračná krivka sa zapisuje počítačom. Bod ekvivalencie leží v mieste, kde krivka stúpa najstrmšie. Automatické titrátory takto v potravinárskych laboratóriách odtitrujú desiatky vzoriek za hodinu.
teória
Časté chyby
- „V bode ekvivalencie je vždy pH 7.“ Len pri titrácii silnej kyseliny silnou zásadou. Pri octe je asi 8,7.
- „Indikátor môže byť akýkoľvek.“ Musí meniť farbu vo vnútri skoku pH, inak výsledok nesedí.
- „Pri kyseline sírovej platí c₁V₁ = c₂V₂.“ Nie, kyselina sírová potrebuje dvakrát viac NaOH.
- „Zriedenie octu netreba prepočítať.“ Koncentrácia zriedeného octu je desaťkrát menšia ako pôvodného.
Okrem neutralizácie sa dá titrovať aj výmenou elektrónov. Tak sa stanovuje železo v tabletách či vitamín C, ako ukáže lekcia Redoxné titrácie.