FK 16 - konduktomeetriline tiitrimine (0)

TTÜ Materjaliteaduse Instituut
Füüsikalise keemia õppetool
Töö nr. 16
Konduktomeetriline tiitrimine
Üliõpilane
Kood
Töö teostatud
....................................
märge arvestuse kohta,
õppejõu allkiri
Töö ülesanne.
Töös tiitritakse tugeva alusega kas nõrka ja tugevat hapet või hapete segu. Tiitrimise ekvivalentpunkt määratakse graafiliselt lahuse elektrijuhtivuse mõõtmiste alusel.
Aparatuur .
Mõõteelektrood, mis sukeldatakse tiitritavasse lahusesse; juhtivuse mõõteseade; magnetsegur; bürett mõõtelahusega.
Katse käik.
Keeduklaas uuritava lahusega (või lahustega ) saadakse praktikumi juhendajalt. Keeduklaasi paigutatakse elektrood (vajadusel lisatakse destilleeritud vett, nii et elektrood oleks lahuses märkeni elektroodil ) ja segur, keeduklaasi kohale kinnitatakse bürett mõõtelahusega.
Elektrood ühendatakse mõõteseadmega, lülitatakse seade sisse ja mõõdetakse lahuse elektrijuhtivus . Edasi lisatakse uuritavale lahusele mõõtelahust 0,5 ml kaupa. Iga kord fikseeritakse pärast lahuse segamist juhtivus. Tiitrimist jätkatakse seni, kuni mõõtelahust on lisatud kahekordne kogus ekvivalentsega võrreldes (siin töös hapete segu korral ca 15 ml, tugeva ja nõrga happe korral ca 10 ml).
Et jooned konduktomeetrilise tiitrimise graafikul oleksid sirged , ei tohi tiitrimise käigus lahuse maht oluliselt muutuda. Seetõttu peab titrant olema kontsentreeritum kui uuritav lahus.
Katseandmete põhjal joonestatakse mõnes tabelarvutusprogrammis graafik erijuhtivuse sõltuvuse kohta lisatud mõõtelahuse mahust. Graafikule kantud punktid ühendatakse sirgetega, mille lõikepunkt annab mõõtelahuse koguse ekvivalentpunktis.
Graafiku töötlemisel kasutada hästi täpse ja tiheda jaotusega telgesid, abijooni ja määrata lõikepunktid täpsusega 0,05...0,1 mL. Selleks teha graafik piisavalt suures mõõtkavas.
Ekvivalentpunktile vastava mõõtelahuse ruumala ja tema molaarsuse (normaalsuse) alusel arvutatakse tiitritavas lahuses olev happe hulk millimoolides või milligrammekvivalentides (üheprootoniliste hapete puhul numbriliselt samad).
Teoreetiline põhjendus, valemid.
Konduktomeetrilisel tiitrimisel määratakse ekvivalentpunkt elektrijuhtivuse muutuse järgi, mis on tingitud ühtede ioonide asendumisest teistega . Soolhappe tiitrimisel naatriumhüdroksiidiga asendatakse hüdroksooniumioonid (0H3O+ = 349,8 S cm2 mol–1) vähem liikuvate naatrium ­ioonidega (0Na+ = 50,1 S cm2 mol–1), sest neutralisatsiooni­reaktsioonis
tekkiv vesi praktiliselt ei dissotsieeru. Neutraliseerimisel juhtivus väheneb ja saavutab miinimumväärtuse ekvivalentpunktis. Leelise edasisel lisamisel hakkab juhtivus kasvama ioonide, eriti aga hüdroksiidioonide (0OH– = 198,3 S cm2 mol–1) arvu suurenemise tõttu. Nii hüdroksiidioonide kui vesinikioonide (täpsemalt hüdroksooniumioonide) liikuvus on märgatavalt suurem mistahes muude ioonide liikuvusest.
Neutraliseerimisel hapet sisaldava lahuse elektrijuhtivus väheneb, kuni kõik vesinikioonid on asendunud naatriumioonidega, st. kuni hape on neutraliseeritud. Edasisel leelise lisamisel hakkab elektrijuhtivus uuesti kasvama üldise ioonide, eriti aga hüdroksiidioonide arvu suurenemise tõttu. Kuna hüdroksiidioonide liikuvus on väiksem vesinikioonide omast, siis on elektrijuhtivuse langus kuni ekvivalentpunktini (joonis a, lõik ab) järsem kui elektrijuhtivuse kasv pärast ekvivalentpunkti (lõik bc).
Nõrga happe tiitrimisel tugeva alusega (joonis b, lõik ab) kasvab lahuse elektrijuhtivus nõrgalt dissotsieerunud happe asendumisel hästidissotsieeruva soolaga. Pärast ekvivalentpunkti kasvab elektrijuhtivus veelgi järsemalt, kuna lahusesse tekivad suure liikuvusega hüdroksiidioonid (lõik bc).
Tugeva ja nõrga happe segu tiitrimisel (joonis c) reageerib leelisega kõigepealt tugev hape ja alles pärast selle neutraliseerimist hakkab reageerima vähedissotsieeruv nõrk hape. Tugeva happe neutraliseerimisel elektrijuhtivus langeb (lõik ab), nõrga happe neutraliseerimisega kaasneb elektrijuhtivuse kasv nõrga happe hästidissotsieeruva soola moodustumise tõttu
(lõik bc). Elektrijuhtivuse kasv pärast teist ekvivalentpunkti (lõik cd) on tingitud jällegi suure liikuvusega hüdroksiidioonide ilmumisest lahusesse. Seega punktid b ja c (joonis c) on ekvivalentpunktideks tugeva ja nõrga happe segu tiitrimisel.
Hapete segu tiitrimisel on graafikul niisiis kaks ekvivalentpunkti. Panna tähele, et nõrk hape hakkab reageerima alles siis kui tugev hape on ära reageerinud (peale esimest ekvivalentpunkti), sest tugev hape tõrjub nõrga happe dissotsiatsiooni tasakaalu täielikult tagasi.
CH3COOH  H+ + CH3COO –

Seega saab esimese ekvivalentpunktini kulunud leelise hulga alusel arvutada tugeva happe hulga ning esimesest teiseni kulunud leelise järgi nõrga happe hulga.
Tiitrimisel nõrga alusega muutub elektrijuhtivus analoogiliselt kuni ekvivalentpunktini (hapete segu tiitrimisel kuni teise ekvivalentpunktini), peale ekvivalentpunkti aga praktiliselt enam ei muutu, kuna lisatav alus on nõrgalt dissotsieeruv.
Joonis. Konduktomeetrilise tiitrimise kõverad:
a) tugeva happe tiitrimine tugeva alusega,
b) nõrga happe tiitrimine tugeva alusega,
c) tugeva ja nõrga happe segu tiitrimine tugeva alusega
Katsetulemused.
Nõrga happe tiitrimine tugeva alusega.
Kasutatud mõõtelahus NaOH M 0,1010n
Lisatud mõõtelahus
ml
Mõõdetud erijuhtivus
, S/m
0
41
0,5
42
1
44
1,5
46
2
55
2,5
64
3
74
3,5
84
4
94
4,5
105
5
117
5,5
143
6
168
6,5
194
7
224
7,5
246
8
273
8,5
299
9
324
9,5
349
10
368
Tugeva happe tiitrimine tugeva alusega.
Kasutatud mõõtelahus NaOH M 0,1035n
Lisatud mõõtelahus ml
Mõõdetud erijuhtivus
, S/m
0
548
0,5
514
1
472
1,5
431
2
383
2,5
339
3
302
3,5
261
4
218
4,5
180
5
155
5,5
177
6
206
6,5
235
7
264
7,5
292
8
322
8,5
348
9
376
9,5
404
10
433
Tugeva happe ja nõrga happe segu tiitrimine tugeva alusega
Kasutatud mõõtelahus NaOH M 0,1035n
Lisatud mõõtelahus
ml
Mõõdetud erijuhtivus
, S/m
0
456
0,5
419
1
376
1,5
336
2
296
2,5
254
3
219
3,5
186
4
162
4,5
153
5
155
5,5
161
6
169
6,5
178
7
187
7,5
198
8
207
8,5
216
9
225
9,5
236
10
246
10,5
270
11
297
11,5
323
12
351
12,5
379
13
406
13,5
431
14
458
14,5
482
15
510
Arvutused.
Nõrga happe tiitrimine tugeva alusega:
Vekv = 4,8 ml
M(NaOH) = 0, 1010 mol/l
Tugeva happe tiirimine tugeva alusega:
Vekv = 5,0 ml
M(NaOH) = 0, 1035 mol/l
Tugeva ja nõrga happe segu tiitrimine tugeva alusega:
Vekv 1 = 4,2 ml
Vekv2= 10,2 ml
M(NaOH) = 0,1035 mol/l
Happe hulk esimeses ekvivalentpunktis
Happe hulk teises ekvivalentpunktis
V2-V1 = 10,2 – 4,2 = 6,0 ml
Graafikud .
Nõrga happe tiitrimine tugeva alusega.
Tugeva happe tiitrimine tugeva alusega
Tugeva ja nõrga happe segu tiitrimine tugeva alusega
Järeldused.
Töö eesmärgiks oli tiitrimine tugeva alusega kas nõrka ja tugevat hapet või hapete segu. Tiitrimise ekvivalentpunkti määrasin graafiliselt lahuse elektrijuhtivuse mõõtmiste alusel.
Graafiliselt määratud ekvivalentpunktid:

Nõrga happe tiitrimisel tugeva alusega 4,8 ml. Happe hulk tuli 0,4848 mmol.

Tugeva happe tiitrimisel tugeva alusega 5,0 ml. Happe hulk tuli mmol;

Tugeva ja nõrga happe segu tiitrimisel tugeva alusega

• Esimeseks ekvivalentpunktiks 4,2 ml. Happe hulk 0,4347 mmol
  
• Teiseks ekvivalentpunktiks 10,2 ml. Happe hulk 0,6210 mmol.