Chemie se systémem Vernier

Náměty na experimenty vycházejí z knihy Chemistry with Vernier.

25 – Titrace dvojsytné kyseliny: určení neznámé kyseliny

Úvod

Dvojsytná kyselina je taková kyselina, která může z jedné molekuly odštěpit dva vodíkové kationty H+. Mezi dvojsytné kyseliny patří např. kyselina sírová H2SO4 nebo uhličitá H2CO3. Disociace takové kyseliny ve vodě probíhá ve dvou stupních:

(1) H2X (ag) ↔ H+ (aq) + HX- (aq)
(2) HX- (ag) ↔ H+ (aq) + X2- (aq)

Dvěma stupňům disociace odpovídají i dva body ekvivalence na titrační křivce dvojsytné kyseliny (viz obr. 1). Reakci dvojsytné kyseliny H2X s hydroxidem sodným NaOH v oblasti před prvním bodem ekvivalence lze popsat chemickou rovnicí:

(3) H2X + NaOH ↔ NaHX + H2O

Mezi body ekvivalence probíhá reakce podle rovnice:

(4) NaHX + NaOH ↔ Na2X + H2O

Souhrnně lze tento děj vyjádřit následující rovnicí:

(5) Na2X + 2 NaOH ↔ Na2X + 2 H2O

V prvním bodě ekvivalence zreagují s NaOH všechny vodíkové kationty uvolněné v prvním stupni disociace kyseliny. V druhém bodě ekvivalence zreagují s NaOH všechny vodíkové kationty uvolněné v obou stupních disociace kyseliny (tedy dvojnásobné množství kationtů H+). Z tohoto důvodu je objem spotřebovaného roztoku NaOH v druhém bodě ekvivalence roven dvojnásobku objemu roztoku NaOH v prvním bodě ekvivalence (viz rovnice 3 a 5).

Hlavním cílem tohoto experimentu je identifikovat neznámou dvojsytnou kyselinu na základě zjištění její molární hmotnosti. Odvážené množství neznámé kyseliny budete titrovat roztokem NaOH o známé koncentraci, zjistíte spotřebovaný objem roztoku NaOH a molární množství NaOH odpovídající prvnímu bodu ekvivalence. Molární množství NaOH v prvním bodě ekvivalence odpovídá molárnímu množství titrované kyseliny (viz rovnice 3). Ze získaných údajů - molární množství a hmotnosti kyseliny – vypočtete molární hmotnost neznámé kyseliny.

Pokud je na získané titrační křivce druhý bod ekvivalence patrnější než první, použijte pro výpočet údaj odpovídající druhému bodu ekvivalence. V takovém případě objem spotřebovaného roztoku NaOH vydělte dvěma a získáte objem roztoku NaOH odpovídající prvnímu bodu ekvivalence.

Úkol

  • Identifikujete neznámou dvojsytnou kyselinu na základě experimentálního zjištění její molární hmotnosti.

Použité senzory

Anglický podrobný návod

... zpět na přehled námětů

         

... více o systému Vernier