Титрование слабого основание сильной кислотой. Часть 1

теперь рассмотрим кривую титрования слабого основания сильной кислотой начнём мы с 40 миллилитров раствора аммиака с концентрацией 0,1 моли на литр и в этот раствор мы добавляем раствор сильной кислоты аж хлор и сначала нас просят вычислить ph раствора до добавления кислоты итак изначально у нас есть только раствор аммиака аммиак и вода аммиак это основание он заберет протон у молекулы h 2 o получив протон аммиак превращается в иван аммония nh4 плюс а вода отдав протон превращается ваш минус гидроксид-ион изначальная концентрация аммиака 0,1 моли на литр и это типичная задача на равновесия раствора слабого основания начальная концентрация продуктов этой реакции предположим что равна нулю дальше посчитаем изменения мы потеряем какое-то количество аммиака он вступит в реакцию с водой обозначим разницу концентрации за x и поскольку nh3 превращается в nh4 плюс сколько мека мы потеряем столько ионов аммония получим концентрации ионов аммония увеличится на x и концентрация гидроксид-ионов увеличится на ту же величину x таким образом состоянии равновесия концентрации аммиака будет равна 0,1 минус x моля на литр концентрация ионов аммония будет просто x и концентрация гидроксид-ионов тоже x дальше пишем формула константы равновесия это у нас основании поэтому это будет константа диссоциации основания она равна отношении концентрации продуктов концентрации реагентов продукты этого нашего на аммония x и гидроксид ионы тоже x и всё это делим на концентрацию аммиака на одну десятую минус x если вы не поняли что я сейчас делаю посмотрите видео о равновесии слабого основания константа диссоциации аммиака нам известна она равна 1,8 на 10 в минус 5 степени это равняется x умножить на x то есть x в квадрате разделить на одну десятую минус x поскольку аммиак слабое основание мы полагаем что x тогда будет очень маленьким по сравнению с одной десятой значит им можно пренебречь и считать что одна десятая минус x приблизительно равно одной десятой такое допущение сильно облегчит нам расчеты отсюда можно найти x одна целая восемь десятых на десять в минус 5 степени умножаем на одну десятую и извлекаем квадратный корень получается что x приблизительно равен 13 10 тысячных моля на литр и если вернуться немного назад то можно увидеть что x это у нас концентрация гидроксид-ионов состояние равновесие зная концентрацию гидроксид-ионов можно вычислить ph ph равно минус десятичному логарифму концентрации гидроксид-ионов таким образом уровень ph равен минус десятичному логарифму 13 10 тысячных давайте посчитаем минус десятичный логарифм от 0 , 0013 яйца что ph изначального раствора равняется двум целым 89 сотым но нас просили найти page мы знаем что ph плюс ph равно 14 подставим в это выражение ph и найдем ph это будет 14 минус две целых восемьдесят девять сотых получается 11 целых 11 сотых вот у нас уровень ph до добавления в раствор кислоты давайте найдем эту точку на кривой титрования мы добавили 0 миллилитров кислоты вот эта точка на горизонтальной оси и в этот момент ph равен 11 целым 11 сотым второй вопрос чему равен уровень ph после добавления 20 миллилитров раствора аж хлор с концентрации одна десятая моля на литр концентрация соляной кислоты в добавляем растворе одна десятая моля на литр молли нам неизвестны зато известен объем мы добавляем 20 миллилитров раствора сдвинем десятичную запятую влево на три позиции получим две сотых литра отсюда можем вычислить количество 1 10 умножить на 2 сотых равно 2000 моля это количество молей ашфорд добавленных в раствор основания аж хлор в растворе распадается наш плюс и хлор - в воде h плюс и h2o образуют гидроксоний h3o плюс поэтому можно считать что мы добавили в раствор точно такое же количество h3o плюс чему равна изначальная концентрации аммиака нам дано что она равна одной десятой моля на литр теперь найдем количество молей аммиака чему равен объем раствора 40 миллилитров или 400 ему литра в знаменателе будет четыре сотых клитора отсюда найдем количество в молях это одна десятая умножить на 4 сотых 1 10 умножить на 4 сотых равно четырем тысячным вот такое количество молей аммиака изначально была в растворе что случится с аммиаком после добавления соляной кислоты основание вступит в реакцию с кислотой аммиак nh3 вступит в реакцию с гидроксония с h3o плюс эта реакция будет необратимо аммиака это основание гидроксоний это кислота значит аммиак заберет протон с образованием его на аммония nh4 плюс а если ваш трио забрать протон образуется h2o вода это у нас реакция нейтрализации в раствор основания мы добавляем две тысячных моля молекул кислоты давайте подпишем количество кислоты две тысячных моля и в самом начале у нас было четыре тысячных моля основания значит вся кислота вступит в реакцию это кислоты ничего не останется она вся вступит в реакцию нейтрализации и мы потеряем такое же количество основания две тысячных моля поскольку на каждую молекулу кислоты в реакцию вступит одна молекула основания и останется 4 тысячных минус две тысячных это две тысячных моля основания половина молекул основания вступили в реакцию и половина молекул основания осталось в растворе таким образом на каждую молекулу аммиака в реакции образуется один ион аммония значит сколько аммиака мы потеряли в реакции столько же ионов аммония получили в результате неё таким образом в результате реакции в растворе образуется две тысячных моля ионов аммония а значит и после реакции его количество будет две тысячных молей ионов аммония nh4 плюс итак нам известно количество аммиака нам известно количество ионов аммония осталось вычислить концентрацию аммиака и ионов аммония чтобы найти концентрацию нужно узнать объем вернёмся к задаче и посмотрим объем получившегося раствора изначально было 40 миллилитров раствора аммиака мы добавили 20 миллилитров раствора соляной кислоты 40 миллилитров было 20 миллилитров добавили значит итоговый объем получившегося раствора равен 60 миллилитров или шестисотым литра было 60 миллилитров сдвигаем на три позиции влево десятичную запятую получаем 6 сотых литра объем в литрах знаем количество в молях знаем найдем теперь концентрацию и для начала посчитаем концентрацию аммиака она равна количеству деленному на объем количество аммиака две тысячных моля делим его на объем на шесть сотых литра посчитаем теперь концентрацию получается 0 , 0 и 3 в периоде и так концентрация равна тремстам тридцати трех 10 тысячных моля на литр теперь проделаем те же вычисления для ионов аммония чему равна концентрация ионов аммония его количество то же самое две тысячных моля и объем тот же самый шесть сотых литра а значит и концентрация ионов аммония будет той же самой 333 10 тысячных моля на литр получается что в растворе у нас равное количество частиц основания и его сопряженной кислоты nh4 плюс и nh3 это сопряженная пара основания и кислоты значит у нас образовался буферный раствор нас просят найти ph самый простой способ найти ph буферного раствора это при помощи уравнения хендерсона хассель баха давайте выпишем это уравнение она гласит что page буферного раствора равен pq + десятичный логарифм отношения концентрации а минус к концентрации аж а вопрос как найти п.к. мы знаем константу диссоциации аммиака kb и мы знаем что k умножить на к b равно единице на 10 в минус 14 степени подставляем сюда kb одну целую восемь десятых на десять в минус 5 степени и это равняется одной целой на десять в минус 14 от сюда можно найти к чтобы сэкономить время я сразу напишу что k равно 5 целым 60 мм на 10 в минус десятой степени мы разбирали этот вопрос в одном из прошлых видео если умножить к кислоты на к b сопряженного основания получится вот это число итак мы нашли к 5,6 на 10 в минус десятой это константа диссоциации nh4 плюс отсюда мы можем вычислить п.к. это равно минус десятичному логарифму к минус десятичный логарифм 5,6 на 10 в минус десятой степени посчитаем получается что pk равно 9,25 подставим это значение в уравнение гендерсона-гассельбаха получаем ph равно 9,25 плюс логарифм отношения концентрации а минус а минус это сопряженное основание в нашем случае это merck его концентрация ноль целых триста тридцать три десятитысячных а в знаменателе концентрация сопряженной кислоты nh4 плюс она также равна тремстам тридцати трех 10000 м получается что второе слагаемое это десятичный логарифм единицы и логарифм единицы равен нулю то есть это означает что ph равно пока 9,25 поскольку второе слагаемое равно нулю теперь найдем эту точку на кривой титрования мы добавили в раствор 20 миллилитров кислоты по горизонтальной оси 20 миллилитров будут вот здесь поднимаемся до пересечения с кривой и получаем вот эту точку таким образом мы вычислили что ph в этой точке 9,25 значит вертикальные координаты этой точки должна быть 9,25 мы еще не достигли точки эквивалентности спасибо что подписывайтесь на наш канал нам очень важно знать ваше мнение если у вас возникают вопросы касательно данного видеоролика то не стесняйтесь задавать их в комментариях мы с удовольствием на них ответим