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Un type courant d'expérience de chimie appelé titrage détermine la concentration d'une substance dissoute dans une solution. Les titrages acide-base, dans lesquels un acide et une base se neutralisent, sont les plus courants. Le point auquel tout l'acide ou la base de l'analyte (la solution en cours d'analyse) a été neutralisé s'appelle le point d'équivalence; En fonction de l'acide ou de la base dans l'analyte, certaines titrages auront également un deuxième point d'équivalence. Vous pouvez facilement calculer le pH de la solution au deuxième point d’équivalence.
Déterminez s'il y a de l'acide ou une base dans l'analyte, quel type d'acide ou de base était présent et quelle quantité était présente. Si vous travaillez sur cette question pour un devoir, l'information vous sera donnée. Si, par contre, vous venez d'effectuer un titrage en laboratoire, vous aurez recueilli les informations au fur et à mesure que vous effectuerez le titrage.
N'oubliez pas que les acides ou bases diprotiques (acides / bases pouvant donner ou accepter plus d'un ion hydrogène) sont du type à avoir des deuxièmes points d'équivalence. Rappelons également que Ka1 est la constante d'équilibre (rapport produits / réactifs) pour le premier don de protons, alors que Ka2 est la constante d'équilibre pour le deuxième don de protons. Recherchez le Ka2 pour votre acide ou base dans un tableau de référence ou en ligne (voir Ressources).
Déterminez la quantité d'acide ou de base conjugué dans votre analyte. Cela équivaudra à la quantité d'acide ou de base présente à l'origine. Multipliez la concentration initiale de l'analyte par son volume. Par exemple, supposons que vous commenciez avec 40 ml d’acide oxalique 1 molaire. Convertissez la concentration en millilitres en divisant par 1000, puis multipliez ce volume par sa concentration. Cela vous donnera le nombre de moles d'acide oxalique présent à l'origine: (40/1000) x 1 = 0,04. Il y a 0,04 mole d'acide oxalique présent.
Prenez le volume de titrant (le produit chimique que vous avez ajouté pendant le titrage) pour neutraliser l’analyte acide ou basique et ajoutez-le au volume d’analyte initialement présent. Cela vous donnera votre volume final. Par exemple, supposons que pour atteindre la seconde équivalence, 80 ml de NaOH 1 molaire soient ajoutés à 40 ml d’acide oxalique 1 molaire. Le calcul sera 80 ml de réactif + 40 ml d'analyte = 120 ml de volume final.
Divisez le nombre de moles d'acide ou de base initialement présentes dans votre analyte par le volume final. Cela vous donnera la concentration finale d'acide ou de base conjugué. Par exemple, 120 ml représentaient le volume final et 0,04 mole étaient initialement présents. Convertissez les ml en litres et divisez le nombre de moles par le nombre de litres: 120/1000 = 0,12 litres; 0,04 mole / 0,12 litre = 0,333 mole par litre.
Déterminez le Kb de la base conjuguée (ou le Ka s'il s'agit d'un acide conjugué). Rappelez-vous que la base conjuguée est l’espèce formée lorsque vous enlevez tous les protons d’un acide, alors que l’acide conjugué est l’espèce formée lorsque vous faites don de protons à une base. En conséquence, au 2ème point d’équivalence, l’acide diprotique (acide oxalique par exemple) aura été complètement déprotoné et son Kb sera égal à 1 x 10 ^ -14 / le second Ka pour l’acide oxalique. Pour une base, le Ka au deuxième point d'équivalence sera égal à 1 x 10 ^ -14 / le deuxième Kb pour la base diprotique. Par exemple, l'acide oxalique était l'analyte. Sa Ka est de 5,4 x 10 ^ -5. Diviser 1 x 10 ^ -14 par 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. C'est le Kb pour la forme complètement déprotonée de l'acide oxalique, l'ion oxalate.
Définissez une équation de constante d’équilibre sous la forme suivante: Kb = () /. Les accolades carrées représentent la concentration.
Remplacez x ^ 2 par les deux termes en haut de l'équation et résolvez x comme indiqué: Kb = x ^ 2 /. Par exemple, la concentration en oxalate de sodium était de 0,333 mole / L et son Kb de 1,852 x 10 ^ -10. Lorsque ces valeurs sont connectées, le calcul suivant est obtenu: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Multipliez les deux côtés de l'équation par 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Prenez la racine carrée des deux côtés pour résoudre x: (6.167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Cela donne ce qui suit: x = 7,85 x 10 ^ -6. C'est la concentration en ions hydroxyde dans la solution.
Convertir de la concentration en ion hydroxyde ou en ion hydrogène en pH. Si vous avez une concentration en ions hydrogène, il vous suffit de prendre le journal négatif pour le convertir en pH. Si vous avez une concentration en ion hydroxyde, prenez le log négatif puis soustrayez votre réponse de 14 pour trouver le pH. Par exemple, la concentration trouvée était de 7,85 x 10 ^ -6 moles par litre d'ions hydroxydes: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105, donc, -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Soustrayez votre réponse de 14. Par exemple, 14 - 5.105 = 8.90. Le pH au deuxième point d’équivalence est de 8,90.