Kemi 2 Titerkurvor med precision

LABORATIONSRAPPORT

LABORATIONENS TITEL:                                 Titerkurvor med precision 

SAMMANFATTNING:                                     Rapporten kastar blick på begreppet ekvivalenspunkt samt vad detta betyder när man blandar en stark/svag syra med en bas. Genom att söka förändringar i pH-värde alltefter basen NaOH får blandas med HCl samt HAc i två olika försök är det möjligt att dels bestämma syrornas respektive ekvivalenspunkter men även koncentrationer då titrering i praktiken används i just detta syfte. Koncentrationen för två syror HCl (aq) samt HAc (aq) ska bestämmas med hjälp av NaOH (aq) som har en känd koncentration. 

Syfte

Studera pH-förändringar vid titrering av stark syra med stark bas samt svag syra med stark bas. Rapporten ska ge ökad insikt i vad som sker samt varför detta sker. Därutöver kommer rapporten behandla möjligheten till att bestämma koncentrationen på syrorna utifall koncentrationen ursprungligen inte var känd. 
Koncentrationen av två syror (HCl & HAc) skall bestämmas genom att studera respektive pH-förändring genom att tillsätta 1 cm3 i taget i NaOH med känd koncentration. Syftet är att söka ekvivalenspunkten vars krävs för att beräkna koncentrationen. 

Hypotes
Stark syra och bas c

Kurslitteraturen tar upp att en stark syra och en bas når sin ekvivalenspunkt när mängden bas är densamma som mängden syra vid försökets början samt att substansmängden bas och syra vid den punkten är densamma (sid 67). Detta förklarar att pH vid ekvivalenspunkten bör ligga vid 7 samt att det är möjligt att beräkna substansmängden på en okänd reaktant vid behov förutsatt att en av basen eller syrans koncentrationer är kända. Då ett antal x antal mol NaOH tillförts syran så har samma x antal H3O+-joner reagerat. Det som sker vid ekvivalenspunkten samt anledningen till den kraftiga ökningen är att syran nästan är fullt förbrukad. Hypotesen säger alltså att vid/omkring pH 7 bör en dramatisk förändring i pH ske.

Svag syra och bas

Vid försök 2 används istället en svag bas för att kartlägga ifall det är någon skillnad mellan titreringsförsöken. I långa drag bör pH-förändringen ske på ett likartat vis. Litteraturen förklarar att ekvivalenspunkten nås när syran är förbrukad. En svagare bas här även ett högre pH värde sätt till en stakare bas då antalet H3O+-joner är färre. I och med att HAc redan innehåller en negativ Ac bas som ger upphov till att motstå en större pH förändring vilket ger en ekvivalenspunkt som bör ligga över 7. 

Materiel

  • Anteckningsblock
  • Grafräknare

Kemikalier 

ÄmneMängd (ml)Koncentration (mol/dm3)
NaOH500,100
HCl20X
HAc20X

Material

  • Stativ
  • Byretthållare
  • Byrett
  • Pipett 20 cm3
  • Peleusboll
  • Bägare 100 cm3
  • BTB
  • Magnetomrörare

Utförande
Utförandet är uppdelat i 2 försök där koncentrationen på en syra (HCl) samt en bas HAc ska bestämmas. Försöken kommer att göras på ett likartat vis. En bägare med en känd mängd syra/bas beroende på försök titreras med NaOH genom att tillsätta 1 ml NaOH i taget. Via en syrabas-indikator är det möjligt att iaktta pH-förändringarna. En magnetomrörare användes för att få en homogen blandning mellan reaktanterna. 

Genom att sedan söka sig till den största förändringen i pH utigenom hela försöket är det möjligt att konstatera ekvivalenspunkten för de två olika försöket är det möjligt att få fram en koncentration för den ursprungliga syran och basen.  

Resultat

Försök 1, titrering av stark syra (HCl) med bas (NaOH):

Genom att studera färgförändringar under tillsatsen av NaOH under hela perioden 

Grafen nedan illustrerar än bättre ökningen i pH. Vid försök 17 sökte sig pH brant upp men stannade av vid 5,07 och gav en ökning i pH sätt till förgående försök (15) med 2,64. Försök 18 gav en ökning med hela 6,03 enheter. Då försök 17 & 18 gav högst utfall använder vi dessa för att finna ekvivalenspunkten. 

Ekvivalenspunkten finns att hitta mellan pH 2,43 och 11,1. Medelvärdet blir: 6,79
Obs att grafen visar förändringen av pH efter antalet tillsatta ml NaOH.

Resultat 2

Försök2, titrering av svag syra (HAc) med bas (NaOH):

Likt tidigare försök är det möjligt att konstatera en kraftig ökning av pH vid en viss tillsatts av NaOH. När 20 ml NaOH tillsatts till HAc uppmättes en förändring av pH med 4,62 pH enheter. Ekvivalenspunkten finner vi alltså mellan 6,45 samt 11,07. Ekvivalenspunkten blir 8,75 pH. 

Tillsatt NAOHpHTillsatt NAOH pH
03,01165,55
13,61175,72
23,93185,95
34,14196,45
44,32011,07
54,442111,72
64,572211,97
74,642312,09
84,742412,19
94,832512,27
104,922612,33
115,012712,39
125,092812,43
135,22912,47
145,33012,5
155,413112,79

Även här är det möjligt att följa kurvans utveckling för att visuellt konstatera förändringen av pH vid 20 ml tillsatt NaOH. adc
Obs att grafen visar förändringen av pH efter antalet tillsatta ml NaOH.

Kemiska beräkningar

Försök 1:

Laborationen har lyckats visa på hur pH-värdets förändring kan ge oss en bild av vad som sker. Detta avsnitt kommer att fokusera på hur titerkurvor kan hjälpa bestämma koncentrationen av en syra i praktiken. 

DATA:
Volym V HCl: 20 ml
Volym V NaOH*: 17 ml
Koncentrationen c NaOH: 0,100 mol/dm3
Koncentrationen c HCl: X

*Vid ekvivalenspunkt 

Kurslitteratur förklarar att en stark syra och en bas når sin ekvivalenspunkt när substansmängden bas är densamma som mängden syra vid försökets (sid 67). I försök 1 bör alltså substansmängden HCl vara densamma som substansmängden för 17 ml NaOH med koncentrationen 0,100 mol/dm3. nNaOH=nHCl
nNaOH=CNaOH*VNaOH 
à 0,100*0,017=0,0017 mol.  

I och med att substansmängden och volymen HCl är känd är det möjligt att beräkna koncentrationen genom att dividera substansmängden på volymenà c=n/V
cHCl=nHCl/VHCl à 0,0017/0,020= 0,085 mol/dm3


För att säkerställa substansmängdsförhållandena bör en reaktionsformel skrivas upp. 
HCl (aq) + NaOH (aq)                                                     H2O(l) + NaCl(aq) 
1                                   :     1                            à                    1                             :       1 

Försök 2:

DATA:
Volym V HAc: 20 ml
Volym V NaOH*: 20 ml
Koncentrationen c NaOH: 0,100 mol/dm3
Koncentrationen c HAc: X

*Vid ekvivalenspunkt

Kurslitteratur förklarar att en stark syra och en bas når sin ekvivalenspunkt när substansmängden bas är densamma som mängden syra vid försökets (sid 67). I försök 1 bör alltså substansmängden HAc vara densamma som substansmängden för 17 ml NaOH med koncentrationen 0,100 mol/dm3. nNaOH=nHAc
nNaOH=CNaOH*VNaOH 
à 0,100*0,020=0,0020 mol.  

I och med att substansmängden och volymen HAc är känd är det möjligt att beräkna koncentrationen genom att dividera substansmängden på volymenà c=n/V
cHAc=nHCl/VHAc à 0,0020/0,020= 0,100 mol/dm3

HAc(aq) + NaOH(aq)                NaAc(aq) + H2O(l)
1                                   :     1                            à                    1                             :     1

Felkällor
I och med att de beräknade koncentrationerna på HCl och HAc inte stämmer överens med de angivna koncentrationerna som ges av webbläraren finns skäl att anta att felkällor finns. Sett till vad läroboken tar upp så bör vi finna en ekvivalenspunkt när en stark syra och bas blandas vid pH 7. I försök 1 nåddes ekvivalenspunkten redan vid 6,79. I och med detta finns skäl att tro att mätinstrumenten eller uppmätning av reaktanterna inte var riktig. I försök 1 användes inte medelvärdet mellan 2 ml NaOH utan 3 då kurvan gav en märkbar ökning vid båda. Detta ger utrymme till att fortsättningsvis använda mindre doser NaOH för att bättre dokumentera vart ekvivalenspunkten finns. 

Slutsats

Laborationen speglar i stort sätt vad som sker när en syra når sin ekvivalenspunkt med hjälp av en bas. Då ett antal x antal mol NaOH tillförts syran så har samma x antal H3O+-joner reagerat. Det som sker vid ekvivalenspunkten samt anledningen till den kraftiga ökningen är att syran nästan är fullt förbrukad. Detta var märkbart i båda försöken och gav en tillbaka blick till grunderna i Kemi där man ser över substansmängdsförhållanden, volym och koncentration. 

Laborationen ger även ökad insikt kring metoder som är möjliga att använda vid eftersökande av ett ämnes koncentration genom att bestämma när syran fullständigt protolyserats. Tillsammans med grundläggande kemiska beräkningar är det fullt möjligt att beräkna koncentration, substansmängd, volym och mer via denna metod. 

Den ger även en tydligare bild om just kemisk jämvikt då det är precis vad titeringskurvor syftar till att visa. 

OBS! Glöm inte att bifoga denna rapport med ditt nästa Uppdrag

Publicerad av Joe

Hey! Vanlig kille i Svealand som studerar lite ämnen i samband med jobb för att till HT16 fortsätta med högskolestudier. Är varken överambitiös eller avdankad, hamnar där mitt emellan. Thats it!

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com-logga

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut /  Ändra )

Google-foto

Du kommenterar med ditt Google-konto. Logga ut /  Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut /  Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut /  Ändra )

Ansluter till %s

%d bloggare gillar detta: