Kiselo-bazne reakcije

Uvod

Reakcije neutralizacije vrlo su česte. Iz prakse znamo da djelovanje kiseline neutraliziramo lužinom. Tako pri ubodu pčele mjesto uboda mažemo sapunom ili otopinom sode bikarbone koji imaju lužnata svojstva, jer se ubodom pčele unosi u organizam kiselina. Osa uštrca bazu i mjesto uboda mažemo octom ili limunovim sokom.

Vrijednost pH tla važna je za uspješan uzgoj određene kulture. Ako je tlo prekiselo, posipa se živim vapnom, (CaO), koje neutralizira suvišak kiseline. Kod ljudi se višak kiseline u želučanom soku neutralizira tabletama bazičnih svojstava, tzv. antacidima.

Što je reakcija neutralizacije?

Najpoznatija kiselo-bazna reakcija jest reakcija neutralizacije. Produkti reakcija između kiselina i baza u vodenoj otopini jesu sol i voda. Ako reagiraju jednake množine oksonijevih i hidroksidnih iona, kao u navedenoj reakciji, dolazi do potpune neutralizacije.

[latex]H_3O^+\left(aq\right)+Cl^–\left(aq\right)+Na^+\left(aq\right)+OH^–\left(aq\right)\longrightarrow Na^+\left(aq\right)+Cl^–\left(aq\right)+2H_2O\left(l\right)[/latex]

Ako izostavimo istovrsne ione s obje strane jednadžbe reakcije, reakcija neutralizacije u vodenoj otopini može se svesti na reakciju oksonijevih i hidroksidnih iona.

[latex]H_3O^+\left(aq\right)+OH^–\left(aq\right)\longrightarrow 2H_2O\left(l\right)[/latex]

Reakcija neutralizacije je brza, ionska i egzotermna reakcija.

Titracija jake kiseline jakom bazom

Titracija je metoda kvantitativne kemijske analize koja kao osnovu za mjerenje uzima određeni volumen lužine ili kiseline poznate koncentracije. Pomoću utrošenoga volumena za kvantitativnu reakciju neutralizacije mogu se odrediti nepoznate koncentracije kiseline ili lužine.

ZADATAK:

25,0 mL klorovodične kiseline, HCl, titrira se otopinom natrijeve lužine, NaOH, množinske koncentracije 0,10 mol dm^–3, uz fenolftalein kao indikator. Izračunajte množinsku koncentraciju klorovodične kiseline ako je za titraciju utrošeno 22,2 mL natrijeve lužine.

ZADANO JE:

V(HCl)= 25,0 mL

c(NaOH)= 0,10 mol dm⁻³

V(NaOH)= 22,2 mL

TRAŽI SE:

c(HCl)= ?

IZRADAK:

Napiše se jednadzba kemijske reakcije:

[latex]HCl\left(aq\right)+NaOH\left(aq\right)\longrightarrow NaCl\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)[/latex]

Iz jednadžbe se vidi da je za potpunu neutralizaciju jednog mola klorovodične kiseline potrebno utrošiti jedan mol natrijeve lužine.

[latex]\frac{\mathit{n}\left(HCl\right)}{\mathit{n}\left(NaOH\right)}=\frac{1}{1}[/latex]

[latex]\mathit{n}\left(HCl\right)=\mathit{n}\left(NaOH\right)[/latex]

[latex]\mathit{c}\left(HCl\right)\cdot \mathit{V}\left(HCl\right)=\mathit{c}\left(NaOH\right)\cdot \mathit{V}\left(NaOH\right)[/latex]

[latex]\mathit{c}\left(HCl\right)=\frac{\mathit{c}\left(NaOH\right)\cdot \mathit{V}\left(NaOH\right)}{\mathit{V}\left(HCl\right)}[/latex]

[latex]\mathit{c}\left(HCl\right)=\frac{0,10\space mol\space dm^{–3}\cdot 22,2\space cm^3}{25,0\space cm^3}[/latex]

[latex]=0,089\space mol\space dm^{–3}[/latex]

ODGOVOR:

Množinska koncentracija klorovodične kiseline u uzorku je 0,089 mol dm^–3.

Titracijska krivulja

Ako se nakon svakoga dodatka lužine pH-metrom izmjeri pH-vrijednost i nanese na ordinatu, a utrošeni mililitri lužine na apscisu, dobije se skup točaka koje spojene daju titracijsku krivulju.

Iz titracijske je krivulje vidljivo da je promjena pH-vrijednosti otopine najprije postupna do blizine točke ekvivalencije, a zatim se dodatkom jedne kapi (0,05 mL) lužine skokovito promijeni. Daljnjim se dodavanjem lužine pH-vrijednost opet postupno mijenja.

Kao indikatori za titraciju jakih kiselina s jakim lužinama mogu se rabiti metiloranž i fenolftalein jer mijenjaju boju u pH-području koje pokriva vertikalni dio krivulje. Metiloranž pokazuje promjenu boje pri pH-vrijednosti od 3,1 do 4,4, a fenolftalein pri pH-vrijednosti od 8,0 do 9,8.

Budući da se promjena boje indikatora ne zbiva točno u točki ekvivalencije, postoji razlika između točke ekvivalencije i završne točke titracije koja se naziva pogreška završne točke.