Asit-Baz Titrasyonu — Yöntem, Hesaplamalar ve İndikatörler

Asit-baz titrasyonu, derişimi bilinmeyen bir asit ya da bazın derişimini, derişimi bilinen standart bir çözeltiyle tepkimeye sokarak bulma yöntemidir. Standart çözelti, tepkime eşdeğerlik noktasına ulaşana kadar eklenir; bu noktada asit ve baz, denkleştirilmiş denklemdeki tam mol oranında tepkimeye girmiş olur.

Tipik bir laboratuvar düzeninde numune ölçülür, büretten titrant eklenir, bitiş noktası izlenir ve bilinmeyen derişim titrant hacmi kullanılarak hesaplanır. Tepkime $1{:}1$ ise kısa yol olarak $C_aV_a = C_bV_b$ kullanılabilir. Eğer $1{:}1$ değilse, önce denkleştirilmiş denklem kullanılmalıdır.

Asit-Baz Titrasyonu Neden İşe Yarar?

Bu yöntem işe yarar çünkü nötralleşme stokiyometriye uyar. Eşdeğerlikte tepkimeye giren miktarlar sadece "yaklaşık" değildir. Denkleştirilmiş kimyasal denklemle tam olarak uyuşurlar.

Bu koşul önemlidir. HCl ve NaOH $1{:}1$ oranında tepkime verir, ancak sülfürik asit ile sodyum hidroksit $1{:}2$ oranında tepkime verir:

$$\mathrm{H_2SO_4} + 2\mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{Na_2SO_4} + 2\mathrm{H_2O}$$

Bu yüzden yalnızca hacim asla yeterli değildir. Denklemden gelen mol oranına da ihtiyaç vardır.

Adım Adım Asit-Baz Titrasyonu Yöntemi

Standart bir sınıf ya da laboratuvar titrasyonu genellikle şu adımları izler:

1. Büreti standart çözeltiyle çalkalayın ve doldurun.
2. Bilinmeyen çözeltiden bilinen bir hacmi pipetle alıp bir erlene aktarın.
3. Uygun bir indikatörden birkaç damla ekleyin ya da bir pH probu kullanın.
4. Titrantı çalkalayarak ekleyin, bitiş noktasına yaklaşınca damla damla ilerleyin.
5. Bitiş noktası görüldüğünde büret okumasını kaydedin.
6. Birbiriyle uyumlu titre değerleri elde edene kadar tekrarlayın.

Bitiş noktası, renk değişimi gibi gözle görülen işarettir. Eşdeğerlik noktası ise kimyanın tanımladığı stokiyometrik noktadır. Ders kitabı sorularında bunlar çoğu zaman aynı kabul edilir, ancak gerçek laboratuvar çalışmalarında yalnızca birbirine yakındırlar.

Asit-Baz Titrasyonu Formülü ve Hesaplama

En güvenli yaklaşım, mollerden ve denkleştirilmiş denklemden başlamaktır:

$$\frac{n_{\text{acid}}}{a} = \frac{n_{\text{base}}}{b}$$

Burada $a$ ve $b$, denkleştirilmiş denklemdeki stokiyometrik katsayılardır.

$n = CV$ olduğuna göre bu ifade şöyle olur:

$$\frac{C_{\text{acid}}V_{\text{acid}}}{a} = \frac{C_{\text{base}}V_{\text{base}}}{b}$$

Bu, genel asit-baz titrasyonu bağıntısıdır.

Kısa yol

$$C_aV_a = C_bV_b$$

yalnızca tepkime $1{:}1$ olduğunda geçerlidir.

Çözümlü Örnek: Bilinmeyen HCl Derişimini Bulma

Diyelim ki $25.0\ \mathrm{mL}$ hidroklorik asit, $0.100\ \mathrm{mol/L}$ sodyum hidroksit ile titre ediliyor. NaOH eklendikten sonra bitiş noktasına $18.4\ \mathrm{mL}$'de ulaşılıyor. HCl'nin derişimini bulun.

Önce tepkimeyi yazın:

$$\mathrm{HCl} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H_2O}$$

Bu $1{:}1$ bir tepkimedir, dolayısıyla eşdeğerlikte HCl ve NaOH molleri eşittir.

Eklenen NaOH molünü bulun:

$$n(\mathrm{NaOH}) = CV = 0.100 \times 0.0184 = 0.00184\ \mathrm{mol}$$

Buna göre HCl numunesi de şu kadar içerir:

$$n(\mathrm{HCl}) = 0.00184\ \mathrm{mol}$$

Şimdi bunu asidin litre cinsinden hacmine bölün:

$$C(\mathrm{HCl}) = \frac{0.00184}{0.0250} = 0.0736\ \mathrm{mol/L}$$

O hâlde asidin derişimi:

$$0.0736\ \mathrm{mol/L}$$

Bu örnek, çoğu titrasyon sorusunun mantığını gösterir: bilinen derişim ve ölçülen hacim molü verir, mol de bilinmeyen derişimi verir.

Doğru İndikatör Nasıl Seçilir?

Bir indikatör, titrasyon eğrisinin dik değişim gösteren kısmında renk değiştirmelidir. Geçiş aralığı keskin pH değişiminden çok uzakta kalırsa, bitiş noktasını çok erken ya da çok geç gösterebilir.

Kuvvetli asit-kuvvetli baz titrasyonunda, eşdeğerlik yakınındaki pH sıçraması büyük olduğu için birkaç yaygın indikatör işe yarayabilir. Zayıf asit-kuvvetli baz titrasyonunda, geçiş aralığı bazik tarafta olan bir indikatör genellikle daha uygundur; çünkü seyreltik sulu çözeltide eşdeğerlik noktası çoğunlukla $7$'nin üzerindedir. Kuvvetli asit-zayıf baz titrasyonunda ise asidik aralıkta renk değiştiren bir indikatör çoğu zaman daha iyi uyum sağlar.

Pratik kural basittir: indikatörü yalnızca reaktif adlarına göre değil, titrasyon eğrisine göre seçin.

Asit-Baz Titrasyonunda Yaygın Hatalar

$C_aV_a = C_bV_b$ Bağıntısını Otomatik Kullanmak

Bu kısa yol yalnızca $1{:}1$ tepkimelerde geçerlidir. Katsayılar farklıysa önce denkleştirilmiş denklemi kullanın.

Bitiş Noktası ile Eşdeğerlik Noktasını Karıştırmak

Bitiş noktası gözlemlediğiniz şeydir. Eşdeğerlik noktası ise stokiyometrinin tanımladığı noktadır. Birbirine yakın olmalıdırlar, ancak tanım gereği aynı değildirler.

Bitiş Noktasına Yakınken Fazla Titrant Eklemek

İşe yarayan hacmin büyük kısmı son birkaç damladan önce güvenle eklenir. Bitiş noktasına yakınken fazladan bir damla bile önemli olabilir.

Hacim Birimlerini Karıştırmak

Eğer mol hesabını $n = CV$ ile yapıyorsanız, derişim $\mathrm{mol/L}$ ve hacim $\mathrm{L}$ cinsinden olmalıdır. Oran biçimini iki tarafta da kullanıyorsanız, hacim birimleri yine de aynı olmalıdır.

Asit-Baz Titrasyonu Ne Zaman Kullanılır?

Asit-baz titrasyonu, bilinmeyen derişimleri bulmak, çözeltileri standardize etmek ve bir numunenin derişimini kontrol etmek için kullanılır. Ayrıca nötralleşme fikrini ölçülebilir bir laboratuvar yöntemine dönüştürür.

En çok, nötralleşme tepkimesi iyi tanımlandığında ve bitiş noktası açıkça belirlenebildiğinde yararlıdır.

Benzer Bir Soru Deneyin

Çözümlü örneği, NaOH hacmi $18.4\ \mathrm{mL}$ yerine $22.0\ \mathrm{mL}$ olacak şekilde değiştirin ve yeniden çözün. Ardından NaOH ile $\mathrm{H_2SO_4}$ gibi $1{:}1$ olmayan bir durumu deneyin ve aritmetikten önce kurulumun nasıl değiştiğine dikkat edin.