Titrasyon Hesaplamaları — Adım Adım

Asit-baz titrasyon hesaplamaları, ölçülen titrasyon hacminden bilinmeyen bir derişimi veya madde miktarını bulmanıza yardımcı olur. Çoğu soruda, önce derişimi bilinen çözeltinin mol sayısını bulur, sonra denkleştirilmiş tepkimeyi kullanır ve en sonunda bilinmeyeni hesaplarsınız.

Asit ve baz $1:1$ oranında tepkimeye giriyorsa, kısa yol şudur:

$$C_a V_a = C_b V_b$$

Bu kısa yol yalnızca bir mol asidin bir mol bazla tepkimeye girdiği durumda çalışır. Katsayılar $1:1$ değilse, kısa yolu zorla uygulamak yerine denkleştirilmiş tepkimeyi kullanın.

Titrasyon Hesaplamaları Aslında Ne Yapar?

Bir titrasyon hesabı eşdeğerlik noktası etrafında kurulur. Bu noktada asit ve baz, denkleştirilmiş tepkimedeki tam mol oranında tepkimeye girmiş olur.

Her seferinde şu akışı kullanın:

1. Denkleştirilmiş tepkimeyi yazın.
2. Bilinen derişim ve hacmi mol sayısına çevirin.
3. Denklemdeki mol oranını kullanın.
4. Bilinmeyen derişim veya hacmi hesaplayın.

Mol sayısını doğrudan $n = CV$ ile hesaplıyorsanız, derişimi $\mathrm{mol/L}$ ve hacmi $\mathrm{L}$ cinsinden kullanın. Her iki tarafta da hacim bulunan bir oran denklemi kullanıyorsanız, birimler aynı kaldığı sürece hacim mL olarak kalabilir.

Genel Asit-Baz Titrasyon Formülü

Şu biçimde denkleştirilmiş bir tepkime için

$$aA + bB \rightarrow \text{products}$$

eşdeğerlikte koşul şudur:

$$\frac{n_A}{a} = \frac{n_B}{b}$$

$n = CV$ kullanılırsa bu ifade şöyle olur:

$$\frac{C_A V_A}{a} = \frac{C_B V_B}{b}$$

Güvenilir formül budur. $C_a V_a = C_b V_b$ kısa yolu ise yalnızca $a = b = 1$ olan özel durumdur.

Çözümlü Örnek: Bilinmeyen Asit Derişimini Bulma

Diyelim ki $25.0\ \mathrm{mL}$ hidroklorik asit, HCl, $0.100\ \mathrm{mol/L}$ sodyum hidroksit, NaOH, ile titre ediliyor. Eşdeğerlik noktasına, $18.6\ \mathrm{mL}$ NaOH eklendiğinde ulaşılıyor. HCl derişimini bulun.

Denkleştirilmiş tepkimeyle başlayın:

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

Bu bir $1:1$ tepkimesidir, dolayısıyla eşdeğerlikte HCl ve NaOH mol sayıları eşittir.

1. Adım: Eklenen NaOH Mol Sayısını Bulun

NaOH hacmini litreye çevirin:

$$18.6\ \mathrm{mL} = 0.0186\ \mathrm{L}$$

Sonra NaOH mol sayısını hesaplayın:

$$n(\mathrm{NaOH}) = CV = 0.100 \times 0.0186 = 0.00186\ \mathrm{mol}$$

2. Adım: Mol Oranını Kullanın

Tepkime $1:1$ olduğu için:

$$n(\mathrm{HCl}) = 0.00186\ \mathrm{mol}$$

3. Adım: HCl Derişimini Hesaplayın

Asit hacmini litreye çevirin:

$$25.0\ \mathrm{mL} = 0.0250\ \mathrm{L}$$

Sonra hesaplayın:

$$C(\mathrm{HCl}) = \frac{n}{V} = \frac{0.00186}{0.0250} = 0.0744\ \mathrm{mol/L}$$

Buna göre hidroklorik asidin derişimi $0.0744\ \mathrm{mol/L}$ olur.

Mantık çoğu titrasyon sorusunda aynıdır: ölçülen hacim ile bilinen derişim mol sayısını verir, mol oranı da bilinmeyeni verir.

$C_a V_a = C_b V_b$ Ne Zaman Çalışmaz?

Öğrenciler çoğu zaman $M_1 V_1 = M_2 V_2$ ifadesini çok erken ezberler. Tepkime $1:1$ olmadığında bu durum hatalara yol açar.

Örneğin sülfürik asit, sodyum hidroksitle şu şekilde tepkimeye girer:

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

Burada bir mol asit, iki mol bazla tepkimeye girer. Eşdeğerlikte:

$$\frac{C_{\mathrm{H_2SO_4}} V_{\mathrm{H_2SO_4}}}{1} = \frac{C_{\mathrm{NaOH}} V_{\mathrm{NaOH}}}{2}$$

İki $CV$ çarpımını yanlış biçimde eşit alırsanız, cevap $2$ kat sapar. Sizi bu hatadan koruyan şey denkleştirilmiş tepkimedir.

Titrasyon Hesaplamalarında Sık Yapılan Hatalar

Bitiş noktasını tamamen kesin kabul etmek

Gerçek laboratuvar çalışmalarında indikatörün bitiş noktası, eşdeğerlik noktasının yalnızca bir tahminidir. Birçok ders kitabı sorusunda, aksi belirtilmedikçe ikisi aynı kabul edilir.

Denklemi denkleştirmeyi unutmak

Mol oranı kimyasal adlardan değil, denkleştirilmiş tepkimeden gelir. Katsayılar yanlışsa, tüm hesap da yanlış olur.

Birimleri dikkatsizce karıştırmak

$n = CV$ ifadesini doğrudan kullanıyorsanız, hacmi litreye çevirin. $\frac{C_A V_A}{a} = \frac{C_B V_B}{b}$ gibi bir oran biçimi kullanıyorsanız, hacim birimleri iki tarafta aynı olabilir; ama yine de tutarlı olmalıdır.

Derişim ile mol sayısını karıştırmak

Seyreltik bir çözeltinin büyük hacmi, derişik bir çözeltinin küçük hacmiyle aynı mol sayısını içerebilir. Tepkimeyi belirleyen şey tek başına derişim değil, mol sayısıdır.

Asit-Baz Titrasyon Hesaplamaları Nerelerde Kullanılır?

Bu hesaplamalar bilinmeyen derişimleri bulmak, çözeltileri standardize etmek ve hazırlanan bir çözeltinin beklediğiniz derişime sahip olup olmadığını kontrol etmek için kullanılır.

Ayrıca genel nötrleşme problemlerinde de karşınıza çıkar. Bir soru ne kadar asidin ne kadar bazla tepkimeye girdiğini soruyorsa, altında genellikle aynı stökiyometrik fikir yatar.

Bir Titrasyon Sorusu Daha Deneyin

Çözümlü örnekte yalnızca bir sayıyı, örneğin NaOH hacmini, değiştirin ve soruyu baştan tekrar çözün. Bu, yöntemi ezbere bir kısa yola bağlanmadan gerçekten anlayıp anlamadığınızı kontrol etmenin en hızlı yoludur.