INDIKATORI I SLOŽENI KISELINSKO – BAZNI SISTEMI

ANALITIČKA HEMIJA 2

MIRJANA ALEKSIĆ 01-08.11.2010.

INDIKATORI U PROTOLITIČKIM TITRACIJAMA

HIn indikatori detektuju Z.T.T.

U kiselo/baznim titracijama indikatori su slabe organske

Reaguju na promenu pH u rastvora promenom svoje boje odnosno promenom strukture

kiseline

baze.

HIn + H2O ↔ H3O+ + In-

Kiseli oblik bazni oblik

HIn- + H2O H3O+ + In2-

Kiseli oblik bazni oblik

odnosno

boja 1

boja 2

Indikatori - slabe kiseline

Indikatori - slabe baze

In + H2O InH+ + OH-

Kiseli oblikbazni oblikboja 1 boja 2

mogu biti

jednobojni dvobojni

Izraz za interval promene boje dvobojnog indikatora

HIn ↔ H+ + In-

boja1 boja2

HInInHK a

InHInKH A

HInInpKpH a

log

Kada je to je tzv. prelazna boja indikatora Tada je pH = pKa

Kad se zapaža promena boje indikatora

Vizuelno oko zapaža promenu boje samo ako je odnos molekulskog HIn i jonskog In-oblika indikatora:

InHIn

1

10In

HIn 10

1In

HIn

Odnosno ako je odnos HIn i In desetostruko veći ili manji tada je:

-

11

10log aa pKpKpH

1101log aa pKpKpH

1 apKpH

Interval promene boje indikatora u pH intervalu

Kisela boja

Bazna boja

Indikator koji ima Ka =1x10-5 (pKa = 5), pokazuje potpunu promenu boje kada se pH rastvora u kome se nalazi indikator promeni od 4 do 6. Odnosno za 2 pH jedinice

pH = 5 ± 1

Parametri za izbor indikatora 1. pH u T.E. diktira izbor indikatora 2. pH interval promene boje indikatora

Methyl red red 4.4–6.2 yellow

Bromothymol blue yellow 6.0–7.6 blue

Phenolphthalein colorless 8.3–10.0 fuchsia

T.E.

pOHpKpH w

HIn

InKOH b

In

InHpKpOH b

log

In + H2O ↔ InH+ + OH-

In

OHInHKb

Indikatori – slabe baze

InH

InpKpKpH bw log

pHpH = pKa ± 1= pKa ± 1 isti izraz kao kod slabih kiselina

In/InH+ i ovde je odnos1/10 odnosno 10/1

JEDNOBOJNI INDIKATORIIzvesti izraz za interval promene boje jednobojnog indikatora - HIn

HIn ↔ H + + In -

bezbojan obojen

c min - In- - primetna boja rastvora

co - ukupna koncentracija oba oblika indikatora, cmax –In- -najveća koncentracija obojenog oblika

Interval prelaza dvobojnih indikatora ne zavisi od ukupne koncentracije indikatora u rastvoru. Sa promenom pH vrednosti rastvora koncentracije oba indikatorska oblika se menjaju proporcionalno

)cc(clogpKpH

mino

mina

INTERVAL PRELAZA JEDNOBOJNOGkiselinsko - baznog indikatora: pH – pojave boje - c min

pH – boja najvećeg intenziteta - c max

max0

maxa c -c

clogpKpH

Interval prelaza jednobojnih kiselinsko-baznih indikatora zavisi od ukupne koncentracije indikatora, co , za razliku od dvobojnih indikatora.

Koje grupe su u strukturi indikatora odgovorne za promenu boje indikatora?

Auksohromne grupe: - NH2, - OH , -COOH, - N(C2H5)2 -SO3H

Azo indikatori: metiloranž i metilcrveno

Hromoforne grupe: =C=S, – N = N –, =C=O

Metilcrveno: 4,2 – 6,3

Interval promene boje Azo indikatori indikatora leži u kiseloj oblasti:

Metiloranž: 3,1 – 4,4

Metiloranž

fenolftalein

fenolftaleinBezbojan pH interval 8,0-9,8

Ftaleinski indikatori su jednobojni, Fenolftalein, timolftaleinU kiseloj sredini su bezbojni uglavnom, dok su baznim rastvorima obojeni

Hinoidna strukturaHinoidna struktura je odgovorna za pojavu boje

Protoliti

RAVNOTEŽE – PROTOLIZA U POLIPROTONSKIM SISTEMIMA

Poliprotonska kiselina - H3PO4

 H2PO4– + H2O HPO4 2– + H3O+ Ka2=6,2·10-8

Ka3=4,4 ·10-13

Postepeno disosuje: prvi, drugi, treći proton

H3PO4 + H2O H2PO4 - + H3O+ Ka1=7,6·10-3

Ka1 > Ka2 > Ka35

3

2

2

1 10; a

a

a

a

KK

KK

H3PO4 + 3H2O PO43-+ 3H3O+

3

2

1 10a

a

KK pKa2 – pKa1>3

Velika je razlika u vrednostima za konstante 105 pravi se aproksimacija u izračunavanju pH ove kiseline, računa se kao da je slaba monoprotonska kiselina

aa CKH 1

aa CpKpH log21

21

1

Ka2 se zanemaruje

Ove aproksimacije se prave i u slučajevima kada je razlika među konstantama i reda veličine 1O3

Izračunati pH vrednos rastvora oksalne kis. konc. O,1M, ako su pKa1 = 1,25 i pKa2 = 4,27

pKa2 - pKa1 = 4,27 – 1,25 = 3,02

12,11,0log2125,1

21

pH

Slaba monoprotonska kiselina

PUFERSKI RASTVORI KOJI UKLJUČUJU POLIPROTONSKE KISELINE

Slabe kiseline tipa H2A

H2A / HA- pufer nižeg pH

Kiselina /konjugovana baza

HA- / A2- pufer višeg pH Kiselina /konjugovana baza

Kada se H3PO4 titruje sa standardnim rastvorom NaOH, šta se nalazi u sistemu?

Početni rastvor sadrži samo H3PO4

Puferski rastvori fosforne kiseline

H3PO4/H2PO4-

H2PO4-/HPO4

2-

HPO42-/ PO4

3-

Prva T.E. rastvor sadrži samo amfolit H2PO4-

Područje prvog pufer

Područje trećeg pufer

Područje drugog pufer

Druga T.E. rastvor sadrži samo amfolit HPO42-

Eksperimentalno fosforna kiselina se titruje kao dvoprotonska

H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 + 2H2O

Fosforna kiselina je troprotonska teorijski

H3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2O

Neprotonovana so

Slaba monoprotonska kiselina

Puferi u poliprotonskim sistemima

Pufer nižeg pH dominantna ravnoteža kiselina

42

43

PONaHPOH

Ka1›Ka2a

ba C

CpKpH log1

H2PO4-

H3PO4

H3PO

4

aa CpKpH log21

21

42

42

HPONaPONaH

a

ba C

CpKpH log2

HPO42-

H2PO4-

Pufer višeg pH

a

ba C

CpKpH log3

PO43-

HPO42-

 

 

SOLI POLIPROTONSKIH KISELINA

H2A NaHA

Protonovane - kisele soli - AMFOLITI u T.E.

H2CO3 NaHCO3

H3PO4 NaH2PO4 Na2HPO4

POLIFUNKCIONALNE BAZE -neprotonovane neutralne soli

H3PO4 Na3PO4

H2CO3 Na2CO3

CO32- - protoliza u dva stupnja

PO43- - protoliza u tri stupnja

u vodenom rastvoru protolizuju - hidrolizuju

AAMMFFOOLLIITTIIKisele soli poliprotonskih kiselina ponašaju se i kao kiseline i kao baze

HH22A NaHAA NaHA

HA- + H2O ↔ H3O + A2- kiselina donor H+

akceptor H+HA- + H2O ↔ H2A + OH- baza

1

22

a

wb K

KHH

HAOHAH

K

HAAOH

K a

23

2

H3PO4 konstante kiselosti - Ka

H3PO4 - H+ Ka1

H2PO4- - H+ Ka2

HPO4- - H+ Ka3

Konstante baziciteta -Kb

PO43- + H2O Kb1

HPO42- + H2O Kb2

H2PO42- + H2O Kb3

Izračunati pH vrednost u rastvoru Na3PO4 koncentracije 0,1 M.

I stupanj protolize deprotonovanog anjona PO43-

PO43– + H2O HPO4

2– + OH–

33

4

24

1 ][][

][][][

a

Wb K

KHH

POOHHPO

K

pKb1 + pKa3 =14

pKb1 = 14 – pKa3 = 14 – 12,36 = 1,64

Kb1 · Ka3 = Kw

PUFERSKI RASTVORI Šta se definiše?Šta se definiše?

Kiselina Baza

H3PO4 NaH2PO4

NaH2PO4 Na2HPO4 (2 amfolita)

Na2HPO4 Na3PO4

Ka

1Ka

2Ka3

IZRAČUNAVANJE pH RASTVORA AMFOLITA

NaHA ( H2A , Ka1 , Ka2 )

1) HA– + H2O H3O+ + A2– kiselina

HAAOHK

23

2a

2. HA–+ H2O H2A + OH–

baza

1a

w22b K

K]H[]H[

]HA[]OH[]AH[K

1

32

aKOHOH

HAOHAH

]AH[]OH[]HA[K

2

31a

Izrčunavanje ukupne koncentracije H3O+ iz ravnoteža 1-3

3) 2H2O H3O+ + OH–

KW = [H3O+] · [OH–]

H+] =[A2–] – [H2A] + [OH–]

disocijacijom HA-

kao kiseline nastaju [H+] =[A2-]

Umanjena za konc. H+ jona vezanih za HA- kao bazu, HA-

=[H2A]

Disocijacijom vode

[H+] = [H+]HAkis – [H+]HAbaze

+ [H+] H2O

Ako se ove veličine izraze preko odgovarajućih konstanti, Ka1 Ka2, i Kw,

]H[]K[

K]H[]HA[ -

]H[]HA[KH w

1a

2a

HAK

KHAKKH1a

w2a1a

Preuuređivanjem izraza dobija se

Ova jednačina važi samo kada je [HA-] ~ cNaHA

1

21

aNaHA

wNaHAaa

KcKcKKH

odnosnoKa2 x cNaHA >>Kw

cNaHA >> Ka1

1

21

aNaHA

wNaHAaa

KcKcKKH

21 aa KKH

2121

aa pKpKpH

Jednačina za izračunavanje pH amfolita

Za amfolit HA- izvesti izraz za konstantu ravnoteže

2HA- H2A + A2-

1

22

2 /a

aR K

KHH

HAHAAAH

K

H2PO4- + H2O H3O+ + HPO4

2-kiselina

H2PO4- + H2O H3PO4 + OH-

8

42

243

2 102,6

POH

HPOOHKa

123

14

142

433 103,1

106,710/

a

wb K

KHH

POHOHPOHK

baza

amfolit H2PO4- prva T.E. za titraciju H3PO4

66,4221,7

212,2

21

21

21 aa pKpKpH

Ka2 >Kb3 (104) rastvor reaguju slabo kiselo.a pH se računa preko izraza za pH amfolita

Ka2 >> Kb3 rastvor reguje slabo kiselo!

HPO42– + H2O H3O+ + PO4

3–

kiselina

Ka3 = 4,4 · 10–13

HPO42– + H2O H2PO4

– + OH– baza

amfolit HPO42- druga T.E.

22

4

422 ][

][][

][][

a

Wb K

KHH

HPOOHPOH

K

Kb2 > Ka3 ( 105 ) Rastvor reaguje slabo bazno

78,9236,12

221,7

21

21

32 aa pKpKpH

22

a

Wb K

KK = 1,6·10–7

NEPROTONOVANE SOLINEPROTONOVANE SOLI

CO32 i PO4

3 polifunkcionalne baze

Izračunati pH vrednost u rastvoru Na3PO4 c = 0,1M

Deprotovan PODeprotovan PO4433––jon protolizije u 3 stupnjajon protolizije u 3 stupnja

PO43– + H2O HPO4

2– + OH–

I STUPANJI STUPANJ

33

4

24

1 ][][

][][][

a

Wb K

KHH

POOHHPOK

pKb1 = 14 – pKa3 = 14 – 12,36 = 1,64

Kb1 · Ka3 = Kw

pKb1 + pKa3 =14

PO43- jon je jaka baza

HPO4 2– + H2O H2PO4

– + OH–

II Stupanj protolize:

22

4

422 ][

][][

][][

a

wb K

KHH

HPOOHPOHK

pKb2 + pKa2 = pKwKb2 x Ka2 = Kw

57

2

2

1 1041,11063,1103,2

b

b

KK

II stupanj protolize se zanemaruje Kb1›Kb2

pKb2 = 14 -7,21 = 6,79

Kako se izračunava pH rastvora Na3PO4 ?

Kao kod slabe monofunkcionalne baze NH3

bb cpKpOH log21

21

1

b1b cK]OH[

bb cpKpH log21

2114 1

_

pH = 12,68

68,125,082,0141,0log2164,1

2114

_pH

odnosno

PO43- jon je jaka baza

b) ako je dodato 25,00 mL NaOH

1000 mL..........................0,1000 molaH3PO4

50,00 mL............................x X = 5 x 10-3 mola H3PO4

1000 mL................................00,12 mola NaOH25,00 mL...................................x x = 3 x10-3 mola NaOH = NaH2PO4

Izračunati pH-vrednost rastvora pri titraciji 50,00 mL H3PO4 c = 0,1000M sa NaOH c = 0,1200M . pKa1 = 2,12 pKa2 = 7,21 pKa3 = 12,36

b) ako je dodato 25,00 mL NaOH

d)ako je dodato 50,00 mL NaOH Zbirka zadata str. 188 zad. br.11 (b) i (d)

H3PO4 + NaOH H2PO4- + H2O + Na+

5 x 10-3 mola H3PO43 x10-3 mola NaOH = NaH2PO4

2,00x10-3 mola H3PO4 u višku

-

Koja se kisel. konstanta koristi za ovaj puferski sistem ?

43

421 POH

HPOHK a

.1 log

kisel

bazea n

npKpH

29,21761,012,2102103log 3

3

1

apKpH

Područje prvog pufera42

43

POHPOH

d) ako je dodato 50,00 mL NaOH

1000 mL..........................0,1000 mola H3PO4

50,00 mL............................x

X = 5 x 10-3 mola H3PO4 = mola H2PO4-

H3PO4 + NaOH H2PO42- + H2O + Na+

1000 mL................................00,12 mola NaOH50,00 mL...................................x

x = 6 x10-3 mola NaOH6 x 10-3 mola NaOH5 x10-3 mola H2PO4

-

1,00x10-3 mola HPO42- u

višku

-

Koja se kisel. konstanta koristi za ovaj puferski sistem ?

42

24

2 POHHHPO

K a

61,66021,021,7100,4100,1log21,7log 3

3

2

kiseline

bazea n

npKpH

5 x 10-3 molaH2PO4-

1 x10-3 mola HPO42-

4,00x10-3 mola H2PO4-

Područje druvog pufera

-

H2PO42- + NaOH HPO4

2- + H2O + Na+

24

42

HPOPOH

KH2PO4

Na2HPO4

smeša

Zbirka zadata str. 188 zad. br.13

tutruju se dve odvojene probe uz dva indikatoratutruju se dve odvojene probe uz dva indikatoraI proba : 50 mL rastvoratitruje se sa standardnim rastvorom HCl,uz metil oranž

Na2HPO4 + HCl NaH2PO4 + NaCl uz metil-oranž u T.E.ras. rea. kisel.

1000 mL..................0,1027 mola HCl12,17 mL................... x X = 1,2499x10-3 mola HCl = Na2HPO4 mola 50,00 mL.........................1,2499x10-3 molaNa2HPO4

1000mL----------------x X = 2,500 x10-2 M Na2HPO4

troši se 12,17 mL HCl, c = 0,1027 M

KH2PO4 + NaOH NaKHPO4 + H2O f.f. u T.E. ras.reag.bazno

1000 mL...................0,0550 mola NaOH22,73 mL......................x X = 1,2502x10-3 mola NaOH = KH2HPO4

50,00 mL............................................ 1,2502x10-3 mola KH2HPO41000 mL....................................................x x = 2,500 x10-2M KH2HPO4

II proba : 50 mL rastvora titruje se sa standardnim rastvorom NaOH, uz fenolftalein

troši se 22,73 mL NaOH, c = 0,055 M

I T.E.

tačka poluneutralizacijetačka poluneutralizacije

tačka poluneutralizacijetačka poluneutralizacije

II T.E.

titraciona kriva H3PO4 c = 0,1 M dobijena titracijom sa NaOH c = 0,1 M

H3PO4

H2PO4-

HPO42-

 pKpKa1a1 =2,12 =2,12  pKpKa2a2 =7,21 =7,21  pKpKa3a3 = 12,36 ( 4,4 = 12,36 ( 4,4 ·· 10 10–13–13 ) )  

TITRACIJA H3PO4

pKpKa2a2 – pK – pKa1a1 = 5,1 = 5,1  pKpKa3a3 – pK – pKa2a2 = 5,2 = 5,2

C H3PO4 = 0,1 M , C NaOH = 0,1 M

Za titraciju HPO42-

ca · Ka3 > 10 –8 nije ispunjen uslov

Pre početka titracije pH vrednost rastvora

aa cpKpH log21

21 _

1

zanemaruje se drugi i treći stepen disocijacije H3PO4

Slaba monoprotonska kiselina

pH = 1,56

56,15,006,1 pH

H2PO4-

H3PO4

Područje prvog pufera H3PO4 / H2PO4

-

43

421 log

POHPOH

KpH a

pH = pKa1 = 2,12

prva T.E. rastvora sadrži samo H2PO4-

H3PO4 = H2PO4-

66,421

21 aa pKpKpH

prva T.E.

HH22POPO44--

HH33POPO44

druga T.E. rastvora sadrži samo HPO42-

HPOHPO442-2-

H2PO4- = HPO4

2-

pH = pKa2 = 7, 21

8,921

32 aa pKpKpH

42

24

2 logPOH

HPOpKpH a

Područje drugog pufera H2PO4

-/ HPO42-

HH33POPO44

H2PO4-

III T.E.Područje trečeg pufera HPO4

2-/PO43-

24

34

3 logHPOPO

pKpH a

pH = pKa3 =12, 36

HPO42- = PO4

3-

Treča T.E. ne može da se odredi jer je HPO42- isuvuše slaba kiselina

metiloranž

timolftalein

I ETT

II ETT

f.f. 8,0-9,8

3,2-4,4

9,0-10,5

izbor indikatora

molovi OH- dodati na 1 mol H3PO4

V mL 0,1000M NaOH

A B

A) H3PO45

2

1 10a

a

KK

5

3

2 10a

a

KK

B) H2C2O4

3

2

1 10a

a

KK

C) H2SO4

pKa2 =2

uvek se određuje druga T.E.

i drugi proton disosovan pa se titrira kao jaka kiselina – na titracionoj krivoj samo jedan skok.

C

Dvofunkcionalna baza - Na2CO3

Titracija Na2CO3

HCO3-/H2CO3 komponenta puferskih sisema

CO32-/HCO3

- komponenta puferskih sisema

CO32- Protoliza u dva stupnja

H2CO3 - H+ Ka1

H2CO3

konstante kiselosti

HCO3- - H+ Ka2

Konstante baziciteta

CO32- + H2O

Kb1HCO3- + H2O Kb2

Ka1 = 4,5 ·10-7

Ka2 = 4,8 ·10-11Kb1 = 2,08 ·10-4

Kb2 = 2,22 ·10-8

pKa2 = 10,32

pKa1 = 6,35 pKb1 = 3,68

pKb2 = 7,65

Kb1 · Ka2 =Kw

Koliko je pH Na2CO3

I Stupanj protolize – kisl. –bazni par CO32- / HCO3

-

CO32- + H2O HCO3

- + OH- Kb1

pKb1 = 3,68

ako je c = 0,1 M ?

4

223

31 1008,2/

][][][

KaKw

HH

COOHHCO

Kb

pKb1 = 14 – pKa2 = 14 - 10,32 = 3,68

pKb1 + pKa2 = pK

Kb2 · Ka1 = Kw pKb2 + pKa1 = pKw

HCO3 - + H2O H2CO3 + OH-

pKb2= 7,65

II Stupanj protolize kisel. bazni par HCO3-/H2CO3

8

13

322 1022,2/

][][][

KaKw

HH

HCOOHCOH

Kb

pKb2 = 14 – pKa1 = 14 - 6,35 = 7,65

pKb2 - pKb1 = 7,65 – 3,68 4

Kao kod slabe monofunkcionalne baze - NH3!

VELIKA RAZLIKA - Kb1/Kb2 ~ 104 BITNo

II stupanj protolize se zanemaruje

Kako se računa pH Na2 CO3?

bb cpKpOH log21

21 _

1

b1b_ clog2

1+pK2

114=pH

pOH = 2,34 pH = 11,66

bb cKOH 1

 CO32- + HCl HCO3

- I E.T.T. (pH ~ 8,3; F.F.)  HCO3

- + HCl H2CO3 II E.T.T. (pH ~ 4,0; M.O.)

TITRACIONA KRIVA Na2CO3 c = 0,1 M Teorijski osnovi

pKa1=6,35 pKb1=3,68 pKa2=10,32 pKb2=7,65

pOH = 2,34 pH = 11,66

Uslov za titraciju zadovoljen

Kb1 / Kb2 ~ 104

Do prve T.E. područje prvog pufera titruje se sa HCl

[CO32 ] = [HCO3

] pH = pKa2 Prva T. E. NaHCO3 amfolit

pH = ½ (pKa1 + pKa2 ) = ½ (6,35+10,32) = 8,34

3

23

2 logHCOCO

pKpH a

CO32- + H+ HCO3

-

indikator fenolftalein

HCO3-/CO3

2-

HCO3- + H2O H3O+ + CO3

2- kiselina

11

3

233

2 107,4

HCO

COOHKa

HCO3- + H2O H2CO3 +OH-

baza

87

14

13

322 1027,2

104,410

a

wb K

KHH

HCOHOCOH

K

Kb2 > Ka2 rastvor HCO3- reaguje slabo bazno

II T.E. sadrži H2CO3 i NaCl pH se izračunava iz jednačine za pH slabe kisel.

aa CpKpH log21

21

1

pH 4,0 za drugu T.E. indikator metil oranž

pH 4,0 indikator metil oranž posle druge T.E. samo H2CO3 i HCl

područje drugog pufera: HCO3-/H2CO3

k

ba n

npKpH log1

H2CO3

HCO3

I ETT

II ETT

Pre dodatka HCl, rastvor reaguje alkalno zbog protolize CO3

2-

Do prve T.E. područje I pufera CO3

2-/HCO3- nema značajnih promena u

pH vrednosti

I T.E. – amfolit, HCO3-, pH oko 8,3

rastvor je slabo bazan. Indikator fenolftalein, skok nije jasno izraženPodručje II pufera HCO3

-/H2CO3 nema značajnih promena u pH vrednostiII T.E .u rastvoru H2CO3 i NaCl, pH~4. Pre II T.E- rastvor se zagreje do ključanja nastala H2CO3 razloži se, rastvor se ohladi i istitrira se mala količina HCO3

-, čime se postiže skok na krivoj i bolje izražena

kriva titracije:

Kriva titracije –Na2CO3

Primer: Zbirka zadataka, str.188. zad. 12.pod (b), (d), (e):

Izračunati pH vrednost rastvora pri titraciji 100, 00 mL Na2CO3 c= 0,1M sa HCl c = 0,1M;(b) Ako je dodato 50mL HCl

Na2CO3 + HCl ↔ NaHCO3 + NaCl I.T.E.

0,01mol - 0,005mol = 0,005mol Na2CO3 ostalo neistitrovano

1000,00 mL 0,1 mol Na2CO3100,00 mL n = 0,01 mol Na2CO3

1000,00 mL 0,1 mol HCl50,00 mL n = 5 · 10-3 mol HCl = molHCO3

-

Pufer : NaHCO3/ Na2CO3

n NaHCO3 = n Na2CO3= 0,005

0

pH = ppH = pKKaa22 = = 10,3210,32

a

ba n

npKpH log2

HCO3-

CO32-

d. ako je dodato 150mL HCl:Na2CO3 + HCl ↔ NaHCO3 + NaCl

100,00 mL n = 0,01 mol Na2CO3

1000,00 mL 0,1 mol HCl150,00 mL n = 0,015 mol HCl

0,015 - 0,01 = 0,005 mol višak HCl

NaHCO3 + HCl ↔ H2CO3 + NaCl0,01mol 0,005mol 0,005mol

0,01 – 0,005 = 0,005mol HCO3-

a

ba n

npKpH log1

HCO3-

0

H2CO3

n NaHCO3 = n H2CO3

pH = pKa1 = 6,35

e. U drugoj ETT, rastvor sadrži samo H2CO3:

Na2CO3 + 2HCl ↔ H2CO3 + 2NaCl

II TE

aa CpKpH log21

21

1 aa CKH 1

100x0,1/1000 = 0,01mol Na2CO31mol Na2CO3 2mol HCl 0,01 0,02mol HCl

Ca = ?

xmL1000mLHCl 0,1mol

0,02molX= 200mLHCl

Vtot = 100mL + 200mL = 300mL

300mL 0,01mol H2CO3

1000mL Ca = 0,033Mc H2CO3 = 0,033 M

47 1021,1033,01047,4 H

pH = 4 u II T.E.

Određivanje sadržaja Na2CO3 u NaOHNa2CO3 u NaOH potiče iz vazduha.2NaOH + CO2 ↔ Na2CO3 + H2O

kako odrediti sadržaj Na2CO3 u NaOH?

Kako se radi?

I. NaOH + HCl ↔ NaCl + H2O Na2CO3 + HCl ↔ NaHCO3 +

NaCl

Za sav NaOH i prevođenje Na2CO3 u NaHCO3 troši se HCl

Rastvor NaOH i Na2CO3 (dve baze) titruje se sa standardnim. rastvorom HCl iz jedne probe sa dva indikatora. Dve T.E.

uz F.F

II.NaHCO3 + HCl ↔ H2CO3 + NaCl uz M.O.HCl troši se za prevođenje NaHCO3 u H2CO3

Titracija počinje uz F.F. (ružičasto obojen), titruje se do obezbojenja F.F., doda metil oranž i dalje titraciju do promene boje M.O.

M.O.

F.F.

0,1M HCl

Kriva titracije za smešu NaOH i Na2CO3 titrovana sa HCl

NaOH + HCl NaCl + H2ONa2CO3 +HCl NaHCO3 +NaCl

NaHCO3 +HCl H2CO3 +NaCl

Fenolftalein

nHCl = n (NaHCO3)

n (NaHCO3) = n (Na2CO3)

ISPITISPIT

Metiloranž

=?

U kiselinsko baznim titracijama - je uslovljena sa pH ipredstavlja frakciju disosovane vrste kisel.ili baze na određenoj pH u odnosu na ukupnu koncentraciju kiseline ili baze

= Koeficijent koji izražava deo neke vrste – specie u odnosu na ukupnu analitičku koncentraciju odnosno koji se kao slobodni joni nalaze u rastvoru

DIJAGRAMI RASPODELE

POZNAVANJE OMOGUĆAVA CRTANJE DIJAGRAMA RASPODELE POJEDINIH OBLIKA

KISELINE ILI BAZE U ZAVISNOSTI OD pH - VREDNOSTI

Odnosno ravnotežne konc. svakog pojedinog oblika baze - kis. H2A H2A HA- A2-

ukupna analitička koncentracija CUK ; CT

Primer: slaba diprotonska kiselina H2A Jednačina (balansa) masa:

ctot = [ H2A] + [HA-] + [ A2-] o 1 2 Udeo pojedinih oblika kiseline u odnosu na ukupnu analitičku konc. CUK u rastvoru označava se alfa

 

Definisati

totAHo c

AH ][ 22

totHA c

HA ][1

totA c

A ][ 2

2 2

toto cAH ][ 2

totcHA 1][

totcA 2

2 ][

o + 1 + 2 = 1

H2A + H2O HA- + H3O+ (1)

A][H]O[H][HAKa

2

31

]O[H

A][HKa][HA3

21

Izračunavanje

][HA]O[H][AKa 3

2

2

H2A ↔ 2 H3O+ + A2-

Iz ukupne konstante protolize

HA- + H2O A2- + H3O+ (2)

OHHAK

A a

3

22

]A[H]O[H][AKaK

2

23

2

2a1

23

2212]O[H

A][HKaKa][A

Zamenom u jednačinu balansa masa:

cuk= [ H2A] + [HA-] + [ A2-]

23

221

3

212uk ]O[H

A][HKaKa]O[HA][HKaA][Hc

[HA-

][A2-

]Reši se po H2A

21312

3

23uk

2 KaKa]O[HKa]O[H]O[HcA][H

Ako se [H2A] uvrsti u izraz tuk

2o c

A][Hα

21312

3

23

o KaKa]O[HKa]O[H]O[Hα

21312

3

311 KaKa]O[HKa]O[H

]O[HKaα

21312

3

212 KaKa]O[HKa]O[H

KaKaα

Isti broj članova kao jednačina balansa masa

ŠTA SE MOŽE ZAKLJUČITI

U izrazima za U izrazima za oo, , 11, , 22 .., .., nn ,, imenilac je uvekimenilac je uvekisti polinom koji ima isti broj isti polinom koji ima isti broj članova kao ičlanova kao ijednačina balansa masa jednačina balansa masa

Za Za oo brojilac je prvi brojilac je prvi član polinomačlan polinoma

Za 1 brojilac je drugi član polinoma itd.

Alfa - Alfa - ,, zavisi od pH vrednosti rastvora, a ne zavisi od pH vrednosti rastvora, a ne zavisi od ukupne koncentracije (c ili czavisi od ukupne koncentracije (c ili cTT ) ) slabe kiselineslabe kiseline

Na primer: ako je ukupna analitička koncentracija za H3PO4

= [H3PO4]+ [H2PO4-] +[HPO4

2-] + [PO43-]

43POHc

[ ] –ravnotežne koncentracije svake specie (vrste)

43

430

POHCPOH

43

421

POHCPOH

43

24

2POHC

HPO

43

34

3POHC

PO

0 + 1 + 2 + 3 =1

[H3PO4] = αo · c

[H2PO4-] = α1 · c

[HPO4

2-] = α2 · c

[PO43-] = α3 · c

uko c

POH ][ 43

ukcPOH ][ 42

1

ukcHPO ][ 2

42

ukcPO ][ 3

43

Udeo pojedinih oblika H3PO4 :

-

- 2- 3-

IP.E. IIP.E.

0 1 2 3

= 0,5

DIJAGRAM RASPODELE H2CO3

I T. E.

II T.E.

CO3

2- HCO3- H2CO3

pKa2 = 10,32pK a1 = 6,35oo 11 22