Deney 2: ALKALİMETRİ
Bir çözeltinin asit içeriğini standart baz çözeltisi ile titre ederek belirlenmesi işlemine alkalimetri denir. Alkalimetride kullanılan standart baz çözeltisi genellikle NaOH dir.
1) 0,1 M NaOH çözeltisinin hazırlanması: Her grup için yaklaşık 0,1 M 500 mL NaOH çözeltisi hazırlanır. Küçük bir saat camına 2- 2,5 gram arası NaOH tartılır. Küçük bir beherde az miktar suda çözülerek 500 mL lik balona seyreltilir. NaOH çözeltisi havanın karbondioksitini çektiği için her zaman biraz Na2CO3 içerir.
CO2 + 2OH- (NaOH) CO32 – (Na2CO3) + H2O (Asidik oksit)
Bu da hatalara yol açacağından Na2CO3’ı ortamdan uzaklaştırmak için BaCl2 çözeltisi kullanılır.
Na2CO3(aq) + BaCl2 (aq) → 2NaCl(aq) + BaCO3(k)
Hazırlanan baz çözeltisinin üzerine birkaç mL 2 M BaCl2 çözeltisi katılır. BaCO3 çökmesi için bir süre bekletilir, süzülür.
Hazırlanan baz çözeltisinin molar derişimi kesin değildir. Bu yaklaşık bir molaritedir. Bunun primer bir standarda karşılık ayarlanması gerekmektedir. Baz çözeltilerinin ayarlanmasında primer standart madde olarak şu asitler kullanılır: Okzalik asit (C2H2O4. H2O), Potasyum biftalat (KOOC-C6H4- COOH), Potasyum biiyodat (KH(IO3)2), Sülfamik asit (NH2SO2OH), Trinitrobenzoik asit (C6H2
(NO2)3COOH).
2) 0,1 M NaOH çözeltisinin ayarlanması: Hazırlanan baz çözeltisini yukarıdaki primer standartlarla ayarlayabileceğimiz gibi, sekonder bir standart kullanarak ta ayarlayabiliriz.
Asidimetri de hazırlanan HCl çözeltisi Na2CO3 primer standardı kullanılarak ayarlanmıştı.
Dolayısıyla ayarlı bu asit çözeltisini (sekonder standart) hazırlanan baz çözeltisinin ayarlanmasında kullanabiliriz. Bürete ayarlı HCl çözeltisi konur. Süzülerek 500 mL hacme seyreltilmiş olan NaOH çözeltisinden 25 mL alınıp 2-3 damla FF indikatörü katılarak rengin pembe olması sağlanır. Asitle renk berrak hale gelene kadar titrasyona devam edilir.
NaOH + HCl → NaCl+ H2O Yukarıdaki reaksiyonda mol bağıntısı 1:1 dir.
n HCl = n sodyum hidroksit, M asit x V ortalama (mL) = M baz x 25mL
Benzer işlem en az üç kere tekrar edilerek aynı miktar baz için harcanan asit hacimlerinin ortalaması alınarak bazın derişimi bulunur.
3)Örnek analizleri:
a) HCl –H3PO4 karışım analizi:
HCl, NaOH ile ΔpH değeri büyük olan bir titrasyon eğrisi verir. Dönüm noktasının tespiti için çok sayıda indikatör kullanılabilir.
H3PO4 ise poliprotik bir asittir ve 3 adet Ka değerine sahiptir.
H3PO4 + H2O ↔ H2PO4- + H3O+ Ka1 = 7,11x10-3 H2PO4- + H2O ↔ HPO4-2 + H3O+ Ka2 = 6,34x10-8
HPO4-2 + H2O ↔ PO4-3 + H3O+ Ka3 = 4,20x10-13
Zayıf asit ve baz çiftleri için Ksu= Ka x Kb eşitliği mevcuttur. Bir çiftin asidi ne kadar kuvvetli ise konjuge bazı o derece zayıftır. Bunun terside doğrudur.
Poliprotik asit olan fosforik asidin Ka değerleri incelendiğinde Ka3 değerinin çok küçük olduğu anlaşılır. Yani bunun asitlik özelliği oldukça zayıftır. Bu nedenle fosforik asidin bazla titrasyonunda 3 dönüm noktası yerine iki dönüm noktası gözlemlenir. 1. Dönüm noktası metil oranj indikatörü, ikinci dönüm noktası ise FF ile belirlenir.
Verilen HCl –H3PO4 karışım örneği 250 mL balona aktarılıp çizgisine kadar saf su ile seyreltilir.
Buradan alınan 25 mL örnek 250 mL erlene aktarılıp destile su ile hacmi yaklaşık 50 mL ye seyreltilir. 1-2 damla metil kırmızısı indikatörü konularak ayarlı NaOH çözeltisi ile titre edilir.
Titrasyonun son noktası turuncu rengin sarıya döndüğü andır. Bu noktada NaOH sarfiyatı büretten okunur. (V1)
NaOH + HCl → NaCl+ H2O
Kullanılan NaOH hacmi: V1
NaOH + H3PO4 → NaH2PO4+ H2O
Bu aşamada HCl’in hepsi reaksiyona girerken, fosforik asidin birinci adımı reaksiyona girer.
Aynı erlene 1-2 damla metil oranj indikatörü konularak ayarlı NaOH çözeltisi ile titre edilmeye devam edilir. Bu noktada NaOH sarfiyatı büretten okunur. (V2) Bu süreçte aşağıdaki reaksiyon gerçekleşmiştir.
NaOH + NaH2PO4 → Na2HPO4+ H2O Kullanılan NaOH hacmi: V2
Yukarıdaki işlemler en az 3 kez tekrar edilerek V1 ve V2 değerleri bulunur. Bunların ortalaması alınarak hesaplamaya geçilir.
Hesaplama: Yukarıdaki eşitliklerden sadece HCl için harcanan baz hacminin: V1 –V2 mL olduğu bulunur.
n asit = n sodyum hidroksit, nHCl = M baz x (V1 –V2)baz (mL)
Not: Bulduğunuz değer milimoldür ve titre ettiğiniz 25 mL karışımdaki HCl miktarıdır. Size verilen örnek 250 mL balona seyreltildiği için gerçek numunedeki asit miktarı bulduğunuz değerin 10 katıdır. (25 mL örnekte ki asit miktarı bulunmuştur. 250 mL örnekte 250/25 kat daha fazla asit bulunmaktadır)
Ana karışımdaki HCl miktarı: nHCl(milimol) x 250/25 x 36,5 g/mol = ? mgram HCl
Fosforik asit hesaplaması: İki basamaklı reaksiyonun ikinci adımında V2 mL baz harcanmışsa, ilk adımında da V2 mL baz harcanmıştır. Metil oranj varlığında harcanan asit hacmi ikinci basamakta harcananla (FF indikatörlüğünde harcanan) aynıdır. Yani V2 mL baz. Bu aşamada reaksiyonun sadece ilk basamağı gerçekleşmiştir.
NaOH + H3PO4 → NaH2PO4+ H2O Kullanılan NaOH hacmi: V2
Yukarıdaki denk reaksiyona göre asit ve bazın mol sayıları eşittir.
n f.asit = n sodyum karbonat, n f.asit = M baz x V2 baz (mL)
Not: Bulduğunuz değer milimoldür ve titre ettiğiniz 25 mL örnekteki fosforik asit miktarıdır. Size verilen örnek 250 mL balona seyreltildiği için gerçek numunedeki asit miktarı bulduğunuz değerin 10 katıdır. (25 mL örnekte ki basit miktarı bulunmuştur. 250 mL örnekte 250/25 kat daha fazla asit bulunmaktadır)
Ana karışımdaki H3PO4 miktarı: n f.asit(milimol) x 250/25 x 98 g/mol = ? mgram H3PO4
b) Sirkede Asetik Asit tayini: Sirkedeki toplam asit miktarı bir standart baz çözeltisi ile titre edilmek suretiyle kolaylıkla bulunabilir. Ortamda başka asitler olsa bile başlıca ait bileşeniolduğu için analiz sonuçları asetik asit cinsinden verilir.
Verilen sirke örneği 250 mL balona aktarılıp çizgisine kadar saf su ile seyreltilir. Buradan alınan 25 mL örnek 250 mL erlene aktarılıp destile su ile hacmi yaklaşık 50 mL ye seyreltilir. 1-2 damla fenolftalein indikatörü konularak ayarlı NaOH çözeltisi ile kararlı pembe renk elde edilinceye kadar titre edilerek NaOH sarfiyatı büretten okunur. (V mL). Yukarıdaki işlemler en az 3 kez tekrar edilerek elde edilen V değerlerinin ortalaması kullanılan baz hacmi olarak kaydedilir.
NaOH + CH3COOH → CH3COOHNa + H2O Yukarıdaki reaksiyonda mol bağıntısı 1:1 dir.
n CH3COOH = n sodyum hidroksit, n CH3COOH = M baz x Vort mL
Not: Bulduğunuz değer milimoldür ve titre ettiğiniz 25 mL örnekteki asetik asit miktarıdır. Size verilen örnek 250 mL balona seyreltildiği için gerçek numunedeki asetik asit miktarı bulduğunuz değerin 10 katıdır. (25 mL örnekte ki basit miktarı bulunmuştur. 250 mL örnekte 250/25 kat daha fazla asit bulunmaktadır)
Ana karışımdaki CH3COOHmiktarı: n CH3COOH (milimol) x 250/25 x 60 g/mol = ? mgram CH3COOH
c) Asetil Salislik Asit (Aspirin)miktar tayini:
Grup olarak yapılacaktır: Ticari olarak satılan Aspirin kutusundan 6 tablet alınarak hassas terazide tartılıp bir erlene alınır. 25 mL % 50’lik nötralize etanolde çözülür. Örnek 250 mL balona seyreltilir. Gruptaki her öğrenci buradan 25 mL seyreltik örnek alıp üzerine 2-3 damla fenol ftalein ilave eder. Molaritesi virgülden sonra dört haneye kadar bilinen standart 0,1 M NaOH çözeltisi ile renk oluşuncaya kadar titre edilir. Dönüm noktasına kadar elde edilen hacimlerin ortalaması alınarak hesaplamaya geçilir.
Reaksiyon Denklemi:
COOH COONa
OCOCH3 OCOCH3
+ NaOH + H2O
Yukarıdaki reaksiyonda mol bağıntısı 1:1 dir.
n Asetil Salislik Asit = n sodyum hidroksit, n Asetil Salislik Asit = M baz x Vort mL
Not: Bulduğunuz değer milimoldür ve titre ettiğiniz 25 mL örnekteki asetil salislik asit miktarıdır.
Size verilen örnek 250 mL balona seyreltildiği için gerçek numunedeki asetik asit miktarı bulduğunuz değerin 10 katıdır. (25 mL örnekte ki basit miktarı bulunmuştur. 250 mL örnekte 250/25 kat daha fazla asit bulunmaktadır)
Ana karışımdaki asetil salislik asit miktarı: n Asetil Salislik Asit (milimol) x 250/25 x 180 g/mol = ? mgram CH3COOH
Bulunan mg asetil salisilik asit tartılan 5 tabletin içerdiği asittir. Her tablette 500 mg asetil salisilik asit bulunduğu ilaçta belirtilmiştir. Dolayısıyla grup olarak bulduğunuz asetil salislik asit miktarını beşe bölerseniz her tablet başına düşen gerçek asit değerine ulaşılmış olur. Sizin bulduğunuz mg asetil salislik asit / tablet değerini 500 mg/tablet değeri ile karşılaştırıp yorum yapınız.
PROBLEMLER
1) Bir H3PO4 örneğinin fenol ftalein indikatörlüğünde titrasyonunda 23,50 ml 0, 2 Molar NaOH çözeltisi harcanıyor. Örnekteki H3PO4 miktarmı bulunuz.
Sonuç: 0,2499
2) Bir H3PO4 örneğinin metil oranj indilcatörlüğünde titrasyonunda 25.50 m1 0,2 Molar NaOH çözeltisi harcanıyor. Örnekteki H3PO4 miktarmı bulunuz.
Sonuç: 0.4998 g.
3) HCl ve H3PO4 içeren bir çözeltiden alınan 50 ml'lik örnek rnetil oranj son noktasına kadar 27,95 rnl karbonatsız 0,1 M NaOH çözeltisi ile titre ediliyor. Çözeltiden alınan ikinci bir 50 rnl'lik örnek fenol ftalein son noktasına kadar 49,63 mL standart baz çözeltisi ile titre ediliyor. Son noktası hatalarının ihmal edilebilir düzeyde olduğunu varsayarak çözeltideki HCl ve H3PO4 molar derişimlerirıi bulunuz.
Sonuç: 0,04336 M H3PO4, 0,01254 M HC1
4) Bir şarap örneği içindeki asetik asit miktarını tayin etmek amacıyla örnekten 2,3 gram alınıp FF indikatörü varlığında 16 mL 0,12 M NaOh ile titre ediliyor. Şarap ıçındeki asit yüzdesini ( a/h) hesaplayınız.
Sonuç: % 4,17
t 90% 95% 98% 99% 99.8 % 99.9%
15 1.753 2.131 2.602 2.947 3.733 4.073
