Deney 4 - Asit - Baz TitrasyonlarÄ±

DENEY 4
ASİT BAZ TİTRASYONLARI
(indikatörlü, potansiyometrik)
AMAÇ:
Asit baz titrasyon işlemini öğrenmek ve asit-baz titrasyonu ile derişimi bilinmeyen bir asit
ve/veya bir baz çözeltisinin derişimini saptamak.
TEORİ
Asitler ve Bazlar
Asitlerin ve bazların tanımı önemlidir. Gerçekte hemen hemen bütün kimyasal tepkimeler,
asit-baz tepkimeleri veya yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri olarak sınıflandırılabilir. Asit
ve bazlar için yapılan tanımların çoğu, sulu çözeltilerde gözlenen özelliklerine dayanır. Sulu
çözeltileri turnusol kağıdını kırmızıya dönüştüren ve ekşimsi bir tadı olan maddelere “asit”,
maviye dönüştüren maddelere ise “baz” denir. Bazların sulu çözeltileri kaygan olup acımsı bir
tat verirler.
Arrhenius Asit-Baz Teorisi :
Arrhenius’a göre asit, suda hidrojen iyonu (H+); baz hidroksit iyonu (OH -) oluşturarak
çözünen maddedir. Arrhenius’un asit-baz tanımı, maddelerin yalnız sulu çözeltileri için
geçerlidir.
HCl(g)
→ H+(suda) + Cl-(suda)
(Asit)
HNO3 (s)
→ H+(suda) + NO3-(suda)
(Asit)
NaOH (k)
→ Na+(suda) + OH-(suda)
(Baz)
Ba(OH)2 (k) → Ba+2(suda) + 2OH- (suda)
(Baz)
Brønsted-Lowry Asit-Baz Teorisi
İngiliz kimyacısı Lowry ve Danimarkalı kimyacı Brønsted’e göre, bir tepkimede proton (H+
iyonu) verici madde asit; proton alıcı madde ise bazdır. Örneğin; HCl suda çözündüğünde
suya H+ iyonu vererek onu hidronyum veya hidroksonyum iyonuna (H3O+) dönüştürür.
HCl (g) + H2O (s) → H3O+ (suda) + Cl- (suda)
Bu tepkimede, HCl proton verici olduğundan asit, H2O proton alıcı olduğundan bazdır. Bu
tepkimenin tersi düşünüldüğünde;
H3O+ (suda) + Cl- (suda) → HCl (g) + H2O (s)
H3O+ iyonu Cl- iyonuna proton verdiği için asit; Cl- iyonu proton aldığı için bazdır.
Brønsted-Lowry asit-baz teorisinde aralarında H+ iyonu kadar fark olan asit-baz çiftine
“eşlenik (konjuge) asit-baz çifti” denir. Yukarıdaki tepkimede HCl / Cl- ve H3O+ / H2O
eşlenik asit-baz çiftleridir.
Lewis Asit-Baz Teorisi
Amerikalı kimyacı Newton Lewis da bir asit-baz teorisi geliştirdi. Lewis’a göre baz, elektron
çifti verebilen; asit, elektron çifti alabilen maddedir. Bir maddenin elektron nokta (Lewis)
yapısına bakarak maddenin asit mi, yoksa baz mı olduğuna karar verilebilir. Bu nedenle
Lewis teorisi diğer teorilerden daha geneldir.
Çok Kullanılan Bazı Asit ve Bazlar
Asitler (yıldızla işaretli olanlar, zayıf elektrolitlerdir ve sulu çözeltide daha çok ayrışmamış
moleküller halinde bulunurlar.)
Bir Protonlu Asitler
HX → H+ + X-
HF : Hidrofluorik asit
*
HClO3 : Klorik asit
HCl : Hidroklorik asit
HClO4 : Perklorik asit
HBr : Hidrobromik asit
HNO2 : Nitröz asit *
İki Protonlu Asitler
H2X → 2H+ + X-
H2SO4 : Sülfürik asit
COOH
│
: Oksalik asit
*
COOH
H2X → H+ + HXHX- → H+ + X-2
H2SO3 : Sülfüroz asit *
H2CO3 : Karbonik asit
H2S
*
H2PO3 : Fosforöz asit
Üç Protonlu Asitler
H3X → H+ + H2X- , H3PO4 : Ortofosforik asit
H2X- → H+ + HX-2
HX-2 → H+ + X-3
: Hidrosülfirik asit
*
Molekülsel Bazlar
İyonik Bazlar
NH3 * (Amonyak)
NH3 + H2O ↔ NH4+ +OH-
N2H4 (Hidrazin)
N2H4 +H2O ↔ N2H5+ + OH-
NH2OH (Hidroksilamin)
NH2OH + H2O ↔ NH3OH+ + OH-
Metal hidroksitleri
MOH → M+ +OH-
Alkali metaller, Ba+2 ve Sr+2 hidroksitleri hariç suda çözünmezler
M(OH)2 → M+ +2 OH-
Ca(OH)2 az çözünür.
Asit ve Bazların Genel Özellikleri
Asitlerin Özellikleri :
1. Suda çözündüklerinde iyon oluştururlar. Bu nedenle asitlerin sulu çözeltileri az ya da
çok elektrik akımını iletir.
2. Tatları ekşidir. Limonun ekşiliği içindeki sitrik asitten, sirkenin ekşiliği içindeki asetik
asitten ileri gelir.
3. Organik boyar maddelere etki ederler. Örneğin; asitler mavi turnusol boyasının rengini
kırmızıya dönüştürür, bazik ortamda pembe renkli olan fenolftalein boyasını renksiz
hale getirirler.
4. Na, K, Mg gibi iyonlaşma enerjisi düşük (tepkime verme eğilimi yüksek) metallerle
tepkimeye girerek hidrojen gazı oluştururlar.
Na(k) + HCl (suda) → NaCl (suda) + ½ H2 (g)
Mg (k) + H2SO4 (suda) → MgSO4 (suda) + H2 (g)
Bu tepkimeyi alkali ve toprak alkali metallerin tümü ile Fe, Zn ve Al gibi soy olmayan
metaller verir.
Cu, Hg ve Ag gibi yarı soy metallere yapısında oksijen bulunmayan HCl, HBr gibi asitler etki
etmez. Bu metallere HNO3 ve H2SO4 gibi kuvvetli asitler etki eder. Ancak bu tepkimelerde H2
gazı yerine H2O oluşur.
Cu (k) + 4 HNO3 (suda) → Cu(NO3)2 (suda) + 2 NO2 (g) + 2 H2O (s)
2 Ag (k) + 2 H2SO4 (suda) → Ag2SO4 (suda) + SO2 (g) + 2 H2O (s)
Au ve Pt gibi soy metallere asitlerin hiçbiri yalnız başına etki edemez. Bu metallere üç hacim
derişik HCl ve bir hacim HNO3 karışımı olan Kral Suyu (altın suyu) etki eder.
5. Karbonat ve bikarbonatlarla tepkimeye girerek CO2 gazı oluştururlar.
CaCO3 (k) + 2 HCl (suda) → CaCl2 (suda) + CO2 (g) + H2O (s)
6. Bazlarla birleşerek tuz ve su oluştururlar. Bir asit bir bazla birleştiğinde hem asit hem
de baz özelliklerini kaybeder. Bu nedenle asitlerle bazlar arasındaki tepkimelere
“nötrleşme tepkimesi” denir.
HCl (suda) + NaOH (suda) → NaCl (suda) + H2O (s)
Bazların Özellikleri :
1. Suda iyon oluşturarak çözünürler. Çözeltileri elektrik akımını iletir.
2. Tatları acıdır. Sabun köpüğünün acılığı yapısındaki sodyum hidroksitten, karabiberin
acılığı yapısındaki piperidin bazından ileri gelir.
3. Organik boyar maddelere etki ederler. Bazlar, kırmızı turnusolu mavi; renksiz
fenolftaleini pembe yaparlar.
4. Kuvvetli bazlar amfoter metallerle (Zn, Al, Pb, Sn…) tepkimeye girerek hidrojen gazı
oluştururlar.
Zn (k) + 2 NaOH (suda) → Na2ZnO2 (suda) + H2 (g)
Al (k) + 3 KOH (suda) → K3 AlO3 (suda) + 3/2 H2 (g)
5. Elle tutulduklarında kayganlık hissi verirler. Sabunun, yumurta akının ve deniz
suyunun kayganlıkları yapılarındaki bazlardan kaynaklanır.
6. Asitleri nötrleştirirler. Yani asitlerle veya asit oksitlerle tuzları oluştururlar.
H2CO3 (suda) + Ca(OH)2 (suda) → CaCO3 (k) + 2 H2O (s)
Molarite :
1000 cm3 (1000 mL veya 1 L) çözeltide çözünen maddenin mol sayısına “molarite” denir.
Molarite tanımının çözeltinin toplam hacmine bağlı olduğuna dikkat edilmelidir. Sıvı-sıvı
karışımları hazırlanırken, bazen çözeltinin toplam hacminin saf haldeki sıvı hacimleri
toplamına eşit olduğu görülür. Genellikle, çözeltinin toplam hacmi bileşenlerin saf haldeki
hacimleri toplamından büyük ya da küçük olur. Bu yüzden molar çözeltiler hacmi kesin
olarak belli olan balon jojelerde hazırlanır. Bunun için önce çözünen madde doğru olarak
tartılıp balon joje içine konur. Sonra da bir miktar suda çözülerek hacmi balon boğazındaki
özel çizgiye dek damıtık su ile doldurulur. Eğer madde sıvıysa, gerekli hacmi bir pipet ile
ölçülerek alınır ve balon joje içine konur.
Eğer, n2 mol çözünen V (L) hacmindeki çözeltide çözünmüş ise, çözeltinin molaritesi
M = (n2 / V) = (g2 / M2) / V
bağıntısı yazılabilir. Hacim dm3 (L) olarak alındığında molaritenin M = n2 / V bağıntısı ile
hesaplanacağı açıktır. Çözünenin kütlesi g2, çözücünün kütlesi g1 ve çözeltinin yoğunluğu d
olduğunda, hacim yerine uygun birimlerle V (L) = (g1 + g2) / d yazılabileceğinden molarite
için,
M = [g2 / M2 ] / [ (g1 + g2) /d ]
şeklinde yeni bir bağıntı bulunur. Hacme bağlı molaritenin sıcaklıkla değişeceği açıktır.
Bunun için çözeltiler sabit sıcaklıklarda ve bu sıcaklıklara göre kalibre edilmiş balon jojelerde
hazırlanır.
TİTRASYON
1) Bilinen derişimlerde hazırlanan çözeltilere “standart çözeltiler” denir ve bu çözeltiler;
diğer çözeltilerin derişimlerini belirlemede kullanılırlar. Bulunan derişimden çözelti
içindeki madde miktarına geçilebilir. Yapılan işleme “hacimsel analiz (volumetrik
analiz)” adı verilir. Örneğin standart bir baz çözeltisi, bir asit çözeltisinin derişiminin
belirlenmesinde kullanılır. Bunun için yapılan işleme “titrasyon” denir. Standart baz
çözeltisi bürete doldurulur ve musluk yavaş yavaş açılarak boş bir kaba bir miktar
akıtılarak çözelti düzeyi büretin üst çizgisine veya uygun bir çizgisine ayarlanır.
Derişimi bilinmeyen asit çözeltisinden yine bir büret veya pipet yardımıyla çok
dikkatle ölçülerek, belli hacimde çözelti bir beher veya erlen içine alır. Üzerine birkaç
damla indikatör damlatılır. Standart baz çözeltisi sürekli çalkalanan erlen içindeki asit
çözeltisi üzerine yavaş yavaş akıtılır /damlatılır.. İndikatörün rengi açılmaya başladığı
zaman tepkime sonlanmaya yaklaştığından birkaç damla daha baz çözeltisi büretten
damlatılarak indikatörün renk dönüşümü noktasında titrasyon kesilir, bu noktada
tepkime sonlanmıştır, büret üzerindei okunan değerden harcanan baz çözeltisi miktarı
(mL) saptanır. Harcanan baz çözeltisi mL ve sonuçta mol sayısından gidilerek derişimi
bilinmeyen asit çözeltisinin derişimi hesaplanır. Bu hesaplama için
Ca xVa = Cb x Vb,
eşitliği kullanılabilir. Bu eşitlikte a: asit, b: bazı gösterir, C molar derişim, M,
V ise çözelti hacmi, mL’dir.
Bazı İndikatörlerin Renk Değişimleri ve bu değişimlerin gözlendiği pH aralıkları:
İndikatör
Renk Değişimi
Timol Mavisi
Bromofenol Mavisi
Kongo Kırmızısı
Metil Oranj
Bromokrezol Yeşili
Metil Kırmızısı
Bromotimol Mavisi
Turnusol
Krezol Kırmızısı
Timol Mavisi
Fenolftalein
Alizarin Sarısı
Kırmızı-Sarı
Sarı-Mavi
Mavi-Kırmızı
Kırmızı-Sarı
Sarı-Mavi
Kırmızı-Sarı
Sarı-Mavi
Kırmızı-Mavi
Sarı-Kırmızı
Sarı-Mavi
Renksiz-Kırmızı
Renksiz-Kırmızı
Renk Değişiminin
Gözlendiği pH Aralığı
1,2-2,8
3,0-4,6
3,0-5,0
3,2-4,4
3,8-5,4
4,8-6,0
6,0-7,6
7,0
7,0-8,8
8,0-9,6
8,2-10,0
10,1-12,0
APARAT VE MALZEMELER
100 ml’lik beher, 50 ml’lik büret, 250 ml’lik erlenmayer, destile su, puar, HCl çözeltisi,
NaOH çözeltisi, indikatör (fenolftalein)
DENEYİN YAPILIŞI
50 ml’lik bürete derişimi belirli NaOH çözeltisi konulur. 250 mL’lik erlenmayerin içine
derişimi bilinmeyen HCl çözeltisinden, belirli hacimde (10 - 50 mL) konur ve üzerine birkaç
damla indikatör çözeltisi ( %1 w/v fenolftalein / etil alkol) ve gerekirse biraz damıtık su
eklenerek elle veya manyetik karıştırıcı ile karıştırılır. Büret yavaşça açılarak damla-damla
NaOH çözeltisi erlenmeyer içindeki HCl çözeltisi üzerine akıltılırken erlenmayer el yardımı
veya manyetik karıştırıocı ile karıştırılır. Renk kalıcı pembeye döndüğü an titrasyona son
verilir, bu noktaya titrasyonun “Dönüm Noktası” denir, bu noktada; teorik olarak
erlenmeyerdeki HCl asit çözeltisinin mol sayısı ile büretten eklenmiş NaOH çözeltisinin mol
sayısı eşit olur. Büretteki okumadan harcanan NaOH çözeltisi hacmi (mL) saptanır.
Deney düzeneği
RAPOR İÇİN İSTENENLER
Raporunuzun ilgili bölümlerinde aşağıdaki soruları cevaplayınız.
2) Titrasyonda elde ettiğiniz verileri kullanarak bilinmeyen HCl çözeltisinin derişimi
hesaplayınız.
3) Bulduğunuz bu değeri, deney sorumlusundan öğrendiğiniz HCl derişim değeri ile
karşılaştırıp sonucu tartışınız. Değerler farklı ise; muhtemel hata kaynaklarını ve
sonuca etkilerini tartışınız.
4) Çözelti derişimleri ve indikatör (seçimi) uygunluğu dönüm noktasını / sonucu nasıl
etkiler?

Download Report