Jak zneutralizować bazę kwasem?

Arindam Ghosh / Getty Images

Gdy kwas i zasada reagują ze sobą, zachodzi reakcja neutralizacji, tworząc sól i wodę. Woda powstaje z połączenia H⁺jony z kwasu i OH^-jony z bazy. Silne kwasy oraz mocne podstawy całkowicie dysocjować, więc reakcja daje roztwór o neutralnym pH (pH = 7). Z powodu kompletnej dysocjacja silnych kwasów i zasad, jeśli podano stężenie kwasu lub zasady, możesz określić objętość lub ilość innej substancji chemicznej wymaganej do jej zneutralizowania. Ten przykładowy problem wyjaśnia, jak określić, ile kwasu potrzeba do zneutralizowania znanej objętości i stężenia zasady.

Kluczowe wnioski: neutralizacja kwasowo-zasadowa

• Rozwiązanie problemu chemicznego, w którym mocny kwas neutralizuje mocną zasadę, jest proste, ponieważ zarówno kwas, jak i zasada całkowicie się dysocjują.
• W przeciwieństwie do tego, neutralizacja z udziałem słabego kwasu i/lub słabej zasady wymaga znajomości i stosowania stałej dysocjacji.
• Neutralizacja następuje w punkcie, w którym liczba moli H⁺równa się liczbie moli OH^-.

Przegląd reakcji neutralizacji

Neutralizacja polega na dysocjacji kwasu i zasady. Dysocjacja ma miejsce, gdy kwas lub zasada rozpada się na jony składowe. Jony biorące udział w reakcji neutralizacji to H⁺z kwasu i OH^-od podstawy. Ogólna forma reakcji to:

kwas + zasada → sól + woda
AH + B → A + BH

Na przykład, gdy kwas solny (HCl) reaguje z wodorotlenkiem sodu (NaOH), powstaje sól kuchenna lub chlorek sodu (NaCl) i woda:

HCl + NaOH → NaCl + H_dwaO

Neutralizacja wymaga równych ilości H+ i OH-. Tak więc znajomość objętości i stężenia kwasu lub zasady pozwala znaleźć objętość i stężenie jego partnera w reakcji.

Rozwiązywanie problemu neutralizacji kwasowo-zasadowej

Jaka objętość 0,075 M HCl jest potrzebna do zneutralizowania 100 mililitrów 0,01 M Ca(OH)_dwarozwiązanie?

HCl jest silnym kwasem i całkowicie dysocjuje w wodzie do H⁺i Cl^-. Na każdy mol HCl przypadnie jeden mol H⁺. Ponieważ stężenie HCl wynosi 0,075 M, stężenie H⁺wyniesie 0,075 mln.

Ca(OH)_dwajest silną zasadą i całkowicie dysocjuje w wodzie do Ca²⁺i OH^-. Na każdy mol Ca(OH)_dwatam będzie dwa krety z OH^-. Stężenie Ca(OH)_dwawynosi 0,01 M, więc [OH^-] wyniesie 0,02 mln.

Tak więc roztwór zostanie zneutralizowany, gdy liczba moli H⁺równa się liczbie moli OH^-.

Krok 1: Oblicz liczba moli z OH^-.
• Molarność = mole/objętość
• mole = Molarność x Objętość
• moli OH^-= 0,02 M/100 mililitrów
• moli OH^-= 0,02 M/0,1 litra
• moli OH^-= 0,002 moli
Krok 2: Oblicz potrzebną objętość HCl
• Molarność = mole/objętość
• Objętość = mole/Molarność
• Objętość = mole H⁺/0,075 Molarność
• pieprzyki H⁺= mole OH^-
• Objętość = 0,002 mola/0,075 Molarność
• Objętość = 0,0267 litra
• Objętość = 26,7 mililitrów HCl

Wykonywanie obliczeń

Do zobojętnienia 100 ml roztworu 0,01 Molarity Ca(OH)2 potrzebne jest 26,7 mililitrów 0,075 M HCl.

Najczęstszym błędem popełnianym przez ludzi podczas wykonywania tych obliczeń jest nieuwzględnianie liczby moli jony powstają, gdy kwas lub zasada dysocjuje. Łatwo to zrozumieć: podczas dysocjacji kwasu solnego powstaje tylko jeden mol jonów wodorowych, ale też łatwo zapomnieć, że nie jest to stosunek 1:1 do liczby moli wodorotlenku uwalnianego przez wodorotlenek wapnia (lub inne zasady z dwu- lub trójwartościowymi kationami ).

Innym częstym błędem jest prosty błąd matematyczny. Upewnij się, że przelicz mililitry roztworu na litry kiedy obliczysz molarność swojego roztworu!

Źródła

• Skoog, DA; Zachód, DM; Holler, JF; Crouch, S.R. (2004). Podstawy chemii analitycznej (wyd. 8). Thomson Brooks/Cole. ISBN 0-03-035523-0.
• Snoeyink, V.L.; Jenkins, D. (1980). Chemia wodna: równowaga chemiczna i wskaźniki w wodach naturalnych . Nowy Jork: Wiley. ISBN 0-471-51185-4.
• Bęben, Aleksander; Usta, Lauri; plaża Kaljur, Ivari; Koppel, Ilmar A.; Leito, Ivo (2016). „Kwasowość silnych kwasów w wodzie i dimetylosulfotlenku”. Dziennik Chemii Fizycznej A . 120 (20): 3663–3669. doi:10.1021/acs.jpca.6b02253
• Zumdahl, Steven S. (2009). Zasady chemiczne (wyd. 6). Nowy Jork: Houghton Mifflin Company.