Hvordan nøytralisere en base med en syre

Arindam Ghosh / Getty Images

Når en syre og en base reagerer med hverandre, oppstår en nøytraliseringsreaksjon som danner et salt og vann. Vannet dannes fra kombinasjonen av H⁺ioner fra syren og OH^-ioner fra basen. Sterke syrer og sterke baser fullstendig dissosiere, så reaksjonen gir en løsning med nøytral pH (pH = 7). På grunn av den komplette dissosiasjon av sterke syrer og baser, hvis du får en konsentrasjon av en syre eller base, kan du bestemme volumet eller mengden av det andre kjemikaliet som kreves for å nøytralisere det. Dette eksempelproblemet forklarer hvordan man bestemmer hvor mye syre som trengs for å nøytralisere et kjent volum og konsentrasjon av en base.

Nøkkeltilbud: syre-base nøytralisering

• Å løse et kjemiproblem der en sterk syre nøytraliserer en sterk base er enkelt fordi både syren og basen dissosieres fullstendig.
• Nøytralisering som involverer en svak syre og/eller en svak base krever derimot at du kjenner og bruker dissosiasjonskonstanten.
• Nøytralisering skjer på det punktet hvor antall mol H⁺er lik antall mol OH^-.

Gjennomgang av nøytraliseringsreaksjon

Nøytralisering er avhengig av dissosiasjon av en syre og en base. Dissosiasjon er der syren eller basen brytes inn i sine komponentioner. Ionene som deltar i en nøytraliseringsreaksjon er H⁺fra syren og OH^-fra basen. Den generelle formen for reaksjonen er:

syre + base → salt + vann
AH + B → A + BH

Som et eksempel, når saltsyre (HCl) reagerer med natriumhydroksid (NaOH), produserer den bordsalt eller natriumklorid (NaCl) og vann:

HCl + NaOH → NaCl + H_toO

Nøytralisering krever like mengder H+ og OH-. Så hvis du kjenner volumet og konsentrasjonen til enten syren eller basen, kan du finne volumet og konsentrasjonen til partneren i reaksjonen.

Løse et syre-basenøytraliseringsproblem

Hvilket volum av 0,075 M HCl kreves for å nøytralisere 100 milliliter 0,01 M Ca(OH)_toløsning?

HCl er en sterk syre og vil dissosiere fullstendig i vann til H⁺og Cl^-. For hver mol HCl vil det være én mol H⁺. Siden konsentrasjonen av HCl er 0,075 M, er konsentrasjonen av H⁺vil være 0,075 M.

Ca(OH)_toer en sterk base og vil dissosiere fullstendig i vann til Ca²⁺og OH^-. For hver mol Ca(OH)_todet vil være to føflekker av OH^-. Konsentrasjonen av Ca(OH)_toer 0,01 M så [OH^-] vil være 0,02 M.

Så løsningen vil bli nøytralisert når antall mol H⁺er lik antall mol OH^-.

Trinn 1: Beregn antall føflekker av OH^-.
• Molaritet = mol/volum
• mol = Molaritet x Volum
• mol OH^-= 0,02 M/100 milliliter
• mol OH^-= 0,02 M/0,1 liter
• mol OH^-= 0,002 mol
Trinn 2: Beregn volumet av HCl som trengs
• Molaritet = mol/volum
• Volum = mol/molaritet
• Volum = mol H⁺/0,075 Molaritet
• føflekker H⁺= mol OH^-
• Volum = 0,002 mol/0,075 molaritet
• Volum = 0,0267 liter
• Volum = 26,7 milliliter HCl

Utfører beregningen

26,7 milliliter 0,075 M HCl er nødvendig for å nøytralisere 100 milliliter av 0,01 molaritet Ca(OH)2-løsning.

Den vanligste feilen folk gjør når de utfører denne beregningen er ikke å ta hensyn til antall mol ioner produseres når syren eller basen dissosieres. Det er lett å forstå: bare ett mol hydrogenioner produseres når saltsyre dissosieres, men det er også lett å glemme at det ikke er et 1:1-forhold med antall mol hydroksyd frigjort av kalsiumhydroksid (eller andre baser med toverdige eller treverdige kationer). ).

Den andre vanlige feilen er en enkel matematisk feil. Vær sikker på at du konverter milliliter løsning til liter når du beregner molariteten til løsningen din!

Kilder

• Skoog, D.A; West, D.M.; Holler, J.F.; Crouch, S.R. (2004). Grunnleggende om analytisk kjemi (8. utgave). Thomson Brooks/Cole. ISBN 0-03-035523-0.
• Snoeyink, V.L.; Jenkins, D. (1980). Akvatisk kjemi: Kjemiske likevekter og hastigheter i naturlig vann . New York: Wiley. ISBN 0-471-51185-4.
• Tromme, Alexander; Lipping, Lauri; Kaljur strand, Ivari; Koppel, Ilmar A.; Leito, Ivo (2016). 'Surhet av sterke syrer i vann og dimetylsulfoksid'. Journal of Physical Chemistry A . 120 (20): 3663–3669. doi:10.1021/acs.jpca.6b02253
• Zumdahl, Steven S. (2009). Kjemiske prinsipper (6. utgave). New York: Houghton Mifflin Company.