Příklad 5.180 Tabulky Výsledek Poradit Řešení příkladu
Množství 10 ml 0,1 molární kyseliny citronové bylo titrováno roztokem 0,1M-NaOH. Jaké pH bude mít roztok po přídavku 8 ml, 10 ml, 15 ml, 20 ml, 28 ml a 30 ml titrantu? Uvažujte také vliv iontové síly roztoku!

Řešení

Kyselina citronová je trojsytná, její disociační konstanty jsou následující:
    pK1 = 3,128   K1 = 7,447·10-4;     pK2 = 4,761   K2 = 1,734·10-5;     pK3 = 6,396   K3 = 4,018·10-7
a) Přídavek 8 ml 0,1M-NaOH k 10 ml 0,1M-H3A (celkový objem je 18 ml):
    [H2A–] = 8·0,1 / 18 = 0,0444 mmol·ml-1 = mol·l-1
    [H3A] = (10-8)·0,1 / 18 = 0,0111mmol·ml-1 = mol·l-1
     Podle (76): pH = 3,128 + log(0,0444 / 0,0111) = 3,73
     Vliv iontové síly roztoku: I = 0,0444
    pH = (3,128 – 0,174) + log (0,0444 / 0,0111) = 3,56
b) Přídavek 10 ml 0,1M-NaOH (celkový objem je 20 ml):
    n(NaOH) = n(H3A) = 1 mmol v roztoku je pouze amfolyt H2A–
    c(H2A–) = 1/20 = 0,05 mmol·ml-1
     Protože číselný rozdíl mezi c(H2A–) a K1 je větší než 2 řády, lze k výpočtu acidity použít jednoduchého vztahu (73):
    pH = 1/2 · (3,128 + 4,761) = 3,94
     Iontovou sílu roztoku tvoří dihydrogencitran sodný: I = 0,05
    pH = 1/2 · [(3,128 – 0,183) + (4,761 – 2·0,183)] = 3,67
c) Přídavek 15 ml 0,1M-NaOH (celkový objem je 25 ml):
    [HA2–] = 5·0,1 / 25 = 0,02 mmol·ml-1
    [H2A–] = (10 – 5)·0,1 / 25 = 0,02 mmol·ml-1
     Protože koncentrace obou složek jsou stejné, bude podle (76): pH = pK2 = 4,76
     Iontovou sílu roztoku budou tvořit ionty Na+, H2A– a HA2–
     Podle (7): I = 1/2 · (0,06 + 0,02 + 0,02·22) = 0,08
    pH = 4,761 – 2·0,220 = 4,32
d) Přídavek 20 ml 0,1M-NaOH (celkový objem je 30 ml):
    n(NaOH) = 2 mmol, n(H2A) = 1 mmol n(NaOH) = n(H2A)·2
     Roztok tedy obsahuje pouze amfolyt HA2– a aciditu zjistíme podle (73):
    pH = 1/2 · (pK2 + pK3) = (4,761 + 6,396) = 5,58
     Iontovou sílu roztoku (I = 0,1) budou tvořit ionty Na+ a HA2–:
    c(HA2–) = 10·0,1 / 30 = 0,0333 mmol·ml-1
    c(Na+) = 20·0,1 / 30 = 0,0667 mmol·ml-1

     pH = 1/2 · [(4,761 – 2·0,240) + (6,396 – 3·0,240)] = 4,98

e) Přídavek 28 ml 0,1M-NaOH (celkový objem je 38 ml):
    [A3–] = 8·0,1 / 38 = 0,02105 mmol·ml-1
    [HA2–] = (10 – 8)·0,1 / 38 = 5,263·10–3 mmol·ml-1
     Acidita dvousložkové soustavy je určena vztahem (76):
    pH = 6,396 + log (0,02105 / 5,263·10-3) = 6,998 ≈ 7,00
     Iontovou sílu roztoku tvoří ionty Na+, HA2– a A3–:
    I = 1/2 · (0,0737 + 5,263·10–3·22 + 0,02105·32) = 0,142
     pH = (6,396 – 3·0,274) + log (0,02105 / 5,263·10-3) = 6,177 ≈ 6,18

f) Přídavek 30 ml 0,1M-NaOH (celkový objem je 40 ml):

    n(NaOH) = 3 mmol, n(H2A) = 1 mmol n(NaOH) = n(H2A)·3
     Roztok tedy obsahuje pouze anion A3– a aciditu zjistíme podle (55):
    [A3–] = 10·0,1 / 40 = 1/40 = 0,025 mmol·ml-1
    pH = 1/2 · (14 + 6,396 + log 0,025) = 9,397 ≈ 9,40
     Iontovou sílu roztoku určuje citran sodný: I = 0,150

     pH = 1/2 · [(14 – 0,279) + (6,396 – 3·0,279) + log 0,025] = 8,839 ≈ 8,84

Zpět