Standardizacija otopine NaOH koja je stajala otvorena
Pripremljeno je 250,0 cm³ otopine NaOH tako da je odvagano 1,000 g peleta NaOH s deklariranom čistoćom 97,0 % (ostatak je NaCl) i otopljeno u vodi do oznake. Bočica je tjedan dana bila otvorena, pa je dio NaOH reagirao s CO2 iz zraka. Za standardizaciju je odvagano 0,5000 g kalijevog hidrogenftalata (KHP, M=204,22 g mol⁻¹), prethodno osušenog, i utrošeno 25,70 cm³ pripremljene otopine NaOH do promjene boje fenolftaleina. Učenik je izračunao da je pripremio točno 0,1000 mol dm⁻³ otopinu i da je odstupanje samo zbog vlage u KHP-u. Nastavnik traži provjeru: stvarnu koncentraciju, očekivanu koncentraciju iz odvage i čistoće te objašnjenje razlike. Treba uzeti u obzir da KHP s NaOH reagira u omjeru 1:1. Svi volumeni mjereni su pri 25 °C. Fenolftalein mijenja boju oko pH 8,2–10,0.
1. Izračunaj koncentraciju NaOH dobivenu standardizacijom i očekivanu koncentraciju samo na temelju odvage i čistoće. Usporedi ih.
Read the worked answer
n(KHP) = 0,5000 g / 204,22 g mol⁻¹ = 2,448 × 10⁻³ mol. Budući da KHP i NaOH reagiraju u omjeru 1:1, n(NaOH) u alikvotu je 2,448 × 10⁻³ mol. c(NaOH) = 2,448 × 10⁻³ mol / 0,02570 dm³ = 0,09525 mol dm⁻³.
Očekivana masa čistog NaOH u odvagi je 1,000 g × 0,970 = 0,970 g. n(NaOH, očekivano) = 0,970 g / 40,00 g mol⁻¹ = 0,02425 mol. c(očekivano) = 0,02425 mol / 0,2500 dm³ = 0,09700 mol dm⁻³.
Dobivena koncentracija 0,09525 mol dm⁻³ manja je od očekivane 0,09700 mol dm⁻³ za 0,00175 mol dm⁻³, što je oko −1,8 %. U odnosu na ciljanih 0,1000 mol dm⁻³ odstupanje je oko −4,75 %.
2. Objasni zašto je stvarna koncentracija manja od očekivane. Uključi ulogu CO2 i NaCl te objasni zašto vlažni KHP ne bi objasnio smanjenje.
Read the worked answer
CO2 iz zraka reagira s OH⁻: CO2 + 2OH⁻ → CO3²⁻ + H2O. Tako se dio NaOH pretvara u karbonat. Pri titraciji uz fenolftalein karbonat se dovršava samo do hidrogenkarbonata: CO3²⁻ + H⁺ → HCO3⁻. Zato jedan karbonat troši samo jedan H⁺, iako je nastao od dvaju OH⁻. Mjereni alkalitet zato je manji od očekivanog.
NaCl je inertan i ne troši kiselinu; on samo smanjuje maseni udio NaOH, što je već uračunato u očekivanu koncentraciju iz čistoće. Vlažni KHP imao bi manju stvarnu masu KHP u odvagi od 0,5000 g, pa bi izračunati n(KHP) bio prevelik, a time i izračunata koncentracija NaOH prevelika. Vlažni KHP zato ne može objasniti smanjenje; on bi djelovao u suprotnom smjeru.
3. Predloži dvije konkretne mjere za poboljšanje postupka i objasni kako svaka uklanja izvor pogreške.
Read the worked answer
Vodu za pripremu treba prokuhati i ohladiti prije otapanja NaOH kako bi se uklonio otopljeni CO2, a otopinu čuvati u dobro zatvorenoj boci. Time se smanjuje nastanak karbonata i promjena koncentracije tijekom stajanja.
Otopinu NaOH treba standardizirati neposredno prije upotrebe, uz prethodno osušen KHP i brzo vaganje u zatvorenoj posudi. Time se izbjegava da CO2 iz zraka ponovno promijeni alkalitet i da vlažni KHP unese dodatnu pogrešku u izračun.