Títrun salatsósu: þynningarpáttur, jafngildispunktur og kerfisvillur
Nemandi í efnafræði 403 á að ákvarða ediksýruinnihald salatsósu. Hann þynnti 10,00 mL af sósunni í 100,0 mL með eimuðu vatni og títraði síðan 25,00 mL af þynntu lausninni með 0,1000 M NaOH. Meðaltal þriggja títrunar var 21,35 mL og vísirinn fenólftalein. Hann reiknaði n(NaOH) = 2,135 mmól og c(ediksýru) = 0,0854 M í títruðu lausninni og skrifaði í skýrsluna: „Sósan inniheldur 0,51% ediksýru, sem passar við létta sósuna.“ Eðlismassi sósunnar er 1,02 g/mL og mólmassi ediksýru 60,05 g/mól; Ka ediksýru er 1,8·10⁻⁵. Kennarinn verður einnig að meta hvort vísirinn hafi verið réttur og hvaða kerfisvillur geti hafa haft áhrif á niðurstöðuna.
1. Finnirðu villu í útreikningnum? Reiknið rétta styrkinn og massahlutfall og metið hvort niðurstaðan sé raunhæf.
Read the worked answer
Villan er að þynningin er látin liggja á milli liða. Styrkur í títruðu lausn er 2,135 mmól / 25,00 mL = 0,0854 M, sem er rétt, en sýnið var þynnt tífalt (10,00 mL í 100,0 mL). Styrkur í upprunalegu sósunni er því 0,0854 M × 10 = 0,854 M. Massi ediksýru í einum lítra er 0,854 mól × 60,05 g/mól = 51,3 g. Einn líti af sósunni vegur 1,02 g/mL × 1.000 mL = 1.020 g, svo massahlutfallið er 51,3/1.020 = 5,03%. Nemandinn fékk 0,51%, sem er nákvæmlega tíundi hluti réttu niðurstöðunnar; það staðfestir að þynningarpátturinn vantar. Niðurstaðan 5,0% er í samræmi við venjulega salatsósu, en 0,51% væri nánast vatn, svo sanngirnispróf á stærðargráðu hefði einnig palað villuna.
2. Hvert er pH við jafngildispunkt og var fenólftalein réttur vísir? Sýnið útreikninginn.
Read the worked answer
Við jafngildispunkt er öll ediksýran komin í asetat. Efnið er 2,135 mmól í heildarrúmmáli 25,00 + 21,35 = 46,35 mL, það er c = 0,0461 M. Asetat er veikur basi: Kb = Kw/Ka = 1,0·10⁻¹⁴/1,8·10⁻⁵ = 5,6·10⁻¹⁰. Þá er [OH⁻] = √(Kb·c) = √(5,6·10⁻¹⁰ × 0,0461) = 5,1·10⁻⁶ M, pOH = 5,29 og pH = 8,71. Fenólftalein er því réttur vísir, því litabreyting þess er á bilinu um 8,2–10,0 og jafngildispunkturinn liggur þar inni. Metýlappelsínugult (3,1–4,4) myndi breytast þegar stór hluti sýrunnar er ótítraður og gefa of litla títrun. Athugið að jafngildispunktur sterkrar sýru og sterkra basa væri við pH 7, en hér ræður veiki basinn sem myndast; þess vegna má ekki miða við hlutleysi.
3. Nefnið tvær kerfisvillur sem gætu hækkað niðurstöðuna og tvær sem gætu lækkað hana, og skýrið hvers vegna óvissa í lestri búrettu skýrir ekki tífalt frávik.
Read the worked answer
Kerfisvillur færa niðurstöðuna alltaf í sömu átt. Hækkandi: ef búrettan er skoluð með eimuðu vatni en ekki NaOH-lausninni þynnist títurinn, þarf meira rúmmál og styrkurinn reiknast of hár; ef títrað er fram yfir endapunkt eykst rúmmálið og niðurstaðan verður of há; ef Erlenmeyer-flaskan er skoluð með þynntu sýninu í stað vatns bætist sýra við og niðurstaðan verður of há. Lækkandi: ef 25,00 mL pípetta skilar minna en 25,00 mL fæst minni títrun og niðurstaðan of lág; ef vísirinn breytist of snemma (t.d. of lítill dropi eða rangur vísir) verður títrunin of lítil. Óvissa í lestri búrettu er um ±0,05 mL á mælingu, sem er innan við 0,3% af 21,35 mL, og jafnast að hluta út í meðaltali þriggja mælinga; hún getur ekki skýrt tífalt frávik. Rétt er því að endurtaka mælinguna með skolaðri búrettu og nota hvíta bakgrunn til að sjá litinn betur.