Titrasyon, Tampon ve Tuz Çözeltileri

Alttaki kapta (erlen) asit var: HCl. Üstteki ince, bölmeli cam borudan (büret) damla damla baz ekleniyor: NaOH. Asit ile baz karşılaşınca birbirlerinin etkisini giderir.

Asidin $\text{H}_3\text{O}^+$ iyonuna bazın $\text{OH}^-$ iyonu çarpınca proton geçer ve iki su molekülü oluşur. Buna nötrleşme denir. $\text{Na}^+$ ve $\text{Cl}^-$ değişmeden dolaşır: seyirci iyonlar.

Erlende birkaç damla fenolftalein var: asitte ve nötrde renksiz, bazda pembe bir boya (indikatör). Asit bitince gelen ilk fazla $\text{OH}^-$ çözeltiyi tek damlada pembeleştirir.

Nötrleşmede asidin anyonu ile bazın katyonu tuz oluşturur. Üç beher de $0{,}1$ M tuz çözeltisi; pH metreler NaCl'de $7$, $\text{NH}_4\text{Cl}$'de $7$'den küçük, $\text{CH}_3\text{COONa}$'da $7$'den büyük okuyor.

$\text{NH}_4^+$ zayıf baz $\text{NH}_3$'ten gelir: suya proton verir, $\text{H}_3\text{O}^+$ oluşur (kehribar hale). $\text{Cl}^-$ kuvvetli asidin anyonudur, etkisizdir. Bu yüzden çözelti asidiktir.

Asetat iyonu zayıf asetik asitten gelir: sudan proton alır, $\text{OH}^-$ oluşur (camgöbeği hale). $\text{Na}^+$ etkisizdir. Kural: tuzun karakterini zayıf olanın iyonu belirler.

Statife kıskaçla tutturulmuş bölmeli büret, altında musluk, beyaz zemin üstünde erlen. Büretteki çözeltinin derişimi bilinir (standart çözelti); erlendekinin derişimi aranır. Bu yönteme titrasyon denir.

Büretin sıfırı üsttedir; sıvı azaldıkça okuma büyür. Başta $2{,}00$ mL, renk kalıcı dönünce $27{,}05$ mL okunuyor. Harcanan hacim ikisinin farkıdır: $25{,}05$ mL.

Turuncu pullar erlendeki asidin $\text{H}^+$ molü, camgöbeği pullar büretten gelen $\text{OH}^-$ molü (pul başına $10^{-4}$ mol). İki yığın eşitlendiği an eşdeğerlik noktasıdır; bir damla sonra indikatör döner (dönüm noktası).

Eşdeğerlikte asidin verdiği $\text{H}^+$ molü bazın verdiği $\text{OH}^-$ molüne eşittir. $a$ ve $b$ birim başına verilen $\text{H}^+$ ve $\text{OH}^-$ sayısıdır (HCl ve NaOH için $1$).

Her damladan sonra pH ölçülür ve eklenen hacme karşı çizilir: titrasyon eğrisi. $25$ mL $0{,}1$ M HCl'nin eğrisi uzun süre yavaş yükselir; eşdeğerlikte ($25$ mL, pH $7$) birkaç damlada dikleşir.

Eşdeğerlikten $0{,}05$ mL önce pH $4$, $0{,}05$ mL sonra pH $10$: iki damla pH'yi altı birim değiştirir. Bu sıçrama üç indikatörün dönüşüm aralığını da kapsar.

Tampon zayıf asit ile konjuge bazını birlikte içerir: $\text{CH}_3\text{COOH}$ ve $\text{CH}_3\text{COO}^-$. Aynı HCl damlası suyun pH'sini $7$'den $2$'ye düşürür; tamponda asetat $\text{H}^+$'yı yakalar, pH yalnız $4{,}74$'ten $4{,}66$'ya iner.

Aynı derişimde $\text{CH}_3\text{COOH}$ daha yüksek pH'den başlar ve tampon bölgesinde yatık ilerler. Eşdeğerlikte bazik $\text{CH}_3\text{COONa}$ oluşur: pH $8{,}7$. Harcanan NaOH hacmi yine $25$ mL'dir.

Nötrleşme: $\text{H}^+ + \text{OH}^- \to \text{H}_2\text{O}$. Tuzun pH'sini zayıf olanın iyonu belirler. Eşdeğerlikte mol sayıları eşittir ve eğri dikleşir; o andaki pH tuza bağlıdır. Tampon eklenen asit ve bazı tüketir.