Cara mengira kepekatan asid melalui pentitratan

Soalan SPM yang sangat lazim memberi anda asid yang kepekatannya tidak diketahui dan satu alkali piawai, kemudian meminta anda mencari sepekat mana asid itu. Ini bukan soalan hafalan, ia satu prosedur yang tetap. Sebaik sahaja anda boleh mentitrat asid terhadap bes berkepekatan diketahui, mengira mol dan menerapkan nisbah mol, kepekatan itu terbit setiap kali. Panduan daripada asid, bes dan garam ini menunjukkan caranya, dengan dua contoh penyelesaian.

Mengapa alkali piawai ialah kuncinya

Anda tidak boleh mencari kepekatan asid itu bersendirian, anda perlukan rujukan. Rujukan itu ialah larutan piawai: larutan yang kepekatannya sudah anda ketahui dengan tepat, biasanya alkali kuat seperti natrium hidroksida yang disediakan dengan teliti dalam kelalang volumetrik. Jika anda belum menemuinya, eksperimen menyediakan larutan piawai menunjukkan cara ia dibuat. Kerana anda tahu kepekatan larutan piawai dan boleh menyukat kedua-dua isi padu, anda boleh mengira asid itu secara songsang.

Dua hubungan yang anda gunakan

• Bilangan mol dalam larutan: mol = MV ÷ 1000, dengan M ialah kepekatan dalam mol dm⁻³ dan V ialah isi padu dalam cm³. Angka 1000 menukar cm³ kepada dm³.
• Nisbah mol daripada persamaan seimbang memberitahu anda berapa mol asid bertindak balas dengan setiap mol alkali. Untuk asid monoprotik ia 1:1; untuk asid diprotik seperti asid sulfurik ia 1:2.

Segala di bawah hanyalah dua idea ini digunakan dengan teliti.

Kaedah langkah demi langkah

1. Pipet isi padu tetap asid (biasanya 25.0 cm³) ke dalam kelalang kon dan tambah penunjuk yang sesuai.
2. Titrat terhadap alkali piawai di dalam buret sehingga penunjuk baru bertukar warna, takat akhir.
3. Cari purata titratan menggunakan hanya bacaan yang sepadan (dalam lingkungan 0.10 cm³ antara satu sama lain); abaikan titratan kasar.
4. Tulis persamaan seimbang untuk menetapkan nisbah mol.
5. Kira mol alkali yang digunakan, dengan mol = MV ÷ 1000.
6. Terapkan nisbah mol untuk mendapatkan mol asid.
7. Bahagi dengan isi padu asid untuk mendapatkan kepekatan asid: M = mol × 1000 ÷ V.

Contoh penyelesaian 1: asid monoprotik

25.0 cm³ asid nitrik cair yang kepekatannya tidak diketahui dineutralkan oleh 22.5 cm³ natrium hidroksida 0.200 mol dm⁻³. Cari kepekatan asid itu.

• Persamaan seimbang: HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O. Nisbah mol asid kepada alkali ialah 1:1.
• Mol NaOH = 0.200 × 22.5 ÷ 1000 = 0.00450 mol.
• Nisbah mol 1:1, jadi mol HNO₃ = 0.00450 mol.
• Kepekatan HNO₃ = 0.00450 × 1000 ÷ 25.0 = 0.180 mol dm⁻³.

Jika soalan mahukan gram per desimeter padu, darabkan dengan jisim molar. Bagi HNO₃ itu ialah 1 + 14 + (16 × 3) = 63 g mol⁻¹, jadi 0.180 × 63 = 11.34 g dm⁻³.

Contoh penyelesaian 2: asid diprotik

Di sinilah markah hilang. 25.0 cm³ asid sulfurik yang kepekatannya tidak diketahui dineutralkan oleh 30.0 cm³ natrium hidroksida 0.100 mol dm⁻³. Cari kepekatan asid itu.

• Persamaan seimbang: H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O. Nisbah mol asid kepada alkali ialah 1:2.
• Mol NaOH = 0.100 × 30.0 ÷ 1000 = 0.00300 mol.
• Daripada nisbah, mol H₂SO₄ = 0.00300 ÷ 2 = 0.00150 mol.
• Kepekatan H₂SO₄ = 0.00150 × 1000 ÷ 25.0 = 0.0600 mol dm⁻³.

Satu langkah yang menjebak pelajar ialah membahagi dengan 2. Asid sulfurik menghasilkan dua mol ion hidrogen bagi setiap mol asid, jadi ia memerlukan dua kali ganda alkali. Lupakan nisbah itu dan anda menggandakan jawapan. Menulis persamaan seimbang dahulu memastikan nisbah itu sentiasa di depan mata.

Memilih penunjuk

Bagi asid kuat yang dineutralkan oleh alkali kuat, kedua-dua contoh di atas, sama ada metil jingga atau fenolftalein boleh digunakan, kerana pH berubah tajam melalui julat kedua-duanya pada takat akhir. Jika asid lemah seperti asid etanoik terlibat, fenolftalein ialah pilihan yang lebih selamat. Penunjuk tidak mengubah pengiraan; ia hanya memberitahu anda bila hendak berhenti.

Kesilapan lazim yang perlu dielakkan

• Mengambil purata titratan kasar bersama titratan tepat, gunakan hanya bacaan sepadan.
• Melupakan nisbah mol bagi asid diprotik seperti H₂SO₄ (1:2 terhadap NaOH).
• Menukar isi padu semasa menyusun semula, sehingga isi padu asid berpasangan dengan kepekatan alkali.
• Terlupa membahagi dengan 1000 dan mencampakkan jawapan tersasar seribu kali ganda.
• Membundarkan di pertengahan jalan, bukannya menyimpan angka tambahan sehingga baris akhir.

Latih corak itu sehingga automatik

Mencari kepekatan asid ialah satu rutin yang diulang: purata titratan, persamaan seimbang, mol alkali, nisbah mol, kepekatan asid. Anda boleh menyemak kiraan anda terhadap kaedah pengiraan pentitratan bila-bila anda ragu. Latihnya pada soalan Kertas 2 sebenar sehingga anda tidak lagi perlu memikirkan urutannya. Jika nisbah mol atau penukaran unit terus menjebak anda, itu perkara yang cepat dibetulkan bersama guru, kelas satu-ke-satu dalam talian kami berjalan dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, dengan percubaan satu jam berbayar, dan kami melatih pentitratan terhadap soalan tahun lepas sehingga ini menjadi antara markah paling selamat anda.