Nötralleşme ve Titrasyon

Nötrallik ve pH

\(25\degree C\) deki bir sulu çözeltide,

\([H_3O^+]=[OH^-]=1.10^{-7}mol/L\)

Şeklinde ise bu çözelti nötral çözelti olarak adlandırılır. Nötral çözeltilerde de saf sudaki gibi pH=pOH=7 eşitliği vardır.

Sulu çözeltilerde farklı pH değerleri alabilir. Sulu çözeltilerde pH değeri 7 den küçük ise asidik ve pH değeri 7 den büyükse baziktir.

Asit ve baz çözeltileri karıştırıldığında aralarında tepkime gerçekleşir. Bu tepkime nötralleşme tepkimesi olarak adlandırılır.

Nötralleşme olayı \(H_3O^+\) iyonu ile \(OH^-\) iyonu arasında gerçekleşen tepkimedir.

\(\ce{H^+(aq) + OH-(aq) -> H2O(s)}\) Tepkimesi bir nötralleşme tepkimesidir.

Bir çözeltinin asidik, bazik ya da nötr olduğunun anlaşılabilmesi için pH değerine bakılmalıdır. Ancak bazı maddeler ortamın pH değerine göre farklı renkler alır.

pH değerine göre farklı renklere sahip olabilen maddeler indikatör olarak adlandırılır.

En yaygın kullanılan indikatörlerden birisi liken bitkisinden elde edilen turnusoldur. Turnusol asidik ortamda kırmızı, bazik ortamda mavi renk alan bir boyar maddedir.

Titrasyon

Asit ve baz çözeltileri arasında gerçekleşen tepkimeler nötralleşme tepkimesi olarak adlandırılır.

Nötralleşme tepkimelerinin kontrollü bir şekilde gerçekleştirilerek nötralleşme anının tespit edilmesi için yapılan işlem titrasyon olarak adlandırılır.

Titrasyon genellikle, derişimi belirli bir asit veya baz çözeltisi yardımı ile derişimi bilinmeyen bir asit veya baz çözeltisibnin derişiminin indikatör kullanılarak bulunması için yapılan işlemdir.

Asit Çözeltisinin Baz Çözeltisi Ile Titrasyonu

Titrasyon işlemi aşağıdaki gibi yapılır.

Derişimi bilinen standart baz sulu çözeltisi bürete konulur.
Derişimi bilinmeyen asit sulu çözeltisi erlenmayere konulur.
Erlenmayere birkaç damla uygulanan bir indikatör damlatılır ve çözelti indikatörün alması gereken renge boyanmış olur.
Standart çözelti yavaş yavaş erlenmayere eklenir ve nötralleşme tamamlandığı anda indikatör renk değiştirir.
Böyle bir durumda yeni oluşan ortam nötral olur.
\(n_{H^+} = n_{OH^-}\) ise pH = pOH = 7 denilebilir. \((25\degree C)\)

Baz, erlenmayere damlatılmaya devam edilirse pH değeri de 7 den büyük olacak şekilde artmaya devam eder.

Eşdeğerlik noktası asit ve bazın birbirini tükettiği noktadır.

HCl çözeltisine, NaOH çözeltisi eklendikçe pH değeri artmıştır. pH değeri 7 olduğu anda indikatör renk değiştirir ve titrasyon durdurulur.

Asit ve Bazlarda Tesir Değeri

Asit ve bazların tesir değeri, nötralleşme tepkimelerinde birinin diğerine karşı kaç mol kullanılması gerektiğini bulmaya yarayan temel niceliktir.

Nötrleşme tepkimelerinde tam nötrleşme olması için asitten gelen H iyonunun mol sayısının bazdan gelen OH iyonunun mol sayısına eşit olması gereklidir.

\(n_{H^+} = n_{OH^-}\) (Tam nötralleşme şartı)

Bir asidin suya verebildiği \(H^+\) sayısı asidin tesir değerine, bazın suya verebildiği \(OH^-\) sayısı ise bazın tesir değerine eşittir. Bunu anlamak için en basit yol asit ya da bazın formülüne bakmaktır.

\[\ce{HNO3(aq) + NaOH(aq) -> NaNO3(aq) + H2O} \]

\(HNO_3\): 1 H+ vermiştir. HNO3'ün tesir değeri 1 dir.
\(NaOH\): 1 OH- vermiştir. NaOH'ın tesir değeri 1 dir.
1 mol \(HNO_3\) ile 1 mol \(NaOH\) tam nötrleşir.

\[\ce{2H3PO4(aq) + 3Ca(OH)2(aq) -> Ca3(PO4)2(aq) + 6H2O(s)} \]

\(H_3PO_4\): 3H+ vermiştir. H3PO4 asidinin tesir değeri 3 tür.
\(Ca(OH)_2\): 2OH- vermiştir. Ca(OH)2 bazının tesir değeri 2 dir.
2 mol \(H_3PO_4\) ile 3 mol \(Ca(OH)_2\) tam nötrleşir.

Asit ve bazların tesir değerinin kuvveti ile bir ilgisi yoktur.

Kuvvetli Asit - Kuvvetli Baz Titrasyonu

Eşdeğer Miktar: Asidin oluşturduğu H+ iyon sayısı ve bazın oluştrduğu OH- iyon sayısıdır.
Eşdeğerlik Noktası: Asit ve bazın eşdeğer miktarlarının eşit olduğu noktadır. Bu nokta sonlanma noktası olarak da tanımlanabilir.
Dönüm Noktası: Nötralleşme tamamlandığı anda indikatörün renk değiştirdiği andır.

Nötralleşme tamamlandığında asit ve bazın eşdeğer sayısı eşit olmalıdır. Bu değerler aynı zamanda H+ ve OH- iyonllarının mol sayılarının eşit olması anlamına gelir.

\(M_{asit}.V_{asit} = n_{asit}\)
\(M_{baz}.V_{baz} = n_{baz}\)

D, asidin ya da bazın tepkimelerindeki tesir değeri olmak üzere:

\(M_{asit}.V_{asit}.D_{asit} = n_{H^+}\)
\(M_{baz}.V_{baz}.D_{baz} = n_{OH^-}\)

Tepkimenin eşdeğerlik noktasında \(n_{H^+}=n_{OH^-}\) olduğundan şu eşitlik elde edilir.

\[M_{asit}.V_{asit}.D_{asit} = M_{baz}.V_{baz}.D_{baz} \]

Bir nötralleşme tepkimesinde girenler biliniyorsa, tepkime denkleştirilebilir ve tam denklem yazılabilir. Örneğin \(Ca(OH)_2\) ve \(H_3PO_4\) birleşimini ele alalım.

\(Ca(OH)_2\) suya 2 OH iyonu verir. \(H_3PO_4\) ise suya 3 H iyonu verir.

Bu da demek oluyor ki, tepkimenin denkleşebilmesi için 3 \(Ca(OH)_2\) ve 2 \(H_3PO_4\) gerekir.

Bunlar birleştiğinde \(6H_2O\) ve \(Ca_3(PO_4)_2\) tuzu elde edilir.

Kısmi Nötralleşme

Nötralleşme tepkimelerinde asit ya da bazdan bulunan \(H^+\) ve \(OH^-\) iyonlarının mol sayıları eşit değil ise mol sayısı fazla olan madde artar.

Bu durumda artan kısım nötralleşmemiş olduğundan, olay kısmi nötralleşme olarak tanımlanır.

\(n_{H^+} > n_{OH^-}\) ise: H+ iyonunun mol sayısı fazla olduğundan bazın tamamı tükenir ve asitten bir miktar artar. Son durumda ortam asidik olur.
\([H^+] > 10^{-7}M\) ve \(pH < 7\)

Son durumdaki H+ iyonunun derişimi aşağıdaki formül ile bulunur.

\[[H^+] = \frac{n_{H^+}-n_{OH^-}}{V_{toplam}} \]

\(n_{OH^-} > n_{H^+}\) ise: OH- iyonunun mol sayısı fazla olduğundan asidin tamamı tükenir ve bazdan bir miktar artar. Son durumda ortam bazik olur.
\([OH^-] > 10^{-7}M\) ve \(pH > 7\)

Son durumdaki OH- iyonunun derişimi aşağıdaki formül ile bulunur.

\[[OH^-] = \frac{n_{OH^-}-n_{H^+}}{V_{toplam}} \]

Questions

Monoprotik: Bir protonlu, suya bir H+ iyonu veren asit anlamına gelir.
pH 1.0 = \(1.10^{-1}M\) şeklindedir. Asidin 0,1M \((10^{-1})M\) lik çözeltisinde aynı miktarda H+ iyonu olduğuna göre, asidin tamamı iyonlarına ayrışmış demektir ve kuvvetli bir asittir.

pH'tan yola çıkarak bulunan H+ iyon derişimi, Molarite x Tesir değerine (M.D) eşittir.
Soruda direkt olarak iyonlaşan hidrojen derişimi verildiği için tesir değerini (kaç hidrojen verdiğini) formüle eklemememiz gerekir.

\(0,2M.0,4.1\) den kapta 0,08 mol HF vardır.
\(0,4M.0,1.1\) den kapta 0,04 mol KOH vardır.
\(\ce{HF + KOH -> KF + H2O}\) tepkimesi gerçekleşir.
HF ve KOH dan 0,04 er mol harcanır, KOH biter, kapta 0,04 mol HF, 0,04 mol KF ve 0,04 mol H2O kalır.
Kapta HF ve konjuge bazını içeren bir tuz (KF) bulunduğundan bu bir tampon çözeltidir ve asitlik/bazlık değişimine karşı direnç gösterir.