약염기-강산 중화 적정. 모폴린(Morpholine) 적정 중 용액의 pH

약염기-강산 중화 적정. 모폴린(Morpholine) 적정 중 용액의 pH

 

 

pH 8.00을 만들려면 0.0134 M 모폴린(Morpholine) 52.2 mL에 0.113 M HBr 몇 mL를 가해야 하는가?

 

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0.0134 M 모폴린 용액의 pH를 구하면, (모폴린을 B라 두면)

B(aq) + H2O(l) ⇌ BH+(aq) + OH-(aq)

Kb = {[BH+][OH-]} / [B]

 

모폴린 짝산의 pKa = 8.36

pKb = 14.00 – pKa = 14.00 – 8.36 = 5.64

모폴린의 Kb = 10^-5.64 = 2.29*10^–6

 

Kb = {(x)(x)} / (C-x)

Kb 값이 매우 작으므로, C-x ≒ C 로 가정하면,

2.29*10^–6 = x^2 / 0.0134

x = [(2.29*10^–6)(0.0134)]^(1/2)

= 0.000175 M = [OH-]

(5% 검정: 0.0134 * 0.05 = 0.00067 > 0.000175)

 

pOH = -log[OH-] = -log(0.000175) = 3.76

pH = 14.00 – 3.76 = 10.24

 

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0.0134 M 모폴린 52.2 mL에 들어있는 모폴린의 몰수는

(0.0134 mol/L) * 0.0522 L = 0.0006995 mol

 

용액의 pH가 8.00이므로, pOH를 구하면,

pOH = 14.00 – pH = 14.00 – 8.00 = 6.00

 

약염기-강산 중화 적정에서 중화점 전에서는 완충 용액이 형성되므로,

용액의 pH는 Henderson-Hasselbalch식으로 결정한다.

 

pOH = pKb + log {f / (1-f)}

( f = 중화된 염기의 몰수 / 처음 염기의 몰수 )

 

6.00 = 5.64 + log {f / (1-f)}

log {f / (1-f)} = 6.00 – 5.64 = 0.36

f / (1-f) = 10^0.36 = 2.2909

 

f = 2.2909 – 2.2909f

f + 2.2909f = 2.2909

3.2909f = 2.2909

f = 2.2909 / 3.2909 = 0.69613

 

f = 중화된 염기의 몰수 / 처음 염기의 몰수 = 0.69613

 

중화된 염기의 몰수를 구하면,

? / 0.0006995 mol = 0.69613

? = 0.69613 * 0.0006995 = 0.00048694 mol

 

[중화된 염기의 몰수 = 중화된 산의 몰수]이므로,

산의 몰농도와 몰수로부터 가한 산의 부피를 구하면,

0.113 M = 0.00048694 mol / ? L

? = 0.00048694 mol / 0.113 M = 0.0043092 L = 4.31 mL

 

 

[검산]

0.113 M HBr 4.31 mL에 들어있는 HBr의 몰수

= 0.113 mol/L * 0.0043092 L = 0.00048694 mol

 

0.00048694 mol만큼 염기가 중화될 것이다.

 

f = 중화된 염기의 몰수 / 처음 염기의 몰수

= 0.00048694 mol / 0.0006995 mol

= 0.69613

 

pOH = pKb + log {f / (1-f)}

= 5.64 + log {0.69613 / (1-0.69613)} = 6.00

pH = 14.00 – pOH = 14.00 – 6.00 = 8.00