Odgovor:

Ovaj zadatak nije lak jer treba naći matematičku zavisnost izmedju pH i dodavanja kiseline…

U praksi…kako bi uradili da naš rastvor na kraju ima pH=12. Jednostavno, koristili bi pH-metar, dodavali kiseline u čašu dok ne dobijemo vrednost 12.

A kako napraviti račun kada sa dodavanjem kiseline menjamo ukupnu zapreminu rastvora ali u isto vreme I količnu H⁺iona?

Za početak, moemo napraviti aproksimaciju da radimo prostu neutralizaciju I da vidimo koliko bi dobili rastvora na kraju da trebamo pH=7.

Na 100cm³ rastvora KOH, koncentracije 0.2 mol/dm³, trebamo 200 cm³ rastvora HCl, koncentracije 0.1 mol/dm³.

Lepo, to nije bilo teško…I šta sad imamo…imamo 300cm³ rastvora čiji je pH=7

Mogli bi uzeti aproksimaciju da naš ukupni rastvor koji ima pH=12, takodje će imati zapreminu 300cm³.

Sad malo razmislimo…kakav je to rastvor koji ima pH=12…Naravno, razmišljamo o  1dm³ rastvora I bez računanja možemo reći da takav rastvor ima koncentraciju OH^- iona 0.01 mol/dm³ (pH=12 je u stvari pOH=2)…I sad zaključujemo da svi ti OH^- ioni potiču od naseg neizreagovanog KOH. Sad zaključujemo, ako takav rastvor u 1000cm³ ima 0.01 mol OH iona onda na 300cm³ bi trebalo da ima, proporcionalno, 0.003 mola OH ili KOH neizreagovanih jer nismo dodali kiseline do potpune neutralizacije.

Ako posmatramo naš početni rastvor KOH…tih 100cm³ rastvora, koncentracije 0.2mol/dm³ , možemo se pitati …koliko tog rastvora treba da bude da se tu nalazi naših 0.003 mola OH neizreagovanih…

Pišemo proporciju:

U 100cm³ KOH rastvora  se nalazi  0.02 mola OH^-

U X cm³ KOH rastvora se nalazi 0.003 mola OH^-

X= 15ml

Znači…uzeli smo da od 100cm³ rastvora KOH ce reagovati sa kiselinom 85cm³, 15 cm³ KOH neće reagovati, a kiseline ćemo potrošiti 170cm³ (nemojmo zaboraviti da je koncentracija kiseline samo 0.1 mol/dm³.)

Ukupna zapremina takvog rastvora će biti 270 cm³ .

Kad bi izračunali pH takvog rastvora dobili bi nekih pH=12.045, a pOH=1.96 (idealno bi bilo pOH=2).

Koncentracija OH^- iona u takvom rastvoru je po računu 0.0111mol/dm³ , a treba da bude 0.01 mol/dm³ …znaci mogli bi da “smanjimo” količinu neizreagovanog KOH za nekih 10%, što će reći 13.5cm³ u odnosu na ranijih 15cm³.

Ako podjemo od te aproksimacije…da ne raguje 13.5 cm³ KOH, reaguje 86.5cm³ KOH I 173 cm³ HCl…znaci ukupna zapremina rastvora bi bila sada 273 cm³

Takva “kombinacija” bi napravila rastvor koji ima 0.00989 mol/dm³ OH^- iona, pa  je pOH=2.0048 ili pH=12.0

Drugi način resavanja je matematicki…dve jednačine sa dve nepoznate (ali pomoći ce nam prvi aproksimativni način…da imamo sliku šta nam treba)

Neka je x broj cm³ KOH rastvora koji nije je reagovao

Neka je y broj molova OH^- iona u tih x cm3  rastvora

Možemo napraviti proporciju:
1000cm³ rastvora na kraju ima 0.01 mol OH^-  (jer je pH=12 tj pOH=2)

[100 + (100-x)*2] cm³ finalnog rastvora   sadrži y molova OH^-

(da objasnim kako smo došli do izraza za finalni rastvor…100cm³ KOH smo imali na poetku, a onda smo dodali dva puta više cm3 HCl od one količine KOH koju smo potrošili jer nam je koncentracija kiseline duplo slabija od baze)

Ta proporcija nam omogučava prvi matematicki izraz….

[100 +(100-x0*2]*0.01 = 1000 * y

Drugi izraz (jednačinu) jeste:

X* 0.2/1000 = y

Sad to rešimo matematički…

X = 13.636 cm³

Y = 0.002727 mol OH^-

Znači, reagovalo je 86.364 cm³ KOH sa dva puta toliko HCl tj 172.728 cm³I neizreagovano je ostalo 13.636 cm3 KOH ….ukupna zapremina rastvora na kraju je …kad to sve saberemo…272.728 cm³

Znači, finalni odgovor je da treba dodati 172.728 cm³ HCl