<html xmlns:v="urn:schemas-microsoft-com:vml" xmlns:o="urn:schemas-microsoft-com:office:office" xmlns:w="urn:schemas-microsoft-com:office:word" xmlns:m="http://schemas.microsoft.com/office/2004/12/omml" xmlns="http://www.w3.org/TR/REC-html40">
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=us-ascii">
<meta name="Generator" content="Microsoft Word 15 (filtered medium)">
<style><!--
/* Font Definitions */
@font-face
        {font-family:"Cambria Math";
        panose-1:2 4 5 3 5 4 6 3 2 4;}
@font-face
        {font-family:Calibri;
        panose-1:2 15 5 2 2 2 4 3 2 4;}
/* Style Definitions */
p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal
        {margin:0in;
        font-size:11.0pt;
        font-family:"Calibri",sans-serif;}
span.EmailStyle17
        {mso-style-type:personal-compose;
        font-family:"Arial",sans-serif;
        color:windowtext;}
.MsoChpDefault
        {mso-style-type:export-only;
        font-family:"Calibri",sans-serif;}
.MsoPapDefault
        {mso-style-type:export-only;
        mso-margin-top-alt:auto;
        mso-margin-bottom-alt:auto;}
@page WordSection1
        {size:8.5in 11.0in;
        margin:1.0in 1.0in 1.0in 1.0in;}
div.WordSection1
        {page:WordSection1;}
--></style><!--[if gte mso 9]><xml>
<o:shapedefaults v:ext="edit" spidmax="1026" />
</xml><![endif]--><!--[if gte mso 9]><xml>
<o:shapelayout v:ext="edit">
<o:idmap v:ext="edit" data="1" />
</o:shapelayout></xml><![endif]-->
</head>
<body lang="EN-US" link="#0563C1" vlink="#954F72" style="word-wrap:break-word">
<div class="WordSection1">
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New"">I often get questions about two very similar equations you’ve<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New"">seen in class, M2*V2=M1*V2 and Ma*Va=Mb*V.  They look similar<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New"">but are different and that difference is important.<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New""><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New"">In Chem 1210 (or the equivalent) you learned about dilution and
<br>
using the eqn. for dilution,  M2*V2 = M1* V1. <br>
<br>
Last week we discussed acid-base titrations and the fact at the <br>
equivalence pt. of a titration the moles of acid equals the moles <br>
of base.  Technically, this is only true for monoprotic acids and <br>
monobasic bases (contribute 1 OH-).  More generally, it's the<br>
moles of H+ equals the moles of OH- at the eq. pt. (which will be <br>
the same as moles of acid = moles of base for a monoprotic <br>
acid reacting with a monobasic base or when titrating a <br>
polyprotic acid to the first eq. pt. with a monobasic base).<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New"">We saw that based on  this we have an eqn that looks similar to<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New"">the one above, <br>
<br>
    Ma*Va = Mb*Vb. <br>
<br>
While the two eqns look the same they are <b>NOT</b>.  There are <br>
different meanings for the M and V. <br>
<br>
For dilution, M2*V2 = M1* V1, <br>
<br>
    M1 = initial molarity of solute in solution <br>
    V1 = initial volume of the solution <br>
    M2 = final molarity of solute after dilution <br>
    V2 = final TOTAL volume of the new solution <br>
<br>
Remember, it's not dilution only when water is added.  If one <br>
solution is added to another (like the BAR exp) the molarity of <br>
everything changes (the final molarities of everything are decreased). <br>
<br>
At the eq. pt. in an acid-base titration,<br>
<br>
    moles acid = moles base<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New""><br>
        Ma*Va    =    Mb*Vb, <br>
<br>
    Ma = molarity of the acid (technically the H+) <br>
    Va = volume of the acid solution <br>
    Mb = molarity of the base (technically the OH-) <br>
    Vb = volume of the base solution <br>
<br>
Note, neither volume is total volume of the solution resulting <br>
from mixing the acid and base solutions during the titration. <br>
This eqn can be used to determine the volume of base needed <br>
to reach the eq. pt. when an acid (strong or weak) is titrated <br>
by a base (the titrant).  In this case Ma & Va are for the acid<br>
being titrated and the Mb & Vb are for the base titrant.  It can<br>
also be used to determine the volume of acid needed to reach<br>
the eq. pt. when a base (strong or weak) is titrated by an acid<br>
(the titrant).  In this case Mb & Vb are for the base being<br>
titrated and the Ma & Va are for the acid titrant.  <br>
<br>
Understanding the difference is important. If you do, you know<br>
when to use which (i.e. is it a dilution problem or acid-base<br>
neutralization problem).  A lot of people don't like to use the<br>
Ma*Va = Mb*Vb equation for neutralization problems and titrations.<br>
If you understand it, how to use it and when to use it you should<br>
be fine. <br>
<br>
Also, for a polyprotic acid you have to be careful with this eqn.  It <br>
can be used to determine the volume of titrant required to reach each <br>
eq. pt.  The volume of titrant required to reach the second eq. pt. will <br>
be the same as the volume to reach the first eq. pt.  This is true for <br>
each eq. pt.  If you want to determine the volume of base to completely <br>
neutralize a polyprotic acid (react with all the acidic protons) you can <br>
think of what I just said and use that.  Alternatively, you could keep in <br>
mind for complete neutralization of an acid the Ma is the molarity of the <br>
H+.  The Mb is the molarity of the OH-.  This would allow one to <br>
use the Ma*Va=Mb*Vb eqn for complete neutralization.  For example, <br>
to completely neutralize H2SO4 with NaOH it will take 2 moles of NaOH <br>
for every one mole of H2SO4 because there are 2 protons in the H2SO4 <br>
which have to react.  The neutralization reaction is, <br>
<br>
    H2SO4   +   2 NaOH  --->   2 Na<sup>+</sup>   +   SO4<sup>^2- </sup>  + 2 H2O
<br>
<br>
You can use this eqn to determine the volume of NaOH it would take to <br>
get to the 2nd eq. pt. by doing a stoichiometry problem or you could use <br>
the MaVa = MbVb eqn with making sure the Ma is the conc. of H+. <br>
For example, lets say you are titrating 30 mL of 0.10 M H2SO4 with 0.15 M <br>
NaOH to the 2nd eq. pt. (complete neutralization).  You need to find the <br>
volume of NaOH it will take to get to the 2nd eq. pt. Lets do it both ways <br>
as described above. <br>
<br>
Using the neutralization eqn and stoichiometry: <br>
<br>
                            0.10 mol H2SO4      2 mol NaOH      1 L NaOH soln <br>
? L NaOH = 0.030 L H2SO4 x ----------------- x ------------- x --------------- <br>
                            1 L H2SO4 soln      1 mol H2SO4     0.15 mol NaOH<br>
<br>
                 =  0.040 L NaOH soln   (40 mL) <br>
<br>
        (it takes 20 mL to get to the first eq. pt. and another 20 mL to <br>
          get to the 2nd eq. pt.) <br>
<br>
<br>
Using the Ma*Va=Mb*Vb eqn for Ma you need to account for the fact <br>
there are 2 H+ ions in H2SO4 which will ultimately react, <br>
<br>
        Ma = 2(0.10 M) = 0.20 M in H+ ions <br>
<br>
even though in solution they don't both come off completely, in the <br>
titration they both react completely with the strong base to get to<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New"">the 2nd eq. pt. <br>
<br>
        Ma * Va = Mb * Vb <br>
<br>
    Vb = (Ma * Va)/Mb = {(0.20 M H+)(30 mL)}/(0.15 M OH-) = 40 mL <br>
<br>
You get the same answer. <br>
<br>
If only going to the first eq. pt. you would use Ma = 0.10 M <br>
because only the first proton is reacting and the Vb would be <br>
20 mL (and it takes another 20 mL to get to the 2nd eq. pt., i.e. <br>
react with the 2nd proton). <br>
<br>
When using this Ma * Va = Mb * Vb eqn for a strong or weak acid<br>
being titrated by a strong base the Ma and Va are for the acid being<br>
titrated and the Mb and Vb are for the strong base used as the titrant.<br>
Sometimes people think the Mb and Vb are for the conjugate base of<br>
the acid (particularly when it's a weak acid) that's being titrated.<br>
<br>
For a strong or weak base being titrated by a strong acid the Mb and<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:"Courier New"">Vb would be for the base being titrated and the Ma and Va are for the<br>
strong acid used as the titrant. <br>
<br>
For titrations we are generally using this eqn to determine the <br>
volume of titrant needed to reach the eq. pt.  When you know where <br>
the eq. pt. is (in terms of the volume of titrant required to reach <br>
it) determining other things (pH at various points) becomes much <br>
easier.  For instance if you know it takes 30 mL to reach the <br>
eq. pt. in a WA-SB titration then if you want to know the pH at <br>
15 mL you know this is halfway to the eq. pt. and thus pH = pKa. <br>
You also know at the eq. pt. what reaction is taking place (hydrolysis,<br>
a salt soln problem). In the case of a WA-SB titration it would be the <br>
hydrolysis rxn for the conj. base of the WA and thus the soln should <br>
be basic and you need the total volume of solution in order to <br>
calculate the concentration of this weak base (i.e. you need the <br>
volume of SB required to reach the eq. pt. so you can add it to the <br>
volume of WA you started with to get the total volume).  In the case <br>
of a WB-SA titration it would be the hydrolysis rxn for the conj. acid <br>
of the WB and thus the soln should be acidic and you need the total <br>
volume of solution in order to calculate the concentration of this <br>
weak acid at the eq. pt. <br>
<br>
Hopefully this makes sense, particularly if you've been in lecture. <br>
I've gone over titrations more than once in lecture at this point so <br>
with a little work things shouldn't be too bad. <br>
<br>
Dr. Zellmer <o:p></o:p></span></p>
</div>
</body>
</html>