Ποιο είναι το σημείο ισοτιμίας και για ποιο λόγο;

Το σημείο ισοδυναμίας είναι ένα στο οποίο δύο χημικές ουσίες έχουν αντιδράσει πλήρως. Σε αντιδράσεις με βάση την οξύτητα, αυτό το σημείο δείχνει πότε έχει εξουδετερωθεί ένα πλήρες οξύ ή βάση. Αυτή η έννοια είναι ο καθημερινός ψωμός των τιτλοδοτήσεων ή των ογκομετρικών αξιολογήσεων και καθορίζεται από απλούς μαθηματικούς υπολογισμούς.

Αλλά ποιος είναι ο βαθμός; Πρόκειται για μια διαδικασία κατά την οποία προστίθεται, προσεκτικά, ένας όγκος ενός διαλύματος γνωστής συγκέντρωσης, τιτλοδοτήσεως κλήση, σε ένα διάλυμα της άγνωστης συγκέντρωσης, προκειμένου να ληφθεί η συγκέντρωση του.

Η χρήση ενός δείκτη pH επιτρέπει την γνώση της στιγμής κατά την οποία τελειώνει η τιτλοδότηση. Ο δείκτης προστίθεται στη λύση που τιτλοδοτείται για να γίνει η ποσοτικοποίηση της συγκέντρωσης που θέλετε να γνωρίζετε. Ένας δείκτης όξινης βάσης είναι μια χημική ένωση του οποίου το χρώμα εξαρτάται από τη συγκέντρωση υδρογόνου ή το ρΗ του μέσου.

Ωστόσο, η μετατόπιση χρώματος του δείκτη δείχνει το τελικό σημείο της τιτλοδότησης, αλλά όχι το σημείο ισοδυναμίας. Στην ιδανική περίπτωση, και τα δύο σημεία πρέπει να ταιριάζουν. αλλά στην πραγματικότητα, η αλλαγή χρώματος μπορεί να συμβεί μερικές σταγόνες μετά την ολοκλήρωση της εξουδετέρωσης του οξέος ή της βάσης.

Ευρετήριο

• 1 Ποιο είναι το σημείο ισοδυναμίας;?
  • 1.1 Τέλος
• 2 Σημείο ισοδυναμίας της τιτλοδότησης ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση
• 3 Κακή καμπύλη τιτλοποίησης οξέος - ισχυρή βάση
  • 3.1 Στάδια
  • 3.2 Επιλογή του δείκτη σύμφωνα με το σημείο ισοδυναμίας
• 4 Αναφορές

Ποιο είναι το σημείο ισοδυναμίας?

Μπορείτε να τιτλοδοτήσει ενός διαλύματος ενός οξέος άγνωστης συγκέντρωσης τοποθετούνται σε μία φιάλη, προσθέτοντας αργά ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου γνωστής συγκέντρωσης με τη χρήση ενός προχοΐδα.

Η επιλογή ενός δείκτη πρέπει να είναι τέτοια που αλλάζει χρώμα στο σημείο που έχουν αντιδράσει το ίδιο ποσό των χημικών ισοδυνάμων του διαλύματος τιτλοδότησης και το διάλυμα της άγνωστης συγκέντρωσης.

Αυτό είναι το σημείο ισοδυναμίας, ενώ το σημείο στο οποίο αλλάζει ο δείκτης χρώμα ονομάζεται τελικό σημείο, όπου τελειώνει η τιτλοδότηση.

Τέλος

Ο ιονισμός ή η διάσπαση του δείκτη αντιπροσωπεύεται ως εξής:

HIn + Η₂Ο   <=>  Στο^-      +       H₃Ο⁺

Και ως εκ τούτου έχει μια σταθερή Ka

Ka = [Η₃Ο⁺] [Σε^-] / [HIn]

Η σχέση μεταξύ του μη διαχωρισμένου δείκτη (HIn) και του διαχωρισμένου δείκτη (In^-) καθορίζει το χρώμα του δείκτη.

Η προσθήκη ενός οξέος αυξάνει τη συγκέντρωση του HIn και παράγει το χρώμα 1 του δείκτη. Εν τω μεταξύ, η προσθήκη μιας βάσης ευνοεί την αύξηση της συγκέντρωσης του διαχωρισμένου δείκτη (In^-) (χρώμα 2).

Είναι επιθυμητό το σημείο ισοδυναμίας να συμπίπτει με το τελικό σημείο. Για να γίνει αυτό, επιλέγεται ένας δείκτης με ένα διάστημα αλλαγής χρώματος που περιλαμβάνει το σημείο ισοδυναμίας. Επιπλέον, πρόκειται για τη μείωση κάθε σφάλματος που δημιουργεί διαφορά μεταξύ του σημείου ισοδυναμίας και του τελικού σημείου.

Η τυποποίηση ή η αξιολόγηση μιας λύσης είναι μια διαδικασία στην οποία προσδιορίζεται η ακριβής συγκέντρωση ενός διαλύματος. Είναι μεθοδολογικά ένα βαθμό, αλλά η ακολουθούμενη στρατηγική είναι διαφορετική.

Ένα διάλυμα του πρωτογενούς προτύπου τοποθετείται στη φιάλη και το διάλυμα τιτλοδοτήσεως που τυποποιείται προστίθεται με μία προχοΐδα..

Σημείο ισοδυναμίας της τιτλοδότησης ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση

Τοποθετείται στη φιάλη 100 mL 0.1 Μ HCl και προσθέτοντας σταδιακά, με μια προχοΐδα, ένα διάλυμα NaOH 0,1 Μ, μεταβολές του ρΗ προσδιορίζεται από το διάλυμα υδροχλωρικού οξέος καταγωγής

Αρχικά πριν από την προσθήκη ΝαΟΗ το ρΗ του διαλύματος HCl είναι 1.

Η ισχυρή βάση (NaOH) προστίθεται και το ρΗ αυξάνεται σταδιακά, αλλά εξακολουθεί να είναι ένα όξινο pH, καθώς η περίσσεια οξέος καθορίζει αυτό το pH.

Εάν συνεχίσετε να προσθέτετε ΝaΟΗ, έρχεται ένας χρόνος όταν επιτευχθεί το σημείο ισοδυναμίας, όπου το pH είναι ουδέτερο (pH = 7). Το οξύ έχει αντιδράσει με την βάση που καταναλώνεται, αλλά δεν υπάρχει ακόμη περίσσεια βάσης.

Κυρίως η συγκέντρωση του χλωριούχου νατρίου, το οποίο είναι ένα ουδέτερο άλας (ούτε το Na⁺ ούτε το Cl^- υδρόλυση).

Εάν εξακολουθεί να προστίθεται NaOH, το pH συνεχίζει να αυξάνεται, καθιστώντας πιο βασικό από το σημείο ισοδυναμίας, διότι κυριαρχεί η συγκέντρωση NaOH.

Στην ιδανική περίπτωση η αλλαγή χρώματος του δείκτη θα πρέπει να λάβει χώρα σε pH = 7. αλλά λόγω της απότομης μορφής της καμπύλης τιτλοδότησης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί φαινολοφθαλεΐνη η οποία αλλάζει σε ανοιχτό ροζ χρώμα σε ρΗ περίπου 8.

Κακή καμπύλη ογκομέτρησης - ισχυρή βάση

Η καμπύλη τιτλοδότησης ενός ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση είναι παρόμοια με αυτή στην παραπάνω εικόνα. Η μόνη διαφορά μεταξύ των δύο καμπυλών είναι ότι η πρώτη έχει πολύ πιο απότομη αλλαγή pH. ενώ στην καμπύλη τιτλοδότησης ενός ασθενούς οξέος με ισχυρή βάση μπορεί να παρατηρηθεί ότι η αλλαγή είναι πιο σταδιακή.

Στην περίπτωση αυτή, τιτλοδοτείται ασθενές οξύ, όπως το οξικό οξύ (CH₃COOH) με ισχυρή βάση, υδροξείδιο του νατρίου (NaOH). Η αντίδραση που λαμβάνει χώρα στην τιτλοδότηση μπορεί να σχηματοποιηθεί με τον ακόλουθο τρόπο:

NaOH + CH₃COOH => CH₃COO^-Na⁺    +       H₂Ο

Σε αυτή την περίπτωση, το ρυθμιστικό οξικό διάλυμα σχηματίζεται με ρΚα = 4.74. Η περιοχή απόσβεσης μπορεί να παρατηρηθεί στην ελαφρά και σχεδόν ανεπαίσθητη αλλαγή πριν από το pH 6.

Το σημείο ισοδυναμίας, όπως υποδεικνύεται από την εικόνα, είναι περίπου 8,72 και όχι 7. Γιατί; Επειδή το CH₃COO^- είναι ένα ανιόν το οποίο μετά την υδρόλυση παράγει ΟΗ^-, που βασικοποιούν το pH:

CH₃COO^-       +       H₂Ο <=> CH₃COOH + ΟΗ^-

Στάδια

Η τιτλοδότηση του οξικού οξέος με υδροξείδιο του νατρίου μπορεί να διαιρεθεί σε 4 στάδια για ανάλυση.

-Πριν αρχίσει να προστίθεται η βάση (NaOH), το pH του διαλύματος είναι όξινο και εξαρτάται από την αποσύνθεση του οξικού οξέος.

-Όπως θα προσθέτοντας υδροξείδιο του νατρίου που σχηματίζει το ρυθμιστικό διάλυμα οξικού, αλλά εξίσου αυξάνεται το σχηματισμό του οξικού συζυγούς βάσης, η οποία φέρνει μια αύξηση στο ρΗ του διαλύματος.

-Το ρΗ του σημείου ισοδυναμίας εμφανίζεται σε ένα ρΗ 8,72, το οποίο είναι ειλικρινά αλκαλικό.

Το σημείο ισοδυναμίας δεν έχει σταθερή τιμή και ποικίλλει ανάλογα με τις ενώσεις που εμπλέκονται στην τιτλοδότηση.

-Συνεχίζοντας να προστίθεται ΝθΟΗ, αφού φθάσει το σημείο ισοδυναμίας, το ρΗ αυξάνεται λόγω της περίσσειας του υδροξειδίου του νατρίου.

Επιλογή του δείκτη σύμφωνα με το σημείο ισοδυναμίας

Φαινολοφθαλεΐνης είναι χρήσιμες στον προσδιορισμό του σημείου ισοδυναμίας σε αυτό το βαθμό, επειδή έχει σημείο της αλλαγής του χρώματος σε ένα ρΗ περίπου 8, η οποία εμπίπτει στην τιτλοδότηση ρΗ του οξικού οξέος συμπεριλαμβανομένου του σημείου της ισοδυναμίας (ρΗ = 8,72).

Από την άλλη πλευρά, το ερυθρό του μεθυλίου δεν είναι χρήσιμο για τον προσδιορισμό του σημείου ισοδυναμίας, καθώς αλλάζει χρώμα στο εύρος τιμών pH μεταξύ 4,5 και 6,4.

Αναφορές

1. Wikipedia. (2018). Σημείο ισοδυναμίας. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Ιουνίου 2018). Ορισμός σημείου ισοδυναμίας. Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
3. Lusi Madisha. (16 Απριλίου 2018). Διαφορά μεταξύ τελικού σημείου και ισοδύναμου σημείου. "DifferenceBetween.net. Ανακτήθηκε από: differencebetween.net
4. Look J. (2018). Σημείο Εξισορρόπησης: Ορισμός & Υπολογισμός. Ανακτήθηκε από: study.com
5. Whitten, Κ. W., Davis, R.E., Peck, L. Ρ. And Stanley, G. G. Chemistry. (2008) Όγδοη έκδοση. Εκδότες Εκπαίδευσης Τραπεζών.