Jaki jest punkt równoważności i do czego służy?

The punkt równoważności to taki, w którym dwie substancje chemiczne całkowicie zareagowały. W reakcjach kwasowo-zasadowych punkt ten wskazuje, kiedy cały kwas lub zasada została zneutralizowana. Ta koncepcja jest codziennym chlebem miareczkowania lub ocen objętościowych i jest określana za pomocą prostych obliczeń matematycznych.

Ale jaki jest stopień? Jest to proces, w którym dodaje się ostrożnie objętość roztworu o znanym stężeniu, zwanego titrantem, do roztworu o nieznanym stężeniu, w celu uzyskania jego stężenia.

Zastosowanie wskaźnika pH pozwala poznać moment, w którym kończy się miareczkowanie. Wskaźnik jest dodawany do roztworu, który jest miareczkowany w celu kwantyfikacji stężenia, które chcesz wiedzieć. Wskaźnik kwasowo-zasadowy jest związkiem chemicznym, którego kolor zależy od stężenia wodoru lub pH medium.

Jednak przesunięcie koloru wskaźnika wskazuje punkt końcowy miareczkowania, ale nie punkt równoważności. Idealnie, oba punkty muszą pasować; ale w rzeczywistości zmiana koloru może nastąpić po kilku kroplach po zakończeniu neutralizacji kwasu lub zasady.

Indeks

• 1 Jaki jest punkt równoważności??
  • 1.1 Punkt końcowy
• 2 Punkt równoważności miareczkowania silnego kwasu silną zasadą
• 3 Słaba krzywa miareczkowania kwasu - mocna baza
  • 3.1 Etapy
  • 3.2 Wybór wskaźnika według punktu równoważności
• 4 odniesienia

Jaki jest punkt równoważności?

Roztwór kwasu o nieznanym stężeniu umieszczony w kolbie można miareczkować powoli dodając roztwór wodorotlenku sodu o znanym stężeniu za pomocą biurety..

Wybór wskaźnika powinien być dokonany w taki sposób, aby zmieniał kolor w momencie, w którym przereagowała ta sama ilość chemicznych równoważników roztworu titranta i roztworu o nieznanym stężeniu.

Jest to punkt równoważności, podczas gdy punkt, w którym wskaźnik zmienia kolor, nazywany jest punktem końcowym, w którym kończy się miareczkowanie.

Punkt końcowy

Jonizacja lub dysocjacja wskaźnika jest przedstawiona w następujący sposób:

HIn + H₂O   <=>  W^-      +       H₃O⁺

I dlatego ma stałą Ka

Ka = [H₃O⁺] [In^-] / [HIn]

Związek między wskaźnikiem niezdysocjowanym (HIn) a wskaźnikiem zdysocjowanym (In^-) określa kolor wskaźnika.

Dodatek kwasu zwiększa stężenie HIn i wytwarza kolor 1 wskaźnika. Tymczasem dodanie zasady sprzyja zwiększeniu stężenia zdysocjowanego wskaźnika (In^-) (kolor 2).

Pożądane jest, aby punkt równoważny był zbieżny z punktem końcowym. W tym celu wybierany jest wskaźnik z interwałem zmiany koloru, który zawiera punkt równoważności. Ponadto chodzi o zmniejszenie błędu, który powoduje różnicę między punktem równoważności a punktem końcowym.

Standaryzacja lub ocena rozwiązania jest procesem, w którym określa się dokładne stężenie roztworu. Jest to metodologicznie pewien stopień, ale zastosowana strategia jest inna.

Roztwór pierwszorzędowego standardu umieszcza się w kolbie i standaryzowany roztwór titranta dodaje się za pomocą biurety..

Punkt równoważności miareczkowania silnego kwasu silną zasadą

100 ml 0,1 M HCl umieszcza się w kolbie i stopniowo dodaje się 0,1 M roztwór NaOH za pomocą biurety, określając zmiany pH roztworu, z którego pochodzi kwas solny.

Początkowo przed dodaniem NaOH pH roztworu HCl wynosi 1.

Dodaje się silną zasadę (NaOH) i stopniowo zwiększa się pH, ale nadal jest kwaśne pH, ponieważ nadmiar kwasu określa to pH.

Jeśli będziesz kontynuować dodawanie NaOH, nadejdzie czas, w którym osiągnięty zostanie punkt równoważności, gdzie pH jest neutralne (pH = 7). Kwas przereagował z konsumowaną zasadą, ale nie ma jeszcze nadmiaru zasady.

Głównie stężenie chlorku sodu, który jest solą obojętną (ani Na⁺ ani Cl^- hydrolizować).

Jeśli nadal dodaje się NaOH, pH stale rośnie, stając się bardziej podstawowe niż punkt równoważności, ponieważ przeważa stężenie NaOH.

Idealnie zmiana koloru wskaźnika powinna nastąpić przy pH = 7; ale ze względu na nagły kształt krzywej miareczkowania można stosować fenoloftaleinę, która zmienia się na jasnoróżowy kolor przy pH około 8.

Słaba krzywa miareczkowania kwasu - mocna podstawa

Krzywa miareczkowania silnego kwasu o silnej podstawie jest podobna do krzywej na obrazku powyżej. Jedyna różnica między tymi dwiema krzywymi polega na tym, że pierwsza ma znacznie gwałtowniejszą zmianę pH; podczas gdy w krzywej miareczkowania słabego kwasu o silnej podstawie można zauważyć, że zmiana jest bardziej stopniowa.

W tym przypadku miareczkuje się słaby kwas, taki jak kwas octowy (CH₃COOH) z silną zasadą, wodorotlenkiem sodu (NaOH). Reakcja zachodząca w miareczkowaniu może być schematycznie przedstawiona w następujący sposób:

NaOH + CH₃COOH => CH₃COO^-Na⁺    +       H₂O

W tym przypadku powstaje buforowy roztwór octanu o pKa = 4,74. Wyściełany obszar można zauważyć w nieznacznej i prawie niezauważalnej zmianie przed pH 6.

Punkt równoważności, wskazany przez obraz, wynosi około 8,72, a nie 7. Dlaczego? Ponieważ CH₃COO^- jest anionem, który po hydrolizie wytwarza OH^-, które podstawiają pH:

CH₃COO^-       +       H₂O <=> CH₃COOH + OH^-

Etapy

Miareczkowanie kwasu octowego wodorotlenkiem sodu można podzielić na 4 etapy do analizy.

-Przed rozpoczęciem dodawania zasady (NaOH) pH roztworu jest kwaśne i zależy od dysocjacji kwasu octowego.

-Gdy dodaje się wodorotlenek sodu, tworzy się bufor octanowy, ale w ten sam sposób zwiększa się tworzenie bazy octanowej koniugatu, co powoduje wzrost pH roztworu.

-Wartość pH punktu równoważnikowego występuje przy pH 8,72, co jest zasadowe.

Punkt równoważności nie ma stałej wartości i zmienia się w zależności od związków biorących udział w miareczkowaniu.

-Kontynuując dodawanie NaOH, po osiągnięciu punktu równoważności, pH wzrasta z powodu nadmiaru wodorotlenku sodu.

Wybór wskaźnika według punktu równoważności

Fenoloftaleina jest przydatna w określaniu punktu równoważności w tym miareczkowaniu, ponieważ ma swój punkt zmiany koloru przy pH około 8, które spada w strefie pH miareczkowania kwasu octowego, która obejmuje punkt równoważności (pH = 8,72).

Z drugiej strony, czerwień metylowa nie jest przydatna w określaniu punktu równoważności, ponieważ zmienia kolor w zakresie pH od 4,5 do 6,4.

Referencje

1. Wikipedia. (2018). Punkt równoważności. Źródło: en.wikipedia.org
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 czerwca 2018 r.). Definicja punktu równoważności. Źródło: thinkco.com
3. Lusi Madisha. (16 kwietnia 2018). Różnica między punktem końcowym a punktem równoważności. "DifferenceBetween.net. Źródło: differencebetween.net
4. Patrz J. (2018). Punkt równoważności: definicja i obliczanie. Źródło: study.com
5. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, L. P. i Stanley, G. G. Chemistry. (2008) Ósma edycja. Cengage Learning Editors.