КАКВО ПРЕДСТАВЛЯВА ТОЧКАТА НА ЕКВИВАЛЕНТНОСТ И ЗА КАКВО Е ТЯ? - ХИМИЯ - 2025

Точката на еквивалентност е тази, при която две химикали са напълно реагирали. При киселинно-алкални реакции тази точка показва кога се е неутрализирала цяла киселина или основа. Тази концепция е ежедневният хляб и масло от обемни титрувания или оценки и се определя от прости математически изчисления.

Но каква е степента? Това е процес, при който обем от разтвор с известна концентрация, наречен титрант, се добавя внимателно към разтвор с неизвестна концентрация, за да се получи неговата концентрация.

Източник: Pixabay

Използването на pH индикатор позволява да се знае момента, в който титрирането приключва. Индикаторът се добавя към разтвора, който се титрува, за да се определи количеството концентрация, която е желателно да се знае. Индикаторът на киселинно-алкалната основа е химическо съединение, чийто цвят зависи от концентрацията на водорода или рН на средата.

Цветното изместване на индикатора обаче показва крайната точка на титрирането, но не и точката на еквивалентност. В идеалния случай и двете точки трябва да съвпадат; но в действителност промяната на цвета може да настъпи в рамките на няколко капки след приключване на неутрализацията на киселина или основа.

Каква е точката на еквивалентност?

Разтвор на киселина с неизвестна концентрация, поставена в колба, може да се титрува чрез бавно добавяне на разтвор на натриев хидроксид с известна концентрация с помощта на бюрета.

Изборът на индикатор трябва да се извърши по такъв начин, че той променя цвета си дотогава, че е реагирало същото количество химически еквиваленти на разтвора на титрант и разтвора с неизвестна концентрация.

Това е точката на еквивалентност, докато точката, в която индикатор променя цвета си, се нарича крайна точка, където титрирането приключва.

Крайна точка

Йонизацията или дисоциацията на индикатора е представена, както следва:

HIn + H ₂ O <=> В ^- + Н ₃ О ⁺

И затова има постоянна Ка

Ка = /

Връзката между неразделения индикатор (HIn) и дисоциирания индикатор (In ^-) определя цвета на индикатора.

Добавянето на киселина увеличава концентрацията на HIn и създава цвят на индикатора 1. Междувременно добавянето на база благоприятства увеличаването на концентрацията на дисоциирания индикатор (In ^-) (цвят 2).

Желателно е точката на еквивалентност да съответства на крайната точка. За да направите това, се избира индикатор с интервал на промяна на цвета, който включва точката на еквивалентност. Също така се опитва да намали всички грешки, които пораждат разлика между точката на еквивалентност и крайната точка.

Стандартизацията или титруването на разтвор е процес, при който се определя точната концентрация на разтвор. Това е методологически степен, но следваната стратегия е различна.

В колбата се поставя разтвор от основния стандарт и разтворът на титрант, който се стандартизира, се добавя с бюре.

Точка на еквивалентност на титруването на силна киселина със силна основа

100 мл 0,1 М НС1 се поставят в колбата и 0,1 М разтвор на NaOH постепенно се добавя през бюрета, като се определят промените в рН на разтвора, който води до солна киселина.

Първоначално преди добавяне на NaOH рН на разтвора на HCl е 1.

Силната основа (NaOH) се добавя и pH постепенно се повишава, но все пак е киселинно рН, тъй като излишната киселина определя това pH.

Ако NaOH продължава да се добавя, идва моментът, в който е достигната точка на еквивалентност, при което рН е неутрално (pH = 7). Киселината реагира с консумацията на основата, но все още няма излишна основа.

Преобладава концентрацията на натриев хлорид, която е неутрална сол (нито Na ^+, нито Cl ^{- не} се хидролизират).

Ако NaOH продължава да се добавя, рН продължава да се повишава, ставайки по-основен от точката на еквивалентност, поради преобладаващата концентрация на NaOH.

В идеалния случай промяната на цвета на индикатора трябва да се случи при pH = 7; но поради острата форма на кривата на титриране може да се използва фенолфталеин, който се променя в бледо розов цвят при pH около 8.

Крива на слабо киселинно-силно базично титруване

Източник: Quantumkinetics, от Wikimedia Commons Кривата на титриране на силна киселина със силна основа е подобна на изображението по-горе. Единствената разлика между двете криви е, че първата има много по-рязка промяна на pH; докато в кривата на титриране на слаба киселина със силна основа може да се наблюдава, че промяната е по-постепенна.

В този случай, слаба киселина, като например оцетна киселина (CH ₃ COOH), се титрува със силна основа, натриев хидроксид (NaOH). Реакцията, която протича при титруването, може да бъде очертана, както следва:

NaOH + CH ₃ COOH => СН ₃ COO ^- Na ⁺ + H ₂ O

В този случай се образува ацетатен буфер с pKa = 4.74. Буферираният участък може да се види в леката и почти незабележима промяна преди pH 6.

Точката на еквивалентност, както показва изображението, е около 8,72, а не 7. Защо? Тъй като CH ₃ COO ^- е анион, който след хидролизата генерира ОН ^-, което базира pH:

CH ₃ COO ^- + H ₂ O <=> CH ₃ COOH + OH ^-

Етапи

Титруването на оцетна киселина с натриев хидроксид може да бъде разделено на 4 етапа за анализ.

-Преди да започнете да добавяте основата (NaOH), рН на разтвора е кисел и зависи от дисоциацията на оцетната киселина.

-Като се добавя натриев хидроксид, се образува ацетатен буферен разтвор, но по същия начин се увеличава образуването на ацетатна конюгатна основа, което води до увеличаване на рН на разтвора.

-РН на точката на еквивалентност се получава при рН 8,72, което е откровено алкално.

Точката на еквивалентност няма постоянна стойност и варира в зависимост от съединенията, участващи в титруването.

-Когато продължите да добавяте NaOH, след достигане на точката на еквивалентност, pH се повишава поради излишък на натриев хидроксид.

Избор на индикатора според точката на еквивалентност

Фенолфталеинът е полезен за определяне на точката на еквивалентност при това титруване, тъй като има своя цветен повратен момент при рН около 8, което пада в рН зоната на титрирането на оцетната киселина, която включва точката еквивалентност (рН = 8,72).

От друга страна, метилово червеното не е полезно при определяне на точката на еквивалентност, тъй като променя цвета си в диапазона на pH от 4,5 до 6,4.

Препратки

1. Wikipedia. (2018). Точка на еквивалентност Възстановено от: es.wikipedia.org
2. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (22 юни 2018 г.). Определение на точката на еквивалентност. Възстановено от: thinkco.com
3. Луси Мадиша. (16 април 2018 г.). Разлика между крайна точка и точка на еквивалентност. » DifferenceBetween.net. Възстановена от: razlikabet.net
4. Виж Дж. (2018). Точка на еквивалентност: Определение и изчисление. Възстановено от: study.com
5. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP & Stanley, GG Chemistry. (2008) Осмо издание. Cengage Learning Editors.