- จุดสมมูลคืออะไร?
- จุดสุดท้าย
- จุดสมมูลของการไตเตรทของกรดแก่ที่มีเบสแก่
- เส้นโค้งการไตเตรทพื้นฐานที่มีความเป็นกรดอ่อน
- ขั้นตอน
- การเลือกตัวบ่งชี้ตามจุดสมมูล
- อ้างอิง
จุดสมมูลคือว่าที่สองสารเคมีที่มีปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ ในปฏิกิริยากรดเบสจุดนี้บ่งชี้เมื่อกรดหรือเบสทั้งหมดถูกทำให้เป็นกลาง แนวคิดนี้คือขนมปังและเนยประจำวันของการไตเตรทเชิงปริมาตรหรือการประเมินค่าและกำหนดโดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์อย่างง่าย
แต่จะมีดีกรีเป็นอย่างไร? เป็นกระบวนการที่มีการเติมปริมาตรของสารละลายที่มีความเข้มข้นซึ่งเรียกว่าไทแทรนต์ลงในสารละลายที่มีความเข้มข้นไม่ทราบสาเหตุอย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้ความเข้มข้น
ที่มา: Pixabay
การใช้ตัวบ่งชี้ pH ช่วยให้ทราบช่วงเวลาที่การไตเตรทสิ้นสุดลง ตัวบ่งชี้จะถูกเพิ่มลงในสารละลายที่กำลังไตเตรทเพื่อหาปริมาณความเข้มข้นที่ต้องการทราบ ตัวบ่งชี้กรดเบสคือสารประกอบทางเคมีที่มีสีขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไฮโดรเจนหรือ pH ของตัวกลาง
อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์จะระบุจุดสิ้นสุดของการไตเตรท แต่ไม่ใช่จุดที่เทียบเท่า ตามหลักการแล้วทั้งสองจุดควรตรงกัน แต่ในความเป็นจริงการเปลี่ยนสีอาจเกิดขึ้นภายในไม่กี่หยดหลังจากการทำให้เป็นกลางของกรดหรือเบสเสร็จสิ้น
จุดสมมูลคืออะไร?
สารละลายของกรดที่ไม่ทราบความเข้มข้นที่อยู่ในขวดสามารถไตเตรทได้โดยการเติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ของความเข้มข้นที่ทราบอย่างช้าๆโดยใช้บิวเรตต์
การเลือกอินดิเคเตอร์ควรทำในลักษณะที่มันเปลี่ยนสี ณ จุดที่มีปฏิกิริยาเคมีเทียบเท่าของสารละลายไตแตรนต์และสารละลายที่มีความเข้มข้นไม่ทราบจำนวนเท่ากัน
นี่คือจุดสมมูลในขณะที่จุดที่ตัวบ่งชี้เปลี่ยนสีเรียกว่าจุดสิ้นสุดซึ่งการไตเตรทสิ้นสุดลง
จุดสุดท้าย
การแตกตัวเป็นไอออนหรือการแยกตัวของอินดิเคเตอร์แสดงได้ดังนี้:
HIn + H 2 O <=> ใน- + H 3 O +
จึงมีค่าคงที่ Ka
กา = /
ความสัมพันธ์ระหว่างตัวบ่งชี้ที่ไม่แยกออกจากกัน (HIn) และตัวบ่งชี้ที่แยกออกจากกัน (In - ) จะกำหนดสีของตัวบ่งชี้
การเติมกรดจะเพิ่มความเข้มข้นของ HIn และสร้างสีของตัวบ่งชี้ 1 ในขณะเดียวกันการเพิ่มฐานช่วยเพิ่มความเข้มข้นของตัวบ่งชี้ที่แยกออกจากกัน (ใน- ) (สี 2)
เป็นที่พึงปรารถนาที่จุดสมมูลตรงกับจุดสิ้นสุด ในการทำเช่นนี้ตัวบ่งชี้ที่มีช่วงการเปลี่ยนสีที่มีจุดสมมูลจะถูกเลือก นอกจากนี้ยังพยายามลดข้อผิดพลาดใด ๆ ที่ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างจุดสมมูลและจุดสิ้นสุด
การกำหนดมาตรฐานหรือการไตเตรทของสารละลายคือกระบวนการที่กำหนดความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลาย เป็นวิธีการระดับหนึ่ง แต่กลยุทธ์ที่ตามมานั้นแตกต่างกัน
สารละลายของมาตรฐานหลักจะอยู่ในขวดและเติมสารละลายไตแทรนด์ที่ได้มาตรฐานด้วยบิวเรต
จุดสมมูลของการไตเตรทของกรดแก่ที่มีเบสแก่
100 มล. ของ 0.1 M HCl ถูกวางไว้ในขวดและค่อยๆเติมสารละลาย NaOH 0.1 M ผ่านบิวเรตต์เพื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลง pH ของสารละลายที่เป็นแหล่งกำเนิดของกรดไฮโดรคลอริก
เริ่มแรกก่อนเติม NaOH pH ของสารละลาย HCl คือ 1
ฐานที่แข็งแกร่ง (NaOH) จะถูกเพิ่มเข้าไปและ pH จะค่อยๆเพิ่มขึ้น แต่ก็ยังคงเป็น pH ที่เป็นกรดเนื่องจากกรดส่วนเกินจะกำหนด pH นี้
หากยังคงเพิ่ม NaOH ต่อไปจะมีช่วงเวลาที่ถึงจุดสมมูลซึ่ง pH เป็นกลาง (pH = 7) กรดได้ทำปฏิกิริยากับเบสที่ใช้ไป แต่ยังไม่มีเบสส่วนเกิน
ความเข้มข้นของโซเดียมคลอไรด์มีผลเหนือกว่าซึ่งเป็นเกลือที่เป็นกลาง (ทั้ง Na +หรือ Cl - ไม่ถูกไฮโดรไลซ์)
หากยังคงเพิ่ม NaOH ต่อไป pH จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องซึ่งจะกลายเป็นพื้นฐานมากกว่าจุดสมมูลเนื่องจากความเข้มข้นของ NaOH ที่แพร่หลาย
ตามหลักการแล้วการเปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้ควรเกิดขึ้นที่ pH = 7; แต่เนื่องจากเส้นโค้งการไตเตรทมีรูปร่างที่แหลมคมจึงสามารถใช้ฟีนอฟทาลีนซึ่งเปลี่ยนเป็นสีชมพูอ่อนที่ pH ประมาณ 8
เส้นโค้งการไตเตรทพื้นฐานที่มีความเป็นกรดอ่อน
ที่มา: Quantumkinetics จาก Wikimedia Commons เส้นโค้งการไตเตรทสำหรับกรดแก่ที่มีเบสแก่นั้นคล้ายกับภาพด้านบน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างสองเส้นโค้งคือเส้นแรกมีการเปลี่ยนแปลงค่า pH อย่างฉับพลันมากกว่า ขณะอยู่ในเส้นโค้งการไตเตรทของกรดอ่อนที่มีเบสแก่จะสังเกตได้ว่าการเปลี่ยนแปลงจะค่อยเป็นค่อยไปมากขึ้น
ในกรณีนี้กรดอ่อนเช่นกรดอะซิติก (CH 3 COOH) จะถูกไตเตรทด้วยฐานที่แข็งแกร่งโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในการไตเตรทสามารถสรุปได้ดังนี้:
NaOH + CH 3 COOH => CH 3 COO - Na + + H 2 O
ในกรณีนี้จะเกิดบัฟเฟอร์อะซิเตทที่มี pKa = 4.74 บริเวณที่มีบัฟเฟอร์สามารถมองเห็นได้จากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยและแทบมองไม่เห็นก่อน pH 6
จุดสมมูลดังภาพระบุอยู่ที่ประมาณ 8.72 ไม่ใช่ 7 เพราะเหตุใด เนื่องจาก CH 3 COO -เป็นประจุลบที่หลังจากไฮโดรไลซิงจะสร้าง OH -ซึ่งเป็นพื้นฐานของ pH:
CH 3 COO - + H 2 O <=> CH 3 COOH + OH -
ขั้นตอน
การไตเตรทของกรดอะซิติกโดยโซเดียมไฮดรอกไซด์สามารถแบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอนสำหรับการวิเคราะห์
- ก่อนเริ่มเติมเบส (NaOH) pH ของสารละลายจะเป็นกรดและขึ้นอยู่กับการแยกตัวของกรดอะซิติก
- เมื่อเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้าไปสารละลายบัฟเฟอร์ของอะซิเตตจะเกิดขึ้น แต่ในลักษณะเดียวกันการก่อตัวของฐานคอนจูเกตของอะซิเตตจะเพิ่มขึ้นซึ่งจะทำให้ pH ของสารละลายเพิ่มขึ้นด้วย
- ค่า pH ของจุดสมมูลเกิดขึ้นที่ pH 8.72 ซึ่งเป็นด่างตรงไปตรงมา
จุดสมมูลไม่มีค่าคงที่และแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสารประกอบที่เกี่ยวข้องในการไตเตรท
- เมื่อคุณเติม NaOH ต่อไปหลังจากถึงจุดสมมูลค่า pH จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากโซเดียมไฮดรอกไซด์มากเกินไป
การเลือกตัวบ่งชี้ตามจุดสมมูล
ฟีนอฟทาลีนมีประโยชน์ในการหาจุดสมมูลในการไตเตรทนี้เนื่องจากมีจุดเปลี่ยนสีที่ pH ประมาณ 8 ซึ่งอยู่ในโซน pH ของการไตเตรทกรดอะซิติกที่มีจุด ความเท่าเทียมกัน (pH = 8.72)
ในทางกลับกันเมธิลเรดไม่มีประโยชน์ในการกำหนดจุดสมมูลเนื่องจากจะเปลี่ยนสีในช่วง pH 4.5 ถึง 6.4
อ้างอิง
- วิกิพีเดีย (2018) จุดเท่ากัน สืบค้นจาก: es.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 มิถุนายน 2561). นิยามจุดสมดุล ดึงมาจาก: thoughtco.com
- Lusi Madisha (16 เมษายน 2561). ความแตกต่างระหว่าง Endpoint และ Equivalence Point » DifferenceBetween.net ดึงมาจาก: differencebetween.net
- Look J. (2018). จุดเท่ากัน: คำจำกัดความและการคำนวณ ดึงมาจาก: study.com
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP & Stanley, GG Chemistry (2008) ฉบับที่แปด. บรรณาธิการการเรียนรู้ Cengage