HVAD ER ÆKVIVALENSPUNKTET, OG HVAD ER DET TIL? - KEMI - 2025

Den ækvivalenspunktet er den, ved hvilken to kemikalier har reageret fuldstændigt. Ved syre-base-reaktioner angiver dette punkt, hvornår en hel syre eller base er neutraliseret. Dette koncept er det daglige brød og smør af volumetriske titreringer eller værdiansættelser og bestemmes ved enkle matematiske beregninger.

Men hvad er graden? Det er en proces, hvor et volumen af ​​en opløsning med kendt koncentration, kaldet titrant, sættes omhyggeligt til en opløsning med ukendt koncentration for at opnå dens koncentration.

Kilde: Pixabay

Brug af en pH-indikator gør det muligt at vide, i hvilket tidspunkt titreringen slutter. Indikatoren sættes til den opløsning, der titreres for at kvantificere den koncentration, som det ønskes at kende. En syre-base-indikator er en kemisk forbindelse, hvis farve afhænger af mediets brintkoncentration eller pH.

Indikatorens farveforskyvning angiver imidlertid titreringens slutpunkt, men ikke ækvivalenspunktet. Ideelt set bør begge punkter falde sammen; men i virkeligheden kan farveændringen ske inden for et par dråber, efter at syre- eller base-neutraliseringen er afsluttet.

Hvad er ækvivalenspunktet?

En opløsning af en syre med ukendt koncentration anbragt i en kolbe kan titreres ved langsomt at tilsætte en natriumhydroxidopløsning med kendt koncentration under anvendelse af en burette.

Valget af en indikator skal ske på en sådan måde, at den ændrer farve på det tidspunkt, at den samme mængde kemiske ækvivalenter af titreringsopløsningen og opløsningen med ukendt koncentration har reageret.

Dette er ækvivalenspunktet, mens det punkt, hvor en indikator ændrer farve, kaldes slutpunktet, hvor titreringen slutter.

Sidste punkt

Ioniseringen eller dissocieringen af ​​indikatoren er repræsenteret som følger:

HIn + H ₂ O <=> In ^- + H ₃ O ⁺

Og har derfor en konstant Ka

Ka = /

Forholdet mellem den ikke-tilknyttede indikator (HIn) og den dissocierede indikator (In ^-) bestemmer farven på indikatoren.

Tilsætningen af ​​en syre øger HIn-koncentrationen og producerer indikatorfarve 1. I mellemtiden favoriserer tilføjelsen af ​​en base en stigning i koncentrationen af ​​den dissocierede indikator (In ^-) (farve 2).

Det er ønskeligt, at ækvivalenspunktet matcher slutpunktet. For at gøre dette vælges en indikator med et farveændringsinterval, der inkluderer ækvivalenspunktet. Den forsøger også at reducere eventuelle fejl, der frembringer en forskel mellem ækvivalenspunktet og slutpunktet.

Standardisering eller titrering af en opløsning er en proces, hvor den nøjagtige koncentration af en opløsning bestemmes. Det er metodisk en grad, men den fulgte strategi er anderledes.

En opløsning af den primære standard anbringes i kolben, og den titrerende opløsning, der standardiseres, tilsættes med en buret.

Ækvivalensspunkt for titrering af en stærk syre med en stærk base

100 ml 0,1 M HCI anbringes i kolben, og en 0,1 M NaOH-opløsning tilsættes gradvist gennem en burette til bestemmelse af pH-ændringerne i den opløsning, der kommer fra saltsyren.

Først tilsættes NaOH, er pH i HCI-opløsningen 1.

Den stærke base (NaOH) tilsættes, og pH stiger gradvist, men det er stadig en sur pH, da overskydende syre bestemmer denne pH.

Hvis NaOH fortsat tilføjes, kommer der et tidspunkt, hvor ækvivalenspunktet nås, hvor pH er neutral (pH = 7). Syren har reageret med den base, der forbruges, men der er endnu ingen overskydende base.

Koncentrationen af ​​natriumchlorid dominerer, hvilket er et neutralt salt (hverken Na ⁺ eller Cl ^- hydrolyseres).

Hvis NaOH fortsætter med at blive tilsat, fortsætter pH-værdien med at blive mere basisk end ækvivalenspunktet på grund af den dominerende NaOH-koncentration.

Ideelt set skal farveændringen på indikatoren ske ved pH = 7; men på grund af den skarpe form på titreringskurven, kan phenolphthalein anvendes, der skifter til en lyserosa farve ved en pH omkring 8.

Svag syreholdig basetitreringskurve

Kilde: Quantumkinetics, fra Wikimedia Commons Titreringskurven for en stærk syre med en stærk base svarer til billedet ovenfor. Den eneste forskel mellem de to kurver er, at den første har en meget mere pludselig pH-ændring; mens det i titreringskurven for en svag syre med en stærk base kan observeres, at ændringen er mere gradvis.

I dette tilfælde, en svag syre, såsom eddikesyre (CH ₃ COOH) titreres med en stærk base, natriumhydroxid (NaOH). Reaktionen, der finder sted i titreringen, kan beskrives som følger:

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

I dette tilfælde dannes acetatbufferen med en pKa = 4,74. Det bufrede område kan ses i den svage og næsten umærkelige ændring før pH 6.

Ækvivalenspunktet, som billedet viser, er omkring 8,72 og ikke 7. Hvorfor? Fordi CH ₃ COO ^- er en anion, der efter hydrolysering genererer OH ^-, som baserer pH:

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

Niveauer

Titrering af eddikesyre med natriumhydroxid kan opdeles i 4 trin til analyse.

-Før man begynder at tilføje basen (NaOH), er opløsningens pH sur og afhænger af dissociationen af ​​eddikesyre.

-Som natriumhydroxid tilsættes, dannes acetatbufferopløsningen, men på samme måde øges dannelsen af ​​acetatkonjugatbasen, hvilket medfører en stigning i opløsningens pH.

-PV'et for ækvivalenspunktet forekommer ved en pH-værdi på 8,72, som ærligt er alkalisk.

Ækvivalensspunktet har ikke en konstant værdi og varierer afhængigt af forbindelserne involveret i titreringen.

-Når du fortsætter med at tilføje NaOH, når du har nået ækvivalenspunktet, stiger pH på grund af et overskud af natriumhydroxid.

Valg af indikator i henhold til ækvivalenspunktet

Phenolphthalein er nyttigt til bestemmelse af ækvivalenspunktet i denne titrering, fordi det har sit farveomvendingspunkt ved en pH-værdi på omkring 8, som falder i pH-området for eddikesyretitrering, der inkluderer punktet ækvivalens (pH = 8,72).

På den anden side er methylrød ikke nyttigt til at bestemme ækvivalenspunktet, da det ændrer farve i pH-området 4,5 til 6,4.

Referencer

1. Wikipedia. (2018). Ækvivalens punkt. Gendannet fra: es.wikipedia.org
2. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (22. juni 2018). Definition af ækvivalenspunkt. Gendannes fra: thoughtco.com
3. Lusi Madisha. (16. april 2018). Forskellen mellem slutpunkt og ækvivalenspunkt. » DifferenceBetween.net. Gendannes fra: differencebetween.net
4. Se J. (2018). Ækvivalenspunkt: definition og beregning. Gendannes fra: study.com
5. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP & Stanley, GG Chemistry. (2008) ottende udgave. Cengage Learning Editors.