ЧТО ТАКОЕ ТОЧКА ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ И ДЛЯ ЧЕГО ОНА НУЖНА? - ХИМИЯ - 2025

Точка эквивалентности - это точка , при которой два химических вещества полностью прореагировали. В кислотно-основных реакциях эта точка указывает на то, что вся кислота или основание полностью нейтрализованы. Эта концепция - ежедневный хлеб с маслом для объемных титрований или оценок и определяется простыми математическими расчетами.

Но какова степень? Это процесс, при котором объем раствора известной концентрации, называемый титрантом, осторожно добавляется к раствору неизвестной концентрации, чтобы получить его концентрацию.

Источник: Pixabay

Использование индикатора pH позволяет узнать момент окончания титрования. Индикатор добавляется к титруемому раствору для количественного определения концентрации, которую необходимо знать. Кислотно-щелочной индикатор - это химическое соединение, цвет которого зависит от концентрации водорода или pH среды.

Однако изменение цвета индикатора указывает на конечную точку титрования, а не на точку эквивалентности. В идеале обе точки должны совпадать; но в действительности изменение цвета может произойти через несколько капель после завершения нейтрализации кислоты или основания.

Что такое точка эквивалентности?

Помещенный в колбу раствор кислоты неизвестной концентрации можно титровать, медленно добавляя раствор гидроксида натрия известной концентрации с помощью бюретки.

Индикатор следует выбирать таким образом, чтобы он менял цвет в момент реакции одного и того же количества химических эквивалентов раствора титранта и раствора неизвестной концентрации.

Это точка эквивалентности, а точка, в которой индикатор меняет цвет, называется конечной точкой, где заканчивается титрование.

Конечная точка

Ионизация или диссоциация индикатора представлены следующим образом:

HIn + H ₂ O <=> In ^- + H ₃ O ⁺

И поэтому имеет постоянную Ka

Ka = /

Отношение между недиссоциированным индикатором (HIn) и диссоциированным индикатором (In ^- ) определяет цвет индикатора.

Добавление кислоты увеличивает концентрацию HIn и дает индикаторный цвет 1. Между тем добавление основания способствует увеличению концентрации диссоциированного индикатора (In ^- ) (цвет 2).

Желательно, чтобы точка эквивалентности совпадала с конечной точкой. Для этого выбирается индикатор с интервалом смены цвета, включающий точку эквивалентности. Кроме того, он пытается уменьшить количество ошибок, которые приводят к разнице между точкой эквивалентности и конечной точкой.

Стандартизация или титрование раствора - это процесс, при котором определяется точная концентрация раствора. Это методологически степень, но применяемая стратегия отличается.

Раствор первичного стандарта помещается в колбу, и раствор титранта, который стандартизируется, добавляется бюреткой.

Точка эквивалентности титрования сильной кислоты сильным основанием

В колбу помещают 100 мл 0,1 М HCl и постепенно добавляют 0,1 М раствор NaOH через бюретку, определяя изменения pH раствора, из которого образуется соляная кислота.

Первоначально перед добавлением NaOH pH раствора HCl равен 1.

Добавляется сильное основание (NaOH), и pH постепенно увеличивается, но это по-прежнему кислый pH, поскольку избыток кислоты определяет этот pH.

Если вы продолжите добавлять NaOH, наступит время, когда будет достигнута точка эквивалентности, когда pH будет нейтральным (pH = 7). Кислота прореагировала с израсходованным основанием, но избытка основания пока нет.

Преобладает концентрация хлорида натрия, который представляет собой нейтральную соль (ни Na ^+, ни Cl ^- не гидролизуются).

Если NaOH продолжает добавляться, pH продолжает расти, становясь более щелочным, чем точка эквивалентности, из-за преобладающей концентрации NaOH.

В идеале изменение цвета индикатора должно происходить при pH = 7; но из-за резкой формы кривой титрования можно использовать фенолфталеин, который меняет цвет на бледно-розовый при pH около 8.

Кривая титрования слабая кислота-сильное основание

Источник: Quantumkinetics, Wikimedia Commons. Кривая титрования сильной кислоты с сильным основанием аналогична изображению выше. Единственное различие между двумя кривыми состоит в том, что на первой из них изменение pH гораздо более резкое; в то время как на кривой титрования слабой кислоты сильным основанием можно заметить, что изменение более постепенное.

В этом случае слабую кислоту, такую ​​как уксусная кислота (CH ₃ COOH), титруют сильным основанием, гидроксидом натрия (NaOH). Реакцию, происходящую при титровании, можно описать следующим образом:

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

В этом случае образуется ацетатный буфер с pKa = 4,74. Забуференный участок можно увидеть в небольшом и почти незаметном изменении до pH 6.

Точка эквивалентности, как показано на изображении, составляет около 8,72, а не 7. Почему? Поскольку CH ₃ COO ^- это анион, который после гидролиза образует ОН ^- , который определяет pH:

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

Этапы

Титрование уксусной кислоты гидроксидом натрия можно разделить на 4 этапа анализа.

-Перед добавлением основания (NaOH) pH раствора является кислым и зависит от диссоциации уксусной кислоты.

-При добавлении гидроксида натрия образуется ацетатный буферный раствор, но таким же образом увеличивается образование основания ацетатного конъюгата, что приводит к увеличению pH раствора.

- pH точки эквивалентности имеет место при pH 8,72, что является откровенно щелочным.

Точка эквивалентности не имеет постоянного значения и варьируется в зависимости от соединений, участвующих в титровании.

-При продолжении добавления NaOH после достижения точки эквивалентности pH увеличивается из-за избытка гидроксида натрия.

Подбор показателя по точке эквивалентности

Фенолфталеин полезен для определения точки эквивалентности в этом титровании, потому что его точка изменения цвета находится при pH около 8, что попадает в зону pH титрования уксусной кислотой, которая включает точку эквивалентность (pH = 8,72).

С другой стороны, метиловый красный бесполезен для определения точки эквивалентности, поскольку он меняет цвет в диапазоне pH от 4,5 до 6,4.

Ссылки

1. Wikipedia. (2018). Точка эквивалентности. Получено с: es.wikipedia.org
2. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (22 июня 2018 г.). Определение точки эквивалентности. Получено с: thinkco.com
3. Луси Мадиша. (16 апреля 2018 г.). Разница между конечной точкой и точкой эквивалентности ». DifferenceBetween.net. Получено с: differencebetween.net
4. Посмотрите J. (2018). Точка эквивалентности: определение и расчет. Получено с: study.com
5. Уиттен, К.В., Дэвис, Р.Э., Пек, Л.П. и Стэнли, Г.Г. Химия. (2008) Восьмое издание. Учебные редакторы Cengage.