จุดสมมูลคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร?

จุดสมมูล เป็นหนึ่งในสารเคมีสองตัวที่ทำปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ ในปฏิกิริยาของกรดเบสจุดนี้จะระบุว่าเมื่อใดที่กรดหรือด่างทั้งหมดถูกทำให้เป็นกลาง แนวคิดนี้เป็นขนมปังรายวันของการไตเตรทหรือการประเมินปริมาตรและถูกกำหนดโดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์อย่างง่าย.

แต่ระดับคืออะไร? มันเป็นกระบวนการที่มีการเพิ่มปริมาณสารละลายของความเข้มข้นที่รู้จักเรียกว่า titrant อย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้ความเข้มข้นที่ไม่รู้จักเพื่อให้ได้ความเข้มข้น.

การใช้ตัวบ่งชี้ค่า pH ช่วยให้ทราบถึงช่วงเวลาที่การไตเตรทสิ้นสุดลง ตัวบ่งชี้จะถูกเพิ่มเข้าไปในสารละลายที่ถูกไตเตรทเพื่อให้ปริมาณของความเข้มข้นที่คุณต้องการทราบ ตัวบ่งชี้ที่เป็นกรดเบสเป็นสารประกอบทางเคมีที่มีสีขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไฮโดรเจนหรือ pH ของสื่อ.

อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้ชี้ไปที่จุดสิ้นสุดของการไตเตรท แต่ไม่ใช่จุดสมมูล โดยหลักการแล้วคะแนนทั้งสองจะต้องตรงกัน แต่ในความเป็นจริงการเปลี่ยนสีอาจเกิดขึ้นไม่กี่หยดหลังจากการวางตัวเป็นกลางของกรดหรือฐานเสร็จสมบูรณ์.

ดัชนี

• 1 จุดสมมูลคืออะไร??
  • 1.1 จุดสิ้นสุด
• 2 จุดสมมูลของการไตเตรทของกรดแก่พร้อมฐานที่แข็งแกร่ง
• 3 เส้นโค้งการไตเตรทกรดอ่อน - ฐานที่แข็งแกร่ง
  • 3.1 ขั้นตอน
  • 3.2 การเลือกตัวบ่งชี้ตามจุดสมมูล
• 4 อ้างอิง

จุดสมมูลคืออะไร?

สารละลายของกรดที่ไม่ทราบความเข้มข้นที่อยู่ในขวดสามารถไตเตรทได้โดยค่อยๆเติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีความเข้มข้นเป็นที่รู้จักโดยใช้บิวเรต.

การเลือกตัวบ่งชี้ควรทำในลักษณะที่จะเปลี่ยนสี ณ จุดที่สารเคมีเทียบเท่ากับสารละลาย titrant ในปริมาณเท่ากันและสารละลายที่มีความเข้มข้นไม่ทราบสาเหตุ.

นี่คือจุดสมมูลขณะที่จุดที่ตัวบ่งชี้เปลี่ยนสีเรียกว่าจุดสิ้นสุดที่การไตเตรทสิ้นสุดลง.

จุดสิ้นสุด

การแตกตัวเป็นไอออนหรือการแยกออกจากตัวบ่งชี้มีดังต่อไปนี้:

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

และดังนั้นจึงมีค่าคงที่กา

Ka = [H₃O⁺] [ใน^-] / [HIn]

ความสัมพันธ์ระหว่างตัวบ่งชี้ที่ไม่เชื่อมโยง (HIn) และตัวบ่งชี้ที่แยกตัว (In^-) กำหนดสีของตัวบ่งชี้.

การเพิ่มกรดจะเพิ่มความเข้มข้นของ HIN และสร้างสีที่ 1 ของตัวบ่งชี้ ในขณะเดียวกันการเพิ่มฐานช่วยเพิ่มความเข้มข้นของตัวบ่งชี้ที่แยกจากกัน (In^-) (สี 2).

เป็นที่พึงปรารถนาที่จุดสมมูลตรงกับจุดสิ้นสุด ในการทำเช่นนี้จะมีการเลือกตัวบ่งชี้ที่มีช่วงการเปลี่ยนสีที่มีจุดสมมูล นอกจากนี้มันเกี่ยวกับการลดข้อผิดพลาดใด ๆ ที่สร้างความแตกต่างระหว่างจุดสมดุลและจุดสิ้นสุด.

การกำหนดมาตรฐานหรือการประเมินผลของโซลูชันเป็นกระบวนการที่กำหนดความเข้มข้นที่แน่นอนของโซลูชัน มันเป็นวิธีการระดับ แต่กลยุทธ์ตามแตกต่างกัน.

วิธีการแก้ปัญหาของมาตรฐานหลักจะถูกวางในขวดและสารละลายไตเตรทที่ได้มาตรฐานถูกเพิ่มด้วยบิวเรต.

จุดที่เท่ากันของการไตเตรทของกรดแก่โดยมีฐานที่แข็งแกร่ง

100 มล. ของ 0.1 M HCl จะถูกวางไว้ในขวดและสารละลาย 0.1 M NaOH จะถูกเพิ่มค่อยๆด้วยบิวเรตโดยพิจารณาการเปลี่ยนแปลงค่าความเป็นกรดด่างของสารละลายที่กำเนิดกรดไฮโดรคลอริก

เริ่มแรกก่อนที่จะเพิ่ม NaOH ค่า pH ของสารละลาย HCl คือ 1.

ฐานที่แข็งแกร่ง (NaOH) ถูกเพิ่มและ pH จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ แต่ก็ยังคงเป็นค่า pH ที่เป็นกรดเนื่องจากกรดส่วนเกินจะกำหนดค่า pH นี้.

หากคุณเพิ่ม NaOH ต่อไปจะถึงเวลาที่จะถึงจุดสมดุลที่ pH นั้นเป็นกลาง (pH = 7) กรดทำปฏิกิริยากับฐานที่ถูกใช้ไปแล้ว แต่ยังไม่เกินฐาน.

ความเข้มข้นส่วนใหญ่ของโซเดียมคลอไรด์ซึ่งเป็นเกลือที่เป็นกลาง⁺ หรือ Cl^- ย่อยสลาย).

หากยังคงเพิ่ม NaOH ต่อไป pH จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ กลายเป็นพื้นฐานมากกว่าจุดสมมูลเนื่องจากความเข้มข้นของ NaOH นั้นมีความสำคัญมากกว่า.

เป็นการดีที่การเปลี่ยนแปลงสีของตัวบ่งชี้ควรเกิดขึ้นที่ pH = 7 แต่เนื่องจากรูปร่างที่ฉับพลันของเส้นโค้งการไตเตรทสามารถใช้ฟีนอฟทาลีนได้ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีชมพูอ่อนที่ค่า pH ประมาณ 8.

เส้นโค้งการไตเตรทของกรดอ่อน - ฐานแข็งแรง

เส้นโค้งการไตเตรทของกรดแก่ที่มีฐานแข็งแรงคล้ายกับที่แสดงในภาพด้านบน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างเส้นโค้งทั้งสองคือว่าเส้นแรกมีการเปลี่ยนแปลงค่า pH อย่างฉับพลันมากขึ้น ในขณะที่เส้นโค้งการไตเตรทของกรดอ่อนที่มีฐานที่แข็งแกร่งสามารถสังเกตได้ว่าการเปลี่ยนแปลงนั้นค่อยเป็นค่อยไปมากขึ้น.

ในกรณีนี้กรดอ่อนจะถูกไตเตรทเช่นกรดอะซิติก (CH₃COOH) ที่มีฐานที่แข็งแกร่งคือโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในการไตเตรทสามารถทำปฏิกิริยาได้ด้วยวิธีต่อไปนี้:

NaOH + CH₃COOH => CH₃ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการ^-นา⁺    +       H₂O

ในกรณีนี้สารละลายบัฟเฟอร์อะซิเตตจะเกิดขึ้นด้วย pKa = 4.74 ภูมิภาคเบาะสามารถเห็นได้ในการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยและแทบจะมองไม่เห็นก่อนที่ค่า pH 6.

จุดสมมูลตามที่ระบุในรูปภาพอยู่ที่ประมาณ 8.72 และไม่ใช่ 7 ทำไม? เพราะทาง CH₃ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการ^- เป็นประจุลบที่หลังจากการไฮโดรไลซิสสร้าง OH^-, ซึ่งอ้างอิงค่า pH:

CH₃ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการ^-       +       H₂O <=> CH₃COOH + OH^-

ขั้นตอน

การไตเตรทของกรดอะซิติกโดยโซเดียมไฮดรอกไซด์สามารถแบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอนสำหรับการวิเคราะห์.

-ก่อนเริ่มเพิ่มเบส (NaOH) ค่า pH ของสารละลายคือกรดและขึ้นอยู่กับการแยกตัวของกรดอะซิติก.

-เมื่อเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์บัฟเฟอร์อะซิเตตจะเกิดขึ้น แต่ในทางเดียวกันการก่อตัวของฐานซิงก์อะซิเตทจะเพิ่มขึ้นซึ่งจะทำให้ค่า pH ของสารละลายเพิ่มขึ้น.

-ค่า pH ของจุดสมมูลเกิดขึ้นที่ค่า pH เท่ากับ 8.72 ซึ่งเป็นด่างตรงไปตรงมา.

จุดสมมูลไม่มีค่าคงที่และแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสารประกอบที่เกี่ยวข้องในการไตเตรท.

-โดยการเพิ่ม NaOH อย่างต่อเนื่องหลังจากถึงจุดที่เท่ากันค่า pH จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากโซเดียมไฮดรอกไซด์ส่วนเกิน.

การเลือกของตัวบ่งชี้ตามจุดสมมูล

Phenolphthalein มีประโยชน์ในการกำหนดจุดสมมูลในการไตเตรทเนื่องจากมีจุดเปลี่ยนสีที่ค่า pH ประมาณ 8 ซึ่งตกอยู่ในโซน pH ของการไตเตรทกรดอะซิติกที่มีจุด ของความเท่าเทียมกัน (pH = 8.72).

ในทางกลับกันเมทิลสีแดงไม่ได้มีประโยชน์ในการกำหนดจุดสมมูลเนื่องจากมันจะเปลี่ยนสีในช่วง pH 4.5 ถึง 6.4.

การอ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2018) จุดสมดุล สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 มิถุนายน 2018) นิยามจุดสมดุล ดึงมาจาก: thoughtco.com
3. Lusi Madisha (16 เมษายน 2018) ความแตกต่างระหว่างจุดปลายและจุดสมดุล "DifferenceBetween.net ดึงมาจาก: differentbetween.net
4. ดู J. (2018) Equivalence Point: นิยาม & การคำนวณ ดึงมาจาก: study.com
5. Whitten, K. W. , Davis, R.E, Peck, L. P. และ Stanley, G. G. เคมี (2008) รุ่นที่แปด Cengage Learning Editors.