ما هي نقطة التكافؤ ولماذا؟

ال نقطة التكافؤ هي واحدة من المواد الكيميائية التي تفاعلت تماما. في التفاعلات الحمضية القاعدية ، تشير هذه النقطة إلى متى تم تحييد حمض أو قاعدة بأكملها. هذا المفهوم هو الخبز اليومي للمعايرة أو التقييمات الحجمية ، ويتم تحديده من خلال حسابات رياضية بسيطة.

ولكن ما هي الدرجة؟ إنها عملية تضاف ، بعناية ، حجمًا من محلول معروف التركيز ، يسمى titrant ، إلى محلول غير معروف التركيز ، من أجل الحصول على تركيزه.

يسمح استخدام مؤشر الرقم الهيدروجيني بمعرفة اللحظة التي ينتهي فيها المعايرة. يتم إضافة المؤشر إلى الحل الذي يتم معايرته لإجراء التقدير الكمي للتركيز الذي تريد معرفته. مؤشر الحمض القاعدي هو مركب كيميائي يعتمد لونه على تركيز الهيدروجين أو درجة الحموضة في الوسط.

ومع ذلك ، فإن تحول اللون في المؤشر يشير إلى نقطة نهاية المعايرة ، ولكن ليس إلى نقطة التكافؤ. من الناحية المثالية ، يجب أن تتطابق كلتا النقطتين ؛ ولكن في الواقع ، قد يحدث تغيير اللون بضع قطرات بعد الانتهاء من تحييد الحمض أو القاعدة.

مؤشر

• 1 ما هي نقطة التكافؤ؟?
  • 1.1 نقطة النهاية
• 2 نقطة التكافؤ في معايرة حمض قوي مع قاعدة قوية
• 3 منحنى معايرة حمض ضعيف - قاعدة قوية
  • 3.1 مراحل
  • 3.2 اختيار المؤشر وفقًا لنقطة التكافؤ
• 4 المراجع

ما هي نقطة التكافؤ?

يمكن معايرة محلول حمض غير معروف التركيز يوضع في قارورة عن طريق إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم ببطء من التركيز المعروف باستخدام سحاحة..

يجب أن يتم اختيار المؤشر بطريقة تغير لونه عند تفاعل نفس الكمية من المعادلات الكيميائية لمحلول المعايرة وحل محلول التركيز غير المعروف.

هذه هي نقطة التكافؤ ، في حين أن النقطة التي يتغير عندها المؤشر إلى اللون تسمى نقطة النهاية ، حيث ينتهي المعايرة.

نقطة النهاية

يتم تمثيل تأين أو تفكك المؤشر على النحو التالي:

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

وبالتالي لديه كا ثابت

كا = [ح₃O⁺] [في^-] / [HIn]

العلاقة بين المؤشر غير المنفصل (HIn) والمؤشر المنفصل (In^-) يحدد لون المؤشر.

تزيد إضافة الحمض من تركيز HIn وتنتج اللون 1 من المؤشر. وفي الوقت نفسه ، فإن إضافة قاعدة تفضل زيادة تركيز المؤشر المنفصل (في^-(اللون 2).

من المستحسن أن تتوافق نقطة التكافؤ مع نقطة النهاية. للقيام بذلك ، يتم تحديد مؤشر مع فاصل تغيير اللون الذي يتضمن نقطة التكافؤ. بالإضافة إلى ذلك ، فهو يتعلق بتقليل أي خطأ ينتج عنه اختلاف بين نقطة التكافؤ ونقطة النهاية.

توحيد الحل أو تقييمه هو عملية يتم فيها تحديد التركيز الدقيق للحل. إنها شهادة منهجية ، لكن الاستراتيجية المتبعة مختلفة.

يتم وضع محلول للمعيار الأساسي في القارورة ويضاف محلول المعايرة الذي يتم توحيده مع السحاحة..

نقطة التكافؤ من معايرة حمض قوي مع قاعدة قوية

يتم وضع 100 مل من 0.1 مل حمض الهيدروكلوريك في القارورة ويضاف محلول 0.1 مل هيدروكسيد الصوديوم تدريجياً عن طريق السحاحة ، وتحديد التغييرات في الأس الهيدروجيني للمحلول الذي ينشأ حمض الهيدروكلوريك.

في البداية قبل إضافة هيدروكسيد الصوديوم فإن الرقم الهيدروجيني لمحلول حمض الهيدروكلوريك هو 1.

تضاف القاعدة القوية (NaOH) ويزيد الرقم الهيدروجيني تدريجياً ، لكنه لا يزال درجة الحموضة الحمضية ، لأن الحمض الزائد يحدد هذا الرقم الهيدروجيني.

إذا تابعت إضافة NaOH ، فهناك وقت يتم فيه الوصول إلى نقطة التكافؤ ، حيث يكون الرقم الهيدروجيني محايد (الرقم الهيدروجيني = 7). تفاعل الحامض مع القاعدة المستهلكة ، لكن لا يوجد فائض من القاعدة بعد.

في الغالب تركيز كلوريد الصوديوم ، وهو ملح محايد (ولا Na⁺ ولا الكل^- يتحلل).

إذا استمر إضافة NaOH ، فإن الرقم الهيدروجيني يستمر في الزيادة ، ويصبح أكثر أساسية من نقطة التكافؤ ، لأن تركيز NaOH هو الغالب.

من المثالي أن يحدث تغيير لون المؤشر عند درجة الحموضة = 7 ؛ ولكن بسبب الشكل المفاجئ لمنحنى المعايرة ، يمكن استخدام الفينول فثالين الذي يتغير إلى اللون الوردي الشاحب عند درجة الحموضة حوالي 8.

منحنى معايرة حمض ضعيف - قاعدة قوية

يشبه منحنى معايرة الحمض القوي ذو القاعدة القوية تلك الموجودة في الصورة أعلاه. الفرق الوحيد بين المنحنيين هو أن الأول له تغيير مفاجئ في درجة الحموضة. بينما في منحنى المعايرة لحمض ضعيف ذو قاعدة قوية ، يمكن ملاحظة أن التغيير أكثر تدريجية.

في هذه الحالة ، يتم معايرة حمض ضعيف ، مثل حمض الخليك (CH₃COOH) مع قاعدة قوية ، هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم). يمكن تخطيط التفاعل الذي يحدث في المعايرة بالطريقة التالية:

هيدروكسيد الصوديوم + CH₃COOH => CH₃COO^-نا⁺    +       H₂O

في هذه الحالة ، يتم تشكيل حل المخزن المؤقت خلات مع pKa = 4.74. يمكن رؤية المنطقة المبطنة في تغيير طفيف وغير محسوس تقريبًا قبل درجة الحموضة 6.

نقطة التكافؤ ، كما هو مبين في الصورة ، هي حوالي 8.72 وليس 7. لماذا؟ لأن CH₃COO^- هو أنيون بعد التحلل المائي يولد OH^-, التي تثبت درجة الحموضة:

CH₃COO^-       +       H₂O <=> CH₃الطهي + OH^-

مراحل

يمكن تقسيم معايرة حمض الأسيتيك بواسطة هيدروكسيد الصوديوم إلى 4 مراحل للتحليل.

-قبل البدء في إضافة القاعدة (NaOH) ، يكون الرقم الهيدروجيني للمحلول حامضًا ويعتمد على تفكك حمض الأسيتيك.

-عند إضافة هيدروكسيد الصوديوم ، يتشكل المخزن المؤقت للأسيتات ، ولكن بنفس الطريقة يزداد تشكيل قاعدة الأسيتات المترافقة ، مما يؤدي إلى زيادة درجة الحموضة في المحلول.

-يحدث الرقم الهيدروجيني لنقطة التكافؤ عند درجة الحموضة 8.72 ، وهو بصراحة القلوية.

لا تحتوي نقطة التكافؤ على قيمة ثابتة ، وتتغير وفقًا للمركبات المشاركة في المعايرة.

-من خلال الاستمرار في إضافة هيدروكسيد الصوديوم ، بعد الوصول إلى نقطة التكافؤ ، يزداد الرقم الهيدروجيني بسبب زيادة هيدروكسيد الصوديوم.

اختيار المؤشر وفقا لنقطة التكافؤ

الفينول فثالين مفيد في تحديد نقطة التكافؤ في هذا المعايرة ، لأنه يتغير لونه عند درجة الحموضة حوالي 8 ، والتي تقع في منطقة الرقم الهيدروجيني لمعايرة حمض الأسيتيك التي تتضمن النقطة التكافؤ (الرقم الهيدروجيني = 8.72).

من ناحية أخرى ، أحمر الميثيل غير مفيد في تحديد نقطة التكافؤ ، لأنه يغير اللون في نطاق درجة الحموضة من 4.5 إلى 6.4.

مراجع

1. ويكيبيديا. (2018). نقطة التكافؤ. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
2. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (22 يونيو 2018). تعريف نقطة التكافؤ. تم الاسترجاع من: thinkco.com
3. لوسي ماديشا. (16 أبريل 2018). الفرق بين نقطة النهاية ونقطة التكافؤ. "DifferenceBetween.net. تم الاسترجاع من: differencebetween.net
4. انظر J. (2018). نقطة التكافؤ: التعريف والحساب. تم الاسترجاع من: study.com
5. Whitten، K. W.، Davis، R.E، Peck، L. P. and Stanley، G. G. Chemistry. (2008) الطبعة الثامنة. Cengage التعلم المحررين.