منحنی های pH (تیتراسیون).
این صفحه نحوه تغییر pH را در طی تیتراسیون های مختلف اسید-باز توضیح می دهد.
نقطه هم ارزی تیتراسیون
مرتب کردن برخی از اصطلاحات گیج کننده
هنگامی که یک تیتراسیون اسید-باز ساده انجام می‌دهید، از یک نشانگر استفاده می‌کنید تا به شما بگوید چه زمانی اسید و قلیایی را دقیقاً به نسبت‌های مناسب برای "خنثی کردن" یکدیگر مخلوط کرده‌اید. هنگامی که نشانگر تغییر رنگ می دهد، اغلب به عنوان نقطه پایان تیتراسیون توصیف می شود.
در یک دنیای ایده‌آل، تغییر رنگ زمانی اتفاق می‌افتد که شما دو محلول را با نسبت‌های صحیح و مطابق با معادله (اغلب «نسبت‌های معادله» نامیده می‌شود) با هم مخلوط کنید. آن مخلوط خاص به عنوان نقطه هم ارزی شناخته می شود.
برای مثال، اگر محلول هیدروکسید سدیم را با اسید کلریدریک تیتر می‌کردید، هر دو با غلظت 1 mol d m-3، 25 سانتی‌متر مکعب از محلول هیدروکسید سدیم دقیقاً به همان حجم اسید نیاز دارند - زیرا آنها با توجه به 1: 1 واکنش نشان می‌دهند. معادله.
در این نمونه خاص، این نقطه خنثی تیتراسیون نیز خواهد بود، زیرا محلول کلرید سدیم دارای pH 7 است.
اما این لزوما در مورد تمام نمک هایی که ممکن است تشکیل شوند صدق نمی کند.
به عنوان مثال، اگر محلول آمونیاک را با اسید هیدروکلریک تیتر کنید، کلرید آمونیوم تشکیل می شود. یون آمونیوم کمی اسیدی است و بنابراین کلرید آمونیوم خالص pH کمی اسیدی دارد.
این بدان معناست که در نقطه هم ارزی (جایی که شما راه حل ها را با نسبت های صحیح مطابق معادله مخلوط کرده اید)، در واقع راه حل خنثی نخواهد بود. استفاده از اصطلاح "نقطه خنثی" در این زمینه گمراه کننده خواهد بود.
به طور مشابه، اگر محلول هیدروکسید سدیم را با اسید اتانوئیک تیتر کنید، در نقطه هم ارزی اتانوات سدیم خالص تشکیل شده دارای pH کمی قلیایی است زیرا یون اتانوات کمی بازی است.
بهتر است از عبارت "نقطه خنثی" اجتناب شود.
اصطلاح "نقطه هم ارزی" به این معنی است که راه حل ها دقیقاً به نسبت های مناسب مطابق با معادله مخلوط شده اند.
اصطلاح "نقطه پایان" جایی است که نشانگر رنگ آن را تغییر می دهد. همانطور که در صفحه مربوط به اندیکاتورها خواهید دید، لزوماً دقیقاً مشابه نقطه هم ارزی نیست.
توجه: با دنبال کردن این لینک (همچنین از منوی تعادل اسید و باز موجود است) می توانید از شاخص ها مطلع شوید. شما باید ابتدا صفحه حاضر را بخوانید.
منحنی های pH ساده
تمام منحنی های تیتراسیون زیر بر اساس اسید و قلیایی با غلظت 1 mol d m-3 هستند. در هر مورد، با 25 سانتی متر مکعب از یکی از محلول ها در فلاسک و دیگری در بورت شروع می کنید.
اگرچه شما معمولاً اسید را از یک بورت به داخل قلیایی در یک فلاسک می‌زنید، اما ممکن است لازم باشد در مورد منحنی تیتراسیون برای اضافه کردن آن برعکس آن نیز بدانید. نسخه های جایگزین منحنی ها در بیشتر موارد شرح داده شده است.
منحنی تیتراسیون برای اسید قوی v باز قوی
ما اسید هیدروکلریک و هیدروکسید سدیم را به عنوان یک اسید قوی و یک باز قوی در نظر می گیریم.
روان کردن اسید به قلیایی
می بینید که pH فقط به مقدار بسیار کمی تا نزدیک به نقطه هم ارزی کاهش می یابد. سپس یک فرو رفتن واقعاً تند وجود دارد. اگر مقادیر را محاسبه کنید، pH از 11. 3 زمانی که 24. 9 سانتی متر مکعب اضافه کرده اید به 2. 7 با 25. 1 سانتی متر مکعب کاهش می یابد.
توجه: اگر نیاز به دانستن نحوه محاسبه تغییرات pH در طول تیتراسیون دارید، ممکن است به کتاب محاسبات شیمی من علاقه مند شوید.
وارد کردن قلیایی به اسید
این بسیار شبیه به منحنی قبلی است ، به جز ، البته pH شروع می شود و با اضافه کردن محلول هیدروکسید سدیم بیشتر افزایش می یابد.
باز هم ، pH خیلی تغییر نمی کند تا زمانی که به نقطه هم ارزی نزدیک شوید. سپس بسیار تند به سمت بالا می رود.
منحنی های تیتراسیون برای پایه ضعیف اسید v
این بار قصد داریم از اسید هیدروکلریک به عنوان محلول اسید قوی و آمونیاک به عنوان پایه ضعیف استفاده کنیم.
روان کردن اسید به قلیایی
از آنجا که شما یک پایگاه ضعیف دارید ، بدیهی است که آغاز منحنی متفاوت خواهد بود. با این حال ، هنگامی که بیش از حد اسید دریافت کردید ، منحنی اساساً مانند گذشته است.
در همان ابتدای منحنی ، pH با اضافه شدن اسید خیلی سریع شروع می شود ، اما منحنی خیلی زود شیب تر می شود. این امر به این دلیل است که یک محلول بافر در حال تنظیم است - متشکل از آمونیاک اضافی و کلرید آمونیوم تشکیل شده است.
توجه: با دنبال کردن این لینک می توانید اطلاعات بیشتری در مورد راه حل های بافر کسب کنید. با این حال ، این یک نکته بسیار جزئی در متن فعلی است ، و شما احتمالاً بهتر است قبل از این کار ، کل صفحه فعلی را بخوانید.
توجه کنید که نقطه هم ارزی اکنون تا حدودی اسیدی است (کمی کمتر از pH 5) ، زیرا کلرید آمونیوم خالص خنثی نیست. با این حال ، نقطه هم ارزی هنوز در شدیدترین بیت منحنی قرار دارد. به نظر می رسد در انتخاب یک شاخص مناسب برای تیتراسیون مهم است.
وارد کردن قلیایی به اسید
در ابتدای این تیتراسیون ، بیش از حد اسید هیدروکلریک دارید. شکل منحنی همان زمانی خواهد بود که در شروع تیتراسیون که محلول هیدروکسید سدیم را به داخل اسید می رساند ، اسید اضافی داشتید.
فقط پس از نقطه هم ارزی است که همه چیز متفاوت می شود.
محلول بافر حاوی آمونیاک اضافی و کلرید آمونیوم تشکیل شده است. این در برابر هرگونه افزایش زیاد pH است - نه به هر حال شما انتظار افزایش بسیار زیادی را دارید ، زیرا آمونیاک فقط یک پایگاه ضعیف است.
منحنی های تیتراسیون برای اسید ضعیف v پایه قوی
ما اسید اتانوئیک و هیدروکسید سدیم را به عنوان معمولی برای یک اسید ضعیف و یک پایه قوی می گیریم.
روان کردن اسید به قلیایی
برای قسمت اول نمودار ، بیش از حد هیدروکسید سدیم دارید. منحنی دقیقاً همانند وقتی اسید هیدروکلریک را به هیدروکسید سدیم اضافه می کنید. پس از بیش از حد اسید ، تفاوت وجود خواهد داشت.
گذشته از نقطه هم ارزی ، شما یک محلول بافر حاوی سدیم اتانوات و اسید اتانوئیک دارید. این در برابر هرگونه سقوط بزرگ در pH است.
وارد کردن قلیایی به اسید
شروع نمودار افزایش نسبتاً سریع pH را نشان می دهد اما این امر به عنوان یک محلول بافر حاوی اسید اتانوئیک و اتانوات سدیم کند می شود. فراتر از نقطه هم ارزی (هنگامی که هیدروکسید سدیم بیش از حد است) منحنی دقیقاً همان انتهای نمودار HCl - NaOH است.
منحنی های تیتراسیون برای پایه ضعیف و پایه ضعیف
نمونه بارز این امر می تواند اسید اتانوئیک و آمونیاک باشد.
به این ترتیب اتفاق می افتد که این دو هر دو به همان اندازه ضعیف هستند - در این صورت ، نقطه هم ارزی تقریباً pH 7 است.
روان کردن اسید به قلیایی
این واقعاً فقط ترکیبی از نمودارهایی است که قبلاً دیده اید. تا نقطه هم ارزی شبیه به مورد آمونیاک - HCl است. پس از نقطه هم ارزی ، مانند انتهای منحنی اسید اتانوئیک - NaOH است.
توجه کنید که هیچ گونه شیب دار در این نمودار وجود ندارد. در عوض ، فقط آنچه به عنوان "نقطه انعطاف پذیری" شناخته می شود وجود دارد. این عدم وجود یک بیت شیب دار به این معنی است که انجام تیتراسیون یک اسید ضعیف در برابر یک پایه ضعیف دشوار است.
توجه: از آنجا که شما تقریباً هرگز با این ترکیب تیتراسیون انجام نمی دهید ، هیچ نکته واقعی در ارائه نمودار در جایی که به آنها اضافه شده است وجود ندارد. کار کردن در صورت علاقه به آنچه ممکن است به نظر برسد دشوار نیست - از ابتدای هیدروکسید سدیم اضافه شده به منحنی اسید اتانوئیک استفاده کنید و پایان آمونیاک اضافه شده به اسید هیدروکلریک.
دلیل اینکه انجام این تیتراژها دشوار است در صفحه در مورد شاخص ها بحث شده است.
خلاصه ای از منحنی های مهم
روشی که شما به طور معمول تیتراسیون را انجام می دهید شامل اضافه کردن اسید به قلیایی است. در اینجا نسخه های کاهش یافته از نمودارهای توضیح داده شده در بالا آورده شده است تا بتوانید همه آنها را با هم مشاهده کنید.
منحنی های تیتراسیون پیچیده تر
اضافه کردن اسید هیدروکلریک به محلول کربنات سدیم
معادله کلی برای واکنش بین محلول کربنات سدیم و اسید هیدروکلریک رقیق: این است:
اگر دو محلول از همان غلظت را داشتید ، برای رسیدن به نقطه معادل باید دو برابر حجم اسید هیدروکلریک استفاده کنید - به دلیل نسبت 1: 2 در معادله.
فرض کنید شما با 25 سانتی متر 3 محلول کربنات سدیم شروع می کنید و هر دو محلول دارای غلظت یکسان 1 مول D M-3 هستند. این بدان معنی است که شما انتظار دارید که بعد از اضافه شدن 50 سانتی متر 3 اسید ، افت شدید در منحنی تیتراسیون بیاید.
نمودار واقعی به این شکل است:
نمودار پیچیده تر از آن چیزی است که فکر می کنید - و اتفاقات کنجکاو در طول تیتراسیون رخ می دهد.
شما انتظار دارید که کربنات ها هنگام اضافه کردن اسیدها به آنها دی اکسید کربن تولید کنند ، اما در مراحل اولیه این تیتراسیون ، هیچ دی اکسید کربن به هیچ وجه خاموش نمی شود.
سپس - به محض اینکه از نقطه نیمه راه در تیتراسیون عبور کنید - تعداد زیادی دی اکسید کربن به طور ناگهانی منتشر می شود.
نمودار دو نقطه پایانی را نشان می دهد - یکی در pH 8. 3 (کمی بیشتر از یک نقطه انعطاف پذیری) و ثانیه در حدود pH 3. 7. این واکنش بدیهی است که در دو قسمت مجزا اتفاق می افتد.
در قسمت اول ، در A در نمودار کامل ، کربنات سدیم با اسید واکنش نشان می دهد تا هیدروژن کربنات سدیم تولید کند:
می بینید که این واکنش هیچ دی اکسید کربن ایجاد نمی کند.
در قسمت دوم ، هیدروژن کربنات سدیم تولید شده با اسید بیشتر واکنش نشان می دهد - به بسیاری از CO می دهد2.
این واکنش در B روی نمودار به پایان رسیده است.
با انتخاب دقیق نشانگر می توان هر دو این نقطه پایانی را انتخاب کرد. که در صفحه جداگانه روی شاخص ها توضیح داده شده است.
اضافه کردن محلول هیدروکسید سدیم برای رقیق کردن اسید اتانیدیو
اسید اتانیدیوئیک قبلاً به عنوان اسید اگزالیک شناخته می شد. این یک اسید دیپروتیک است ، به این معنی که می تواند 2 پروتون (یون های هیدروژن) را به یک پایه واگذار کند. چیزی که فقط می تواند یکی را از بین ببرد (مانند HCL) به عنوان یک اسید یکپارچه شناخته می شود.
واکنش با هیدروکسید سدیم در دو مرحله صورت می گیرد زیرا یکی از هیدروژن ها نسبت به دیگری آسانتر است. دو واکنش پی در پی:
اگر محلول هیدروکسید سدیم را به محلول اسید اتانیدیوئیک منتقل کنید ، منحنی pH نقاط پایانی را برای هر دو واکنش نشان می دهد.
منحنی برای واکنش بین هیدروکسید سدیم و محلول های اسید اتانیدیوئیک غلظت برابر است.
س questions الاتی برای آزمایش درک شما
اگر این اولین مجموعه سؤالاتی است که انجام داده اید ، لطفاً قبل از شروع صفحه مقدماتی را بخوانید. برای بازگشت به اینجا به اینجا باید از دکمه عقب روی مرورگر خود استفاده کنید.
