K ČEMU JE BOD EKVIVALENCE A K ČEMU JE? - CHEMIE - 2025

Bod ekvivalence je ten, ve kterém dvě chemikálie úplně reagovaly. V reakcích kyselina-báze tento bod označuje, kdy byla neutralizována celá kyselina nebo báze. Tento koncept je denní chléb a máslo objemových titrací nebo ocenění a je určen jednoduchými matematickými výpočty.

Jaký je ale stupeň? Je to proces, ve kterém je objem roztoku známé koncentrace, nazývaný titrant, opatrně přidán k roztoku neznámé koncentrace, aby se dosáhlo jeho koncentrace.

Zdroj: Pixabay

Použití indikátoru pH umožňuje zjistit okamžik, kdy titrace končí. Indikátor se přidá k roztoku, který se titruje, aby se kvantifikovala koncentrace, kterou je třeba znát. Indikátor kyselé báze je chemická sloučenina, jejíž barva závisí na koncentraci vodíku nebo pH média.

Barevný posun indikátoru však ukazuje konečný bod titrace, nikoli však bod ekvivalence. V ideálním případě by se oba body měly shodovat; ale ve skutečnosti může ke změně barvy dojít během několika kapek po ukončení neutralizace kyselinou nebo zásadou.

Co je to bod ekvivalence?

Roztok kyseliny o neznámé koncentraci umístěné do baňky lze titrovat pomalým přidáváním roztoku hydroxidu sodného o známé koncentraci pomocí byrety.

Výběr indikátoru by měl být proveden tak, aby změnil barvu v okamžiku, kdy reagovalo stejné množství chemických ekvivalentů roztoku titrantu a roztoku neznámé koncentrace.

Toto je bod ekvivalence, zatímco bod, ve kterém indikátor mění barvu, se nazývá koncový bod, kde titrace končí.

Poslední bod

Ionizace nebo disociace indikátoru je znázorněna následovně:

HIn + H ₂ O <=> In ^- + H ₃ O ⁺

A proto má konstantní Ka

Ka = /

Barva mezi nedisociovaným indikátorem (HIn) a disociovaným indikátorem (In ^-) určuje barvu indikátoru.

Přidání kyseliny zvyšuje koncentraci HIn a vytváří indikátorovou barvu 1. Mezitím přidání báze zvýhodní zvýšení koncentrace disociovaného indikátoru (In ^-) (barva 2).

Je žádoucí, aby se bod ekvivalence shodoval s koncovým bodem. Za tímto účelem je vybrán indikátor s intervalem změny barvy, který zahrnuje bod ekvivalence. Rovněž se snaží omezit chyby, které způsobují rozdíl mezi ekvivalenčním a koncovým bodem.

Standardizace nebo titrace roztoku je proces, při kterém se stanoví přesná koncentrace roztoku. Je to metodicky titul, ale použitá strategie je jiná.

Do baňky se vloží roztok primárního standardu a k titrovanému roztoku se přidá byreta.

Bod ekvivalence titrace silné kyseliny se silnou bází

Do baňky se vloží 100 ml 0,1 M HC1 a přes byretu se postupně přidá 0,1 M roztok NaOH, čímž se stanoví změny pH roztoku, který vytváří kyselinu chlorovodíkovou.

Zpočátku před přidáním NaOH je pH roztoku HCl 1.

Přidá se silná báze (NaOH) a pH se postupně zvyšuje, ale je to stále kyselé pH, protože přebytek kyseliny určuje toto pH.

Pokud budete pokračovat v přidávání NaOH, nastane čas, kdy je dosaženo bodu ekvivalence, kdy je pH neutrální (pH = 7). Kyselina zreagovala se spotřebovanou bází, ale zatím není nadbytečná báze.

Převládá koncentrace chloridu sodného, ​​což je neutrální sůl (ani Na ^+, ani Cl ^- nejsou hydrolyzovány).

Pokud se NaOH přidává i nadále, pH se v důsledku převládající koncentrace NaOH stále zvyšuje a stává se bazičtějším než bod ekvivalence.

Ideálně by k barevné změně indikátoru mělo dojít při pH = 7; ale díky ostrému tvaru titrační křivky lze použít fenolftalein, který se při pH kolem 8 mění na světle růžovou barvu.

Slabá kyselinově silná titrační křivka

Zdroj: Quantumkinetics, od Wikimedia Commons Titrační křivka pro silnou kyselinu se silnou bází je podobná obrázku nahoře. Jediným rozdílem mezi oběma křivkami je to, že první křivka má mnohem prudší změnu pH; zatímco v titrační křivce slabé kyseliny se silnou bází lze pozorovat, že změna je postupnější.

V tomto případě je slabá kyselina, jako je kyselina octová (CH ₃ COOH), se titruje se silnou bází, hydroxidu sodného (NaOH). Reakce, ke které dochází při titraci, lze nastínit následovně:

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

V tomto případě se vytvoří acetátový pufr s pKa = 4,74. Pufrovaná oblast může být pozorována při mírné a téměř nepostřehnutelné změně před pH 6.

Bod ekvivalence, jak ukazuje obrázek, je kolem 8,72 a ne 7. Proč? Protože CH ₃ COO ^- je anion, který po hydrolýze generuje OH ^-, což alkalizuje pH:

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

Fáze

Titrace kyseliny octové hydroxidem sodným může být pro analýzu rozdělena do 4 stupňů.

- Před zahájením přidávání báze (NaOH) je pH roztoku kyselé a závisí na disociaci kyseliny octové.

- Když se přidá hydroxid sodný, vytvoří se acetátový pufrový roztok, ale stejným způsobem se zvyšuje tvorba acetátové konjugátové báze, což s sebou přináší zvýšení pH roztoku.

- K hodnotě bodu ekvivalence dochází při pH 8,72, což je upřímně alkalické.

Bod ekvivalence nemá konstantní hodnotu a mění se v závislosti na sloučeninách zapojených do titrace.

- Když přidáváte NaOH, po dosažení bodu ekvivalence se pH zvýší v důsledku přebytku hydroxidu sodného.

Výběr ukazatele podle bodu ekvivalence

Fenolftalein je užitečný při stanovení bodu ekvivalence při této titraci, protože má barevný bod obratu při pH kolem 8, které spadá do oblasti pH titrace kyseliny octové, která zahrnuje bod ekvivalence (pH = 8,72).

Na druhé straně methylová červená není užitečná při určování bodu ekvivalence, protože mění barvu v rozmezí pH 4,5 až 6,4.

Reference

1. Wikipedia. (2018). Bod ekvivalence. Obnoveno z: es.wikipedia.org
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. června 2018). Definice bodu ekvivalence. Obnoveno z: thinkco.com
3. Lusi Madisha. (16. dubna 2018). Rozdíl mezi koncovým bodem a ekvivalenčním bodem. » DifferenceBetween.net. Obnoveno z: rozdílu mezi.net
4. Podívejte se na J. (2018). Bod ekvivalence: definice a výpočet. Obnoveno z: study.com
5. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP a Stanley, GG Chemistry. (2008) Osmé vydání. Cengage Learning Editors.