استخدام حامض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك في المعايرة

يتم تحديد قوة الحمض بواسطة رقم يسمى ثابت توازن تفكك الحمض. حمض الكبريتيك حمض قوي ، بينما حمض الفوسفوريك حمض ضعيف. في المقابل ، يمكن أن تحدد قوة الحمض الطريقة التي تحدث بها المعايرة. يمكن استخدام الأحماض القوية لمعايرة قاعدة ضعيفة أو قوية. من ناحية أخرى ، سيكون الحمض الضعيف دائمًا هو التحليل أو الشيء الذي تتم معايرته.

يحتوي حمض البوليبروتيك على أكثر من أيون هيدروجين واحد يمكنه التبرع به للحصول على محلول. مع زيادة التبرع بأيون الهيدروجين ، ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني للمحلول ؛ يصبح أكثر حمضية. على سبيل المثال ، الصيغة الكيميائية لحمض الكبريتيك هي H2SO4. إنه ثنائي البروتين. لديها اثنين من أيونات الهيدروجين يمكن التبرع بها لحل. الصيغة الكيميائية لحمض الفوسفوريك هي H3PO4. إنه ثلاثي. لديها ثلاثة أيونات هيدروجين يمكنها التبرع بها لحل. ومع ذلك ، فإن هذا لا يحدد ما إذا كانت أيونات الهيدروجين ستتفكك جميعها في محلول. بدلاً من ذلك ، يجب أن تفكر في ثابت توازن تفكك الحمض.

يعبر ثابت توازن تفكك الحمض عن نسبة الأيونات المنفصلة إلى المركب غير المتصل في الحمض عند التوازن. يحتوي كل من حامض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك على ثوابت توازن متعددة ، تتوافق مع كل من أيونات الهيدروجين التي يمكن أن تنفصل. الأحماض ذات ثوابت التوازن الكبيرة هي أحماض قوية. يحتوي حمض الكبريتيك على أول ثابت توازن قدره 1.0 × 10 ^ 3 ، مما يجعله حمضًا قويًا. لن تنفصل الأحماض ذات ثوابت التوازن الصغيرة بسهولة. يحتوي حمض الفوسفوريك على أول ثابت توازن قدره 7.1 × 10 ^ -3 ، مما يجعله حمضًا ضعيفًا.

لأن حامض الكبريتيك حمض قوي ، يمكن أن يلعب العديد من الأدوار في المعايرة. يمكنك استخدام حامض الكبريتيك لمعايرة قاعدة ضعيفة أو قوية. يمكن أيضًا معايرة حامض الكبريتيك بقاعدة قوية. تشتمل جميع المعايرات على نقطة تكافؤ واحدة على الأقل ، حيث يحتوي محلول التفاعل على الماء فقط والملح الناتج عن الحمض والقاعدة. إذا تم استخدام حمض الكبريتيك لمعايرة قاعدة قوية أو تمت معايرته بواحد ، فسيتم فصل المحلين تمامًا وستكون نقطة التكافؤ درجة حموضة محايدة قدرها سبعة. إذا كنت تستخدم حمض الكبريتيك لمعايرة قاعدة ضعيفة ، فستحتوي نقطة التكافؤ على حمض ضعيف متبقي من القاعدة الضعيفة. لذلك ، في مثل هذه المعايرة ، سيكون الرقم الهيدروجيني أقل من سبعة.

نظرًا لأن حمض الفوسفوريك حمض ضعيف ، فإنه يستخدم عادة فقط كمحلل. يمكن أن يكون حمض الفوسفوريك هو الحمض الضعيف في معايرة قاعدية ضعيفة حمضية قوية. عندما تصل المعايرة إلى نقطة التكافؤ الأولى ، سيحتوي المحلول على القاعدة المترافقة H2PO4-. سيعطي هذا المحلول أس هيدروجينيًا أكبر من سبعة عند نقطة التكافؤ هذه.

الرقم الهيدروجيني للمحلول هو مقياس لتركيز أيونات H3O + في هذا المحلول. لذلك ، تحدد قوة الحمض جزئيًا فقط درجة الحموضة. إذا كان لمحلول حمض قوي نفس التركيز المولي لمحلول حمض ضعيف ، فسيكون له درجة حموضة أقل. ومع ذلك ، إذا قمت بتخفيف أي من المحلين ، فسوف يقترب الرقم الهيدروجيني من سبعة. هذا يرجع إلى حقيقة أن إضافة الماء تقلل من التركيز الكلي لأيونات H3O +.