نظرية معايرة قاعدة الحمض

في الكيمياء ، المعايرة بالتحليل الحجمي هي عملية يستطيع الكيميائي من خلالها إيجاد تركيز المحلول بدقة جيدة ، إذا كان يعرف المادة الموجودة فيه. يمكن أن يكون هذا مفيدًا جدًا لتحديد تركيزات الأحماض والقواعد ، مثل حمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد الصوديوم. عادة ، يضيف الكيميائي حلاً ثانيًا ، قطرة بعد قطرة ، حتى يتغير لون الخليط فجأة ، مما يشير إلى نهاية المعايرة.

يسمى محلول التركيز غير المعروف "عيار" الحل المضاف يسمى "محلول المعايرة" في المعايرة الحمضية القاعدية ، يضاف ما يكفي من المعايرة إلى العيار لتحييدها. لذلك إذا كان العيار قاعدة ، يضيف الكيميائي حمضًا كعيار.

يضيف فني المعمل مؤشر اللون إلى العيار قبل أن يشير إلى نقطة التعادل. هذا مهم لأنه إذا أضاف المعاير بسرعة كبيرة ، يمكن للفني أن يمضي يمينًا عند نقطة التحييد ولا يعرف بالضبط مقدار المعاير المطلوب للوصول إليه.

في معايرة القاعدة الحمضية ، تحدث نقطة التعادل عند الأس الهيدروجيني 7.0. عباد الشمس هو مؤشر جيد لملف معايرة القاعدة الحمضية ، لأنها تغير لونها عند درجة حموضة تبلغ حوالي 6.5 - قريبة بدرجة كافية ، كما سيتم شرحه أدناه. نظرًا لأن المؤشرات تتفاعل مع المحلول الذي يتم قياسه ، فيجب استخدامها باعتدال - فقط بضع قطرات إن أمكن.

النقطة التي يقوم عندها المُعاير بإبطال العيار بالكامل ، تاركًا الماء المحايد ، تسمى "نقطة التكافؤ". يحدث هذا عندما "يستهلك" المُعاير كل العيار. ألغى الحمض والقاعدة بعضهما البعض تمامًا. مثال على هذا النوع من الإلغاء المتبادل موضح في هذه الصيغة الكيميائية:

حمض الهيدروكلوريك + هيدروكسيد الصوديوم -> NaCL + H₂ا

عند التوازن ، يكون الرقم الهيدروجيني للمحلول 7.0.

إذا كنت تستخدم مقياس الأس الهيدروجيني ، فيمكنك تسجيل الأس الهيدروجيني على أساس منتظم عند إضافة المعاير. من شأن رسم بياني للرقم الهيدروجيني (كمحور رأسي) مقابل حجم جهاز المعايرة أن ينتج منحنى مائلًا شديد الانحدار حول نقطة التكافؤ. PH مقياس تركيز H3O + في محلول. تؤدي إضافة قطرة أو قطرتين إلى محلول محايد إلى تغيير تركيز H3O + بشكل كبير ، بمعامل 10 أو أكثر. مضاعفة الكمية المضافة لا يغير التركيز بنفس القدر. هذا ما يجعل منحنى المعايرة بالتحليل الحجمي شديد الانحدار في تلك المنطقة الواحدة ، وبالتالي يجعل من السهل تحديد نقطة التكافؤ في الرسم البياني. لذلك من السهل تحديد كمية المعايرة اللازمة لتحييد العيار بدقة.

يمكن لمنحنى المعايرة أيضًا رسم بياني للتوصيلية (مثل المحور الرأسي) مقابل المعايرة. الأحماض والقواعد توصل الكهرباء. لذلك ، يمكنك قياس الموصلية عن طريق إدخال أقطاب كهربائية في العيار. سيتم توصيل الأقطاب الكهربائية ببطارية ومقياس التيار الكهربائي (أو الفولتميتر). سوف يتغير منحنى المعايرة بسرعة عند نقطة التكافؤ. في هذه الحالة ، سيكون للموصلية حد أدنى ملحوظ عند نقطة التكافؤ. تتميز هذه الطريقة بأنها لا تحتاج إلى مؤشر يمكن أن يتدخل أو يشارك في تفاعل التعادل ، مما يؤثر على نتائجه.