Οι χημικοί καταγράφουν συνήθως τα αποτελέσματα μιας τιτλοδότησης οξέος σε ένα γράφημα με pH στον κατακόρυφο άξονα και τον όγκο της βάσης που προσθέτουν στον οριζόντιο άξονα. Αυτό παράγει μια καμπύλη που αυξάνεται απαλά έως ότου αρχίσει να αυξάνεται απότομα. Αυτό το σημείο - που ονομάζεται σημείο ισοδυναμίας - εμφανίζεται όταν το οξύ έχει εξουδετερωθεί. Το σημείο μισής ισοδυναμίας βρίσκεται στη μέση μεταξύ του σημείου ισοδυναμίας και της προέλευσης. Αυτό είναι το σημείο στο οποίο το ρΗ του διαλύματος είναι ίσο με τη σταθερά διαχωρισμού (pKa) του οξέος.
Εντοπισμός του σημείου μισής ισοδυναμίας
Σε ένα τυπικό πείραμα τιτλοδότησης, ο ερευνητής προσθέτει βάση σε ένα όξινο διάλυμα, ενώ μετρά το pH με έναν από πολλούς τρόπους. Μια κοινή μέθοδος είναι να χρησιμοποιήσετε έναν δείκτη, όπως το litmus, που αλλάζει χρώμα καθώς αλλάζει το pH. Άλλες μέθοδοι περιλαμβάνουν τη χρήση φασματοσκοπίας, ποτενσιόμετρου ή μετρητή pH.
Καθώς η συγκέντρωση της βάσης αυξάνεται, το ρΗ συνήθως αυξάνεται αργά μέχρι την ισοδυναμία, όταν το οξύ έχει εξουδετερωθεί. Σε αυτό το σημείο, η προσθήκη περισσότερης βάσης προκαλεί γρήγορη αύξηση του pH. Αφού επιτευχθεί ισοδυναμία, η κλίση μειώνεται δραματικά και το ρΗ αυξάνεται ξανά αργά με κάθε προσθήκη της βάσης. Το σημείο καμπής, που είναι το σημείο στο οποίο η κατώτερη καμπύλη αλλάζει στην άνω, είναι το σημείο ισοδυναμίας.
Αφού προσδιορίσετε το σημείο ισοδυναμίας, είναι εύκολο να βρείτε το σημείο μισής ισοδυναμίας, επειδή βρίσκεται ακριβώς στη μέση μεταξύ του σημείου ισοδυναμίας και της προέλευσης στον άξονα x.
Σημασία του σημείου μισής ισοδυναμίας
Η εξίσωση Henderson-Hasselbalch δίνει τη σχέση μεταξύ του pH ενός όξινου διαλύματος και της σταθεράς διαχωρισμού του οξέος: pH = pKa + log ([A-] / [HA]), όπου [HA] είναι η συγκέντρωση του αρχικού οξέος και [A-] είναι η συζευγμένη βάση του. Στο σημείο ισοδυναμίας, έχει προστεθεί αρκετή βάση για να εξουδετερώσει πλήρως το οξύ, έτσι στο σημείο μισής ισοδυναμίας, οι συγκεντρώσεις οξέος και βάσης είναι ίσες. Επομένως log ([A-] / [HA]) = log 1 = 0 και pH = pKa.
Σχεδιάζοντας μια κατακόρυφη γραμμή από την τιμή όγκου μισής ισοδυναμίας στο γράφημα και έπειτα μια οριζόντια γραμμή στον άξονα y, είναι δυνατόν να αντλήσουμε απευθείας τη σταθερά διαχωρισμού οξέος.