Θεωρία τιτλοδότησης βάσης οξέος

Στη χημεία, η τιτλοποίηση είναι μια διαδικασία με την οποία ένας φαρμακοποιός μπορεί να βρει τη συγκέντρωση ενός διαλύματος με καλή ακρίβεια, εάν ξέρει ποια ουσία είναι σε αυτήν. Αυτό μπορεί να είναι πολύ βολικό για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων οξέων και βάσεων, όπως υδροχλωρικό οξύ και υδροξείδιο του νατρίου. Συνήθως, ο χημικός προσθέτει μια δεύτερη λύση, σταγόνα σταγόνα, έως ότου το μείγμα ξαφνικά αλλάξει χρώμα, σηματοδοτώντας το τέλος της τιτλοδότησης.

Η λύση της άγνωστης συγκέντρωσης ονομάζεται «τίτλος». Η προστιθέμενη λύση ονομάζεται «τιτλοδότη». Στην τιτλοδότηση οξέος-βάσης, προστίθεται αρκετός τιτλοδότης στον τίτλο για να τον εξουδετερώσει. Έτσι, εάν ο τίτλος είναι βάση, ένας χημικός προσθέτει ένα οξύ ως τίτλος.

Ένας τεχνικός εργαστηρίου προσθέτει μια ένδειξη χρώματος στον τίτλο προτού υποδείξει το σημείο εξουδετέρωσης. Αυτό είναι σημαντικό γιατί αν προσθέσει τον τιτλοδότη πολύ γρήγορα, ο τεχνικός μπορεί να πάει κατευθείαν από το σημείο εξουδετέρωσης και να μην ξέρει ακριβώς πόσο απαιτούμενο τιτλοδότη για να φτάσει σε αυτό.

Στην ογκομέτρηση οξέος-βάσης, το σημείο εξουδετέρωσης εμφανίζεται σε ρΗ 7,0. Το Litmus είναι ένας καλός δείκτης για ένα ογκομέτρηση οξέος-βάσης, επειδή αλλάζει χρώμα σε pH περίπου 6,5 - αρκετά κοντά, όπως θα εξηγηθεί παρακάτω. Δεδομένου ότι οι δείκτες αντιδρούν με τη μέτρηση του διαλύματος, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται με μέτρο - μόνο μερικές σταγόνες εάν είναι δυνατόν.

Το σημείο στο οποίο ο τίτλος εξουδετερώνει πλήρως όλο τον τίτλο, αφήνοντας ουδέτερο νερό, ονομάζεται «σημείο ισοδυναμίας». Αυτό συμβαίνει όταν ο τίτλος έχει «εξαντλήσει» όλο τον τίτλο. Το οξύ και η βάση έχουν ακυρωθεί πλήρως. Ένα παράδειγμα αυτού του είδους αμοιβαίας ακύρωσης απεικονίζεται σε αυτόν τον χημικό τύπο:

HCl + NaOH -> NaCL + Η₂Ο

Στην ισορροπία, το pH του διαλύματος είναι 7,0.

Εάν χρησιμοποιείτε μετρητή pH, μπορείτε να καταγράφετε το pH σε τακτική βάση καθώς προστίθεται τιτλοδότης. Μια γραφική παράσταση του ρΗ (ως ο κατακόρυφος άξονας) έναντι του όγκου του τιτανίου θα παράγει μια κεκλιμένη καμπύλη που είναι ιδιαίτερα απότομη γύρω από το σημείο ισοδυναμίας. Το PH είναι ένα μέτρο της συγκέντρωσης H3O + σε ένα διάλυμα. Η προσθήκη μίας ή δύο σταγόνων σε ουδέτερο διάλυμα αλλάζει σημαντικά τη συγκέντρωση H3O +, με συντελεστή 10 ή περισσότερους. Ο διπλασιασμός της προστιθέμενης ποσότητας δεν αλλάζει τη συγκέντρωση σχεδόν τόσο πολύ. Αυτό καθιστά την καμπύλη τιτλοδότησης τόσο απότομη σε αυτήν την περιοχή και, επομένως, καθιστά το σημείο ισοδυναμίας τόσο εύκολο να αναγνωριστεί στο γράφημα. Η ποσότητα του τιτλοδοτήματος που απαιτείται για την εξουδετέρωση του τίτλου είναι επομένως εύκολο να ποσοτικοποιηθεί με ακρίβεια.

Μια καμπύλη τιτλοδότησης μπορεί επίσης να γράφει την αγωγιμότητα (ως κατακόρυφο άξονα) έναντι του τιτανίου. Τα οξέα και οι βάσεις παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια. Επομένως, μπορείτε να μετρήσετε την αγωγιμότητα εισάγοντας ηλεκτρόδια στον τίτλο. Τα ηλεκτρόδια θα συνδέονταν με μπαταρία και αμπερόμετρο (ή βολτόμετρο). Η καμπύλη τιτλοδότησης θα αλλάξει απότομα στο σημείο ισοδυναμίας. Σε αυτήν την περίπτωση, η αγωγιμότητα θα έχει αισθητό ελάχιστο στο σημείο ισοδυναμίας. Αυτή η μέθοδος έχει το πλεονέκτημα ότι δεν χρειάζεται δείκτης, ο οποίος θα μπορούσε να επηρεάσει ή να συμμετάσχει στην αντίδραση εξουδετέρωσης, επηρεάζοντας τα αποτελέσματά της.