כיצד למצוא את חצי נקודת השוויון בגרף טיטרציה

כימאים בדרך כלל רושמים את התוצאות של טיטרציה של חומצה בתרשים עם pH בציר האנכי ונפח הבסיס שהם מוסיפים על הציר האופקי. זה מייצר עקומה שעולה בעדינות עד שבנקודה מסוימת היא מתחילה לעלות בתלילות. נקודה זו - הנקראת נקודת שקילות - מתרחשת כאשר הנטרלה של החומצה. נקודת חצי השקילות נמצאת באמצע הדרך בין נקודת השקילות למקור. זו הנקודה בה ה- pH של התמיסה שווה לקבוע הדיסוציאציה (pKa) של החומצה.

בניסוי טיטרציה אופייני, החוקר מוסיף בסיס לתמיסת חומצה תוך מדידת pH באחת מכמה דרכים. אחת השיטות הנפוצות היא להשתמש במדד, כגון לקמוס, שמשנה את צבעו כאשר ה- pH משתנה. שיטות אחרות כוללות שימוש בספקטרוסקופיה, פוטנציומטר או מד pH.

ככל שריכוז הבסיס עולה, ה- pH בדרך כלל עולה לאט עד לשווי ערך, כאשר החומצה נוטרלה. בשלב זה, הוספת בסיס נוסף גורמת לעליית ה- pH במהירות. לאחר שהושגה שווי ערך, השיפוע יורד בצורה דרמטית, וה- pH שוב עולה לאט עם כל תוספת של הבסיס. נקודת הטיה, שהיא הנקודה בה העקומה התחתונה משתנה לזו העליונה, היא נקודת השקילות.

לאחר שקבענו את נקודת השקילות, קל למצוא את נקודת חצי השקילות, מכיוון שהיא נמצאת בדיוק באמצע הדרך בין נקודת השקילות לבין המקור בציר ה- x.

משוואת הנדרסון-האסלבלך נותנת את הקשר בין ה- pH של תמיסה חומצית לקבוע הדיסוציאציה של החומצה: pH = pKa + log ([A^-] / [HA]), כאשר [HA] הוא ריכוז החומצה המקורית ו- [A^-] הוא בסיסו המצומד. בנקודת השקילות נוספו מספיק בסיס לנטרול מוחלט של החומצה, כך שבנקודת חצי השקילות ריכוזי החומצה והבסיס שווים. לכן היכנס ([א^-] / [HA]) = יומן 1 = 0 ו- pH = pKa.

על ידי ציור קו אנכי מערך נפח חצי השקילות לתרשים ואז קו אופקי לציר y, ניתן להפיק ישירות את קבוע דיסוציאציה של חומצה.