Teoria miareczkowania kwasowo-zasadowego

W chemii miareczkowanie to proces, dzięki któremu chemik może z dużą dokładnością określić stężenie roztworu, jeśli wie, jaka w nim jest substancja. Może to być bardzo przydatne do oznaczania stężeń kwasów i zasad, takich jak kwas solny i wodorotlenek sodu. Zazwyczaj chemik dodaje kropla po kropli drugi roztwór, aż mieszanina nagle zmieni kolor, sygnalizując koniec miareczkowania.

Roztwór o nieznanym stężeniu nazywa się „mianem”. Dodany roztwór nazywa się „titratem”. W miareczkowaniu kwasowo-zasadowym do miana dodaje się wystarczającą ilość titranta, aby go zneutralizować. Więc jeśli miano jest zasadą, chemik dodaje kwas jako miano.

Technik laboratoryjny dodaje kolorowy wskaźnik do miana, zanim wskaże on punkt neutralizacji. Jest to ważne, ponieważ jeśli doda titrant zbyt szybko, technik może przejść tuż obok punktu neutralizacji i nie wiedzieć dokładnie, ile titranta potrzeba, aby do niego dotrzeć.

W miareczkowaniu kwasowo-zasadowym punkt neutralizacji występuje przy pH 7,0. Lakmus jest dobrym wskaźnikiem dla miareczkowanie kwasowo-zasadowe, ponieważ zmienia kolor przy pH około 6,5 — wystarczająco blisko, jak zostanie wyjaśnione poniżej. Ponieważ wskaźniki reagują z mierzonym roztworem, należy ich używać z umiarem – tylko kilka kropli, jeśli to możliwe.

Punkt, w którym titrant całkowicie neutralizuje całe miano, pozostawiając neutralną wodę, nazywany jest „punktem równoważności”. Wtedy titrant „zużyje” całe miano. Kwas i zasada całkowicie się znoszą. Przykład tego rodzaju wzajemnego anulowania ilustruje następujący wzór chemiczny:

HCl+NaOH-->NaCL+H₂O

W stanie równowagi pH roztworu wynosi 7,0.

Jeśli używasz miernika pH, możesz regularnie rejestrować pH w miarę dodawania titranta. Wykres pH (jako oś pionowa) w funkcji objętości titranta dawałby nachyloną krzywą, która jest szczególnie stroma wokół punktu równoważnikowego. PH jest miarą stężenia H3O+ w roztworze. Dodanie jednej lub dwóch kropli do neutralnego roztworu znacznie zmienia stężenie H3O+ o czynnik 10 lub więcej. Podwojenie dodanej ilości nie zmienia stężenia prawie tak bardzo. To właśnie sprawia, że ​​krzywa miareczkowania jest tak stroma w tym jednym obszarze, a zatem punkt równoważnikowy jest tak łatwy do zidentyfikowania na wykresie. Ilość titranta potrzebna do zneutralizowania miana jest zatem łatwa do dokładnego określenia ilościowego.

Krzywa miareczkowania może również przedstawiać przewodność (jako oś pionową) względem titranta. Kwasy i zasady przewodzą prąd. Dlatego możesz mierzyć przewodnictwo, wkładając elektrody do miana. Elektrody byłyby przymocowane do baterii i amperomierza (lub woltomierza). Krzywa miareczkowania zmieni się gwałtownie w punkcie równoważnikowym. W takim przypadku przewodnictwo będzie miało zauważalne minimum w punkcie równoważnikowym. Ta metoda ma tę zaletę, że nie potrzebuje wskaźnika, który mógłby zakłócać lub uczestniczyć w reakcji neutralizacji, wpływając na jej wyniki.