Химики обычно записывают результаты кислотного титрования на диаграмме, где pH отображается на вертикальной оси, а объем добавляемого основания - на горизонтальной оси. Это создает кривую, которая плавно поднимается, пока в определенной точке не начинает круто подниматься. Эта точка, называемая точкой эквивалентности, возникает, когда кислота нейтрализована. Точка полуэквивалентности находится на полпути между точкой эквивалентности и началом координат. Это точка, в которой pH раствора равен константе диссоциации (pKa) кислоты.
Определение точки полуэквивалентности
В типичном эксперименте по титрованию исследователь добавляет основание в раствор кислоты, одновременно измеряя pH одним из нескольких способов. Один из распространенных методов - использовать индикатор, например лакмус, который меняет цвет при изменении pH. Другие методы включают использование спектроскопии, потенциометра или pH-метра.
По мере увеличения концентрации основания pH обычно медленно повышается до эквивалентного значения, когда кислота нейтрализована. В этот момент добавление большего количества основания вызывает быстрое повышение pH. После достижения эквивалентности наклон резко уменьшается, и pH снова медленно повышается с каждым добавлением основания. Точка перегиба, то есть точка, в которой нижняя кривая переходит в верхнюю, является точкой эквивалентности.
После определения точки эквивалентности легко найти точку полуэквивалентности, потому что она находится ровно посередине между точкой эквивалентности и началом координат на оси x.
Значение точки полуэквивалентности
Уравнение Хендерсона-Хассельбаха дает соотношение между pH кислого раствора и константой диссоциации кислоты: pH = pKa + log ([A-] / [HA]), где [HA] - концентрация исходной кислоты, а [A-] - его сопряженная база. В точке эквивалентности было добавлено достаточно основания, чтобы полностью нейтрализовать кислоту, поэтому в точке полуэквивалентности концентрации кислоты и основания равны. Следовательно, log ([A-] / [HA]) = log 1 = 0, а pH = pKa.
Проведя вертикальную линию от значения объема полуэквивалентности к диаграмме, а затем горизонтальную линию к оси Y, можно напрямую получить константу диссоциации кислоты.