ทฤษฎีการไทเทรตฐานกรด

ในวิชาเคมี การไทเทรตเป็นกระบวนการที่นักเคมีสามารถค้นหาความเข้มข้นของสารละลายได้อย่างแม่นยำ หากเธอรู้ว่ามีสารอะไรอยู่ในนั้น วิธีนี้มีประโยชน์มากในการกำหนดความเข้มข้นของกรดและเบส เช่น กรดไฮโดรคลอริกและโซเดียมไฮดรอกไซด์ โดยปกติ นักเคมีจะเพิ่มสารละลายที่สอง ทีละหยด จนกว่าส่วนผสมจะเปลี่ยนสีอย่างกะทันหัน ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งบอกถึงการสิ้นสุดของการไทเทรต

สารละลายของความเข้มข้นที่ไม่รู้จักเรียกว่า "ไทเทอร์" สารละลายเพิ่มเติมนี้เรียกว่า “ไทแทรนต์” ในการไทเทรตกรด-เบส ไตเตรทที่เพียงพอจะถูกเติมลงในไทเทอร์เพื่อทำให้เป็นกลาง ดังนั้น ถ้าไทเทอร์เป็นเบส นักเคมีจะเพิ่มกรดเป็นไทเทอร์

ช่างเทคนิคในห้องปฏิบัติการเพิ่มตัวบ่งชี้สีให้กับ titer ก่อนที่จะระบุจุดการวางตัวเป็นกลาง สิ่งนี้สำคัญเพราะหากเขาเติมไทแทรนต์เร็วเกินไป ช่างเทคนิคสามารถเข้าไปที่จุดการวางตัวเป็นกลางได้ และไม่ทราบว่าไตแทรนต์ต้องใช้จำนวนเท่าใดจึงจะไปถึงระดับนั้นได้

ในการไทเทรตกรด-เบส จุดทำให้เป็นกลางเกิดขึ้นที่ pH 7.0 สารสีน้ำเงินเป็นตัวบ่งชี้ที่ดีสำหรับ an การไทเทรตกรด-เบส เพราะมันเปลี่ยนสีที่ pH ประมาณ 6.5—ใกล้พอ ดังจะอธิบายไว้ ด้านล่าง เนื่องจากตัวชี้วัดทำปฏิกิริยากับสารละลายที่กำลังวัด ควรใช้ในปริมาณที่พอเหมาะ—เพียงไม่กี่หยดหากเป็นไปได้

จุดที่ไทแทรนต์ทำให้ไทเทอร์ทั้งหมดเป็นกลางอย่างสมบูรณ์ โดยปล่อยให้น้ำเป็นกลางนั้นเรียกว่า “จุดสมมูล” นี่คือเวลาที่ไทแทรนต์ได้ "ใช้" ไทเทอร์ทั้งหมดจนหมด กรดและเบสตัดกันจนหมด ตัวอย่างของการยกเลิกร่วมกันประเภทนี้แสดงให้เห็นในสูตรทางเคมีนี้:

HCl+NaOH-->NaCL+H₂อู๋

ที่สมดุล pH ของสารละลายคือ 7.0

หากคุณใช้เครื่องวัดค่า pH คุณสามารถบันทึกค่า pH เป็นประจำเมื่อมีการเติมไทแทรนต์ พล็อตของค่า pH (เป็นแกนตั้ง) เทียบกับปริมาตรของไทแทรนต์จะทำให้เกิดเส้นโค้งลาดเอียงซึ่งสูงชันเป็นพิเศษรอบๆ จุดสมมูล PH คือการวัดความเข้มข้นของ H3O+ ในสารละลาย การเติมหนึ่งหรือสองหยดลงในสารละลายที่เป็นกลางจะเปลี่ยนความเข้มข้นของ H3O+ อย่างมาก โดยมีค่าเท่ากับ 10 หรือมากกว่า การเพิ่มปริมาณเป็นสองเท่าไม่ได้เปลี่ยนความเข้มข้นเกือบเท่า นี่คือสิ่งที่ทำให้เส้นกราฟการไทเทรตชันมากในบริเวณนั้น ดังนั้นจึงทำให้ระบุจุดสมมูลได้ง่ายในกราฟ ปริมาณไทแทรนต์ที่จำเป็นในการทำให้ไทเทอร์เป็นกลางจึงง่ายต่อการหาปริมาณอย่างแม่นยำ

กราฟการไทเทรตยังสามารถแสดงกราฟการนำไฟฟ้า (เป็นแกนแนวตั้ง) เทียบกับไทแทรนต์ได้ กรดและเบสนำไฟฟ้า ดังนั้น คุณสามารถวัดค่าการนำไฟฟ้าได้โดยการใส่อิเล็กโทรดเข้าไปในไทเทอร์ อิเล็กโทรดจะติดกับแบตเตอรี่และแอมมิเตอร์ (หรือโวลต์มิเตอร์) กราฟการไทเทรตจะเปลี่ยนอย่างรวดเร็วที่จุดสมมูล ในกรณีนี้ ค่าการนำไฟฟ้าจะมีค่าต่ำสุดที่เห็นได้ชัดเจนที่จุดสมมูล วิธีนี้มีประโยชน์ที่ไม่ต้องการตัวบ่งชี้ ซึ่งอาจรบกวนหรือมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลาง ซึ่งส่งผลต่อผลลัพธ์ของมัน