3.ΟΞΥΜΕΤΡΙΑ ΑΛΚΑΛΙΜΕΤΡΙΑ

Transcript

1 3.ΟΞΥΜΕΤΡΙΑ ΑΛΚΑΛΙΜΕΤΡΙΑ Όπως ήδη αναφέρθηκε η ογκομετρήση εξουδετέρωσης ονομάζεται οξυμετρία όταν το πρότυπο διάλυμα είναι οξύ και αλκαλιμετρία όταν το πρότυπο διάλυμα είναι βάση.χρησιμοποιούνται ως πρότυπα διαλύματα οξέα ή βάσεις με τα εξής χαρακτηριστικά Να είναι ισχυρά Να είναι σταθερά έναντι στο φως και στον αέρα Να μην είναι πτητικά Να μην έχουν έντονη οξειδωτική δράση ώστε να μην οξειδώνουν τους δείκτες Τα άλατα τους να είναι ευδιάλυτα στο νερό Το υδροχλωρικό οξύ είναι το κατ εξοχήν πρότυπο διάλυμα που χρησιμοποιείται στην οξυμετρία ενώ το υδροξείδιο του νατρίου χρησιμοποιείται ως πρότυπο διάλυμα στην αλκαλιμετρία. 3.1ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΕΛΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ ΜΕ ΠΡΩΤΟΛΥΤΙΚΟ ΔΕΙΚΤΗ Το τελικό σημείο μιας ογκομέτρησης εξουδετέρωσης μπορεί να καθοριστεί με τη χρησιμοποίηση κατάλληλου πρωτολυτικού δείκτη.οι πρωτολυτικοί δείκτες ή δείκτες οξυμετρίας αλκαλιμετρίας είναι ασθενή οργανικά οξέα ή βάσεις των οποίων τα μη ιονισμένα μόρια έχουν διαφορετικό χρώμα από τα ιονισμένα. HIn + H 2 O In - + H 3 O + Χρώμα 1 Χρώμα 2 Ο κάθε δείκτης έχει τη δική του περιοχή αλλαγής χρώματος και καθορίζεται ως εξής Αν ph pk HIn 1 τότε επικρατεί το χρώμα του HIn Αν ph pk HIn + 1 τότε επικρατεί το χρώμα του In -

2 Έτσι καθορίζεται η περιοχή ph αλλαγής χρώματος του δείκτη που ορίζεται ως η ελάχιστη μεταβολή του ph που απαιτείται για να αλλάξει το χρώμα του.αυτή είναι συνήθως δυο μονάδες ph. Η σωστή επιλογή του δείκτη επιτυγχάνεται όταν η περιοχή ph αλλαγής χρώματος του δείκτη περιλαμβάνει το ph του ογκομετρούμενου διαλύματος στο ισοδύναμο σημείο.η δράση των δεικτών επηρεάζεται από τους εξής παράγοντες τη θερμοκρασία, τη συγκέντρωση του δείκτη, την παρουσία άλλων ηλεκτρολυτών, την παρουσία οργανικού διαλύτη και την παρουσία κολλοειδών σωματιδίων στο διάλυμα. Πίνακας 1 Χαρακτηριστικά παραδείγματα πρωτολυτικών δεικτών 3.2 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΕΛΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗΝ ΚΑΜΠΥΛΗ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ Με τη βοήθεια πεχάμετρου μπορούμε να υπολογίσουμε το ph του ογκομετρούμενου διαλύματος σε συνάρτηση με τον όγκο του προστιθέμενου πρότυπου διαλύματος.κατά αυτόν τον τρόπο προκύπτει η καμπύλη ογκομέτρησης με βάση την οποία προσδιορίζουμε το τελικό σημείο της ογκομέτρησης από το σημείο καμπής.οι γραφικές μέθοδοι προσδιορισμού είναι πολύ χρονοβόρες.

3 3.3 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΕΛΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΙΚΗ ΚΑΜΠΥΛΗ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ Είναι γνωστό ότι η εξουδετέρωση είναι εξώθερμη αντίδραση και άρα η θερμοκρασία του ογκομετρούμενου διαλύματος αυξάνει κατά τη διάρκεια της ογκομέτρησης μέχρι το τελικό σημείο.απο κει και πέρα η θερμοκρασία μεταβάλλεται ελάχιστα.το σημείο καμπής της καμπύλης καθορίζει το τελικό σημείο της ογκομέτρησης.η μέθοδος αυτή προσδιορισμού δεν είναι πολύ συνηθισμένη. Σχήμα 1 Αριστερά η ιδανική θερμομετρική καμπύλη και δεξιά η θερμομετρική καμπύλη σε πραγματικές συνθήκες (το τελικό σημείο της ογκομέτρησης υποδεικνύεται με την κουκίδα) Οι ογκομετρήσεις εξουδετέρωσης διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες 1. Ογκομετρήσεις ισχυρών βάσεων με πρότυπα διαλύματα οξέων ή ισχυρών οξέων με πρότυπα διαλύματα βάσεων όπου ph = 7 στο ισοδύναμο σημείο. 2. Ογκομετρήσεις ασθενών βάσεων με πρότυπα διαλύματα ισχυρών οξέων όπου ph < 7 στο ισοδύναμο σημείο 3.Ογκομετρήσεις ασθενών οξέων με πρότυπα διαλύματα ισχυρών βάσεων όπου ph >7 στο ισοδύναμο σημείο

4 3.4 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ ΜΕ ΙΣΧΥΡΗ ΒΑΣΗ Παράδειγμα αυτής της κατηγορίας αποτελεί η ογκομέτρηση 50 ml NaOH 0,02M με διάλυμα HCl 0,1M NaOH + HCl NaCl + H 2 O Η καμπύλη ογκομέτρησης έχει τη μορφή Σχήμα 2 Καμπύλη ογκομέτρησης ισχυρής βάσης με ισχυρό οξύ Οι τρεις δείκτες είναι κατάλληλοι όταν η ογκομέτρηση γίνεται με πυκνά διαλύματα.αυτό συμβαίνει επειδή η μεταβολή του ph στην περιοχή του ισοδύναμου σημείου είναι πολύ μεγάλη οπότε έχουμε καμπύλη ογκομέτρησης με μεγάλο κατακόρυφο τμήμα.αντίθετα, στα αραιά διαλύματα το κατακόρυφο τμήμα της καμπύλης μειώνεται με αποτέλεσμα να περιορίζεται η επιλογή του δείκτη στο κυανό της βρωμοθυμόλης.

5 Σχήμα 3 Επιλογή δείκτη κατά την ογκομέτρηση Α. 50 ml HCl 0,05M με NaOH0,1M Β. 50 ml HCl 0,0005M με NaOH0,001M 3.5 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΑΣΘΕΝΟΥΣ ΟΞΕΟΣ ΜΕ ΙΣΧΥΡΗ ΒΑΣΗ Παράδειγμα αυτής της κατηγορίας αποτελεί η ογκομέτρηση 50 ml CH 3 COOH 0,1M με διάλυμα NaOH 0,1M. CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO - + H 3 O + Σχήμα 4 Καμπύλη ογκομέτρησης Α. 50 ml CH 3 COOH 0,1M με NaOH0,1M Β. 50 ml CH 3 COOH 0,001M με NaOH0,001M