что такое точка эквивалентности как она фиксируется
Что такое точка эквивалентности и для чего она нужна?
точка эквивалентности это тот, в котором два химических вещества отреагировали полностью. В кислотно-основных реакциях эта точка указывает, когда вся кислота или основание были нейтрализованы. Эта концепция является ежедневным хлебом титрования или объемных оценок и определяется простыми математическими вычислениями..
Но какова степень? Это процесс, при котором осторожно добавляют объем раствора известной концентрации, называемого титрантом, к раствору неизвестной концентрации, чтобы получить его концентрацию..
Однако изменение цвета индикатора указывает на конечную точку титрования, но не на точку эквивалентности. В идеале обе точки должны совпадать; но на самом деле изменение цвета может произойти через несколько капель после завершения нейтрализации кислоты или основания.
Что такое точка эквивалентности?
Раствор кислоты неизвестной концентрации, помещенный в колбу, можно титровать, медленно добавляя раствор гидроксида натрия известной концентрации с использованием бюретки..
Выбор индикатора должен быть сделан таким образом, чтобы он менял цвет в точке, в которой прореагировало одинаковое количество химических эквивалентов раствора титранта и раствора неизвестной концентрации..
Это точка эквивалентности, в то время как точка, в которой индикатор меняет цвет, называется конечной точкой, где заканчивается титрование.
Конечная точка
Ионизация или диссоциация индикатора представлена следующим образом:
И, следовательно, имеет постоянную Ka
Желательно, чтобы точка эквивалентности совпадала с конечной точкой. Для этого выбирается индикатор с интервалом изменения цвета, который включает точку эквивалентности. Кроме того, речь идет об уменьшении любой ошибки, которая приводит к разнице между точкой эквивалентности и конечной точкой.
Раствор первичного стандарта помещают в колбу и стандартизированный раствор титранта добавляют в бюретку..
Точка эквивалентности титрования сильной кислоты с сильным основанием
100 мл 0,1 М HCl помещают в колбу и постепенно добавляют 0,1 М раствор NaOH с помощью бюретки, определяя изменения рН раствора, который образуется соляной кислоты.
Первоначально перед добавлением NaOH pH раствора HCl составляет 1.
Добавляется сильное основание (NaOH), и pH постепенно увеличивается, но это все еще кислый pH, поскольку избыток кислоты определяет этот pH..
Если вы продолжаете добавлять NaOH, наступает момент, когда достигается точка эквивалентности, когда pH является нейтральным (pH = 7). Кислота прореагировала с потребляемым основанием, но избытка основания пока нет.
Если NaOH продолжает добавляться, pH продолжает увеличиваться, становясь более основным, чем точка эквивалентности, потому что концентрация NaOH преобладает.
В идеале изменение цвета индикатора должно происходить при pH = 7; но из-за резкой формы кривой титрования можно использовать фенолфталеин, который меняет цвет на бледно-розовый при рН около 8.
Кривая титрования сильной кислоты с сильным основанием аналогична кривой на изображении выше. Единственное различие между двумя кривыми состоит в том, что у первой наблюдается гораздо более резкое изменение pH; тогда как на кривой титрования слабой кислоты с сильным основанием можно наблюдать, что изменение является более постепенным.
В этом случае титруется слабая кислота, такая как уксусная кислота (СН3COOH) с сильным основанием, гидроксид натрия (NaOH). Реакция, которая происходит при титровании, может быть схематизирована следующим образом:
В этом случае ацетатный буферный раствор образуется с pKa = 4,74. Амортизированная область видна в незначительном и почти незаметном изменении до pH 6.
этапы
Титрование уксусной кислоты гидроксидом натрия можно разделить на 4 этапа для анализа.
-Перед началом добавления основания (NaOH) pH раствора является кислотным и зависит от диссоциации уксусной кислоты.
-По мере добавления гидроксида натрия образуется ацетатный буфер, но таким же образом увеличивается образование конъюгата ацетатного основания, что приводит к увеличению рН раствора..
-PH точки эквивалентности происходит при pH 8,72, который является откровенно щелочным.
Точка эквивалентности не имеет постоянного значения и изменяется в зависимости от соединений, участвующих в титровании.
-Продолжая добавлять NaOH, после достижения точки эквивалентности pH увеличивается из-за избытка гидроксида натрия.
Выбор индикатора по точке эквивалентности
Фенолфталеин полезен при определении точки эквивалентности при этом титровании, поскольку у него есть точка изменения цвета при рН около 8, которая попадает в зону рН титрования уксусной кислоты, которая включает точку эквивалентности (рН = 8,72).
С другой стороны, метиловый красный бесполезен при определении точки эквивалентности, поскольку он меняет цвет в диапазоне рН от 4,5 до 6,4..
Точка эквивалентности
Точка эквивалентности (в титриметрическом анализе) — момент титрования, когда число эквивалентов добавляемого титранта эквивалентно или равно числу эквивалентов определяемого вещества в образце. В некоторых случаях наблюдают несколько точек эквивалентности, следующих одна за другой, например, при титровании многоосновных кислот или же при титровании раствора, в котором присутствует несколько определяемых ионов.
На графике кривой титрования присутствует одна или несколько точек перегиба, соответствующих точкам эквивалентности.
Точкой окончания титрования (подобна точке эквивалентности, но не то же самое) считают момент, при котором индикатор изменяет свой цвет при колориметрическом титровании.
Содержание
Методы определения точки эквивалентности
С помощью индикаторов
Это вещества, изменяющие свой цвет вследствие протекания химических процессов. Кислотно-основные индикаторы, например фенолфталеин, изменяют свой цвет в зависимости от pH раствора, в котором они находятся. Редокс-индикаторы изменяют свой цвет вслед за изменением потенциала системы, используются таким образом при окислительно-восстановительном титровании. Перед началом титрования в исследуемый раствор добавляют несколько капель индикатора и начинают по каплям добавлять титрант. Как только раствор вслед за индикатором изменяет свой цвет, титрование прекращают, этот момент приблизительно и есть точка эквивалентности.
Потенциометрия
В данном случае используют прибор для измерения электродного потенциала раствора. При достижении точки эквивалентности потенциал рабочего электрода резко изменяется.
С помощью pH-метров
Проводимость
Проводимость раствора электролитов зависит от находящихся в нем ионов. Во время титрования проводимость часто значительно изменяется (Например, при кислотно-основном титровании, ионы H + и OH − взаимодействуют, образуя нейтральную молекулу H2O, что вызывает изменение проводимости раствора). Общая проводимость раствора зависит и от других присутствующих ионов (например, противоинов), которые вносят в нее различный вклад. Он, в свою очередь, зависит от подвижности каждого иона и от общей концентрации ионов (ионной силы). В связи с этим предсказать изменение проводимости гораздо сложнее, нежели измерить ее.
Изменение цвета
При протекании некоторых реакций происходит изменение цвета и без добавления индикатора. Чаще всего это наблюдается при окислительно-восстановительном титровании, когда исходные вещества и продукты реакции имеют разные цвета в разных степенях окисления.
Осаждение
Изотермическое калориметрическое титрование
Используется изотермический титровальный калориметр, который по величине тепла, которое выделила или поглотила реагирующая система, определяет точку эквивалентности. Данный способ важен в биохимическом титровании, например, для определения того, как ферментный субстрат связывается с ферментом.
Термометрическая титриметрия
Термометрическая титриметрия — чрезвычайно гибкая техника. Она отличается от калориметрической титриметрии тем, что теплота реакции, о которой свидетельствует падение или рост температуры, не используется для определения количества содержащегося в исследуемом образце раствора вещества. Напротив, точка эквивалентности определяется на основе области, в которой происходит изменение температуры. В зависимости от того, является реакция между титрантом и исследуемым веществом экзотермической или эндотермической, температура в течение процесса титрования будет, соответственно, возрастать или падать. Когда все исследуемое вещество прореагировало с титрантом, изменение области, в которой происходит рост или падение температуры, позволяет определить точку эквивалентности и изгиб на кривой температуры. Точно точку эквивалентности можно определить, взяв вторую производную кривой температуры: четкий пик будет указывать на точку эквивалентности.
Спектроскопия
Точку эквивалентности можно определить, измеряя абсорбцию света раствором во время титровании, если известен спектр продукта, титранта или исследуемого вещества. Относительное содержание продукта реакции и исследуемого вещества позволяют определить точку эквивалентности. При этом присутствие свободного титранта (указывающее на завершение реакции) можно обнаружить при очень малых величинах.
Амперометрия
Точка эквивалентности и способы ее фиксации
Методы с применением индикаторов:
Наиболее часто при аргентометрическом титровании пользуются в качестве индикаторов растворами
1)хромата калия K2CrO4 (в методе Мора)
Применение K2CrO4 в качестве индикатора основано на способности CrO4- давать с Ag+ кирпично-красного цвета осадок Ag2CrO4
2)железо-аммонийных квасцов NH4Fe(SO4J2 (в методе Фольга рда).Пока не достигнута точка эквивалентности, концентрация остающихся в растворе SCN
hohob настолько мала, что образования комплексов железа, в частности Fe(SCN)2+, не происходит. Но первая же избыточная капля раствора NH4SCN повысит эту концентрацию настолько, что указанная реакция произойдет и раствор приобретет более или менее интенсивную оранжево-красную окраску.Применяя способ обратного титрования (титрование по остатку), этот метод можно использовать также и для определения бромидов и хлоридов.
Основные типы индикаторов
Известные в настоящее время визуальные индикаторы делят на несколько типов по очень важным в практическом отношении признакам: 1) химической природе, типу реакции взаимодействия индикатора с соответствующим веществом титриметрической системы; 2) характеру обратимости взаимодействия; 3) характеру окраски разных форм индикатора; 4) наблюдаемому эффекту; 5) способу применения.
В соответствии с типом реакции взаимодействия выделяют индикаторы присоединения или отдачи ионов и электронов.
По характеру обратимости индикаторной реакции индикаторы делят на обратимые и необратимые.
Обратимыми являются те индикаторы, для которых наблюдаемые изменения около точки перехода окраски происходят любое число раз в одну или другую сторону при изменении концентрации соответствующего компонента титриметрической системы. Так, фенолфталеин окрашивает раствор в розовый цвет при добавлении щелочи и обесцвечивается при добавлении избытка кислоты. Этот процесс может быть повторен практически неограниченно. Большинство кислотно-основных и металлохромных индикаторов относится к обратимым. Эти индикаторы удобны, потому что при случайном введении избытка титранта в локальную область титруемого вещества определение все же будет правильным; перемешивание приводит к выравниванию средней концентрации раствора, исчезновению местного оттитровывания и восстановлению окраски индикатора до первоначальной. Необратимыми являются индикаторы, для которых изменения вблизи точки перехода можно наблюдать только в одном направлении вследствие необратимых химических превращений, коренным образом изменяющих их структуру и реакционную способность. Индикаторами указанного типа являются многие типичные кислотно-основные индикаторы, относящиеся к азосоединениям и суль- фофталеинам, если их использовать при редоксиметрических титрованиях. Свойство индикаторов этого типа необратимо изменять свою окраску при локальном возрастании концентрации титранта, особенно при плохом перемешивании раствора, может быть причиной ошибочного фиксирования степени оттитрованности раствора.
По способу применения индикаторы делятся на внутренние и внешние. Индикатор, который вводят непосредственно в анализируемый раствор, называют внутренним. В некоторых случаях индикатор нельзя ввести в анализируемый раствор. Тогда отбирают одну-две капли этого раствора и помещают на специальную бумагу, пропитанную индикатором, или смешивают с раствором индикатора на белой фарфоровой пластинке или на обычной фильтровальной бумаге. Использованный индикатор является внешним по отношению к анализируемому раствору.
В соответствии с природой наблюдаемого эффекта различают индикаторы цвета — цветные; свечения — хемилюминесцентные и флуоресцентные; индикаторы образования гетерофазы (в частном случае — осадка) и изменения ее свойств — осадкообразующие, помутнения и адсорбционные. Из указанных индикаторов наиболее часто используют цветные индикаторы.
Цветные индикаторы бывают одно- и двухцветные. У одноцветных индикаторов окрашена только одна форма (вторая — бесцветна). Типичными представителями одноцветных индикаторов являются кислотно-основные индикаторы типа нитрофенолов разных степеней замещенности, а также фталеины (например, на- фтолфталеин, фенолфталеин, тимолфталеин).
Нитрофенол и его таутомерно-ионные формы:
В щелочной среде отщепление протона от группы —ОН бесцветной формы приводит к появлению хиноидной группировки в одном из бензольных колец и появлению окраски. Фенолфталеин:
У двухцветных индикаторов окрашены обе равновесные формы. Большинство цветных индикаторов принадлежит именно к этому типу, независимо от вещества, на изменение концентрации которого индикатор реагирует. Как видно из приведенных примеров, причиной изменения окраски индикаторов является исчезновение одних и появление других функциональных группировок при переходе от одной формы к другой. Например, для метилового оранжевого наблюдается переход бензоидной группировки в хиноидную, а при увеличении кислотности раствора — азогруппы N-»N—- в группу ««N—NH—.
Метиловый оранжевый и его таутомерно-ионные формы:
Двухцветные индикаторы отличаются от одноцветных тем, что их основные характеристики (интервал перехода окраски и показатель титрования) в достаточно широких пределах не зависят от концентрации в растворе. В случае одноцветных кислотно-основных индикаторов десятикратное изменение их концентрации приводит к смещению интервала изменения окраски примерно на единицу pH.
Особое место среди цветных индикаторов занимают смешанные индикаторы, представляющие смесь индивидуальных индикаторов или какого-либо индикатора с инертным красителем. Формы компонентов смешанных индикаторов имеют взаимодополняющие цвета, при наложении которых раствор приобретает нейтральный серо-белый цвет, существующий в очень узком интервале концентраций определяемого компонента. Некоторые характеристики индивидуальных красителей и их смесей приведены в табл. 6.2. Смешанные индикаторы отличает четкое изменение окраски, т.е. контрастный переход. Это изменение происходит в узком интервале концентраций определяемого вещества. С этими индикаторами удобно работать в условиях искусственного освещения, в слабо- окрашенных и мутных растворах. Смешанные индикаторы значительно расширяют круг веществ, которые можно определять тит
| Состав индикатора | ^pH|nd ИЛИ pTCMtuliKIU | Окраска форм индикатора (кислотная — шелочная) |
| I. Метиловый красный | 4,2-6,2 | Красная — желтая |
| II. Метиленовый голубой | Инертный краситель | Синяя —синяя |
| III. Смесь I и II (1: 1) | 5,4 (серая) | Красно-фиолетовая— зеленая |
| IV. Бромкрезоловый зеленый | I ОС rn | Желтая—синяя |
| V. Смесь I и IV(1: 3) | 5,1 (серая) | Винно-красная — зеленая |
рованием. К таким относятся, прежде всего, вещества, для которых характерна малая величина константы равновесия реакции титрования, что определяет малую величину скачка титрования (например, 0,2—0,6 ед. pH или рМе).
Достижения системой определенного состояния при титровании можно зафиксировать, используя самоиндикацию, т.е. появление или исчезновение окраски раствора вследствие появления или исчезновения какого-либо компонента титриметрической системы — титранта или титруемого вещества. Так, при титровании перманганатом калия появление его в растворе окрашивает последний в розовый цвет. Наоборот, если КМп04 титруется соответствующим восстановителем, то при оттитоовывании его первоначальная розовая окраска раствора исчезает. Аналогичная картина наблюдается при использовании в качестве титранта растворов солей Ce(IV). Указанный принцип фиксирования конца титрования широко используют при титриметрических определениях органических веществ.
Основные характеристики индикаторов. Индикаторы принято характеризовать такими параметрами, как интервал (область) перехода эффекта (окраски, свечения, помутнения раствора) и показатель титрования.
Под интервалом перехода (окраски, свечения, помутнения раствора) понимают интервал концентраций (или рХ) фиксируемого вещества, в пределах которого происходит заметное для глаза изменение аналитического эффекта. Этот интервал обычно обозначают как ApX|nd. Значение рХ, при котором наиболее резко заметно изменение аналитического эффекта, называют показателем титрования ( точкой перехода) индикатора и обозначают как pT)nd.
Взаимосвязь величины интервала перехода и показателя титрования можно установить, используя уравнение константы равновесия индикаторной реакции XInd + Ind». Найдя р-функ- цию равновесной концентрации фиксируемой частицы, получают:
За начало и конец интервала перехода принимают значения концентрации X, при которых наблюдается эффект, характерный только для какой-то одной формы индикатора, т.е. вначале свободной — Ind», а затем связанной — XInd. В случае цветных индикаторов условно считают, что окраска раствора определяется формой «Ind
», если соотношение [Ind»]: [XInd] = (6. 10): 1 и, наоборот, формой «XInd», если это соотношение равно 1 :(6. 10). Поэтому интервал перехода имеет величину ApX|nd.
Интервалы перехода и показатели титрования цветных индикаторов
| Метод титрования | X | К\п& | рТы | ApX|nd |
| Протолитометрия | н + ОН” | Ка/К5Кь/К5 | Pallid) pA*(Ind) | рКа<Ь)(Ш)± (0,8-1) |
| Комплексометрия | Ме л+ | p'(Melnd) | pp'(Melnd) | pp'(MeInd)± (0,8-1) |
| Редоксиметрия | Е | A£indJc//0,059 | AEjnd | A^ind ± 0,059 |
В действительности, значение pTind смещено от середины в сторону значения рХ, соответствующего форме с более интенсивным аналитическим эффектом, например окраской. Это смещение может составлять 0,2—0,4 единицы рХ.
чем указано, количества индикатора делает раствор слабоокра- шенным, а большего — излишне окрашенным. Наблюдать изменение окраски таких растворов (особенно в конце титрования) трудно, часто даже невозможно.
что такое точка эквивалентности как она фиксируется
Урок 18. Кислотно-основное титрование
В уроке 18 «Кислотно-основное титрование» из курса «Химия для чайников» дадим определение процессу титрования; выясним что такое точка эквивалентности; выполним разбор задач на титрование. Для понимания материала данного урока Вам следует внимательно изучить уроку 16 «Кислоты и основания» и урок 17 «Реакция нейтрализации».
Титрование это
Титрование является очень популярной процедурой определения относительных концентраций химических эквивалентов в кислотных или основных растворах. И если Вам не приходилось выполнять лабораторные работы по титрованию в школе, то в университете или колледже титровать Вы будете не раз! Итак, переходим к определению:
Титрование — это способ определения концентрации кислоты или основания в растворе, путем измерения объема титранта (основания или кислоты с заданной концентрацией) необходимого для полной нейтрализации имеющегося реагента.
Точка эквивалентности
Поговорим о сущности процесса кислотно-основного титрования. Из необходимого оборудования, грубо говоря, вам понадобится лишь бюретка (стеклянная трубка с краником) и колба. Бывают два случая:
Рассмотрим титрование в первом случае, когда титруемый раствор — основание, а титрант — кислота. Начинаем к анализируемому образцу основания постепенно добавлять раствор кислоты с заранее определенной концентраций до тех пор, пока число эквивалентов кислоты не будет равно числу эквивалентов основания. Продолжая титровать, в конце концов мы достигнем конечной точки титрования, или, как ее еще называют, точки эквивалентности — момент титрования, когда число эквивалентов титранта и титруемого раствора будут точно равны.
Чтобы понять, достигнута точки эквивалентности или еще нет, обычно используют различные кислотно-основные индикаторы. Для этого перед непосредственным титрованием в колбу с анализируемым раствором добавляют пару капель необходимого индикатора, и в момент достижения точки эквивалентности раствор начинает менять свой цвет.
Зная использованный объем титранта и его концентрацию, можно вычислить число эквивалентов основания в анализируемом образце. Если NA и NB — нормальности растворов кислоты и основания, а VA и VB — их объемы в момент нейтрализации, то:
С теорией покончено, переходим к решению задач на титрование.
Задачи на титрование
Пример 1. Допустим, химичка потребовала, чтобы вы нейтрализовали 25,00 мл раствора кислоты H3PO4. На титрование у вас ушло 30,25 мл раствора NaOH. Вычислите отношение нормальных и молярных концентраций обоих растворов.
Нормальная концентрация NaOH совпадает с молярной, а у H3PO4 нормальность в три раза больше молярной концентрации, поэтому:
Пример 2. Вы израсходовали 10,81 мл 0,1 н раствора HCl на титрование 25,00 мл раствора Ca(OH)2. Какую нормальность и молярность имеет анализируемый раствор? Сколько граммов Ca(OH)2 содержится в растворе?
Первым делом вычислим нормальную концентрацию анализируемого раствора Ca(OH)2:
Молярная концентрация Ca(OH)2 вдвое меньше его нормальной концентрации, так как химический эквивалент Ca(OH)2 равен 2. Поэтому анализируемый раствор имеет молярность 0,0216 М Ca(OH)2. Чтобы ответить на вопрос, сколько граммов Ca(OH)2 содержится в растворе, необходимо найти его количество вещества в растворе, для этого следует множить молярность на объем:
По таблице Менделеева определяем, что молекулярная масса Ca(OH)2 равна 74,1 г/моль, а значит в растворе содержится:
Пример 3. Химик-органик синтезирует новую кислоту. Он растворяет 0,5 г этой кислоты в определенном объеме воды и устанавливает, что для нейтрализации полученного раствора требуется 15,73 мл 0,437 н. раствора NaOH. Чему равен грамм-эквивалент синтезированной им кислоты? Если известно, что эта кислота содержит три ионизуемые группы –COOH, чему равна ее молекулярная масса?
Число эквивалентов основания, понадобившееся для нейтрализации, равно:
Грамм-эквивалент кислоты определяется из соотношения:
Надеюсь урок 18 «Кислотно-основное титрование» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Точка эквивалентности
Точка эквивалентности (в титриметрическом анализе) — момент титрования, когда число эквивалентов добавляемого титранта эквивалентно или равно числу эквивалентов определяемого вещества в образце. В некоторых случаях наблюдают несколько точек эквивалентности, следующих одна за другой, например, при титровании многоосновных кислот или же при титровании раствора, в котором присутствует несколько определяемых ионов.
На графике кривой титрования присутствует одна или несколько точек перегиба, соответствующих точкам эквивалентности.
Точкой окончания титрования (подобна точке эквивалентности, но не то же самое) считают момент, при котором индикатор изменяет свой цвет при колориметрическом титровании.
Содержание
Методы определения точки эквивалентности
С помощью индикаторов
Это вещества, изменяющие свой цвет вследствие протекания химических процессов. Кислотно-основные индикаторы, например фенолфталеин, изменяют свой цвет в зависимости от pH раствора, в котором они находятся. Редокс-индикаторы изменяют свой цвет вслед за изменением потенциала системы, используются таким образом при окислительно-восстановительном титровании. Перед началом титрования в исследуемый раствор добавляют несколько капель индикатора и начинают по каплям добавлять титрант. Как только раствор вслед за индикатором изменяет свой цвет, титрование прекращают, этот момент приблизительно и есть точка эквивалентности.
Потенциометрия
В данном случае используют прибор для измерения электродного потенциала раствора. При достижении точки эквивалентности потенциал рабочего электрода резко изменяется.
С помощью pH-метров
Проводимость
Проводимость раствора электролитов зависит от находящихся в нем ионов. Во время титрования проводимость часто значительно изменяется (Например, при кислотно-основном титровании, ионы H + и OH − взаимодействуют, образуя нейтральную молекулу H2O, что вызывает изменение проводимости раствора). Общая проводимость раствора зависит и от других присутствующих ионов (например, противоинов), которые вносят в нее различный вклад. Он, в свою очередь, зависит от подвижности каждого иона и от общей концентрации ионов (ионной силы). В связи с этим предсказать изменение проводимости гораздо сложнее, нежели измерить ее.
Изменение цвета
При протекании некоторых реакций происходит изменение цвета и без добавления индикатора. Чаще всего это наблюдается при окислительно-восстановительном титровании, когда исходные вещества и продукты реакции имеют разные цвета в разных степенях окисления.
Осаждение
Изотермическое калориметрическое титрование
Используется изотермический титровальный калориметр, который по величине тепла, которое выделила или поглотила реагирующая система, определяет точку эквивалентности. Данный способ важен в биохимическом титровании, например, для определения того, как ферментный субстрат связывается с ферментом.
Термометрическая титриметрия
Термометрическая титриметрия — чрезвычайно гибкая техника. Она отличается от калориметрической титриметрии тем, что теплота реакции, о которой свидетельствует падение или рост температуры, не используется для определения количества содержащегося в исследуемом образце раствора вещества. Напротив, точка эквивалентности определяется на основе области, в которой происходит изменение температуры. В зависимости от того, является реакция между титрантом и исследуемым веществом экзотермической или эндотермической, температура в течение процесса титрования будет, соответственно, возрастать или падать. Когда все исследуемое вещество прореагировало с титрантом, изменение области, в которой происходит рост или падение температуры, позволяет определить точку эквивалентности и изгиб на кривой температуры. Точно точку эквивалентности можно определить, взяв вторую производную кривой температуры: четкий пик будет указывать на точку эквивалентности.
Спектроскопия
Точку эквивалентности можно определить, измеряя абсорбцию света раствором во время титровании, если известен спектр продукта, титранта или исследуемого вещества. Относительное содержание продукта реакции и исследуемого вещества позволяют определить точку эквивалентности. При этом присутствие свободного титранта (указывающее на завершение реакции) можно обнаружить при очень малых величинах.
Амперометрия
Что такое точка эквивалентности и для чего она нужна?
точка эквивалентности это тот, в котором два химических вещества отреагировали полностью. В кислотно-основных реакциях эта точка указывает, когда вся кислота или основание были нейтрализованы. Эта концепция является ежедневным хлебом титрования или объемных оценок и определяется простыми математическими вычислениями..
Но какова степень? Это процесс, при котором осторожно добавляют объем раствора известной концентрации, называемого титрантом, к раствору неизвестной концентрации, чтобы получить его концентрацию..
Однако изменение цвета индикатора указывает на конечную точку титрования, но не на точку эквивалентности. В идеале обе точки должны совпадать; но на самом деле изменение цвета может произойти через несколько капель после завершения нейтрализации кислоты или основания.
Что такое точка эквивалентности?
Раствор кислоты неизвестной концентрации, помещенный в колбу, можно титровать, медленно добавляя раствор гидроксида натрия известной концентрации с использованием бюретки..
Выбор индикатора должен быть сделан таким образом, чтобы он менял цвет в точке, в которой прореагировало одинаковое количество химических эквивалентов раствора титранта и раствора неизвестной концентрации..
Это точка эквивалентности, в то время как точка, в которой индикатор меняет цвет, называется конечной точкой, где заканчивается титрование.
Конечная точка
Ионизация или диссоциация индикатора представлена следующим образом:
И, следовательно, имеет постоянную Ka
Желательно, чтобы точка эквивалентности совпадала с конечной точкой. Для этого выбирается индикатор с интервалом изменения цвета, который включает точку эквивалентности. Кроме того, речь идет об уменьшении любой ошибки, которая приводит к разнице между точкой эквивалентности и конечной точкой.
Раствор первичного стандарта помещают в колбу и стандартизированный раствор титранта добавляют в бюретку..
Точка эквивалентности титрования сильной кислоты с сильным основанием
100 мл 0,1 М HCl помещают в колбу и постепенно добавляют 0,1 М раствор NaOH с помощью бюретки, определяя изменения рН раствора, который образуется соляной кислоты.
Первоначально перед добавлением NaOH pH раствора HCl составляет 1.
Добавляется сильное основание (NaOH), и pH постепенно увеличивается, но это все еще кислый pH, поскольку избыток кислоты определяет этот pH..
Если вы продолжаете добавлять NaOH, наступает момент, когда достигается точка эквивалентности, когда pH является нейтральным (pH = 7). Кислота прореагировала с потребляемым основанием, но избытка основания пока нет.
Если NaOH продолжает добавляться, pH продолжает увеличиваться, становясь более основным, чем точка эквивалентности, потому что концентрация NaOH преобладает.
В идеале изменение цвета индикатора должно происходить при pH = 7; но из-за резкой формы кривой титрования можно использовать фенолфталеин, который меняет цвет на бледно-розовый при рН около 8.
Кривая титрования сильной кислоты с сильным основанием аналогична кривой на изображении выше. Единственное различие между двумя кривыми состоит в том, что у первой наблюдается гораздо более резкое изменение pH; тогда как на кривой титрования слабой кислоты с сильным основанием можно наблюдать, что изменение является более постепенным.
В этом случае титруется слабая кислота, такая как уксусная кислота (СН3COOH) с сильным основанием, гидроксид натрия (NaOH). Реакция, которая происходит при титровании, может быть схематизирована следующим образом:
В этом случае ацетатный буферный раствор образуется с pKa = 4,74. Амортизированная область видна в незначительном и почти незаметном изменении до pH 6.
этапы
Титрование уксусной кислоты гидроксидом натрия можно разделить на 4 этапа для анализа.
-Перед началом добавления основания (NaOH) pH раствора является кислотным и зависит от диссоциации уксусной кислоты.
-По мере добавления гидроксида натрия образуется ацетатный буфер, но таким же образом увеличивается образование конъюгата ацетатного основания, что приводит к увеличению рН раствора..
-PH точки эквивалентности происходит при pH 8,72, который является откровенно щелочным.
Точка эквивалентности не имеет постоянного значения и изменяется в зависимости от соединений, участвующих в титровании.
-Продолжая добавлять NaOH, после достижения точки эквивалентности pH увеличивается из-за избытка гидроксида натрия.
Выбор индикатора по точке эквивалентности
Фенолфталеин полезен при определении точки эквивалентности при этом титровании, поскольку у него есть точка изменения цвета при рН около 8, которая попадает в зону рН титрования уксусной кислоты, которая включает точку эквивалентности (рН = 8,72).
С другой стороны, метиловый красный бесполезен при определении точки эквивалентности, поскольку он меняет цвет в диапазоне рН от 4,5 до 6,4..
точка эквивалентности
Смотреть что такое «точка эквивалентности» в других словарях:
Точка эквивалентности — (в титриметрическом анализе) момент титрования, когда число эквивалентов добавляемого титранта эквивалентно или равно числу эквивалентов определяемого вещества в образце. В некоторых случаях наблюдают несколько точек эквивалентности, следующих… … Википедия
точка эквивалентности — ekvivalentinis taškas statusas T sritis chemija apibrėžtis Titravimo kreivės taškas, kuriame titruojamosios medžiagos ir titranto kiekiai yra ekvivalentiški. atitikmenys: angl. end point; equivalence point rus. точка эквивалентности;… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
точка эквивалентности — lygiavertiškumo taškas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Titravimo kreivės taškas, kuriame titruojamosios medžiagos ir titranto kiekiai yra lygiaverčiai. atitikmenys: angl. equivalence point vok. Äquivalenzpunkt, m rus.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
точка эквивалентности — lygiavertiškumo taškas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. equivalence point vok. Äquivalenzpunkt, m rus. точка эквивалентности, f pranc. point d’équivalence, m … Fizikos terminų žodynas
точка эквивалентности — момент эквивалентности … Cловарь химических синонимов I
момент эквивалентности — точка эквивалентности … Cловарь химических синонимов I
эквивалентная точка титрования — ekvivalentinis taškas statusas T sritis chemija apibrėžtis Titravimo kreivės taškas, kuriame titruojamosios medžiagos ir titranto kiekiai yra ekvivalentiški. atitikmenys: angl. end point; equivalence point rus. точка эквивалентности;… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
ОСОБАЯ ТОЧКА — 1) О. т. аналитической функции f(z) препятствие для аналитического продолжения элемента функции f(z) комплексного переменного zвдоль какого либо пути на плоскости этого переменного. Пусть аналитическая функция f(z) определена некоторым… … Математическая энциклопедия
ХИМИЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ — наука о методах определения химического состава веществ. Химический анализ буквально пронизывает всю нашу жизнь. Его методами проводят скрупулезную проверку лекарственных препаратов. В сельском хозяйстве с его помощью определяют кислотность почв… … Энциклопедия Кольера
Волюмометрия — Титриметрический анализ (титрование) методы количественного анализа в аналитической и фармацевтической химии, основанные на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом.… … Википедия
Точка эквивалентности и способы ее фиксации
Методы с применением индикаторов:
Наиболее часто при аргентометрическом титровании пользуются в качестве индикаторов растворами
1)хромата калия K2CrO4 (в методе Мора)
Применение K2CrO4 в качестве индикатора основано на способности CrO4- давать с Ag+ кирпично-красного цвета осадок Ag2CrO4
2)железо-аммонийных квасцов NH4Fe(SO4J2 (в методе Фольга рда).Пока не достигнута точка эквивалентности, концентрация остающихся в растворе SCN
hohob настолько мала, что образования комплексов железа, в частности Fe(SCN)2+, не происходит. Но первая же избыточная капля раствора NH4SCN повысит эту концентрацию настолько, что указанная реакция произойдет и раствор приобретет более или менее интенсивную оранжево-красную окраску.Применяя способ обратного титрования (титрование по остатку), этот метод можно использовать также и для определения бромидов и хлоридов.
Основные типы индикаторов
Известные в настоящее время визуальные индикаторы делят на несколько типов по очень важным в практическом отношении признакам: 1) химической природе, типу реакции взаимодействия индикатора с соответствующим веществом титриметрической системы; 2) характеру обратимости взаимодействия; 3) характеру окраски разных форм индикатора; 4) наблюдаемому эффекту; 5) способу применения.
В соответствии с типом реакции взаимодействия выделяют индикаторы присоединения или отдачи ионов и электронов.
По характеру обратимости индикаторной реакции индикаторы делят на обратимые и необратимые.
Обратимыми являются те индикаторы, для которых наблюдаемые изменения около точки перехода окраски происходят любое число раз в одну или другую сторону при изменении концентрации соответствующего компонента титриметрической системы. Так, фенолфталеин окрашивает раствор в розовый цвет при добавлении щелочи и обесцвечивается при добавлении избытка кислоты. Этот процесс может быть повторен практически неограниченно. Большинство кислотно-основных и металлохромных индикаторов относится к обратимым. Эти индикаторы удобны, потому что при случайном введении избытка титранта в локальную область титруемого вещества определение все же будет правильным; перемешивание приводит к выравниванию средней концентрации раствора, исчезновению местного оттитровывания и восстановлению окраски индикатора до первоначальной. Необратимыми являются индикаторы, для которых изменения вблизи точки перехода можно наблюдать только в одном направлении вследствие необратимых химических превращений, коренным образом изменяющих их структуру и реакционную способность. Индикаторами указанного типа являются многие типичные кислотно-основные индикаторы, относящиеся к азосоединениям и суль- фофталеинам, если их использовать при редоксиметрических титрованиях. Свойство индикаторов этого типа необратимо изменять свою окраску при локальном возрастании концентрации титранта, особенно при плохом перемешивании раствора, может быть причиной ошибочного фиксирования степени оттитрованности раствора.
По способу применения индикаторы делятся на внутренние и внешние. Индикатор, который вводят непосредственно в анализируемый раствор, называют внутренним. В некоторых случаях индикатор нельзя ввести в анализируемый раствор. Тогда отбирают одну-две капли этого раствора и помещают на специальную бумагу, пропитанную индикатором, или смешивают с раствором индикатора на белой фарфоровой пластинке или на обычной фильтровальной бумаге. Использованный индикатор является внешним по отношению к анализируемому раствору.
В соответствии с природой наблюдаемого эффекта различают индикаторы цвета — цветные; свечения — хемилюминесцентные и флуоресцентные; индикаторы образования гетерофазы (в частном случае — осадка) и изменения ее свойств — осадкообразующие, помутнения и адсорбционные. Из указанных индикаторов наиболее часто используют цветные индикаторы.
Цветные индикаторы бывают одно- и двухцветные. У одноцветных индикаторов окрашена только одна форма (вторая — бесцветна). Типичными представителями одноцветных индикаторов являются кислотно-основные индикаторы типа нитрофенолов разных степеней замещенности, а также фталеины (например, на- фтолфталеин, фенолфталеин, тимолфталеин).
Нитрофенол и его таутомерно-ионные формы:
В щелочной среде отщепление протона от группы —ОН бесцветной формы приводит к появлению хиноидной группировки в одном из бензольных колец и появлению окраски. Фенолфталеин:
У двухцветных индикаторов окрашены обе равновесные формы. Большинство цветных индикаторов принадлежит именно к этому типу, независимо от вещества, на изменение концентрации которого индикатор реагирует. Как видно из приведенных примеров, причиной изменения окраски индикаторов является исчезновение одних и появление других функциональных группировок при переходе от одной формы к другой. Например, для метилового оранжевого наблюдается переход бензоидной группировки в хиноидную, а при увеличении кислотности раствора — азогруппы N-»N—- в группу ««N—NH—.
Метиловый оранжевый и его таутомерно-ионные формы:
Двухцветные индикаторы отличаются от одноцветных тем, что их основные характеристики (интервал перехода окраски и показатель титрования) в достаточно широких пределах не зависят от концентрации в растворе. В случае одноцветных кислотно-основных индикаторов десятикратное изменение их концентрации приводит к смещению интервала изменения окраски примерно на единицу pH.
Особое место среди цветных индикаторов занимают смешанные индикаторы, представляющие смесь индивидуальных индикаторов или какого-либо индикатора с инертным красителем. Формы компонентов смешанных индикаторов имеют взаимодополняющие цвета, при наложении которых раствор приобретает нейтральный серо-белый цвет, существующий в очень узком интервале концентраций определяемого компонента. Некоторые характеристики индивидуальных красителей и их смесей приведены в табл. 6.2. Смешанные индикаторы отличает четкое изменение окраски, т.е. контрастный переход. Это изменение происходит в узком интервале концентраций определяемого вещества. С этими индикаторами удобно работать в условиях искусственного освещения, в слабо- окрашенных и мутных растворах. Смешанные индикаторы значительно расширяют круг веществ, которые можно определять тит
| Состав индикатора | ^pH|nd ИЛИ pTCMtuliKIU | Окраска форм индикатора (кислотная — шелочная) |
| I. Метиловый красный | 4,2-6,2 | Красная — желтая |
| II. Метиленовый голубой | Инертный краситель | Синяя —синяя |
| III. Смесь I и II (1: 1) | 5,4 (серая) | Красно-фиолетовая— зеленая |
| IV. Бромкрезоловый зеленый | I ОС rn | Желтая—синяя |
| V. Смесь I и IV(1: 3) | 5,1 (серая) | Винно-красная — зеленая |
рованием. К таким относятся, прежде всего, вещества, для которых характерна малая величина константы равновесия реакции титрования, что определяет малую величину скачка титрования (например, 0,2—0,6 ед. pH или рМе).
Достижения системой определенного состояния при титровании можно зафиксировать, используя самоиндикацию, т.е. появление или исчезновение окраски раствора вследствие появления или исчезновения какого-либо компонента титриметрической системы — титранта или титруемого вещества. Так, при титровании перманганатом калия появление его в растворе окрашивает последний в розовый цвет. Наоборот, если КМп04 титруется соответствующим восстановителем, то при оттитоовывании его первоначальная розовая окраска раствора исчезает. Аналогичная картина наблюдается при использовании в качестве титранта растворов солей Ce(IV). Указанный принцип фиксирования конца титрования широко используют при титриметрических определениях органических веществ.
Основные характеристики индикаторов. Индикаторы принято характеризовать такими параметрами, как интервал (область) перехода эффекта (окраски, свечения, помутнения раствора) и показатель титрования.
Под интервалом перехода (окраски, свечения, помутнения раствора) понимают интервал концентраций (или рХ) фиксируемого вещества, в пределах которого происходит заметное для глаза изменение аналитического эффекта. Этот интервал обычно обозначают как ApX|nd. Значение рХ, при котором наиболее резко заметно изменение аналитического эффекта, называют показателем титрования ( точкой перехода) индикатора и обозначают как pT)nd.
Взаимосвязь величины интервала перехода и показателя титрования можно установить, используя уравнение константы равновесия индикаторной реакции XInd + Ind». Найдя р-функ- цию равновесной концентрации фиксируемой частицы, получают:
За начало и конец интервала перехода принимают значения концентрации X, при которых наблюдается эффект, характерный только для какой-то одной формы индикатора, т.е. вначале свободной — Ind», а затем связанной — XInd. В случае цветных индикаторов условно считают, что окраска раствора определяется формой «Ind
», если соотношение [Ind»]: [XInd] = (6. 10): 1 и, наоборот, формой «XInd», если это соотношение равно 1 :(6. 10). Поэтому интервал перехода имеет величину ApX|nd.
Интервалы перехода и показатели титрования цветных индикаторов