Ekvivalenssipisteen merkitys kemiassa

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Kemiassa ekvivalenssipiste on käsite, jota sovelletaan titrauksiin tai tilavuustitrauksiin. Nämä puolestaan ​​ovat analyyttisiä tekniikoita, joilla määritetään aineen, jota kutsutaan analyytiksi, pitoisuus tai pitoisuus näytteestä, jonka koostumus on tuntematon. Titrauksen ekvivalenssipiste vastaa tarkkaa hetkeä, jolloin lisätyn titrausaineen ekvivalenttien lukumäärä on täsmälleen sama kuin analysoitavassa erässä olevan analyytin tai titrausaineen ekvivalenttien lukumäärä .

Toisin sanoen se on tarkka hetki titrauksen aikana, jolloin on totta, että:

ekvivalenssipisteehto

Toisesta näkökulmasta katsottuna se on tarkka piste titrauksen aikana, jossa titrausaine ja titrausaine ovat stökiömetrisissä suhteissa titraamiseen liittyvän kemiallisen reaktion mukaan.

Ekvivalenssipisteen käyttö

Minkä tahansa titrauksen tai tilavuustitrauksen tarkoitus, riippumatta tyypistä, on aina löytää ekvivalenssipiste tai tarkemmin sanottuna titraustilavuus, joka tarvitaan ekvivalenssipisteen saavuttamiseen. Tämä johtuu siitä, että mainittu tilavuus tekee mahdolliseksi määrittää näytteessä olevan analyytin pitoisuuden tai ekvivalenttien lukumäärän tunnetusta titrausaineen pitoisuudesta ja mahdollisesti alikvootin tilavuudesta.

titraus vastaavuuspisteen löytämiseksi

Analyytin ekvivalenttien lukumäärän määrittäminen erässä

Koska ekvivalenttien lukumäärä liittyy yhtälön avulla normaaliin pitoisuuteen ja tilavuuteen

uudelleenjärjestetty normaaliuskaava

missä V on tilavuus ja N on normaalipitoisuus, niin ekvivalenssipisteehto voidaan kirjoittaa uudelleen muotoon

analyyttivastineet

Tätä yhtälöä käyttämällä voidaan määrittää titrattavassa alikvootissa olevien ekvivalenttien kokonaismäärä. Ekvivalentien lukumäärä voidaan sitten muuntaa massaksi analyytin ekvivalenttipainon avulla tai mooleiksi ekvivalenttien lukumäärän kautta moolia kohden riippuen tietystä titrausreaktiosta.

Analyytin normaalin pitoisuuden määrittäminen

Ekvivalenssiehdon yhtälö voidaan myös kirjoittaa uudelleen muotoon

uudelleen järjestetty vastaavuusehto

Mistä sen saa

Analyytin pitoisuus

Tätä yhtälöä käyttämällä voidaan saada titrattavan näytteen normaalipitoisuus. Mainittu konsentraatio voidaan muuntaa moolikonsentraatioksi jakamalla se ekvivalenttien lukumäärällä moolia kohden tietyn titrausreaktion mukaisesti.

Riippumatta mainitun tilavuuden käytöstä, titrauksen kokeellinen menettely koostuu titrausaineen tilavuuden löytämisestä ekvivalenssipisteestä. Tämä on kuitenkin ongelma, kuten alla nähdään.

Ekvivalenssipiste on teoreettinen piste.

Ekvivalenssipiste on teoreettinen piste, jota ei voida koskaan tietää absoluuttisella varmuudella titrauksen aikana. Tämä johtuu ennen kaikkea kokeellisten virheiden väistämättömästä olemassaolosta. Tällaisia ​​virheitä ovat sekä massojen ja tilavuuksien mittaamiseen liittyvät satunnaiset ja harkintavirheet sekä analyyttisen kemistin taitoihin liittyvät virheet liuosten valmistuksessa ja titrauksessa.

Mutta on tärkeämpi taustalla oleva syy, miksi emme voi tietää ekvivalenssipistettä titrauksessa: ei ole mahdollista tietää tarkalleen milloin se on saavutettu, kuten seuraavassa osiossa selitetään.

Ekvivalenssipiste arvioidaan loppupisteen avulla

Kun titrauksen aikana havaitsemme värin muutoksen tai sakan ulkonäön, tämä osoittaa, että meidän on lopetettava titraus ja huomioitava lisätyn titrausaineen tilavuus. Tämä tilavuus on se, jota käytämme sitten ikään kuin se olisi edellisten yhtälöiden ekvivalenssipisteen tilavuus.

Osoittautuu kuitenkin, että tämä ei itse asiassa ole vastaavuuspiste. Sitä kohtaa, jossa lopetamme titrauksen, kutsutaan itse asiassa kätevästi titrauksen loppupisteeksi . Ero päätepisteen ja ekvivalenssipisteen välillä on se, että päätepiste on se, mitä todella näemme tai havaitsemme käyttämällä indikaattoria, jossa tapahtuu havaittava muutos, oletettavasti ekvivalenssipisteessä tai hyvin lähellä sitä. Tästä syystä päätepiste ei ole muuta kuin kokeellinen arvio ekvivalenssipisteestä, joka on vain teoreettinen piste.

happoemäs-indikaattorit

Erityyppisten indikaattoreiden toimintatavasta johtuen niissä harvoin tapahtuu havaittavaa muutosta täsmälleen ekvivalenssipisteessä. Jotkut muuttuvat hieman aikaisemmin, mikä saa meidät aliarvioimaan ekvivalenssipisteen, kun taas toiset muuttuvat hieman myöhemmin, mikä saa meidät yliarvioimaan sen. Mutta vaikka meillä olisikin ihanneindikaattori, joka muuttuisi täsmälleen ekvivalenssipisteessä, tätä muutosta olisi hyvin vaikea huomata ennen kuin olisimme lisänneet edes hieman ylimääräistä titrausainetta.

Näistä ja muista syistä päätepiste ei koskaan ole enempää kuin arvio, toisinaan parempi, joskus huonompi, etsimämme todellisesta vastaavuuspisteestä.

Normaalipitoisuuden ja ekvivalenttien lukumäärän merkitys ekvivalenssipisteessä

Monien kemian opiskelijoiden on aluksi vaikea ymmärtää, miksi normaalipitoisuuden käsite ja ekvivalenttien lukumäärä on olemassa. Lisäksi heitä hämmentää se, että samalla liuoksella voi olla erilaiset normaalipitoisuudet sen käytöstä riippuen.

Kaikella on kuitenkin järkeä, kun kohtaamme titraukset tai tilavuustitraukset ja ekvivalenssipisteen.

Oletetaan, että titrausreaktiolla on seuraava muoto, jossa A on analyytti, T on titrausaine, P edustaa reaktiotuotteita ja a, b ja c ovat stoikiometrisiä kertoimia:

minkä tahansa titrausreaktion kaavio

Tässä reaktiossa piste, jossa A ja T ovat stoikiometrisissa suhteissa, olisi silloin, kun se pitää

stoikiometriset suhteet

joka vastaa ekvivalenssipistettä.

Tätä yhtälöä voidaan käyttää täydellisesti titrauslaskelmien suorittamiseen. Sen käyttämiseksi on kuitenkin välttämätöntä tuntea säädetty kemiallinen yhtälö, muuten stoikiometriset kertoimet a ja b eivät olisi käytettävissä.

Toisaalta, johtuen tavasta, jolla ekvivalenttien lukumäärät määritellään, molemmat edellisen yhtälön jäsenet edustavat A:n ja T:n ekvivalenttien määrää, mikä vähentää tämän yhtälön ensimmäiseen, jonka näytimme alussa. Tämän artikkelin kohdasta.

Esimerkiksi, jos hapon ekvivalenttien lukumäärä tunnetaan, ne reagoivat saman emäsekvivalenttimäärän kanssa riippumatta siitä, mikä happo on tai mikä emäs on (kunhan se on happo-emäs-reaktio) .

Samoin hapettimen ekvivalenttien lukumäärä redox-titrauksessa on aina yhtä suuri kuin pelkistimen ekvivalenttien lukumäärä riippumatta siitä, mitä ne ovat, niin kauan kuin ne ovat mukana redox-reaktiossa.

Tällä tavalla ekvivalenssipisteeseen liittyvien laskelmien tekeminen yksinkertaistuu, koska titrauksen kemiallisia yhtälöitä ei tarvitse säätää, jos työskentelemme ekvivalenttien ja normaalien kanssa, mikä olisi välttämätöntä moolien ja molaarisuuden kanssa. .

Viitteet

Volumetrinen analyysi – Titraus – Happo/emäs-indikaattorit . (nd). Rosarion kansallinen yliopisto. https://www.fbioyf.unr.edu.ar/evirtual/pluginfile.php/131892/course/section/4402/titulacion%202021.pdf

Byjus. (2021, 22. maaliskuuta). Yleiset tietosuoja-asetuksen (GDPR) ohjeet BYJU’S . https://byjus.com/chemistry/difference-between-endpoint-and-equivalence-point/

Chang, R. (2012). Kemia (11. painos ). McGraw-Hill koulutus.

sanastot. (2017, 12. kesäkuuta). Normaali (kemia) . erikoissanastoja. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/normalidad

Skoog, D.A., West, D., Holler, J., & Crouch, S. (2014). Fundamentals of Analytical Chemistry (9. painos ). Cengage Learning.

Teixidó, CM (2020, 19. kesäkuuta). Vanha kemiallinen normalisaatio ja uusi dekonfineation normi . Tutkimus ja tiede. https://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/24/posts/la-vieja-normalidad-qumica-y-la-nueva-normalidad-del-desconfinamiento-18735

-Mainos-

Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

mikä on booraksi