Ý nghĩa của điểm tương đương trong hóa học

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


Trong hóa học, điểm tương đương là một khái niệm được áp dụng cho chuẩn độ hoặc chuẩn độ thể tích. Đổi lại, đây là những kỹ thuật phân tích để xác định hàm lượng hoặc nồng độ của một chất, được gọi là chất phân tích, trong một mẫu có thành phần chưa biết. Điểm tương đương của phép chuẩn độ tương ứng với thời điểm chính xác trong đó số đương lượng của chất chuẩn độ được thêm vào đúng bằng số đương lượng của chất phân tích hoặc chất chuẩn độ có trong phần dịch được phân tích .

Nói cách khác, đó là thời điểm chính xác trong quá trình chuẩn độ mà đúng là:

điều kiện điểm tương đương

Nhìn từ một quan điểm khác, đó là điểm chính xác trong quá trình chuẩn độ trong đó chất chuẩn độ và chất chuẩn độ có tỷ lệ cân bằng hóa học theo phản ứng hóa học liên quan đến phép chuẩn độ.

Sử dụng điểm tương đương

Mục đích của bất kỳ phép chuẩn độ hoặc chuẩn độ thể tích nào, dù là loại nào, luôn là tìm điểm tương đương hay chính xác hơn là thể tích chất chuẩn độ cần thiết để đạt đến điểm tương đương. Điều này là như vậy bởi vì thể tích đã nói là thứ giúp có thể xác định nồng độ hoặc số đương lượng của chất phân tích trong mẫu từ nồng độ đã biết của chất chuẩn độ và có thể là thể tích của phần dịch chiết.

chuẩn độ tìm điểm tương đương

Xác định số đương lượng chất phân tích trong dịch chiết

Vì số lượng đương lượng có liên quan đến nồng độ và thể tích bình thường theo phương trình

sắp xếp lại công thức bình thường

trong đó V là thể tích và N là nồng độ bình thường, thì điều kiện điểm tương đương có thể được viết lại thành

chất phân tích tương đương

Sử dụng phương trình này, có thể xác định được tổng số đương lượng có trong phần dịch được chuẩn độ. Sau đó, số lượng đương lượng có thể được chuyển đổi thành khối lượng thông qua trọng lượng tương đương của chất phân tích hoặc thành mol thông qua số lượng đương lượng trên mỗi mol tùy thuộc vào phản ứng chuẩn độ cụ thể.

Xác định nồng độ bình thường của chất phân tích

Phương trình cho điều kiện tương đương cũng có thể được viết lại thành

sắp xếp lại điều kiện tương đương

bạn lấy cái đó ở đâu

nồng độ chất phân tích

Sử dụng phương trình này, có thể thu được nồng độ bình thường của mẫu được chuẩn độ. Nồng độ nói trên có thể được chuyển đổi thành nồng độ mol bằng cách chia nó cho số đương lượng trên mỗi mol tùy theo phản ứng chuẩn độ cụ thể.

Bất kể việc sử dụng thể tích nói trên là gì, quy trình thử nghiệm của phép chuẩn độ bao gồm việc tìm thể tích của chất chuẩn độ tại điểm tương đương. Tuy nhiên, điều này thể hiện một vấn đề, như chúng ta sẽ thấy bên dưới.

Điểm tương đương là một điểm lý thuyết.

Điểm tương đương là một điểm lý thuyết không bao giờ có thể được biết một cách chắc chắn tuyệt đối trong quá trình chuẩn độ. Điều này trước hết là do sự tồn tại không thể tránh khỏi của các sai số thí nghiệm. Những lỗi này bao gồm cả lỗi ngẫu nhiên và lỗi phán đoán liên quan đến phép đo khối lượng và thể tích, cũng như lỗi liên quan đến kỹ năng của nhà hóa học phân tích khi chuẩn bị dung dịch và tiến hành chuẩn độ.

Nhưng có một lý do cơ bản quan trọng hơn khiến chúng ta không thể biết điểm tương đương trong phép chuẩn độ: không có cách nào để biết chính xác thời điểm đạt đến điểm tương đương, như được giải thích trong phần tiếp theo.

Điểm tương đương được ước tính bằng điểm cuối

Khi trong quá trình chuẩn độ, chúng ta quan sát thấy sự thay đổi màu sắc hoặc sự xuất hiện của kết tủa, điều này cho thấy rằng chúng ta phải dừng quá trình chuẩn độ và ghi lại thể tích chất chuẩn độ được thêm vào. Thể tích này là thể tích mà sau đó chúng ta sử dụng như thể nó là thể tích của điểm tương đương trong các phương trình trước đó.

Tuy nhiên, hóa ra đây không thực sự là điểm tương đương. Điểm mà tại đó chúng ta dừng chuẩn độ thực sự được gọi một cách thuận tiện là điểm kết thúc chuẩn độ . Sự khác biệt giữa điểm cuối và điểm tương đương là điểm cuối là những gì chúng ta thực sự nhìn thấy hoặc phát hiện bằng cách sử dụng một chỉ báo trải qua một thay đổi có thể quan sát được, có lẽ là tại hoặc rất gần với điểm tương đương. Vì lý do này, điểm kết thúc không gì khác hơn là ước tính thực nghiệm của điểm tương đương, đây chỉ là một điểm lý thuyết đơn thuần.

chất chỉ thị axit bazơ

Do cách thức hoạt động của các loại chỉ báo khác nhau, chúng hiếm khi trải qua một sự thay đổi có thể quan sát được chính xác tại điểm tương đương. Một số thay đổi sớm hơn một chút, khiến chúng ta đánh giá thấp điểm tương đương, trong khi một số thay đổi muộn hơn một chút, khiến chúng ta đánh giá quá cao điểm tương đương. Nhưng ngay cả khi chúng ta có một chất chỉ thị lý tưởng thay đổi chính xác tại điểm tương đương, sẽ rất khó để nhận thấy sự thay đổi này cho đến khi chúng ta thêm một lượng chất chuẩn độ vượt quá dù chỉ rất nhỏ.

những lý do này và hơn thế nữa, điểm kết thúc sẽ không bao giờ nhiều hơn ước tính, đôi khi tốt hơn, đôi khi tệ hơn, của điểm tương đương thực mà chúng ta đang tìm kiếm.

Tầm quan trọng của nồng độ chuẩn và số đương lượng tại điểm tương đương

Nhiều sinh viên hóa học thoạt đầu cảm thấy khó hiểu tại sao lại tồn tại khái niệm nồng độ chuẩn và số đương lượng. Ngoài ra, họ còn bối rối bởi thực tế là cùng một dung dịch có thể có nồng độ bình thường khác nhau, tùy thuộc vào cách sử dụng.

Tuy nhiên, mọi thứ đều có ý nghĩa khi chúng ta đối mặt với phép chuẩn độ hoặc phép chuẩn độ thể tích và điểm tương đương.

Giả sử một phản ứng chuẩn độ có dạng sau, trong đó A là chất phân tích, T là chất chuẩn độ, P đại diện cho các sản phẩm phản ứng và a, b và c là các hệ số cân bằng hóa học:

sơ đồ của bất kỳ phản ứng chuẩn độ

Đối với phản ứng này, điểm tại đó A và T có tỷ lệ cân bằng hóa học sẽ là khi nó giữ rằng

tỷ lệ cân bằng hóa học

tương ứng với điểm tương đương.

Phương trình này hoàn toàn có thể được sử dụng để thực hiện các phép tính chuẩn độ. Tuy nhiên, để sử dụng nó, điều cần thiết là phải biết phương trình hóa học đã điều chỉnh, nếu không sẽ không có hệ số cân bằng hóa học a và b.

Mặt khác, do cách xác định các số đương lượng, cả hai phần tử của phương trình trước đó đều đại diện cho số lượng đương lượng của A và T, điều này làm giảm phương trình này xuống phương trình đầu tiên mà chúng ta đã trình bày ở phần đầu của bài này.đối với phản ứng chuẩn độ nào cũng tham gia, miễn là cùng loại.

Ví dụ: nếu biết số đương lượng của một axit, thì chúng sẽ phản ứng với cùng một số đương lượng của một bazơ, bất kể axit là gì hay bazơ là gì (miễn là đó là phản ứng axit-bazơ) . .

Tương tự như vậy, số đương lượng của chất oxi hóa trong phép chuẩn độ oxi hóa khử sẽ luôn bằng số đương lượng của chất khử, bất kể chúng là gì, miễn là chúng tham gia vào phản ứng oxi hóa khử.

Bằng cách này, quy trình thực hiện các tính toán liên quan đến điểm tương đương được đơn giản hóa, vì không cần thiết phải điều chỉnh các phương trình hóa học của phép chuẩn độ nếu chúng ta làm việc với đương lượng và độ chuẩn, điều cần thiết để làm việc với nốt ruồi và nồng độ mol .

Người giới thiệu

Phân tích thể tích – Chuẩn độ – Chỉ thị axit/bazơ . (nd). Đại học Quốc gia Rosario. https://www.fbioyf.unr.edu.ar/evirtual/pluginfile.php/131892/course/section/4402/titulacion%202021.pdf

Byjus. (2021, ngày 22 tháng 3). Nguyên tắc Quy định chung về bảo vệ dữ liệu (GDPR) BYJU’S . https://byjus.com/chemology/difference-between-endpoint-and-equivalence-point/

Chang, R. (2012). Hóa học ( tái bản lần thứ 11 .). Giáo dục McGraw-Hill.

bảng thuật ngữ. (2017, ngày 12 tháng 6). Tính quy chuẩn (Hóa học) . thuật ngữ chuyên ngành. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/normalidad

Skoog, D.A., West, D., Holler, J., & Crouch, S. (2014). Nguyên tắc cơ bản của hóa học phân tích ( tái bản lần thứ 9 ). Học Cengage.

Teixidó, CM (2020, ngày 19 tháng 6). Quy tắc hóa học cũ và quy tắc mới của việc giải mã . Nghiên cứu và Khoa học. https://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/24/posts/la-vieja-normalidad-qumica-y-la-nueva-normalidad-del-desconfinamiento-18735

-Quảng cáo-

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

Artículos relacionados