Tabla de Contenidos
В химията точката на еквивалентност е концепция, която се прилага към титрувания или обемни титрувания. От своя страна това са аналитични техники за определяне на съдържанието или концентрацията на вещество, което се нарича аналит, в проба с неизвестен състав. Точката на еквивалентност на титруване съответства на точния момент, в който броят на еквивалентите на добавения титрант е точно равен на броя на еквивалентите на аналита или титранта, налични в анализираната аликвотна част .
С други думи, това е точният момент по време на титруване, в който е вярно, че:
Погледнато от друга гледна точка, това е точната точка по време на титруване, в която титрантът и титрантът са в стехиометрични пропорции според химическата реакция, участваща в титруването.
Използване на точката на еквивалентност
Целта на всяко титруване или обемно титруване, без значение какъв тип, винаги е да се намери точката на еквивалентност или, по-точно, обемът титрант, необходим за достигане на точката на еквивалентност. Това е така, защото споменатият обем е това, което прави възможно определянето на концентрацията или броя на еквивалентите на аналита в пробата от известната концентрация на титруващия агент и, евентуално, обема на аликвотната част.
Определяне на броя еквиваленти на аналита в аликвотната част
Тъй като броят на еквивалентите е свързан с нормалната концентрация и обем чрез уравнението
където V е обемът и N е нормалната концентрация, тогава условието за точка на еквивалентност може да бъде пренаписано като
С помощта на това уравнение може да се определи общият брой еквиваленти, присъстващи в аликвотната част, която се титрува. След това броят на еквивалентите може да се преобразува в маса чрез еквивалентното тегло на аналита или в молове чрез броя на еквивалентите на мол в зависимост от конкретната реакция на титруване.
Определяне на нормалната концентрация на аналита
Уравнението за условието за еквивалентност може също да бъде пренаписано като
Откъде го взимаш
С помощта на това уравнение може да се получи нормалната концентрация на пробата, която се титрува. Споменатата концентрация може да се трансформира в моларна концентрация, като се раздели на броя еквиваленти на мол според конкретната реакция на титруване.
Независимо от употребата, която се дава на споменатия обем, експерименталната процедура на титруване се състои в намиране на обема на титранта в точката на еквивалентност. Това обаче представлява проблем, както ще видим по-долу.
Точката на еквивалентност е теоретична точка.
Точката на еквивалентност е теоретична точка, която никога не може да бъде известна с абсолютна сигурност по време на титруване. Това се дължи преди всичко на неизбежното съществуване на експериментални грешки. Тези грешки включват както случайни грешки, така и грешки в преценката , свързани с измерването на маси и обеми, както и грешки, свързани с уменията на химика-аналитик при приготвяне на разтвори и извършване на титруване.
Но има по-важна основна причина, поради която не можем да знаем точката на еквивалентност при титруване: няма начин да знаем точно кога е достигната, както е обяснено в следващия раздел.
Точката на еквивалентност се оценява чрез крайната точка
Когато по време на титруване наблюдаваме промяна в цвета или поява на утайка, това означава, че трябва да спрем титруването и да отбележим обема на добавения титрант. Този обем е този, който след това използваме, сякаш е обемът на точката на еквивалентност в предишните уравнения.
Оказва се обаче, че това всъщност не е точката на еквивалентност. Тази точка, в която спираме титруването, всъщност се нарича, удобно, крайна точка на титруването . Разликата между крайната точка и точката на еквивалентност е, че крайната точка е това, което действително виждаме или откриваме с помощта на индикатор, който претърпява видима промяна, вероятно на или много близо до точката на еквивалентност. Поради тази причина крайната точка не е нищо повече от експериментална оценка на точката на еквивалентност, която е чисто теоретична точка.
Поради начина, по който работят различните видове индикатори, те рядко претърпяват видима промяна точно в точката на еквивалентност. Някои се променят малко по-рано, което ни кара да подценим точката на еквивалентност, докато други се променят малко по-късно, което ни кара да я надценим. Но дори и да имаме идеален индикатор, който се променя точно в точката на еквивалентност, ще бъде много трудно да забележим тази промяна, докато не добавим дори много лек излишък от титрант.
Поради тези и други причини , крайната точка никога няма да бъде повече от оценка, понякога по-добра, понякога по-лоша, на истинската точка на еквивалентност, която търсим.
Значение на нормалната концентрация и броя на еквивалентите в точката на еквивалентност
На много студенти по химия отначало им е трудно да разберат защо съществува концепцията за нормална концентрация и броя на еквивалентите. Освен това те са объркани от факта, че един и същ разтвор може да има различни нормални концентрации, в зависимост от употребата му.
Всичко обаче има смисъл, когато се сблъскаме с титрувания или обемни титрувания и точката на еквивалентност.
Да предположим, че реакцията на титруване има следната форма, където А е аналитът, Т е титрантът, Р представлява реакционните продукти и a, b и c са стехиометричните коефициенти:
За тази реакция, точката, в която А и Т са в стехиометрични пропорции, би била, когато се поддържа това
което съответства на точката на еквивалентност.
Това уравнение може идеално да се използва за извършване на изчисленията на титруване. Въпреки това, за да го използвате, е от съществено значение да знаете коригираното химическо уравнение, в противен случай стехиометричните коефициенти a и b не биха били налични.
От друга страна, поради начина, по който са дефинирани числата на еквивалентите, и двата члена на предишното уравнение в крайна сметка представляват броя на еквивалентите на A и T, което намалява това уравнение до първото, което показахме в началото на този член за всяка реакция на титруване, която участва, стига да е от същия тип.
Например, ако е известен броят на еквивалентите на киселина, те ще реагират със същия брой еквиваленти на основа, без значение каква е киселината или каква е основата (стига да е киселинно-алкална реакция) ..
По същия начин, броят на еквивалентите на окислител при редокс титруване винаги ще бъде равен на броя на еквивалентите на редуциращия агент, без значение какви са те, стига да участват в редокс реакция.
По този начин процедурата за извършване на изчисленията, свързани с точката на еквивалентност, е опростена, тъй като не е необходимо да се коригират химичните уравнения на титруването, ако работим с еквиваленти и нормалност, нещо, което би било необходимо за работа с молове и моларност .
Препратки
Обемен анализ – Титруване – Киселинни/основни индикатори . (nd). Национален университет в Росарио. https://www.fbioyf.unr.edu.ar/evirtual/pluginfile.php/131892/course/section/4402/titulacion%202021.pdf
Byjus. (2021 г., 22 март). Насоки на Общия регламент за защита на данните (GDPR) BYJU’S . https://byjus.com/chemistry/difference-between-endpoint-and-equivalence-point/
Чанг, Р. (2012). Химия (11-то издание ). Образование на McGraw-Hill.
речници. (2017, 12 юни). Нормалност (химия) . специализирани речници. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/normalidad
Skoog, D.A., West, D., Holler, J., & Crouch, S. (2014). Основи на аналитичната химия (9-то издание ). Cengage Learning.
Teixidó, CM (2020 г., 19 юни). Старата химическа нормалност и новата нормалност на деконфинмирането . Изследвания и наука. https://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/24/posts/la-vieja-normalidad-qumica-y-la-nueva-normalidad-del-desconfinamiento-18735
