Tabla de Contenidos
I kemi er ækvivalenspunktet et begreb, der anvendes på titreringer eller volumetriske titreringer. Til gengæld er disse analytiske teknikker til at bestemme indholdet eller koncentrationen af et stof, som kaldes analyt, i en prøve med ukendt sammensætning. Ækvivalenspunktet for en titrering svarer til det præcise tidspunkt, hvor antallet af ækvivalenter af den tilsatte titrant er nøjagtigt lig med antallet af ækvivalenter af analytten eller titranten, der er til stede i den analyserede alikvot .
Det er med andre ord det nøjagtige tidspunkt under en titrering, hvor det er sandt, at:
Set fra et andet synspunkt er det det nøjagtige punkt under en titrering, hvor titreringen og titreringen er i støkiometriske proportioner i henhold til den kemiske reaktion, der er involveret i titreringen.
Brug af ækvivalenspunktet
Formålet med enhver titrering eller volumetrisk titrering, uanset hvilken type, er altid at finde ækvivalenspunktet eller mere præcist den mængde titrering, der kræves for at nå ækvivalenspunktet. Dette er tilfældet, fordi nævnte volumen er det, der gør det muligt at bestemme koncentrationen eller antallet af ækvivalenter af analytten i prøven ud fra den kendte koncentration af titreringsmidlet og muligvis volumenet af aliquoten.
Bestemmelse af antallet af analytækvivalenter i alikvoten
Da antallet af ækvivalenter er relateret til den normale koncentration og volumen ved ligningen
hvor V er volumenet og N er normalkoncentrationen, så kan ækvivalenspunktbetingelsen omskrives som
Ved hjælp af denne ligning kan det totale antal ækvivalenter, der er til stede i den alikvot, der titreres, bestemmes. Antallet af ækvivalenter kan derefter omdannes til masse via ækvivalentvægten af analytten eller til mol via antallet af ækvivalenter pr. mol afhængigt af den særlige titreringsreaktion.
Bestemmelse af den normale koncentration af analytten
Ligningen for ækvivalensbetingelsen kan også omskrives som
Hvor får du det fra
Ved at bruge denne ligning kan den normale koncentration af prøven, der titreres, opnås. Nævnte koncentration kan omdannes til en molær koncentration ved at dividere den med antallet af ækvivalenter pr. mol ifølge den særlige titreringsreaktion.
Uanset den anvendelse, der gives til nævnte volumen, består den eksperimentelle procedure for titreringen i at finde volumenet af titranten ved ækvivalenspunktet. Dette repræsenterer dog et problem, som vi vil se nedenfor.
Ækvivalenspunktet er et teoretisk punkt.
Ækvivalenspunktet er et teoretisk punkt, som aldrig kan kendes med absolut sikkerhed under en titrering. Dette skyldes først og fremmest den uundgåelige eksistens af eksperimentelle fejl. Disse fejl omfatter både tilfældige fejl og bedømmelsesfejl relateret til måling af masser og volumener, samt fejl relateret til den analytiske kemikers færdigheder ved fremstilling af opløsninger og udførelse af titrering.
Men der er en vigtigere underliggende årsag til, at vi ikke kan kende ækvivalenspunktet i en titrering: der er ingen måde at vide præcis, hvornår det er nået, som forklaret i næste afsnit.
Ækvivalenspunktet estimeres ved hjælp af slutpunktet
Når vi under en titrering observerer en ændring i farve eller udseendet af et bundfald, indikerer dette, at vi skal stoppe titreringen og notere mængden af tilsat titrant. Dette volumen er det, vi så bruger, som om det var volumenet af ækvivalenspunktet i de foregående ligninger.
Det viser sig dog, at dette faktisk ikke er ækvivalenspunktet. Det punkt, hvor vi stopper titreringen, kaldes faktisk, bekvemt, slutpunktet for titreringen . Forskellen mellem endepunktet og ækvivalenspunktet er, at endepunktet er det, vi faktisk ser eller detekterer ved at bruge en indikator, der undergår en observerbar ændring, formentlig ved eller meget tæt på ækvivalenspunktet. Af denne grund er slutpunktet ikke andet end et eksperimentelt estimat af ækvivalenspunktet, som kun er et teoretisk punkt.
På grund af den måde, de forskellige typer indikatorer fungerer på, gennemgår de sjældent en observerbar ændring præcis på ækvivalenspunktet. Nogle ændrer sig lidt tidligere, hvilket får os til at undervurdere ækvivalenspunktet, mens andre ændrer sig lidt senere, hvilket får os til at overvurdere det. Men selv hvis vi havde en ideel indikator, der ændrede sig nøjagtigt ved ækvivalenspunktet, ville det være meget svært at bemærke denne ændring, før vi havde tilføjet selv et meget lille overskud af titrant.
Af disse grunde og flere vil slutpunktet aldrig være mere end et skøn, nogle gange bedre, nogle gange værre, af det sande ækvivalenspunkt, vi leder efter.
Betydningen af den normale koncentration og antallet af ækvivalenter ved ækvivalenspunktet
Mange kemistuderende har i første omgang svært ved at forstå, hvorfor begrebet normal koncentration og antallet af ækvivalenter eksisterer. Derudover er de forvirrede af, at den samme opløsning kan have forskellige normale koncentrationer, afhængigt af dens anvendelse.
Men alt giver mening, når vi står over for titreringer eller volumetriske titreringer og ækvivalenspunktet.
Antag, at en titreringsreaktion har følgende form, hvor A er analytten, T titranten, P repræsenterer reaktionsprodukterne og a, b og c er de støkiometriske koefficienter:
For denne reaktion ville det punkt, hvor A og T er i støkiometriske proportioner, være, når det holder det
som svarer til ækvivalenspunktet.
Denne ligning kan perfekt bruges til at udføre beregningerne af en titrering. Men for at bruge det er det vigtigt at kende den justerede kemiske ligning, ellers ville de støkiometriske koefficienter a og b ikke være tilgængelige.
På den anden side, på grund af den måde, hvorpå antallet af ækvivalenter er defineret, ender begge medlemmer af den foregående ligning med at repræsentere antallet af ækvivalenter af A og T, hvilket reducerer denne ligning til den første, som vi viste i begyndelsen i denne artikel for enhver titreringsreaktion, der er involveret, så længe den er af samme type.
For eksempel, hvis antallet af ækvivalenter af en syre er kendt, vil de reagere med det samme antal ækvivalenter af en base, uanset hvad syren er, eller hvad basen er (så længe det er en syre-base-reaktion) …
Ligeledes vil antallet af ækvivalenter af et oxidationsmiddel i en redoxtitrering altid være lig med antallet af ækvivalenter af reduktionsmidlet, uanset hvad de er, så længe de er involveret i en redoxreaktion.
På denne måde forenkles proceduren til at lave beregningerne relateret til ækvivalenspunktet, da det ikke er nødvendigt at justere titreringens kemiske ligninger, hvis vi arbejder med ækvivalenter og normalitet, noget der ville være nødvendigt for at arbejde med mol og molaritet .
Referencer
Volumetrisk analyse – Titrering – Syre/base indikatorer . (nd). National University of Rosario. https://www.fbioyf.unr.edu.ar/evirtual/pluginfile.php/131892/course/section/4402/titulacion%202021.pdf
Byjus. (2021, 22. marts). General Data Protection Regulation (GDPR) retningslinjer BYJU’S . https://byjus.com/chemistry/difference-between-endpoint-and-equivalence-point/
Chang, R. (2012). Kemi (11. udgave ). McGraw-Hill uddannelse.
ordlister. (2017, 12. juni). Normalitet (kemi) . specialiserede ordlister. https://glosarios.servor-alicante.com/quimica/normalidad
Skoog, D.A., West, D., Holler, J., & Crouch, S. (2014). Fundamentals of Analytical Chemistry (9. udg .). Cengage læring.
Teixidó, CM (2020, 19. juni). Den gamle kemiske normalitet og den nye normalitet ved frigørelse . Forskning og videnskab. https://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/24/posts/la-vieja-normalidad-qumica-y-la-nueva-normalidad-del-desconfinamiento-18735
