stringtranslate.com

Точка эквивалентности

Точка эквивалентности , или стехиометрическая точка , химической реакции — это точка, в которой химически эквивалентные количества реагентов были смешаны. Для кислотно-основной реакции точка эквивалентности находится там, где моли кислоты и моли основания нейтрализуют друг друга в соответствии с химической реакцией. Это не обязательно подразумевает молярное соотношение кислоты и основания 1:1, просто то, что соотношение такое же, как в химической реакции. Его можно найти с помощью индикатора, например, фенолфталеина или метилоранжа .

Конечная точка ( связанная с точкой эквивалентности, но не тождественная ей) относится к точке, в которой индикатор меняет цвет при колориметрическом титровании .

Методы определения точки эквивалентности

Различные методы определения точки эквивалентности включают в себя:

индикатор pH
Индикатор pH — это вещество, которое меняет цвет в ответ на химическое изменение. Кислотно-основной индикатор (например, фенолфталеин ) меняет цвет в зависимости от pH . Также часто используются окислительно-восстановительные индикаторы . Капля раствора индикатора добавляется к титрованию в начале; когда цвет изменяется, конечная точка достигнута, это приближение точки эквивалентности.
Проводимость
Проводимость раствора зависит от ионов, которые в нем присутствуют. Во время многих титрований проводимость значительно меняется. (Например, во время кислотно-основного титрования ионы H 3 O + и OH − реагируют, образуя нейтральную H 2 O. Это изменяет проводимость раствора.) Общая проводимость раствора зависит также от других ионов, присутствующих в растворе (например, противоионов). Не все ионы вносят одинаковый вклад в проводимость; это также зависит от подвижности каждого иона и от общей концентрации ионов ( ионной силы ). Таким образом, предсказать изменение проводимости сложнее, чем измерить его.
Изменение цвета
В некоторых реакциях раствор меняет цвет без добавления какого-либо индикатора. Это часто наблюдается в окислительно-восстановительных титрованиях, например, когда различные степени окисления продукта и реагента дают разные цвета.
Осадки
Если реакция образует твердое вещество, то во время титрования образуется осадок . Классическим примером является реакция между Ag + и Cl − с образованием очень нерастворимой соли AgCl. Удивительно, но это обычно затрудняет точное определение конечной точки. В результате титрование осадка часто приходится проводить как обратное титрование .
Изотермический титрационный калориметр
Изотермический титрационный калориметр использует тепло, выделяемое или потребляемое реакцией, для определения точки эквивалентности. Это важно в биохимических титрованиях, например, для определения того, как субстраты связываются с ферментами .
Термометрическая титриметрия
Термометрическая титриметрия является чрезвычайно универсальной техникой. Она отличается от калориметрической титриметрии тем, что тепло реакции (на которое указывает повышение или понижение температуры) не используется для определения количества аналита в растворе образца. Вместо этого точка эквивалентности определяется скоростью изменения температуры . Поскольку термометрическая титриметрия является относительной техникой, нет необходимости проводить титрование в изотермических условиях, и титрование можно проводить в пластиковых или даже стеклянных сосудах, хотя эти сосуды, как правило, закрыты, чтобы предотвратить появление «шума» из-за случайных сквозняков и нарушение конечной точки. Поскольку термометрическое титрование можно проводить в условиях окружающей среды, оно особенно хорошо подходит для рутинного процесса и контроля качества в промышленности. В зависимости от того, является ли реакция между титрантом и аналитом экзотермической или эндотермической , температура будет либо повышаться, либо понижаться во время титрования. Когда весь аналит израсходован в результате реакции с титрантом, изменение скорости повышения или понижения температуры выявляет точку эквивалентности, и можно наблюдать перегиб на температурной кривой. Точку эквивалентности можно точно определить, используя вторую производную температурной кривой. Программное обеспечение, используемое в современных автоматизированных системах термометрического титрования, использует сложные цифровые алгоритмы сглаживания, так что «шум», возникающий из-за высокочувствительных температурных датчиков, не мешает созданию плавного, симметричного «пика» второй производной, который определяет конечную точку. Метод способен обеспечивать очень высокую точность, и коэффициенты дисперсии (CV) менее 0,1 являются обычными. Современные термометрические датчики температуры титрования состоят из термистора , который образует одно плечо моста Уитстона . В сочетании с электроникой высокого разрешения лучшие термометрические титрационные системы могут разрешать температуры до 10 −5 K. Острые точки эквивалентности были получены в титрованиях, где изменение температуры во время титрования составило всего 0,001 K. Метод может быть применен практически к любой химической реакции в жидкости, где есть изменение энтальпии, хотя кинетика реакции может играть роль в определении остроты конечной точки. Термометрическая титриметрия успешно применялась к кислотно-щелочным, окислительно-восстановительным, ЭДТА и осадительным титрованиям. Примерами успешных осадительных титрований являются сульфат титрованием ионами бария, фосфат титрованием магнием в аммиачном растворе, хлорид титрованием нитратом серебра, никель титрованием диметилглиоксимом и фторид титрованием алюминием (как K 2 NaAlF 6 ). Поскольку температурный зонд не нужно электрически подключать к раствору (как при потенциометрическом титровании), неводные титрования можно проводить так же легко, как и водные. Растворы, которые сильно окрашены или мутны, можно анализировать термометрически без дальнейшей обработки образца. Зонд по существу не требует обслуживания. Используя современные высокоточные бюретки с шаговым двигателем, автоматизированные термометрические титрования обычно завершаются за несколько минут, что делает этот метод идеальным выбором там, где требуется высокая производительность лаборатории.
Спектроскопия
Спектроскопию можно использовать для измерения поглощения света раствором во время титрования, если известен спектр реагента, титранта или продукта. Относительные количества продукта и реагента можно использовать для определения точки эквивалентности. В качестве альтернативы, присутствие свободного титранта (указывающее на то, что реакция завершена) может быть обнаружено на очень низких уровнях. Примером надежных детекторов конечной точки для травления полупроводников является EPD-6, система, зондирующая реакции на шести различных длинах волн. [1]
Амперометрия
Амперометрию можно использовать в качестве метода обнаружения ( амперометрическое титрование ). Ток, возникающий в результате окисления или восстановления реагентов или продуктов на рабочем электроде, будет зависеть от концентрации этих веществ в растворе. Затем точка эквивалентности может быть обнаружена как изменение тока. Этот метод наиболее полезен, когда избыток титранта может быть уменьшен, как при титровании галогенидов с помощью Ag + . (Это удобно также тем, что он игнорирует осадки.)

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Заголовок страницы". www.zebraoptical.com .

Внешние ссылки