C.t.t.'yi tespit etmek için. Nötrleştirme yöntemi geleneksel olarak asit-baz göstergelerini kullanır - zayıf asitler veya bazlar olan ve çözeltinin pH'ına bağlı olarak görünür rengi değiştiren sentetik organik boyalar. Bazı (çoğunlukla laboratuvarlarda kullanılan) asit-baz göstergelerinin örnekleri tabloda verilmiştir. 4.11. Göstergelerin yapısı ve özellikleri referans kitaplarında verilmektedir. Her asit-baz göstergesinin en önemli özellikleri geçiş aralığı ve titrasyon indeksidir (pT). Geçiş aralığı, içinde göstergenin karışık renginin gözlendiği bölgenin sınırlarına karşılık gelen, iki pH değeri arasındaki bölgedir. Böylece, bir gözlemci sulu bir metil oranj solüsyonunu pH değerinde saf sarı olarak nitelendirecektir.< 3,1 и как чисто красный при рН >4.4 ve bu sınır değerleri arasında farklı tonlarda karışık pembe-turuncu bir renk gözlenmektedir. Geçiş aralığının genişliği genellikle 2 pH birimidir. Deneysel olarak belirlenen gösterge geçiş aralıkları bazı durumlarda iki pH biriminden daha az veya daha fazladır. Bu özellikle gözün görünür spektrumun farklı bölümlerine karşı farklı hassasiyetiyle açıklanmaktadır. Tek renkli göstergeler için aralığın genişliği aynı zamanda göstergenin konsantrasyonuna da bağlıdır.
Farklı göstergelerin özelliklerini bilerek, doğru analiz sonuçlarını elde etmek için bunları teorik olarak seçebilirsiniz. Aşağıdaki kurala uyun: göstergenin geçiş aralığı titrasyon eğrisindeki atlama bölgesinde bulunmalıdır. Bu koşul karşılandığında, c.t.t. arasındaki uyumsuzluktan kaynaklanan bir gösterge hatası ortaya çıkar. t.eq. ile atlamanın sınırlarını belirlerken belirtilen maksimum hatayı aşmayacaktır.
Zayıf protolitlerin titrasyonu için göstergeler seçerken, T.eq. ve titrasyon sıçraması, bir asit titre edilirken hafif alkali bir ortama ve bir baz titre edilirken hafif asidik bir ortama kaydırılır. Buradan, Zayıf asitlerin titrasyonu için, zayıf alkali bir ortamda renk değiştiren göstergeler (örneğin, fenolftalein) uygundur ve zayıf bazların titrasyonu için, hafif asidik bir ortamda renk değiştiren göstergeler (örneğin, metil turuncu) uygundur. uygun. Zayıf bir asidi metil portakalla veya zayıf bir bazı fenolftaleinle titre ederseniz, analiz sonuçları büyük ölçüde hafife alınacak ve gösterge hataları ortaya çıkacaktır.
Tablo 4.11
En önemli asit-baz göstergeleri
| Gösterge | Geçiş aralığı ΔрН Ind | pT | R bir(Arka) | Renk değişimi |
| Timol mavisi (1. geçiş) | 1,2 – 2,8 | 2,0 | 1,65 | Kırmızı Sarı |
| Metil sarısı | 2,9 – 4,0 | 3,0 | 3,1 | Aynı |
| Metil portakal | 3,1 – 4,4 | 4,0 | 3,5 | Aynı |
| Bromokrezol yeşili | 3,8 – 5,4 | 4,5 | 4,9 | Sarı mavi |
| Metil kırmızısı | 4,2 – 6,2 | 5,5 | 5,0 | Kırmızı Sarı |
| Bromokresol moru | 5,2 – 6,8 | 6,0 | 6,4 | Sarı – mor |
| Bromotimol mavisi | 6,0 – 7,6 | 7,0 | 7,3 | Sarı mavi |
| Fenol kırmızısı | 6,8 – 8,4 | 7,5 | 8,0 | Sarı Kırmızı |
| Timol mavisi (2. geçiş) | 8,0 – 9,6 | 8,5 | 9,2 | Aynı |
| Fenolftalein | 8,2 – 10,0 | 9,0 | 9,5 | Renksiz - kırmızı |
| Timolftalein | 9,4 – 10,6 | 10,0 | 9,6 | Renksiz - mavi |
| Alizarin sarısı | 9,7 – 10,8 | 11,0 | 10,1 | Sarı – mor |
Güçlü protolitlerin titrasyon eğrileri, zayıf protolitlerin titrasyonu durumunda olduğundan önemli ölçüde daha yüksek olan sıçramalarla karakterize edilir (bkz. Şekil 4.9). Bu tür titrasyonlar için, en azından güçlü asitlerin veya alkalilerin oldukça konsantre çözeltilerinin titre edilmesi sırasında çeşitli göstergeler uygundur. Ancak aynı maddelerin seyreltik çözeltilerine yöneldikçe titrasyon eğrisindeki sıçramanın yüksekliği azalacak ve uygun göstergelerin seçilmesi giderek zorlaşacaktır. 0,001 M çözeltileri titre ederken, sıçramanın sınırları (DpH %1) 5 ve 9 pH birimine karşılık gelir. Fenolftalein veya metil oranjın geçiş aralıkları artık bu sınırlar içerisinde olmayacak, bu göstergelerdeki titrasyon hatası %1'i aşacaktır. Ve 10-4 M çözeltileri titre ederken, nadiren kullanılan birkaç göstergenin (bromotimol mavisi) geçiş bölgeleri atlamanın sınırları içine düşecektir (6'dan 8 pH birimine).
Göstergeleri seçerken, geçiş aralığının (pT değerinin yanı sıra) yalnızca gösterge molekülünün yapısına değil, aynı zamanda kullanılan çözücüye, sıcaklığa, çözeltinin iyonik gücüne, konsantrasyonuna da bağlı olduğu dikkate alınmalıdır. çözünmüş karbondioksit, proteinlerin ve kolloidlerin varlığı. Titre edilmiş çözeltinin bileşimi dikkate alınmadan çeşitli göstergelerin geçiş aralıklarına ilişkin tablo halindeki verilerin kullanılması ciddi analitik hatalara yol açabilir.
Titrasyon indeksi asit-baz göstergesi (pT), gözlemcinin göstergenin rengindeki değişikliği en açık şekilde fark ettiği pH değeridir ve titrasyonun tamamlandığı anda kabul edilir. Açıkçası, pT = pH k.t.t. Uygun bir gösterge seçerken pT değerinin teorik olarak hesaplanan değere mümkün olduğunca yakın olmasını sağlamaya çalışmalıyız. pH t.eş. Tipik olarak pT değeri geçiş aralığının ortasına yakındır. Ancak pT tekrarlanabilirliği zayıf bir değerdir. Aynı göstergeyle aynı titrasyonu gerçekleştiren farklı kişiler önemli ölçüde farklı pT değerleri elde edecektir. Ayrıca pT değeri titrasyon sırasına, yani renk değişiminin yönüne bağlıdır. Asitleri ve bazları aynı göstergeyle titre ederken pT değerleri farklı olabilir. Tek renkli göstergeler için (fenolftalein vb.), pT ayrıca göstergenin konsantrasyonuna da bağlıdır.
İyon-kromoforik gösterge teorisi. pH'taki değişikliklerle indikatörlerin rengindeki değişimin doğası açıklanıyor iyon-kromo-
olasılık teorisi 20'li yıllarda I. Kolthoff tarafından yaratılmıştır. XX yüzyıl. Göstergeleri fiziksel kimya (W. Ostwald) veya organik kimya (A. Hancz) perspektifinden ele alan önceki teorileri birleştirdi. İndikatörün rengi molekülündeki varlığından kaynaklanmaktadır. kromoforçoklu bağ içeren ve π-bağ elektronlarının nispeten kolay uyarılması nedeniyle görünür ışığın emilimini sağlayan gruplar: –N=N–, ñC=S, –N=O, kinoid yapı vb. Kromoforların ışık emilimi, varlığı oksokromik moleküldeki elektron yoğunluğunun dağılımını ve rengin tonunu veya yoğunluğunu etkileyen gruplar (NH2 –, OH– vb.).
Gösterge çözümünde protolitik bir denge kurulur:
HInd + H 2 O ÆH 3 O + + Ind.
Proton transferine kromofor gruplarının yeniden düzenlenmesi eşlik eder; bu nedenle göstergenin asidik (HInd) ve bazik (Ind) formları farklı renklere sahiptir. Birçok asit-baz göstergesi, bir takım totomerik formların varlığıyla karakterize edilir, dolayısıyla dönüşümler ve karşılık gelen renk değişiklikleri anında meydana gelmez.
Metil turuncu göstergesi, dimetilamino-azobenzensülfonik asit (CH3)2N–C6H4 –N=N–C6H4 –S03Na'nın bir tuzudur. Sulu bir çözeltide bu asidin anyonu bir protona bağlanır ve aşağıdaki şemaya göre asit haline gelir:
Renk, göstergenin ana formunda bir azo grubunun ve HInd asidinin totomerik formlarından birinde bir kinoid grubun varlığıyla açıklanır.
İndikatör çözeltisindeki denge asitlik sabiti ile karakterize edilir bir(HInd) ve pH'ın gösterge formlarının oranı üzerindeki etkisi (zayıf konjuge asit ve baz içeren herhangi bir çözeltide olduğu gibi) denklemde yansıtılmaktadır.
pH = p bir(HInd) + lg .
İndikatörün her iki formunun da ışık soğurma yoğunluğu (renk yoğunluğu) yaklaşık olarak aynı ise, bu formun konsantrasyonu, baskın formunun konsantrasyonunun konsantrasyonundan yaklaşık 10 kat daha fazla olduğunda insan gözü, indikatörün baskın formunun rengini algılar. diğer form. Bu, / oranı 10:1'e veya daha fazlaysa çözeltinin renginin Ind'in temel formunun rengi olarak algılandığı ve / oranı 1:10 veya daha azsa çözeltinin renginin algılandığı anlamına gelir. çözeltinin rengi HInd'in asit formunun rengi olarak algılanır. 0,1 oran aralığında
ΔрН Ind = p bir(HInd) ± 1. (4.29)
Formül (4.29), çoğu göstergenin geçiş aralığının neden yaklaşık iki pH birimi olduğunu açıklamaktadır.
Tablodan da anlaşılacağı üzere. Şekil 4.11'de geçişin ortasına yakın bir yerde bulunan pT değeri yaklaşık olarak p'ye karşılık gelir. bir(Arka).
Nötrleştirme yöntemindeki gösterge hataları. Doğru indikatör seçimiyle pT değerinin pH t.eq. ile örtüşmesi gerektiğini daha önce belirtmiştik, ancak pratikte bu gereklilik nadiren karşılanır. Kural olarak gösterge, eşdeğerlikten kısa bir süre önce veya sonra rengini değiştirir. Bu nedenle, titrasyon sırasında tüketilen titrant R'nin hacmi, analit X'in miktarına karşılık gelmez. pT ve pH eq arasındaki tutarsızlık, sistematik bir hataya yol açar; buna, gösterge hatası. Gösterge hatası, c.t.t.'de titre edilmeyen X miktarının yüzde oranıdır. (veya fazla R miktarının) orijinal X miktarına oranı.
Gösterge hatasının işareti yalnızca pT ve pH t.eq değerlerine değil, aynı zamanda titrasyon sırasında pH değerinin değişme yönüne de bağlıdır. Güçlü asidin bir alkali ve indikatör fenolftalein ile titre edilmesini sağlayın. Açıkçası, pH t.eq = 7. Fenolftalein yaklaşık olarak pH 9'da renk değiştirir. Bu titrasyon sırasında pH sürekli arttığından, önce (pH 7'de) t.eq'e ulaşılacak ve daha sonra pH 9'da fenolftaleinin renk geçişi gözlenir (renksiz bir çözeltiden koyu kırmızıya), bu da titrasyonun sona erdiğinin bir sinyali olacaktır. Bu durumda, fazla tahmin edilen bir titrant tüketimi elde edilecektir (pozitif sistematik hata). Ancak bir alkali aynı gösterge kullanılarak bir asitle titre edilirse, analiz sonuçlarının hafife alınmasıyla olumsuz bir hata elde edilir. Gösterge hatasının büyüklüğü (% olarak) pT ve pH eşitliğinin ne kadar farklı olduğuna bağlıdır: bu fark ne kadar büyük olursa, analiz hatası da o kadar büyük olur. Çoğu durumda, titre edilen protolitin başlangıç konsantrasyonu da etkiler: seyreltik çözeltilerin titre edilmesi sırasında gösterge hataları daha yüksektir.
C.t.t.'deki çözeltide mevcut olan protolitin doğasına ve gücüne bağlı olarak, çeşitli türlerdeki gösterge hataları ("hatalar") hesaplanır.
Hidrojen hatası. C.t.t.'de aşırı hidrojen iyonlarının varlığından kaynaklanır. Güçlü bir asidin yetersiz titrasyonu veya bir bazın kuvvetli bir asitle aşırı titrasyonu nedeniyle. İlk durumda hata negatif, ikinci durumda ise pozitiftir. Güçlü bir asit konsantrasyonunu titre ederken İLE hacim V o başlangıç miktarı ÖzgeçmişÖ . K.t.t.'den beri. pH = –log[H 3 O + ] = pT, [H 3 O + ] ktt = 10 – pT, yetersiz titre edilmiş H 3 O + iyonlarının sayısı 10 – pT'dir ( VÖ +V t), nerede V T – Titrant hacmi eklendi. O zaman hidrojen hatası
Hidrojen hatası, özellikle güçlü bir asit veya güçlü bir baz, sulu çözeltilerde metil oranj (pT) gibi göstergelerle titre edildiğinde ortaya çıkar.< 7).
Hidroksit hatası. C.t.t.'de aşırı miktarda hidroksit iyonu (OH) olduğunda meydana gelir. Güçlü bir bazın bir asitle yetersiz titrasyonu (negatif hata) veya bir asidin güçlü bir bazla aşırı titrasyonu (pozitif hata) nedeniyle. K.t.t.'den beri. [OH – ] = 10 –(14–рТ), önceki sonuca benzer şekilde hidroksit hatası şu şekilde belirlenebilir:
Hidroksit hatası, örneğin güçlü bir asit veya güçlü bazın sulu çözeltilerde fenolftalein (pT > 7) gibi göstergelerle titre edilmesi durumunda ortaya çıkar.
Asit hatası. Kt.t.'deki çözeltinin varlığından kaynaklanır. filtrelenmemiş zayıf asit. Titrasyon sırasında çözeltinin seyreltilmesi dikkate alınmadan asit hatasının yüzde cinsinden değeri:
Asitlik sabiti denkleminden şunu yazıyoruz: = .
Hesaba katıldığında ka= ve [H 3 O + ] ktt = 10 –рТ, şunu elde ederiz: [A]/ = . Gerekli formül:
Buradan, örneğin hatanın %0,1'den fazla olmaması için belirli bir asit hatası değeri sağlayan bir göstergenin seçilmesi koşulunu elde edebiliriz: pT > p ka+ 3.
Temel hata X B. R.t.t.'deki çözeltide mevcut olan yetersiz titre edilmiş zayıf bazdan kaynaklanır. Öncekine benzer şekilde çıktı alabilirsiniz:
Gösterge şu koşulu karşılıyorsa ana hata %0,1'den az olacaktır: рТ< 11 – pKb. Hem asit hem de baz titrasyon hatalarının negatif olduğuna dikkat edilmelidir. Başarısız bir gösterge seçimi durumunda% 10 veya daha fazlasına ulaşabilen zayıf asit ve bazların titrasyonu sırasında ortaya çıkan bu tür hatalardır.
Asit-baz göstergeleri (diğer adıyla göstergeler), bulundukları ortama bağlı olarak rengini değiştiren maddelerdir. Tipik olarak bu tür maddeler zayıf asitler veya zayıf bazlardır. Suda çözündüklerinde zayıf bir şekilde ayrışırlar ve iyon oluştururlar. Örnek olarak Genel formülü olan zayıf bir asit olan bir göstergeyi ele alalım.Suda çözündüğünde bu zayıf asit ile konjuge bazı arasında aşağıdaki denge kurulur:
İndikatör olarak, rengi konjuge bazının renginden önemli ölçüde farklı olan bir asit kullanılır. Düşük değerlerde çözeltideki iyon konsantrasyonu yüksektir ve bu nedenle denge konumu sola kayar. Bu koşullar altında denge çözümü A rengine sahiptir.
Pirinç. 8.1. Fenolftalein.
pH değerlerinde çözeltideki konsantrasyon düşüktür ve bu nedenle denge konumu sağa kayar, bu da denge çözeltisinin B rengine sahip olduğu anlamına gelir.
Bu tür bir dengenin kurulduğu sulu bir çözelti içindeki bir göstergenin örneği fenolftaleindir (Şekil 8.1). Fenolftalein, suda çözündüğünde pembe renkli anyonlar oluşturan renksiz, zayıf bir asittir. Asidik bir ortamda asit ile anyonu arasındaki denge sola kayar. Anyonların konsantrasyonu o kadar düşüktür ki pembe renkleri görünmez. Ancak alkali (bazik) ortamda denge sağa kayar ve anyonların konsantrasyonu pembe renklerinin tespit edilmesi için yeterli hale gelir.
Kütle etki yasasını sulu bir çözeltideki bir göstergenin dengesine uygularsak, zayıf asit olan bir gösterge için genel durumda denge sabiti için aşağıdaki ifadeyi elde ederiz:
Değere göstergenin ayrışma sabiti denir.
Belirli bir renk geçiş noktasında indikatörün rengi A'dan B'ye değişir. Bu noktada
Bu nedenle, denklemden (5)
İndikatörün renk geçiş noktasındaki çözeltinin pH değeri belirtilir. Böylece indikatörün yarısının asit, yarısının da konjuge baz formunda olduğu pH değerini temsil eder.
Gösterge renk değişiklikleri aralığı
Düşük değerlerde zayıf bir asit olan indikatörün neredeyse tamamı formda bulunur ve bu nedenle çözeltide bu formun rengi hakim olur. Arttıkça formun doğasında bulunan A renginin yoğunluğu azalır ve denklem (4) ile açıklanan denge sağa kayar. Böylece formun doğasında bulunan B renginin yoğunluğu artar. A'dan B'ye gözlenen renk değişimi aslında bazı değer aralıklarında meydana gelir.
Tablo 8.5. Göstergeler
renk değişimim dar bir değer aralığında meydana gelir.Çoğu gösterge için bu aralık değer sınırları içerisindedir (Tablo 8.5).
Evrensel bir gösterge, geniş bir değişiklik yelpazesinde kademeli olarak renk değişimi sağlayan göstergelerin bir karışımıdır.Bir çözeltiye birkaç damla evrensel gösterge eklerseniz, bunu yaklaşık olarak çözeltinin rengine göre belirleyebilirsiniz.
Asit-baz titrasyonları
Asit-baz titrasyonu, öncelikle kantitatif kimyasal analizde kullanılan, asit veya bazın konsantrasyonunu belirlemek için kullanılan deneysel bir tekniktir. Tipik olarak, bilinen konsantrasyondaki bir asit, bir büretten, konik bir şişede bulunan bilinmeyen konsantrasyondaki bir alkalin çözeltiye kademeli olarak eklenir. Titrasyon eşdeğerlik noktasına, baza tam olarak stokiyometrik miktarda asit eklendiğinde ulaşılır. Bu noktada alkalinin tamamı nötralize edilmiştir ve çözeltide ne asit ne de baz fazlası vardır. Çözelti sadece tuz ve sudan oluşur. Örneğin, sodyum hidroksit çözeltisinin konsantrasyonundaki konsantrasyonda hidroklorik asit eklenirken, titrasyon eşdeğerlik noktasına, çözeltiye tam olarak hidroklorik asit eklendiği anda ulaşılır. Bu stokiyometrik denklemden kaynaklanır
Asit-baz titrasyonları yapılırken eşdeğerlik noktasını belirlemek için genellikle göstergeler kullanılır. Ancak eşdeğerlik noktası, -metre veya kondüktometrik yöntemler kullanılarak potansiyometrik olarak da belirlenebilir (bkz. Bölüm 10).
Şimdi titrasyonun bir aside baz eklenmesiyle yapıldığını varsayalım. Eklenen bazın hacmi arttıkça çözeltideki değişimi çizerseniz, asit ve bazın güçlü veya zayıf olmasına bağlı olarak dört tür eğri elde edersiniz. Bu dört tip titrasyon eğrisi Şekil 2'de gösterilmektedir. 8.2. Eşdeğerlik noktasına ulaşmanın keskin bir artışla karakterize edildiğine dikkat edilmelidir.Bu konudaki tek istisna, zayıf bir asidin zayıf bir bazla titrasyonudur. Eğer için
Asit-baz titrasyonunun eşdeğerlik noktasını belirlemek için bir gösterge kullanmanız gerekir; renk değişiminin meydana geldiği pH aralığı titrasyon eğrisinin dikey kısmına denk gelecek şekilde seçilmelidir. Bu, titrasyon eşdeğerlik noktasına ulaşıldığı anda göstergenin renginde keskin bir değişiklik olmasını sağlar.
Kuvvetli bir asidin kuvvetli bir bazla titrasyonu. Örneğin,
Bu titrasyonun eğrisinin dikey kısmı, pH'ın 4'ten 10'a kadar değiştiği aralıkta düşer. Sonuç olarak, titrasyon eşdeğerlik noktasında, aside bir damla daha baz eklenmesi, pH'ın hemen 6 birim artmasına neden olur. Bu, böyle bir titrasyon için pH değerleri 4 ile 10 arasında bir renk aralığına sahip göstergeleri kullanabileceğiniz anlamına gelir. Bu tür göstergelerin örnekleri metil kırmızısı boya ve fenolftaleindir. Güçlü bir asidin güçlü bir bazla titrasyonu için bir gösterge olarak metil oranj kullanılırsa renk değişiminin o kadar dramatik olmayacağını unutmayın.
Güçlü bir asidin zayıf bir bazla titrasyonu. Örneğin,
Bu titrasyonun eğrisinin dikey kısmı, 4 ila 8 arasındaki pH değişim aralığına düşer. Bunun için uygun göstergeler metil kırmızısı veya
bromotimol mavisi, ancak fenolftalein değil, çünkü renk değişiklikleri aralığı titrasyon eğrisinin düz kısmına denk gelir.
Zayıf bir asidin kuvvetli bir bazla titrasyonu. Örneğin,
Bu titrasyon eğrisinin dikey kısmı 6,5 ila 11 arasındaki pH aralığına düşer. Sonuç olarak fenol kırmızısı veya fenolftalein bunun için uygun göstergelerdir. Metil turuncu gibi pH 6'nın altında renk aralığına sahip indikatörler bu titrasyon için uygun değildir.
Pirinç. 8.2. 0,10 mol/dm3 konsantrasyonlu 25,00 cm3'lük asidin 0,10 mol/dm3 konsantrasyonlu bir bazla titrasyon eğrileri: a - güçlü bir asidin güçlü bir bazla titrasyonu; b - güçlü bir asidin zayıf bir bazla titrasyonu; c - zayıf bir asidin güçlü bir bazla titrasyonu; d - zayıf bir asidin zayıf bir bazla titrasyonu. I-fenolftalein, II-metil turuncu.
çünkü renk değişim aralıkları titrasyon eğrisinin düz kısmına denk gelir ve bu nedenle eşdeğerlik noktasının doğru tespitine izin vermez.
Zayıf bir asidin zayıf bir bazla titronlanması. Örneğin,
Bu tip titrasyon, eşdeğerlik noktasına ulaşıldığında pH'da keskin bir değişimin olmaması ile karakterize edilir. pH değişiklikleri, kabul edilen değerlerin tüm aralığı boyunca sorunsuz bir şekilde gerçekleşir. Bu nedenle bu tür titrasyonlar için bir gösterge seçmek mümkün değildir.
O halde tekrar söyleyelim
1. Güçlü bir elektrolit, çözündüğünde veya erimiş haldeyken tamamen iyonize olur.
2. Zayıf bir elektrolit, çözündüğünde veya erimiş haldeyken yalnızca kısmen iyonlara ayrışır.
3. Ostwald'ın seyreltme yasası, bir elektrolitin ayrışma sabitini, ayrışma derecesi a ve konsantrasyonu c ile ilişkilendirir:
4. Bronsted-Lowry teorisine göre asit, proton veren (veren) bir maddedir ve baz, proton kabul eden (ekleyen) bir maddedir.
5. Güçlü bir asidin zayıf bir konjuge bazı vardır.
6. Zayıf bir asidin güçlü bir konjuge bazı vardır.
7. Amfoterik bir madde hem asit hem de baz olarak reaksiyona girebilir.
8. Lewis asidi, bir baz tarafından sağlanan elektron çiftini kabul edebilen bir maddedir.
9. Lewis bazı, yalnız bir çift elektrona sahip olan bir maddedir.
10. asit ayrışma sabiti nerede?
11. , bazın ayrışma sabiti nerede?
12. suyun iyonik ürünü nerede.
16. Zayıf bir asit olan bir göstergenin sulu çözeltisindeki denge, denklem ile belirlenir.
17. Asit-baz titrasyonunun eşdeğerlik noktasına, aside stokiyometrik miktarda baz eklendiğinde ulaşılır.
18. Görsel indikatörün renk değişim aralığı titrasyon eğrisinin dikey kısmına denk gelmelidir.
pH'a bağlı olarak göstergelerin renginde değişiklik
Asit-baz göstergeleri, ortamın asitliğine bağlı olarak rengi değişen bileşiklerdir.
Örneğin turnusol asidik ortamda kırmızı, alkali ortamda mavidir. Bu özellik, çözeltilerin pH'ını hızlı bir şekilde tahmin etmek için kullanılabilir.
Asit-baz göstergeleri kimyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin birçok reaksiyonun asidik ve alkali ortamlarda farklı şekilde ilerlediği bilinmektedir. PH'ı ayarlayarak reaksiyonun yönünü değiştirebilirsiniz. Göstergeler yalnızca kalitatif olarak değil aynı zamanda bir çözeltideki asit içeriğinin kantitatif olarak değerlendirilmesi için de kullanılabilir (asit-baz titrasyon yöntemi).
Göstergelerin kullanımı “saf” kimya ile sınırlı değildir. Gıda ürünlerinin kalitesinin değerlendirilmesi, ilaç vb. birçok üretim sürecinde ortamın asitliği kontrol edilmelidir.
İÇİNDE tablo 1 en “popüler” göstergeler belirtilir ve nötr, asidik ve alkali ortamlardaki renkleri not edilir.
tablo 1
Metil portakal
Fenolftalein
Aslında her gösterge, renk değişiminin meydana geldiği kendi pH aralığı (geçiş aralığı) ile karakterize edilir. Renk değişimi, göstergenin bir formunun (moleküler) diğerine (iyonik) dönüşmesi nedeniyle meydana gelir. Ortamın asitliği azaldıkça (pH arttıkça), iyonik formun konsantrasyonu artar ve moleküler form azalır. Tablo 2'de bazı asit-baz göstergeleri ve bunlara karşılık gelen geçiş aralıkları listelenmektedir.
Tablo 2GÖSTERGELER(Geç Lat. göstergesi - işaretçi), kimyasal. Madde değiştiğinde renk değiştiren veya çökelti oluşturan maddeler. çözümdeki bileşen. Sistemin belirli bir durumunu veya bu duruma ulaşıldığı anı belirtin. Geri döndürülebilir ve geri döndürülemez göstergeler vardır. Sistemin durumu değiştiğinde (örneğin ortamın pH'ı değiştiğinde) birincisinin renginde bir değişiklik olabilir. birçok kez tekrarlandı. Geri dönüşü olmayan göstergeler geri dönüşü olmayan kimyaya tabidir. örneğin BrO3 ile dönüşümler - yok edilir. İncelenen çözüme dahil edilen göstergelere denir. iç, dıştan farklı olarak, analiz edilen karışımın dışında gerçekleştirilen prosedür. İkinci durumda, bir veya daha fazla. Analiz edilen çözeltinin damlaları, indikatöre batırılmış bir kağıt parçası üzerine konulur veya beyaz porselen bir tabak üzerinde bir damla indikatörle karıştırılır. VE Göstergeler çoğunlukla bir popülasyonun sonunu belirlemek için kullanılır. kimya ilçeler, bölüm. varış. bitiş noktası (t.t.t.). Titrimetriye uygun olarak yöntemler asit-baz, adsorpsiyon, oksidasyon-redüksiyon arasında ayrım yapar. ve kompleksometrik. göstergeler. rengini değiştiren veya H +'ya (ortamın pH'ı) bağlı olarak değişen r-rime org bileşikleridir. Başvuru H + dahilse devreler ve (at dahil) veya diğer devreler arasındaki devrenin sonunu ve ayrıca kolorimetrik olarak belirlemek. Su çözeltilerinin pH'ının belirlenmesi. Naib. önemli olanlar tabloda verilmiştir. 1. Göstergelerin rengindeki değişikliğin nedeni, eklenmesinin veya salınmasının, bazı kromofor gruplarının diğerleriyle değiştirilmesi veya yeni kromofor gruplarının ortaya çıkmasıyla ilişkili olmasıdır. Göstergenin zayıf bir HIn değeri varsa, sulu çözeltide aşağıdakiler meydana gelir: HIn + H2O D Girişi - + H3O+ . Gösterge zayıfsa In, o zaman: In + H 2 O D HIn + + OH - . Genel formda şunu yazabiliriz: a + H 2 O'da D B + H3O +'da, burada sırasıyla In a ve In b -. göstergenin farklı renkteki asidik ve bazik formları. bu sürecin K ln = / adı verilir. gösterge. Çözeltinin rengi, çözeltinin pH'ı tarafından belirlenen / oranına bağlıdır.
İndikatörün bir formunun renginin diğer formdan 10 kat daha yüksek olması durumunda fark edilebilir olduğu kabul edilir. / = /K ln oranı 0,1 veya 10 ise. pH = pK ln b 1 olarak adlandırılan bölgede göstergenin renginde bir değişiklik not edilir. gösterge geçiş aralığı. Maksimum değişim açıkça = ve K ln = [H3O] + olduğunda, yani pH = pK ln'de. Genellikle bittiği pH değerine denir. pT göstergesi. Göstergeler, renk geçiş aralığı, çözeltinin eşdeğerlik noktasında sahip olması gereken pH değerini içerecek şekilde seçilir. Çoğu zaman bu pH değeri, kullanılan göstergenin pH'ı ile örtüşmez, bu da sözde duruma yol açar. gösterge hatası. C.t.t.'de titre edilmemiş zayıf veya bileşik fazlalığı kalırsa hata adı verilir. sırasıyla bazik veya asidik.
Gösterge hassasiyeti - (v/l) belirlendi (bu durumda H + veya OH -
) maksimum noktasında. ani renk geçişi. Alkali pH değerleri bölgesinde (örneğin timolftalein) geçiş aralığına sahip asitlere duyarlı göstergeler vardır; asidik bölgede geçiş aralığına sahip göstergelere duyarlı (dimetil sarısı vb. gibi); geçiş aralığı yaklaşık olan nötr göstergeler. pH 7 (nötr kırmızı vb.). VE Göstergeler bir veya iki renkli şekilde gelir; bu tür göstergelere denir sırasıyla tek renkli ve iki renkli. Naib. Asidik ve bazik formları renkli tamamlayıcı olan indikatörlerde belirgin bir renk değişimi gözlenecektir. renkler. Ancak bu tür göstergeler mevcut değildir. Bu nedenle ekleme yapılarak her iki formun renkleri de buna göre değiştirilir. Böylece metil kırmızısı için kırmızıdan sarıya geçiş 2 pH ünitesi aralığında gerçekleşir ve çözeltiye ilave edilirse pH 5,3'te kırmızı-mordan yeşile renk geçişi keskin ve net bir şekilde gözlenir. Renkleri diğerini tamamlayan iki göstergenin bir karışımını kullanırsanız benzer bir etki elde edilebilir. arkadaşım. Bu tür göstergelere denir karışık (Tablo 2).
1'den 14'e kadar tüm pH aralığı boyunca rengini sürekli olarak değiştiren indikatörlerin karışımlarına denir. evrensel. Yaklaşık olarak kullanılırlar. Çözeltilerin pH'ının değerlendirilmesi.
Göstergenin renk değişimi bundan etkilenir. İki renkli göstergeler için, ne kadar yüksek olursa renk değişimi o kadar az dramatik olur, çünkü Her iki formun absorpsiyon spektrumları büyük ölçüde birbiriyle örtüşür ve renk değişiminin tespit edilmesi daha zor hale gelir. Genellikle aynı minimum (birkaç damla solüsyon) miktarda indikatör kullanılır.
Birçok göstergenin geçiş aralığı sıcaklığa bağlıdır. Böylece oda sıcaklığında 3,4-4,4 pH aralığında, 100 °C'de ise 2,5-3,3 pH aralığında renk değiştirir. Bunun nedeni değişikliktir.
Çözeltide bulunan kolloidal parçacıklar göstergeleri adsorbe eder ve bu da renginde tam bir değişikliğe yol açar. Varlığında hataları ortadan kaldırmak için. pozitif yüklü koloidal parçacıklar, baz indikatörleri kullanılmalı ve varsa kullanılmalıdır. negatif yüklü - asit göstergeleri.
Normal koşullar altında, özellikle pK ln > 4 olan göstergeler (örneğin metil kırmızısı) kullanılırken çözünmüş CO2'nin etkisinin dikkate alınması gerekir. Bazen CO2 ilk önce kaynatılarak uzaklaştırılır veya çözelti ile temas olmadığında titre edilir.
Yabancı nötrlerin etkisi (tuz etkisi) göstergelerin değişmesiyle kendini gösterir. Asit göstergelerinde geçiş aralığı daha asidik bir bölgeye, baz göstergelerinde ise daha alkali bir bölgeye kayar.
Çözücünün yapısına bağlı olarak indikatörlerin renkleri, pK ln'leri ve hassasiyetleri değişir. Böylece metil kırmızısı, bromofenol mavisine göre daha yüksek H+ değerlerinde renk geçişi verirken, etilen glikol çözeltisinde ise durum tam tersidir. Su-metanol ve su-etanol çözeltilerinde su ortamına göre değişim önemsizdir. Alkollü bir ortamda asit göstergeleri H + 'ya baz göstergelerinden daha duyarlıdır.
Doğal olmayan ortamlarda genellikle cam indikatör kullanılarak potansiyometrik olarak belirlenmesine rağmen aynı zamanda kullanılmaktadır (Tablo 3).
Çoğu zaman, zayıflar için, susuz CH3COOH içinde veya içinde metil kırmızısı kullanılır; zayıf asitler için - DMF'de.
İndikatörlerin sulu olmayan ve su ortamlarındaki davranışları benzerdir. Örneğin, SH çözümündeki zayıf HIn değerleri için şunu yazabilirsiniz: HIn + SH D Girişi - + SH 2 + . Göstergelerin etki mekanizması, yalnızca sulu olmayan ortamlarda karşılık gelen asitlik ölçeklerini kullanırlar (pH p, pA; bkz.).
Ayrıca pH'a bağlı olarak renk ve yoğunluk değiştiren, çok renkli ve bulanık çözeltilerin titrasyonuna olanak sağlayan ürünler olarak da kullanılırlar.
Zayıf olanlar için sözde kullanılır. bulanıklık göstergeleri, tersine çevrilebilir, çok dar bir pH aralığında pıhtılaşabilir (örneğin, izonitroasetil-n-aminobenzen, pH 10,7-11,0'da bulanıklık üretir). Kompleksleri aşağıdakilerle kullanabilirsiniz (aşağıya bakın); Bu kompleksler yok edildiklerinde dar bir pH aralığında çözeltinin rengini değiştirirler.
Organizasyonu belirlemek için. to-t ve şimdiki zamanda. Kendisiyle karışmayan solvent adı verilen madde kullanılır. ayrışmalı gösterge asitleri olan amfibi göstergeler (örneğin, 00). org. (Örneğin, ). Bu göstergeler iyi çözünür. org'da r-perakendeciler kötü durumda; oldukça hassastırlar.
Adsorpsiyon göstergeleri, çökeltinin yüzeyinde adsorbe edilebilen ve renk veya yoğunluk değiştirebilen maddelerdir.Bu göstergeler genellikle geri dönüşümlüdür ve çökeltmede kullanılır.Her şeyden önce, çökeltinin bir parçası olanlarla aynı şekilde çökelti tarafından adsorbe edilirler. İndikatörün adsorbe edilmesinden sonra tortunun kendisi. Büyük bir grup gösterge (Tablo 4), çökelti içinde bulunan s oluşumu ile çökeltinin yüzeyi tarafından adsorbe edilir.
Örneğin çözelti pembe renktedir ve AgNO 3 eklendiğinde bu durum değişmez. Ancak bir KBr çözeltisi ile düşen çökelti, kendisine eklenen Ag + 'yı adsorbe eder. Çökelti kırmızı-mor olur. C.t.t.'de tüm Ag + titre edildiğinde çökeltinin rengi kaybolur ve çözelti tekrar pembeye döner.
Inorg. adsorbe eder. göstergeler titranttan renkli bir çökelti veya kompleks oluşturur (örneğin gösterge olarak kullanılan CrO 4 gibi)- ve SCN - giriş). Bir adsorban olarak. Bazı göstergeler de kullanılır: asit-baz, oksidasyon-indirgeme. ve kompleksometrik. adsorbirdeki özellikleri (asit, oksidasyon-indirgeme potansiyelleri ve komplekslerin stabilitesi) olan göstergeler. Durum çökeltinin doğasına ve yüzeyine bağlıdır.
Oksidasyon redüksiyon göstergeler - oksidasyon-indirgenmeye bağlı olarak renk değiştirebilen maddeler. çözüm potansiyeli. Oksidasyon-indirgeme sıcaklığını belirlemek için kullanılır. ve kolorimetrik için Oksidasyon-redüksiyonun belirlenmesi. potansiyel (öncelikle biyolojide). Bu tür göstergeler, kural olarak, kendileri veya maruz kalan maddelerdir ve oksitlenmiş (Öküzde) ve indirgenmiş (Kırmızıda) formlar farklı renklere sahiptir.
Geri dönüşümlü oksidasyon-redüksiyon için. göstergeler yazılabilir: In Ox + ne D Kırmızı renkte, burada n bir sayıdır. Potansiyel E'de göstergenin her iki formunun oranı şu şekilde belirlenir:
,
burada E ln - gerçek oksidasyon-redüksiyon. çözeltinin bileşimine bağlı olarak gösterge potansiyeli. Renk geçiş aralığı, oran / değişim 0,1'den 10'a değiştiğinde pratik olarak gözlemlenir; bu, 25 °C'de şuna karşılık gelir: D E (V cinsinden) = E ln b (0,059/n). En keskin renk değişimine karşılık gelen potansiyel Eln'e eşittir. Bir gösterge seçerken Ch'yi dikkate alın. varış. değerler Eln, katsayı. indikatörün her iki formunun molar tükenmesi ve eşdeğerlik noktasında çözümün potansiyeli. Güçlü olduğunda (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4, vb.), örneğin nispeten yüksek Eln'ye sahip göstergeler ve türevleri kullanılır; güçlü [Ti(III), V(II), vb.] ile nispeten düşük Eln'ye sahip göstergeler kullanılır (Tablo 5).
Bazı maddeler, örneğin renksiz oluşup yok olduklarında geri dönülemez şekilde renk değiştirirler. BrO 3'ün etkisi altında veya naftol mavisi-siyah gibi ürünler.
Kompleksometrik göstergeler, renkleri göstergelerin kendisinden farklı olan (M) ile renkli kompleksler oluşturan maddelerdir ve göstergenin kalitesini belirlemek için kullanılırlar. Göstergeli (In) komplekslerin stabilitesi, karşılık gelen kompleksonatlarınkinden daha azdır,
bu nedenle K.T.T.'de göstergeleri komplekslerden uzaklaştırırlar. Eşdeğerlik noktasında renk değişimi anında = ve dolayısıyla рМ = - log K Mln, burada рМ = - log[M] çağrılır. göstergenin geçiş noktası, K Mln - gösterge ile kompleksin kararlılığı. Hata, titrasyona değil göstergeye belirli bir miktarın eklenebilmesinden kaynaklanmaktadır. Naib. genellikle sözde kullanın.
Asidik bir çözeltide pH< 7, в нейтральной среде рН = 7, в щелочной рН >7. PH ne kadar düşük olursa çözelti o kadar asidik olur. pH değerleri > 7 olduğunda çözeltinin alkali olduğu söylenir.
Bir çözeltinin pH'ını belirlemek için çeşitli yöntemler vardır. Çözüm ortamının doğası, göstergeler kullanılarak niteliksel olarak belirlenir. İndikatörler, çözelti ortamına bağlı olarak rengini geri dönüşümlü olarak değiştiren maddelerdir. Uygulamada en sık turnusol, metil portakal, fenolftalein ve evrensel bir gösterge kullanılır (Tablo 2).
Tablo 2
Çeşitli çözüm ortamlarında göstergelerin renklendirilmesi
PH değeri tıp için çok önemlidir, normal değerlerden 0,01 birim bile sapması vücuttaki patolojik süreçleri gösterir. Normal asitlikte mide suyunun pH'ı = 1,7'dir; insan kanının pH'ı = 7,4'tür; tükürük – pH = 6,9.
İyon değişim reaksiyonları ve bunların oluşma koşulları
Çözeltilerdeki elektrolit molekülleri iyonlara ayrıştığı için elektrolit çözeltilerde iyonlar arasında da reaksiyonlar meydana gelir. İyon değişim reaksiyonları- bunlar elektrolitlerin ayrışması sonucu oluşan iyonlar arasındaki reaksiyonlardır. Bu tür reaksiyonların özü, iyonların zayıf bir elektrolit oluşumu yoluyla bağlanmasıdır. Başka bir deyişle, iyon değiştirme reaksiyonu, zayıf elektrolitlerin (çökelti, gaz, H2O, vb.) oluşmasıyla sonuçlanırsa mantıklıdır ve neredeyse tamamlanmaya doğru ilerler. Çözeltide zayıf bir elektrolit oluşturacak şekilde birbirine bağlanabilecek iyonlar yoksa reaksiyon tersinirdir; bu tür değişim reaksiyonları için denklemler yazılmamıştır.
İyon değişim reaksiyonlarını kaydederken moleküler, tam iyonik ve kısaltılmış iyonik formlar kullanılır. Bir iyon değişim reaksiyonunun üç biçimde yazılmasına bir örnek:
K2S04 + BaCl2 = BaS04 + 2KCl,
2K + + SO 4 2– + Ba 2+ + 2Cl – = BaS04 + 2K + + 2Cl – ,
Ba 2+ + S04 2– = BaS04 .
İyonik reaksiyonların denklemlerini oluşturma kuralları
1. Zayıf elektrolitlerin formülleri moleküler formda, güçlü elektrolitlerin formülleri ise iyonik formda yazılmıştır.
2. Reaksiyonlar için maddelerin çözeltileri alınır, bu nedenle reaktifler durumunda az çözünen maddeler bile iyon şeklinde yazılır.
3. Bir reaksiyon sonucunda az çözünür bir madde oluşursa, iyonik denklemi yazarken çözünmez olduğu kabul edilir.
4. Denklemin sol tarafındaki iyon yüklerinin toplamı, sağ taraftaki iyon yüklerinin toplamına eşit olmalıdır.
“Elektrolitik ayrışma teorisi” konulu test. İyon değişim reaksiyonları"
1. Magnezyum hidroksit, sülfürik asit içinde çözündüğünde meydana gelen reaksiyon, kısaltılmış iyonik denklem ile açıklanmaktadır:
a) Mg2+ + SO42– = MgS04;
b) H + + OH – = H20;
c) Mg(OH)2 + 2H + = Mg2+ + 2H20;
d) Mg(OH)2 + SO42– = MgS04 + 2OH –.
2. Dört kap, aşağıda listelenen maddelerin bir litrelik 1M solüsyonunu içerir. Hangi çözelti en fazla iyon içerir?
a) Potasyum sülfat; b) potasyum hidroksit;
c) fosforik asit; d) etil alkol.
3. Ayrışmanın derecesi aşağıdakilere bağlı değildir:
a) çözeltinin hacmi; b) elektrolitin doğası;
c) çözücü; d) konsantrasyonlar.
4. Kısaltılmış iyonik denklem
Al 3+ + 3OH – = Al(OH)3
etkileşime karşılık gelir:
a) su ile alüminyum klorür;
b) potasyum hidroksitli alüminyum klorür;
c) su ile alüminyum;
d) potasyum hidroksitli alüminyum.
5. Adım adım ayrışmayan bir elektrolit:
a) magnezyum hidroksit; b) fosforik asit;
c) potasyum hidroksit; d) sodyum sülfat.
6. Zayıf bir elektrolit:
a) baryum hidroksit;
b) alüminyum hidroksit;
c) hidroflorik asit;
d) hidroiyodik asit.
7. Barit suyu ve karbondioksitin etkileşimi için kısa iyonik denklemdeki katsayıların toplamı şuna eşittir:
a) 6; b) 4; 7'de; 8.
8. Aşağıdaki madde çiftleri çözeltide bulunamaz:
a) bakır klorür ve sodyum hidroksit;
b) potasyum klorür ve sodyum hidroksit;
c) hidroklorik asit ve sodyum hidroksit;
d) sülfürik asit ve baryum klorür.
9. Suya katıldığında elektrik iletkenliği değişmeyen madde:
a) asetik asit; b) gümüş klorür;
c) sülfürik asit; d) potasyum klorür.
10. Elektrotlar, içinden karbondioksitin geçtiği kireçli su çözeltisine uzun süre daldırılırsa, bir devreye bağlı bir elektrik ampulünün yoğunluğunun zamana karşı grafiği nasıl görünecektir?
a) Doğrusal artış;
b) doğrusal azalma;
c) önce azalıyor, sonra artıyor;
d) Önce artar, sonra azalır.
