Alkacymetria: Różnice pomiędzy wersjami

Dodane 21 bajtów ,  9 lat temu
m
r2.7.1) (Robot dodał tr:Asidimetri; zmiany kosmetyczne
(zła pisownia)
m (r2.7.1) (Robot dodał tr:Asidimetri; zmiany kosmetyczne)
'''Alkacymetria''' - jeden z ważniejszych działów [[miareczkowanie|analizy miareczkowej]], zwanej też analizą objętościową, w którym ustala się dokładne [[Stężenie (chemia)|stężenie]] [[kwasy|kwasów]] lub [[zasady|zasad]] poprzez miareczkowanie roztworów z użyciem odpowiednio zasad lub kwasów. W trakcie miareczkowania alkacymetrycznego zachodzi [[reakcja zobojętniania]], która prowadzi do zmian [[skala pH|pH]] mieszaniny. Zmiany te rejestruje się z użyciem [[chemiczne wskaźniki pH|chemicznych wskaźników pH]], lub [[pH-metr|pH-metrów]].
 
Metody alkacymetryczne stosuje się powszechnie do oznaczania kwasów i zasad, zarówno organicznych jak i nieorganicznych. Metodę tę cechuje szybkość i prostota wykonania. Alkacymetria stanowi podstawę kontroli analitycznej produkcji [[kwas siarkowy|kwasu siarkowego]], [[kwas azotowy|azotowego]], [[kwas fosforowy|fosforowego]], [[wodorotlenek sodu|wodorotlenku sodu]] i innych produktów wielkoprzemysłowych. Wiele materiałów ze względu na późniejsze zastosowanie nie może zawierać kwaśnych składników. Oznaczanie ich metodami alkalimetrycznymi pozwala wydać opinię, czy dany produkt nadaje się do określonego zastosowania.
== Podział metod alkacymetrycznych ==
Alkacymetria dzieli się generalnie na:
* '''alkalimetrię''' ([[język arabski|ar.]] ''al-kali'', "substancja zasadowa"; [[język grecki|gr.]] ''metréō'' "mierzę") - oznaczanie w roztworze zawartości kwasów za pomocą miareczkowania mianowanym roztworem zasady,
* '''acydymetrię''' ([[język łaciński|łac.]] ''acidus'' "kwaśny"; gr. ''metréō'' "mierzę") - oznaczanie ilości zawartych w badanym roztworze zasad za pomocą miareczkowania mianowanym roztworem kwasu.
 
W praktyce alkacymetrii wyróżnia się trzy typy miareczkowania:
* miareczkowanie mocnych kwasów i mocnych zasad
* miareczkowanie słabych kwasów i słabych zasad
* miareczkowanie kwasów i zasad o różnej mocy.
 
We wszystkich przypadkach [[titrant|titrantem]]em (roztworem wkraplanym) jest roztwór mocnego kwasu lub mocnej zasady. Nie stosuje się miareczkowania roztworami słabych kwasów bądź słabych zasad.
Należy też wspomnieć o tak zwanym współczynniku równoważności, który oblicza się dla kwasów i zasad biorących udział w miareczkowaniu, aby później można było wyznaczyć stężenie oznaczanego składnika. Współczynnik równoważności jest stosunkiem [[stała dysocjacji|stałych dysocjacji]] składników podzielonych przez ich [[masa cząsteczkowa|masę cząsteczkową]].
 
== Rodzaje reakcji alkacymetrycznych. ==
=== Reakcje mocnych kwasów z mocnymi zasadami ===
Podczas miareczkowania roztworów mocnych kwasów roztworami mocnych zasad i odwrotnie, zmienia się w pewien ciągły sposób stężenie [[jon hydroniowy|jonów hydroniowych]] (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>). Zmiany te można przedstawić graficznie za pomocą krzywej miareczkowania. Krzywe te wykreślane są w układzie współrzędnych: na osi odciętych odłożona jest objętość roztworu miareczkującego (do zobojętnienia), na osi rzędnych odłożona jest wartość pH roztworu w danym punkcie miareczkowania. Na krzywej można zaobserwować, że pH oznaczanego roztworu (mocnego kwasu lub mocnej zasady) zmienia się podczas miareczkowania nieznacznie i dopiero w pobliżu punktu równoważności następuje gwałtowny skok tej wartości. Duży skok pH w okolicy w punkcie równoważności, któremu odpowiada pH = 7, a więc odczyn obojętny, jest charakterystyczny dla tej właśnie reakcji.
 
=== Reakcje słabych kwasów z mocnymi zasadami ===
Zmiany pH zachodzące podczas miareczkowania słabych kwasów mocnymi zasadami, na przykład [[kwas octowy|kwasu octowego]] wodorotlenkiem sodu, są podobne do zmian zachodzących we wcześniej omawianym przypadku, z tą różnicą, że punkt równoważności w tych reakcjach znajduje się między pH=8–9. Jest to spowodowane tym, że w punkcie tym powstaje sól o odczynie zasadowym (w omawianym przypadku jest to [[octan sodu]]). Górny przebieg krzywej miareczkowania jest analogiczny jak w poprzednim przypadku. Dodawanie nadmiaru zasady po osiągnięciu punktu równoważności wywołuje już tylko nieznaczne zmiany pH.
 
=== Reakcje mocnych kwasów ze słabymi zasadami ===
Podczas miareczkowania słabej zasady mocnym kwasem krzywa miareczkowania przebiega odwrotnie niż w poprzednich przypadkach. Zaczyna się ona przy wyższym pH i kończy przy pH niewielkim. Skok krzywej obserwuje się w okolicach pH= 7–4, a punkt równoważności jest położony poniżej pH=7. W wyniku miareczkowania powstaje sól mocnego kwasu i słabej zasady, która ma odczyn kwaśny.
 
(sól słabej zasady i mocnego kwasu) tworzą tzw. [[Roztwór buforowy|bufory pH]].
 
== Miareczkowanie w środowisku niewodnym ==
Miareczkowanie alkacymetryczne mocnych, nieorganicznych kwasów i zasad prowadzi się najczęściej w roztworach [[woda|wodnych]]. Słabe kwasy i zasady nie mogą być jednak miareczkowane w roztworach wodnych. Nie można też miareczkować w ten sposób wielu kwasów organicznych, które są słabo rozpuszczalne w wodzie.
 
Dynamiczny rozwój przemysłu organicznego oraz farmaceutycznego, wpłynął na rozwój metod miareczkowania w środowiskach niewodnych i wykorzystania ich do oznaczania organicznych kwasów i zasad. Podstawą miareczkowania w środowisku niewodnym jest teoria Brønsteda kwasów wyjaśniająca równowagi kwasowo-zasadowe w różnych rozpuszczalnikach. Rozpuszczalniki dobiera się, więc tak, aby miareczkowany kwas lub zasada były w tym środowisku dostatecznie mocne.
 
[[Rozpuszczalnik|Rozpuszczalniki]]i stosowane w tym typie miareczkowania dzieli się na:
* aprotonowe niepolarne ([[węglowodory]], chlorowcopochodne węglowodorów) – wykazują właściwości różnicujące moc kwasów i zasad, dlatego są często stosowane jako składniki rozpuszczalników mieszanych; nie wykazują one właściwości zwiększających moc kwasów i zasad.
* różnicujące - aprotonowe ale polarne - ([[aceton]], [[nitrometan]]) – nie biorą udziału w reakcji, lecz wpływają w znacznym stopniu na wzajemny stosunek mocy rozpuszczonych w nich kwasów i zasad.
* wyrównujące (np. [[kwas mrówkowy]]) – kwasy i zasady różniące się znacznie mocą wykazują w nich zbliżoną moc
* protonodonorowe (np. [[kwas octowy]]) – reagują z rozpuszczonymi w nich zasadami zwiększając względnie ich moc i ułatwiając miareczkowanie.
* protonoakceptorowe (np. [[n-butyloamina]], [[etylenodiamina]]) – reagują z rozpuszczonymi w nich kwasami znacznie podnosząc ich względną moc.
* amfiprotyczne ([[alkohole]]) – które nie różnią się od wody pod względem wpływu na reakcje kwas-zasada, więc stosuje się je, gdy produkty lub substraty reakcji są nierozpuszczalne w wodzie, a rozpuszczalne w alkoholach.
* mieszane – stosuje się, gdy istnieje potrzeba połączenia właściwości kilku rozpuszczalników.
 
== Wskaźniki stosowane w alkacymetrii ==
Pomiar wartości pH roztworu jest jednym z podstawowych pomiarów wykonywanych stale w toku prac chemicznych. Pomiar wykonuje się bądź metodą instrumentalną bądź wizualną, na podstawie obserwacji barwy odpowiednich wskaźników.
 
[[Chemiczne wskaźniki pH|Chemicznymi wskaźnikami pH]] są słabe kwasy lub słabe zasady organiczne, które reagując z wodą tworzą układy sprzężone kwas-zasada. Wskaźniki te dzieli się na:
* '''dwubarwne''', np. [[oranż metylowy]], gdzie obie jego formy mają określoną, ale różną barwę; wprowadzając do roztworu wskaźnik dwubarwny obserwuje się zabarwienie właściwe dla kwasu lub sprzężonej zasady albo też zabarwienie przejściowe, świadczące o obecności obu postaci obok siebie; zmianę zabarwienia takiego wskaźnika można wychwycić wzrokowo gdy około 10% przejdzie w postać inaczej zabarwioną, co jednak wymaga sporego doświadczenia lub stosowania [[kolorymetria (chemia)|kolorymetrii]]; zaletą wskaźników dwubarwnych jest to, że pH, przy którym następuje zmiana ich barwy nie zależy od ich stężenia w środowisku reakcji
* '''jednobarwne''', np. [[fenoloftaleina]], gdzie tylko jedna forma ma barwę, a druga jest całkowicie bezbarwna; we wskaźnikach jednobarwnych barwa pojawia się nagle przy ściśle określonym pH, które można obliczyć, jednakże stężenie wskaźników jednobarwnych ma zasadniczy wpływ na to, w jakim przedziale pH nastąpi zmiana zabarwienia, trzeba je zatem dokładnie odmierzać.
 
Wskaźniki zarówno jednobarwne jak i dwubarwne można stosować same lub w mieszaninie z obojętnymi barwnikami, które pozwalają lepiej zaobserwować zmiany barwy – są to '''wskaźniki mieszane'''. Stosuje się też mieszaniny wskaźników, które zmieniają barwę w szerokim zakresie pH i pozwalają na szybkie, orientacyjne określenie pH. Są to '''wskaźniki uniwersalne'''. Muszą one też być zaopatrzone w skalę barw odpowiadających określonym wartościom pH. W przypadku, gdy roztwór jest zabarwiony stosuje się wskaźniki [[fluorescencja|fluorescencyjne]], które zmieniają barwę fluorescencji lub zaczynają fluoryzować przy określonym pH.
Na działanie wskaźników zasadniczy wpływ mają:
* temperatura roztworów używanych do miareczkowania;
* obecność w roztworach rozpuszczalników organicznych;
* obecność w roztworze substancji koloidalnych, zwłaszcza białek, które mogą wywołać adsorpcję wskaźnika na koloidzie lub tworzyć z nim kompleksy.
 
Oprócz chemicznych wskaźników pH stosuje się też metody instrumentalne do których można zaliczyć:
* [[pH-metria|pH-metrię]]
* [[polarymetria|polarymetrię]]
* [[konduktometria|konduktometrię]]
* [[kulometria|kulometrię]]
 
 
[[Kategoria:Miareczkowanie]]
[[fi:Happo-emästitraus]]
[[sv:Syrabastitrering]]
[[tr:Asidimetri]]
[[uk:Ацидиметрія]]
[[zh:酸鹼中和滴定]]
2 905 625

edycji