مباحث علم ژئو شیمی

به نام خدا

مواد وابزارهای لازم:

ارلن 250ml                   2عدد                 آب مقطر تازه جوشیده                   نمونه اسید سولفوریک مجهول

بورت                              1عدد                 اسید استاندارد اولیه                      نمونه سرکه مجهول

بشر 100                        1عدد                 شیشه ساعتی 1عدد                      قیف شیشه ای      1عدد

فنول فتالئین(phenolphthalein)            پی پت حبابدار1عدد                      بشر 250            1عدد

تئوری:

یک اکی والان از هر اسید با یک اکی والان از هر باز واکنش می دهد .بنابراین چنانچه محلول از اسید با غلظت نامعلوم در اختیارداشته باشید میتوانید غلظت آن را با تیتراسیون تعیین کنید. کافی است حجم معنی از آنرا برداشته وتیتر کنید وحجم سود مورد نیاز با غلظت معلوم جهت تیتراسیون را اندازه بگیرید . برای اینکه بفهمید درکدام نقطه مقادیر اکی والان با هم مخلوط شده اند بایستی از معرفی مثل فنل فتالئین که رنگ آن را از حالت بی رنگ در یک محلول اسیدی به صورت درمحیط بازی تغییر می کند استفاده کنید. اگر مثل این آزمایش ،به تدریج یک محلول بازی به یک محلول اسیدی افزوده شود به نقطه ای که درآن یک رنگ پایدار صورتی ظاهر شود نقطه اکی والان گفته می شود .دراین نقطه که گاهی اوقات نقطه ختم عمل نامیده می شود از مقدار کم واکنشگر مورد استفاده (تیترانت )که به مقدار اضافی برای رسیدن به تغییر رنگ ،ریخته شده است صرف نظر می کنیم.

می توان فرض کرد که تعداد اکی والان های برابری از اسید وباز مخلوط شده اند .با اندازه گیری حجم دو محلول مخلوط شده ودانستن نرمالیته یکی ازدو محلول می توانید نرمالیته دیگری را بیابید .

دراین آزمایش ابتدا محلولی از باز هیدروکسید سدیم آماده می کنید .سپس آن را بایک اسید معلوم تیتر می کنید و به دقت نرمالیته باز را تعیین می نمایید .دردو قسمت 7 و 8 سود استاندارد شده را برای تعیین نرمالیته ،یک محلول اسید سولفوریک  ویک نمونه سرکه ناخالص بکار برده ووزن ملکولی اسید را تعیین می کنید.

چندین نکته درکار تیتراسیون اسید آلی وجود دارد .یکی این که شما نمی دانید درهر مول اسید آلی چند مول هیدروژن قابل خنثی شدن توسط باز وجود دارد . مگر این که ظرفیت اسید قبلا به شما گفته شده باشد . نکته دیگر این که اسید های جامد مجهول در آب سرد ،کمی نامحلول است . در تئوری این مسئله مهمی نیست چون سود ،اسید نامحلول را به یک نمک محلول تبدیل می کند .ولی در عمل ،می دانید که اسید حل نشده بسیار اهسته با سود واکنش می دهد که این مشکل مهمی است .برای حل کردن اسید بایستی بلافاصله قبل از شروع تیتراسیون به ارلن حاوی اسید آلی کمی حرارت دهید تا اسید کاملا حل شودو درطول تیتراسیون متبلور نشود . این گرما بر روی تعادل اثر می گذارد ولی نه آنقدر که خطای قابل ملاحظه ای ایجاد کند.مسئله سوم این است که درنقطه اکی والان ،به علت طبیعت اسید آلی مورد استفاده به عنوان اسید محلول کمی محلول قلیایی است  .اتفاقا فنل فتالئین تحت شرایط کمی بازی از بی رنگ به ارغوانی تغییر رنگ می دهد.

تیتراسیون:

تعریف:

روشی که توسط آن ، محلولی با غلظت مشخص به محلولی دیگر اضافه می‌شود تا واکنش شیمیایی بین دو ماده حل شده کامل گردد، تیتراسیون نامیده می‌شود.

مقدمه

تیتر کردن از روش‌های تجزیه حجمی است. در تجزیه حجمی ابتدا جسم را حل کرده و حجم معینی از محلول آن را با محلول دیگری که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد نامیده می‌شود، می‌سنجند. در تیتراسیون محلول استاندارد به‌طور آهسته از یک بورت به محلول حاوی حجم مشخص یا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه می‌شود.
افزایش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه می‌یابد تا مقدار آن از نظر اکی‌والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکی‌والان نقطه ای است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شیمیایی برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. این نقطه را نقطه پایان عمل از نظر تئوری یا نقطه هم ارزی نیز می‌گویند.

روش تیتر کردن

در عمل تیتر کردن ، محلول استاندارد را از یک بورت به محلولی که باید غلظت آن اندازه گرفته می‌شود، می‌افزایند و این عمل تا وقتی ادامه دارد تا واکنش شیمیایی بین محلول استاندارد و تیتر شونده کامل شود. سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تیتر شونده ، غلظت محلول تیتر شونده را حساب می‌کنند.

یک مثال

نقطه اکی‌والان در عمل تیتر کردن NaCl با نقره تیترات وقتی مشخص می‌شود که برای هر وزن فرمولی Cl^– در محیط یک وزن فرمول Ag⁺ وارد محیط عمل شده باشد و یا در تیتر کردن ، سولفوریک اسید (H₂SO₄ ) با سدیم هیدروکسید ( NaOH ) نقطه اکی‌والان وقتی پدید می‌آید که دو وزن فرمولی اسید و دو وزن فرمولی باز وارد محیط عمل شوند.

تشخیص نقطه اکی‌والان

نقطه اکی‌والان در عمل بوسیله تغییر فیزیکی ( مثلا تغییر رنگ ) شناخته می‌شود. نقطه ای که این تغییر رنگ در آن روی می‌دهد، نقطه پایان تیتر کردن است. در تیتراسیون اسید و باز شناساگرها برای تعیین زمان حصول نقطه اکی‌والان بکار می‌روند. تغییر رنگ معرف ، نشانگر نقطه پایانی تیتراسیون می‌باشد.

انواع تیتر کردن

بر حسب واکنش‌هایی که بین محلول تیتر شونده و استاندارد صورت می‌گیرد، تجزیه‌های حجمی (تیتراسیون) به دو دسته تقسیم می‌شوند:

·         روش‌هایی که بر اساس ترکیب یون‌ها هستند. یعنی تغییر ظرفیت در فعل و انفعالات مربوط به آن صورت نمی‌گیرد. این روش‌ها عبارت اند از:

1.      واکنش‌های خنثی شدن یا واکنش‌های اسید و باز

2.      واکنش‌های رسوبی

3.      واکنش‌هایی که تولید ترکیبات کمپلکس می‌کنند.

·         روشهایی که بر اساس انتقال الکترون هستند؛ مانند واکنش‌های اکسایش و کاهش

تیتر کردن واکنش های اسید و باز یا خنثی شدن

تیتر کردن ، عبارت است از تعیین مقدار اسید یا باز موجود در یک محلول که با افزایش تدریجی یک باز به غلظت مشخص یا بر عکس انجام می‌گیرد. موقعی که محلول یک باز دارای یونهای ^-OH است به محلول اسید اضافه کنیم، واکنش خنثی شدن انجام می‌شود:

‌

OH^- + H₃O⁺ →  2H₂O