Alkacymetria
Jest to jeden z ważniejszych działów w chemii analitycznej należący do analizy objętościowej.
Za pomocą miareczkowania można określić stężenie kwasu lub zasady. Zwykle na pracowni spotkasz się z alkacymetrią zaraz po analizie wagowej.
W rzeczywistości w alkacymetrii chodzi o zobojętnienie roztworu. Tak jak zawsze jeśli się coś tłumaczy to najlepiej posłużyć się przykładem, żeby wszystko było zrozumiałe.
Przyjmujmy, że chcesz wyznaczyć stężenie kwasu solnego, który masz w kolbie stożkowej. Do miareczkowania wykorzystujesz titrant wodorotlenku sodu. Po wkropleniu do kwasu solnego zasady w układzie zachodzi reakcja jak poniżej:
HCl+NaOHà NaCl+H2O
Przed wkraplaniem do kolby stożkowej zasady, pH roztworu było bardzo niskie. Wraz z wkraplaniem zasady pH zaczęło się podnosić aż w końcu gdy cały HCl przereaguje z NaOH to układ się zobojętni. Właśnie ten moment chcielibyśmy określić jak najbardziej precyzyjnie, ponieważ znając dokładne stężenie wodorotlenku sodu jakie mieliśmy w biurecie, oraz wiedząc jaką ilość tego wodorotlenku wlaliśmy do kolby, możemy to przeliczyć na ilość moli, a następnie korzystając z reakcji powyżej bez problemu możemy to przeliczyć na ilość moli kwasu solnego.
Znając już ilość moli kwasu solnego w kolbie stożkowej oraz wiedząc jaką objętość mieliśmy, bez problemu możemy przeliczyć to na stężenie szukanego przez nas kwasu.
Idea jest już znana, tylko skąd wiedzieć kiedy pH roztworu będzie równe 7? W tym celu do takiego roztworu dodaje się tzw. wskaźniki.
Są to związki organiczne, które pod wpływem pH zmieniają gwałtownie zabarwienie. Tak dla przykładu jednym z najbardziej popularnych wskaźników jakim jest fenoloftaleina zmienia ona zabarwienie z przeźroczystego na różowy przy pH 8,3 - 10,0. To oznacza, że fenoloftaleina nadaje się np. do prowadzenia oznaczenia gdy słaby kwas miareczkujemy mocną zasadą. Taki układ ulega dalej hydrolizie, w wyniku czego pH takiego roztworu będzie nieco większe od 7. Właśnie dlatego, fenoloftaleina w takich układach świetnie się sprawdzi. Bardzo dobrze wyznaczy punkt, w którym jony ze sobą przereagują.
Równie znanym i często stosowanym jest oranż metylowy. On zmienia zabarwienie przy pH 3,1 - 4,4.To oznacza, że on się nadaje do miareczkowania słabej zasady, która miareczkujemy mocnym kwasem. Na skutek hydrolizy pH takiego roztworu będzie bardziej kwasowe i właśnie dlatego oranż metylowy świetnie się tutaj nada.
Podsumowując, jest cała baza różnych wskaźników, które zmieniają gwałtownie zabarwienie zależności od pH. Jeśli układ, w którym znajduje się wskaźnik podczas miareczkowania zmieni zabarwienie to jest to dla nas jasny sygnał, że należy zakończyć miareczkowanie i odczytać ile titranta wkropiliśmy do układu. Znając jego stężenie oraz objętość bez problemu przeliczymy to na ilość moli, a dalej z reakcji przeliczymy to na ilość moli analizowanej próbki.
Więcej zadań i bardziej szczegółowo omówioną teorię na ten temat znajdziesz w moim kursie z chemii analitycznej. Znajdziesz tam prawie 7h nagrań w których szczegółowo wszystko wytłumaczone.
Zad 1. Ustal jakie jest stężenie molowe roztworu kwasu solnego (HCl) jeśli do zmiareczkowania roztworu węglanu sodu, w którym rozpuściłeś 0,2165g tego związku zużyłeś 22cm3 HCl.
Odp: miareczkując kwas solny za pomocą węglanu sodu otrzymałem, że stężenie HCl jest równe 0,1854mol/dm3
Zad. 2 W wodzie została rozpuszczona pewna ilość węglanu sodu. Na zmiareczkowanie tego roztworu zużyto 20,3cm3 kwasu solnego o stężeniu 0,1835M. Ustal jaka masa węglanu sodu została rozpuszczona w układzie.
Odp. W roztworze zostało rozpuszczone 0,1974g węglanu sodu.
Zad. 3 Niewielka ilość sody kalcynowanej (m=1,1000g) rozpuszczono w wodzie w wyniku czego otrzymano jednorodny roztwór. Następnie taki układ miareczkowano kwasem siarkowym VI używając do tego celu 35cm3. Stężenie kwasu było równe 0,25M. Oblicz procentową zawartość sody w proszku wziętym do analizy.
Odp. Procentowa zawartość węglanu sodu w sodzie kalcynowanej jest równa 84,31%