Ογκομετρική ανάλυση Είναι η μεθοδολογία κατά την οποία προσδιορίζεται η συγκέντρωση διαλύματος άγνωστης ουσίας με την προσθήκη μετρήσιμου όγκου διαλύματος ουσίας γνωστής συγκέντρωσης που αντιδρά με την άγνωστη ουσία. Ο υπολογισμός της άγνωστης ουσίας απαιτεί την γνώση της στοιχειομετρίας της αντίδρασης καθώς και τον προσδιορισμό του όγκου του γνωστού διαλύματος που απαιτείται για την πλήρη αντίδραση, δλδ του ισοδύναμου σημείου.
Οξυμετρία προσδιορισμός άγνωστης συγκέντρωσης διαλύματος οξέος με προθήκη μετρήσιμου όγκου βάσεως γνωστής συγκέντρωσης : ΗΑ + Β-OH ΑΒ + H-OH Στο πέρας της αντίδρασης εξουδετέρωσης ισχύει ότι: moles(a) = moles(b) C a V a = C b V b C a = (C b V b )/V a
Οξυμετρία Εκφράσεις της ποσότητας του οξέος στο δείγμα: 1. Συγκέντρωση % w/v ή % w/w στο δείγμα λαμβάνοντας υπόψη το επικρατέστερο οξύ, π.χ. -γαλακτικό σε δείγμα γαλακτοκομικών -Κιτρικό σε δείγμα χυμών -Ελαικό σε δείγμα ελαιολάδου -Τρυγικό σε δείγμα κρασιού moles(a) = moles(b) C a V a = C b V b C a = (C b V b )/V a g a /MB a = C b V b g a = (C b V b )/MB a στον όγκο V a ή στη μάζα m που διαλύθηκε στον όγκο V a ? (% w/v ή %w/v) στα 100 ml ή 100 g
Οξυμετρία Εκφράσεις της ποσότητας του οξέος στο δείγμα: 2. Βαθμοί οξύτητας mg βάσης για την εξουδετέρωση συγκεκριμένης ποσότητας δείγματος
Ισοδύναμο σημείο? Ωστόσο πως προσδιορίζουμε το τέλος της αντίδρασης ; δηλαδή στα πόσα ml βάσης έχει εξουδετερωθεί όλη η ποσότητα του οξέος; (ισοδύναμο σημείο?) Στηριζόμαστε στην μεταβολή του ρΗ, στην μεταβολή δηλαδή του ρΗ του διαλύματος οξέος κατά την προσθήκη βάσης η οποία μεταβολή γίνεται αντιληπτή με την χρήση δεικτών. Δείκτες Δείκτες ονομάζονται οι ενώσεις που έχουν την ιδιότητα να μεταβάλλουν το χρώμα τους μέσα σε αυστηρά καθορισμένα όρια του pH.
Παράδειγμα 1: Εξουδετέρωση ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση: Έστω ότι εξουδετερώνουμε 50 ml HCl 0.1 Ν με ΝaΟΗ 0.1 Ν HCl + NaOH NaCl + H-OH Αρχικά στο διάλυμα η τιμή ρΗ είναι 1 ρΗ =1. Μετά την προσθήκη45 ml NaOH ρΗ = 2 49 ml ρΗ = mlρΗ = 4 50 mlρΗ = mlρΗ = 10 Στην παραπάνω περίπτωση ο καταλληλότερος δείκτης είναι η ηλιανθίνη όπου το χρώμα της μετατρέπεται από κόκκινο σε κίτρινο στην περιοχή 3.1 με 4.4 όπου σε αυτή την περιοχή είναι πορτοκαλί. Άρα με το που γίνει το χρώμα κίτρινο έχουμε φτάσει στο ισοδύναμο σημείο και σταματάμε την προσθήκη βάσης
Παράδειγμα 2: Εξουδετέρωση ασθενούς οξέος με ισχυρή βάση CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H-OH Έστω ότι εξουδετερώνουμε 50 ml οξεικού 0.1 Ν με ΝaΟΗ 0.1 Ν Αρχικά στο διάλυμα η τιμή ρΗ είναι ρΗ =2.87 Μετά την προσθήκη25 ml NaOH ρΗ = ml NaOH ρΗ = ml ρΗ = mlρΗ = mlρΗ = ml ρΗ = 10 Βλέπουμε ότι το ισοδύναμο σημείο δεν είναι στο ρΗ 7 άλλα παραπάνω λόγω του ότι το οξεικό οξύ είναι ασθενές οξύ οπότε το ανιόν CH 3 COO - είναι ισχυρή βάση με αποτέλεσμα να υδρολύει το νερό και να παράγονται ΟΗ - και έτσι να ανεβαίνει το ρΗ. Έτσι κατάλληλος δείκτης είναι η φαινολαφθαλείνη όπου από άχρωμη αλλάζει σε κόκκινο, με εύρος ρΗ για αλλαγή χρώματος (ροζ) από 8.2 έως 10. Το ισοδύναμο σημείο προσδιορίζεται στην αρχική αλλαγή από άχρωμο σε ροζ.
Υπολογισμός του pKa RCOOH RCOO - + H + Κa = ([RCOO-] * [H + ]) / [RCOOH] log Κa = log {([RCOO-] * [H + ]) / [RCOOH]} log Κa = log ([RCOO-]/[RCOOH]) + log [H + ] - log [H + ] = log ([RCOO-]/[RCOOH] - log Κa pH = pKa + log ([RCOO-]/[RCOOH] δηλαδή στο pΗ όπου εξουδετερωθεί η μισή ποσότητα του ασθενούς οξέος ισχύει ότι: pH = pKa
Σας δίδεται ένυδρος θειϊκός χαλκός (CuSO 4 5H 2 O). To MB του εν-λόγο ένυδρου άλατος είναι 249, 69. Πόση ποσότητα από το παραπάνω ένυδρο αλάτι θα πρέπει να ζυγίσουμε ώστε να παρασκευασθούν 100 ml διαλύματος CuSO 4 5% w/v; Για να παρασκευασθεί διάλυμα ΗCl 1 M, θα πρέπει να αραιωθεί κατάλληλη ποσότητα από έτοιμο πυκνό διάλυμα ΗCl του εμπορίου που πωλείται σε σκουρόχρωμες φιάλες συνήθως από 1 έως 2.5 lt. Το εργαστήριο διαθέτει διάλυμα πυκνού ΗCl σε φιάλη 2.5 lt όπου στην ετικέτα αναγράφεται ότι το διαλύμα έχει πυκνότητα d = 1,19 gr/ml, η συγκέντρωσή του είναι 37% w/w και το ΜΒ (α) Ποια είναι η συγκέντρωση σε moles/lt (M) του πυκνού διαλύματος; (β) Πόσα ml από το πυκνό πρέπει να μεταφέρουμε σε ογκομετρική φιάλη των 100 ml ώστε να παρασκευάσουμε διάλυμα με συγκέντρωση 1 Μ;.