ตัวบ่งชี้สี เปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้กรดเบส
เมทิลส้ม
เมทิลส้ม | |
ทั่วไป | |
---|---|
ชื่อที่เป็นระบบ | โซเดียม 4-(4-ไดเมทิลอะมิโนฟีนิลลาโซ)เบนซีนซัลโฟเนต |
ชื่อดั้งเดิม | เมทิลออเรนจ์ |
สูตรเคมี | C 14 H 14 N 3 O 3 SNa |
คุณสมบัติทางกายภาพ | |
มวลกราม | 327.3359 ก./โมล |
ความหนาแน่น | 1.28 ก./ซม.³ |
คุณสมบัติทางความร้อน | |
คุณสมบัติทางเคมี | |
ความสามารถในการละลายน้ำ | (ที่อุณหภูมิ 50°C) 0.2 ก./100 มล |
ความสามารถในการละลายในเอธานอล | ไม่ละลายน้ำ กรัม/100 มล |
เมทิลส้ม(เมทิลออเรนจ์เฮเลียนธิน, โซเดียม 4-(4-dimethylaminophenylazo)benzenesulfonate) เป็นตัวบ่งชี้กรดเบสที่รู้จักกันดี เมทิลออเรนจ์เป็นสีย้อมสังเคราะห์อินทรีย์จากกลุ่มสีย้อมเอโซ
คุณสมบัติ
ลักษณะที่ปรากฏภายใต้สภาวะปกติ: ใบไม้หรือผงสีส้มเหลือง, เกล็ด เมทิลส้มละลายได้ในน้ำ 0.2 กรัมต่อ 100 กรัม โดยควรร้อน
ในสารละลายที่มีค่า pH 2 จะดูดซับแสงที่ แลมสูงสุด 505 นาโนเมตร
การเปลี่ยนสีในสารละลายน้ำจากสีแดงเป็นสีส้มเหลืองจะสังเกตได้ในช่วง pH 3.1 - 4.4 (สีแดงในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด สีเหลืองในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง)
ช่วงการเปลี่ยนสีได้รับผลกระทบจาก: อุณหภูมิ การมีอยู่ของเกลือ ตัวทำละลายอินทรีย์ สารโปรตีน และอื่นๆ ในสารละลาย ผลกระทบของอุณหภูมิมีความสำคัญมากที่สุดสำหรับตัวบ่งชี้ที่เป็นเบสที่อ่อนแอ ตัวอย่างเช่น สำหรับเมทิลออเรนจ์ที่อุณหภูมิห้อง สีจะเปลี่ยนไปภายในช่วง pH 3.1 - 4.4 และที่ 100°C - ภายในช่วง pH 2.5 - 3.7
แอปพลิเคชัน
เมทิลส้ม
มันถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้กรด-เบส, ไทแทรนต์ในการกำหนดสารออกซิไดซ์ที่แรง, การกำหนดสเปกโตรโฟโตเมตริกของสารออกซิไดซ์ (โครเมียม, โบรมีน)
สารละลายน้ำ 0.1% ใช้ในเคมีวิเคราะห์เป็นตัวบ่งชี้
เปลี่ยนสีจากสีแดงในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (pH 3.1 ถึง 4.4) เป็นสีส้มในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง และสีเหลืองในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง
ใบเสร็จ
วิธีการสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ:
เมทิลออเรนจ์ผลิตโดยไดอะโซไทซิ่งกรดซัลโฟนิลิกแล้วรวมสารที่ได้เข้ากับไดเมทิลอะนิลีน
วิธีดำเนินการ:
ส่วนที่ชั่งน้ำหนักของกรดซัลฟานิลิกจะละลายในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 2 โมลาร์ 25 มล. (NaOH 2 กรัมในสารละลาย 25 มล.) จากนั้นตัวอย่างโซเดียมไนไตรท์ 4 กรัมจะถูกละลายในสารละลายเดียวกัน หลังจากนั้น สารละลายจะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำแข็ง และเติมสารละลาย 2 โมลาร์ 25 มิลลิลิตร กรดไฮโดรคลอริก, ระบายความร้อนด้วยน้ำแข็ง (นอกเหนือจากการทำความเย็นภายนอกแล้วยังสามารถใส่น้ำแข็งลงในสารละลายได้) ส่วนที่ชั่งน้ำหนักของไดเมทิลอะนิลีนจะถูกละลายในกรดไฮโดรคลอริก 1 โมลาร์ 5 มล. ทำให้เย็นด้วยน้ำแข็ง และเติมสารละลายกรดไดโซเบนซีนซัลโฟนิกที่ได้รับข้างต้นลงในสารละลายที่ทำให้เย็นลง การเกิดสีย้อมเกิดขึ้น เติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้าไปอีกจนกว่าปฏิกิริยาจะกลายเป็นด่างมาก เกลือโซเดียมของสีย้อมถูกปล่อยออกมาจากสารละลายในรูปของผลึกรูปกลีบดอกสีน้ำตาลส้ม หลังจากนั้นไม่กี่ชั่วโมง สีย้อมจะถูกกรองออกด้วยการดูด และล้างบนกรวยด้วยน้ำ 25 มล. จากนั้นบีบให้ละเอียดบนกระดาษกรองแล้วตากให้แห้งในถ้วยพอร์ซเลนในอ่างน้ำ
กฎช่วยในการจำ
หากต้องการจดจำสีของตัวบ่งชี้เมทิลออเรนจ์ในด่างและกรด ให้ใช้บทกวีช่วยจำ
งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 1
การกำหนดมาตรฐานของสารละลายด่าง NaOH
งานนี้ทำหน้าที่เป็นตัวอย่างหนึ่งของการกำหนดมาตรฐานของสารละลายมาตรฐานรอง: การกำหนดความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลายอัลคาไลNaOH จากสารละลายกรดไฮโดรคลอริกที่ไตเตรทHCl พร้อมตัวบ่งชี้เมทิลออเรนจ์หรือฟีนอล์ฟทาลีน
รีเอเจนต์ . กรดไฮโดรคลอริก HCl, สารละลาย 0.05000 โมล/ลูกบาศก์เมตร โซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH เมทิลส้ม สารละลาย 0.1% ฟีนอล์ฟทาลีน แอลกอฮอล์ 0.1% สารละลาย
จาน . ขวดทรงกรวย (100, 250 ซม.3) ปิเปต (10.0 ซม.3) บิวเรต (25 ซม.3) แท่นไตเตรท แก้วน้ำ (50, 100 ซม.3) ช่องทาง กระบอกตวง (50 cm3) กระดาษกรอง.
ความคืบหน้าของการตัดสินใจ การไตเตรทดำเนินการโดยใช้วิธีโดยตรง (1) หรือวิธีผกผัน (2) วางบิวเรตที่ล้างไว้ล่วงหน้าไว้บนขาตั้งแล้วล้าง 2-3 ครั้งด้วยสารละลายไทแทรนต์ที่เตรียมไว้ในปริมาณเล็กน้อย (3-5 ซม.3): สารละลายกรดไฮโดรคลอริก HCl (1) หรือสารละลายอัลคาไล NaOH (2) เติมบิวเรตต์ด้วยสารละลายไทแทรนต์ตาม กฎเทคนิคการไตเตรท.
หลังจากที่เปลี่ยนสีของสารละลายจากสารละลายไทแทรนต์หนึ่งหยดแล้ว ให้อ่านค่าบนบิวเรตต์และบันทึกข้อมูล ทำการทดลองคู่ขนานสองครั้งจนกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ
หลังจากทำงานเสร็จแล้ว ให้จดบันทึกการดำเนินการที่คุณทำไว้ในบันทึกการทำงาน ป้อนข้อมูลที่ได้รับทั้งหมดลงในตาราง
การประมวลผลทางคณิตศาสตร์ของผลการวัด จากข้อมูลที่ได้รับ ให้หาความเข้มข้นของสารละลาย NaOH:
โดยที่ C(NaOH) คือความเข้มข้นของโมลาร์ที่เทียบเท่ากับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์, mol/dm3; С(HCl) – ความเข้มข้นโมลาร์เทียบเท่ากับสารละลายกรดไฮโดรคลอริก, โมล/dm3; Val (สารละลาย HCl) – ปริมาตรส่วนลงตัวของสารละลาย HCl, cm3, V ฉัน(สารละลาย NaOH) – สารละลายอัลคาไล NaOH ใช้สำหรับการไทเทรตปริมาตรส่วนลงตัวของสารละลาย HCl, cm3
ตัวอย่างการออกแบบรายงาน
สำหรับงานห้องปฏิบัติการ
งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 1
การกำหนดมาตรฐานของสารละลายด่าง NaOH
วัตถุประสงค์ของการทำงาน ศึกษาวิธีการกำหนดมาตรฐานสารละลายด่าง NaOH (มาตรฐานรอง) โดยการปิเปต
ความคืบหน้าของการตัดสินใจ การไตเตรทดำเนินการโดยใช้วิธีโดยตรง (1) หรือวิธีผกผัน (2)
1. เติมสารละลาย NaOH ที่เลือกไว้ซึ่งเป็นมาตรฐานและสารละลายเมทิลออเรนจ์ 1-2 หยดลงในขวดทรงกรวยขนาด 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร ไทเทรตส่วนผสมที่ได้ด้วยสารละลายของกรดไฮโดรคลอริก HCl ที่มีความเข้มข้นทางโมลาร์เทียบเท่ากับ 0.05000 M จนกระทั่งสีเหลืองส้มเปลี่ยนเป็นสีส้ม
2. เติมส่วนของสารละลายมาตรฐานของกรดไฮโดรคลอริก HCl ที่มีความเข้มข้นเทียบเท่ากับโมลาร์ 0.05000 โมลาร์ และสารละลายฟีนอล์ฟทาลีน 1-2 หยดลงในขวดทรงกรวยขนาด 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร ไตเตรตส่วนผสมที่ได้ด้วยสารละลายอัลคาไลจนกระทั่งสีชมพูอ่อนปรากฏและคงตัวเป็นเวลา 30 วินาที
อ่านค่าบิวเรตต์และบันทึกข้อมูล ทำการทดลองคู่ขนานสองครั้งจนกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ
การประมวลผลทางคณิตศาสตร์ของผลการวัด. การคำนวณความเข้มข้นของสารละลาย NaOH ตามข้อมูลที่ได้รับ:
การคำนวณความคลาดเคลื่อนระหว่างการวัดแบบขนาน:
ตารางที่ 1.การหาความเข้มข้นของสารละลายด่าง NaOH
C(HCl), โมล/cm3 | ปริมาตรส่วนลงตัว cm3 | ผลการไทเทรต | ความแตกต่างระหว่างขนาน การวัด | ผลการหาค่า mol/dm3 |
||
เอ็กซ์ 1 = 0.04950 ม |
||||||
เอ็กซ์ 2 = 0.04902 ม |
||||||
เอ็กซ์โดย = 0.04926 ม |
เมื่อไตเตรทด้วยเมทิลออเรนจ์จะใช้พยานได้สะดวก ในการเตรียม ให้เติมน้ำกลั่น 20 ลูกบาศก์เซนติเมตร และตัวบ่งชี้ 2-3 หยดลงในขวดไตเตรททรงกรวย 2 ขวดโดยใช้กระบอกตวง จากนั้นเติมสารละลาย NaOH 0.1 โมลาร์ 1-2 หยดลงในขวดหนึ่ง และเติมสารละลาย NaOH 0.1 โมลาร์ 1-2 หยดลงในขวดอีกขวด
ผลการไทเทรตจะถือว่ามาบรรจบกันหากต่างกันไม่เกินค่าของการแบ่งบิวเรตต์ (ปกติคือ 0.05 ซม.3 หรือ 0.1 ซม.3 ขึ้นอยู่กับประเภทของบิวเรต) หากผลลัพธ์ของการไทเทรตแตกต่างกันมากกว่าค่าการแบ่งบิวเรตต์ ผลลัพธ์ทั้งสองจะถูกละทิ้งและทำการไทเทรตซ้ำ
คน. คำนวณความเข้มข้นของโมลาร์ของสารละลายเทียบเท่าของกรดออกซาลิก C (1 2 H2 C2 O4) ด้วยความแม่นยำ 4
บิวเรตต์ที่ล้างแล้วจะถูกล้างด้วยสารละลายอัลคาไลที่เตรียมไว้จำนวนเล็กน้อย และเติมผ่านกรวยที่มีสารละลายอัลคาไลเดียวกันอยู่เหนือเครื่องหมายศูนย์ ด้วยการยกปลายแก้วของบิวเรตต์ขึ้นแล้วกดลงบนลูกบอล ฟองอากาศจะถูกเอาออกจากท่อ จากนั้น ถอดกรวยออก ปรับปริมาตรของสารละลายในบิวเรตให้เป็นศูนย์ตามวงเดือนล่าง วางแผ่นกระดาษสีขาวไว้บนฐานของขาตั้งกล้อง
ล้างปิเปตด้วยสารละลายกรดออกซาลิกจำนวนเล็กน้อย รวบรวมสารละลายโดยใช้ หลอดยางหรืออุปกรณ์พิเศษอื่นๆ
ใส่ส่วนผสมของสารละลาย H2 C2 O4 · 2H2 O ลงในขวดทรงกรวยที่สะอาด เติมฟีนอลธาทาลีนและไทเทรต 1-2 หยด คนในขวดให้เคลื่อนที่เป็นวงกลมอย่างราบรื่น ขั้นแรก ให้เติมสารละลายอัลคาไลในส่วนเล็กๆ จากนั้นหยดทีละหยดจนกระทั่งสีชมพูอ่อนปรากฏขึ้นจากหยดที่มากเกินไปของอัลคาไลหนึ่งหยด การไตเตรทซ้ำจนกระทั่งปริมาตรของอัลคาไลในตัวอย่างที่ขนานกันแตกต่างกันไม่เกิน 0.1 มล. ผลลัพธ์ทั้งหมดจะถูกบันทึกไว้ในบันทึกการทำงาน คำนวณค่าเฉลี่ยของปริมาตรของสารละลาย NaOH ที่ใช้สำหรับการไตเตรท และคำนวณความเข้มข้นที่แน่นอน (ไม่เกิน 4 หลักที่สำคัญ) ของสารละลายอัลคาไลที่เตรียมไว้
งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 4 การหาปริมาณ K 2 CO3
วัตถุประสงค์ของงานคือเพื่อหามวลของ K2 CO3 ในสารละลาย g
สาระสำคัญของการทำงาน K2 CO3 เป็นเบสไดแอซิดที่มี
ค่าคงที่พื้นฐาน Kb,1 = 2.1 10–4 และ Kb,2 = 2.1 10–8 เนื่องจากอัตราส่วน Kb,1 /Kb,2 = 104 ดังนั้นจะสังเกตได้บนกราฟการไตเตรท K2 CO3
การไทเทรตกระโดดที่แตกต่างกันสองครั้ง (รูปที่ 4.3) ทีแรก (pH = 8.34) สอดคล้องกับสมการ
K2 CO3 + HCl = KHCO3 + KCl
และสามารถแก้ไขได้ด้วยฟีนอล์ฟทาลีน (ΔpH = 8–10) ตัวประกอบความเท่าเทียมกันของ K2 CO3 ในปฏิกิริยานี้คือ 1
ครั้งที่สอง บนกราฟการไตเตรทของ K2 CO3 ด้วยสารละลาย HCl |
|||||
สังเกตได้ที่ pH = 4.25 และสอดคล้องกับสมการ | |||||
K2 CO3 + 2HCl = H2 CO3 + 2 KCl | |||||
เพื่อแก้ไขประการที่สองเช่น เมทิลออเรนจ์ที่เหมาะสม |
|||||
(∆рН = 3.1–4.4) ในกรณีนี้ f eq (K2 CO3) เท่ากับ 1 | |||||
ช้อนส้อมและจาน: ขวดปริมาตร; ปิเปต; บิวเรต; รูปกรวย |
|||||
ขวดไตเตรท | |||||
ฉ, % |
|||||
ข้าว. 4.3. กราฟการไทเทรต 0.1 n สารละลาย K2 CO3 |
|||||
0.1 น. สารละลายเอชซีแอล |
รีเอเจนต์: สารละลาย HCl มาตรฐาน, อินดิเคเตอร์ – ฟีนอล์ฟทาลีนและเมทิลออเรนจ์
การทำงานให้เสร็จ.
ช่างเทคนิคในห้องปฏิบัติการจะได้รับสารละลายที่วิเคราะห์แล้วลงในขวดวัดปริมาตร ปรับปริมาตรตามเครื่องหมายด้วยน้ำกลั่น และผสมให้เข้ากัน ส่วนของสารละลายที่วิเคราะห์แล้วจะถูกใส่ลงในขวดทรงกรวยโดยใช้ปิเปต เติมอินดิเคเตอร์ 1-2 หยด (ฟีนอล์ฟทาลีนหรือเมทิลออเรนจ์) และไตเตรทด้วยสารละลาย HCl มาตรฐานจนกว่าสีของอินดิเคเตอร์จะเปลี่ยน
การไตเตรทด้วยตัวบ่งชี้แต่ละตัวจะทำซ้ำอย่างน้อย 3 ครั้งจนกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ จากผลลัพธ์ที่ได้รับ มวลของ K2 CO3 ในสารละลายที่วิเคราะห์ g จะถูกคำนวณ
งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 5 | |||||
การหาปริมาณ H 3 P O4 | |||||
วัตถุประสงค์ของงานคือเพื่อหามวลของ H3 PO4 ในสารละลาย g | |||||
สาระสำคัญของการทำงาน H3 PO4 เป็นกรดไทรบาซิกที่มี |
|||||
ค่าคงที่ | ความเป็นกรด: | กา1 = 7.1 10–3; | กา2 = 6.2 10–8; |
||
กา,3 = 5.0 10–13. เนื่องจากค่า Ka.3 | < 10–7 и отношение Ка,1 /Ка,2 | ||||
105 จากนั้นมีการกระโดดสองครั้งบนกราฟการไทเทรต H3 PO4 |
|||||
การไตเตรท (รูปที่ 4.4) | |||||
Na3PO4 | |||||
Na2HPO4 | |||||
NaH2PO4 | |||||
ส้ม | |||||
H3PO4 | |||||
วี มล | |||||
ข้าว. 4.4. กราฟการไทเทรต 0.1 n สารละลาย H3 PO4 | |||||
0.1 น. สารละลาย NaOH |
การกระโดดครั้งแรกสอดคล้องกับการไตเตรทของกรดในระยะที่ 1
H3 PO4 + NaOH = NaH2 PO4 + H2 O
การกระโดดครั้งที่สองสอดคล้องกับการไตเตรทของ H3 PO4 ในขั้นที่ 2 H3 PO4 + 2NaOH = Na2 HPO4 + 2H2 O
วันที่ 1 สอดคล้องกับ pH = 4.5 ภูมิภาคนี้มีช่วงการเปลี่ยนผ่านของเมทิลสีส้ม (ΔpH = 3.1–4.4)
วันที่ 2 สอดคล้องกับ pH = 9.2 ในภูมิภาคนี้มีช่วงการเปลี่ยนสีของฟีนอล์ฟทาลีน (ΔрН = 8–10)
ดังนั้น เมทิลออเรนจ์ H3 PO4 จึงถูกไตเตรทด้วยอัลคาไลเป็นกรดโมโนเบซิก และฟีนอลธาทาลีนเป็นกรดไดบาซิก ค่าความเท่าเทียมกันของ H3 PO4 เมื่อไตเตรทด้วยเมทิลออเรนจ์คือ 1 และกับฟีนอล์ฟทาลีน –1 2
ช้อนส้อมและจาน: ขวดปริมาตร; ปิเปต; บิวเรต; ขวดไตเตรททรงกรวย
รีเอเจนต์: สารละลาย NaOH มาตรฐาน, อินดิเคเตอร์ – ฟีนอล์ฟทาลีนและเมทิลออเรนจ์
การทำงานให้เสร็จ.
ช่างเทคนิคในห้องปฏิบัติการจะได้รับสารละลายที่วิเคราะห์แล้วลงในขวดวัดปริมาตร ใช้น้ำกลั่นเพื่อเพิ่มปริมาตรของสารละลายให้ถึงจุดที่ต้องการและผสมให้เข้ากัน ล้างและเติมบิวเรตด้วยอัลคาไล ปิเปต ส่วนแบ่งของสารละลายที่วิเคราะห์แล้วจากขวดวัดปริมาตร และถ่ายโอนไปยังขวดทรงกรวยเพื่อไตเตรท เติมอินดิเคเตอร์ 1-2 หยด (เมทิลออเรนจ์หรือฟีนอล์ฟทาลีน) แล้วไทเทรตด้วยสารละลายอัลคาไลมาตรฐานจนกระทั่งสีเปลี่ยนไป
การไตเตรทด้วยตัวบ่งชี้แต่ละตัวจะดำเนินการอย่างน้อย 3 ครั้งจนกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกัน จากผลลัพธ์ที่ได้รับ มวลของ H3 PO4 ในสารละลายที่วิเคราะห์ g จะถูกคำนวณ
งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 6 การหาปริมาณเกลือแอมโมเนียมโดยการไทเทรตย้อนกลับ
วัตถุประสงค์ของงานคือเพื่อหามวลของแอมโมเนียมคลอไรด์ในสารละลายที่วิเคราะห์โดยใช้วิธีการไตเตรทแบบย้อนกลับ g
สาระสำคัญของการทำงาน ตามทฤษฎีของ Bronsted-Lowry แอมโมเนียมไอออน NH4 + เป็นกรดอ่อนมาก (pKa = 9.24) ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะไตเตรทโดยตรง โดยส่วนใหญ่ เกลือแอมโมเนียมจะถูกกำหนดโดยการไทเทรตย้อนกลับ
การพิจารณาขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าสารละลาย NaOH มาตรฐานที่วัดได้อย่างแม่นยำแต่มีปริมาตรมากเกินไปอย่างเห็นได้ชัดถูกเติมลงในสารละลายเกลือแอมโมเนียมที่วิเคราะห์แล้ว และส่วนผสมถูกให้ความร้อนจนถึง การกำจัดที่สมบูรณ์แอมโมเนีย:
NH4 Cl + NaOH = NH3 + H2 O + NaCl
NaOH ส่วนเกินที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาจะถูกไตเตรทด้วยสารละลาย HCl มาตรฐาน โดยมีเมทิลออเรนจ์:
NaOH + HCl = NaCl + H2 O
ช้อนส้อมและจาน: ขวดปริมาตร; ปิเปต; บิวเรต; ขวดไตเตรททรงกรวย เตาไฟฟ้า.
รีเอเจนต์: สารละลาย NaOH มาตรฐาน, สารละลาย HCl มาตรฐาน, อินดิเคเตอร์ – เมทิลออเรนจ์, กระดาษบ่งชี้สากล
การทำงานให้เสร็จ.
ตัวอย่างที่วิเคราะห์ได้มาจากช่างเทคนิคในห้องปฏิบัติการในขวดวัดปริมาตร ปริมาตรของสารละลายจะถูกปรับตามเครื่องหมาย และผสมสารในขวดให้ละเอียด ส่วนลงตัวที่เท่ากันของสารละลายที่วิเคราะห์แล้วจะถูกถ่ายโอนไปยังขวดทรงกรวย 2-3 ขวด และสารละลาย NaOH มาตรฐานที่มีปริมาตรเท่ากันสองขวดจะถูกเติมลงในขวดแต่ละขวดด้วยปิเปต
สารละลายจะถูกต้มบนเตาจนแอมโมเนียถูกกำจัดออกจนหมด ความสมบูรณ์ของการถอดถูกควบคุมโดยใช้กระดาษบ่งชี้สากล เมื่อต้องการทำเช่นนี้ กระดาษที่ชุบน้ำกลั่นจะถูกนำเข้าไปในไอเหนือสารละลายที่เดือดในขวด หากกระดาษตัวบ่งชี้ไม่เปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน แสดงว่า NH3 ถูกลบออกจนหมด
ขวดจะถูกนำออกจากเตาและทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง จากนั้นไตเตรตด้วยสารละลาย HCl มาตรฐาน โดยเติมเมทิลออเรนจ์ 1-2 หยด
จากผลลัพธ์ที่ได้รับ มวลของ NH4 Cl ในสารละลายที่วิเคราะห์จะถูกคำนวณ g
4.3. การคำนวณโดยทั่วไปในการไทเทรตกรด-เบส
4.3.1. ตัวอย่างการแก้ปัญหา งานทั่วไป.
การไตเตรทโดยตรง การแก้ปัญหาทั่วไปตามผลลัพธ์ของการไทเทรตโดยตรงจะขึ้นอยู่กับการใช้กฎที่เทียบเท่า:
C (1 z X) ·V (X) =C (1 z R) ·V (R)
ตัวอย่าง. จากตัวอย่าง K2 CO3 หนัก 1.3811 กรัม เตรียมสารละลาย 200.0 มิลลิลิตร ในการไทเทรตสารละลาย 15.0 มิลลิลิตร ให้ใช้สารละลาย H2SO4 11.3 มิลลิลิตร คำนวณความเข้มข้นโมลาร์ของสารละลาย H2 SO4 และไทเทอร์ของสังกะสี T (H2 SO4 /Zn)
สารละลาย . ให้เราคำนวณความเข้มข้นของโมลที่เทียบเท่ากับสารละลาย K2 CO3 ที่เตรียมไว้โดยคำนึงถึงปัจจัยที่เท่ากันเท่ากับ 1 2:
ค (1 2 | K2 CO3 ) = | ม.(K2CO3) | |||||||||
(1 K2 CO3 )× สารละลาย V | |||||||||||
ซี (1 | K2 CO3 ) = | 0.09993 โมล/ลิตร |
|||||||||
69.107× | |||||||||||
โดยใช้กฎการเทียบเท่า เรากำหนดฟันกราม |
|||||||||||
ความเข้มข้นเทียบเท่ากับ H2 SO4 (f eq =1 | 2 ): | ||||||||||
ซี (1 ก | 2 CO3 )× V (K2 CO3 ) |
||||||||||
ค (1 2 | H2 SO4 ) = | ||||||||||
วี(H2SO4) | |||||||||||
ซี (1 | H2 SO4 ) = | 0.09993 × 15.0 | 0.1326 โมล/ลิตร |
||||||||
ดังนั้นความเข้มข้นโมลของสารละลาย H2 SO4 คือ:
C (H2 SO4) = 0.1326 1 2 = 0.06632 โมล/ลิตร
T (H2 SO4 /สังกะสี) = | ซี (1 | H2SO4) × มr(1 | สังกะสี) | 0.1326 × 32.685 |
|||||
0.004335 ก./มล.
การไตเตรทของผสม การระบุส่วนผสมของกรดหรือเบสแบบแยกกันเป็นไปได้หากค่าคงที่การแยกตัวของส่วนประกอบของส่วนผสมแตกต่างกันมากกว่า 104 เท่า ในการไทเทรตของส่วนผสมที่เป็นกรด-เบส มักใช้ตัวบ่งชี้ 2 ตัว ได้แก่ เมทิลออเรนจ์และฟีนอล์ฟทาลีน การเปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้แต่ละตัวจะสอดคล้องกับการเกิดปฏิกิริยาต่างๆ ของส่วนประกอบของของผสมกับไทแทรนต์ ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของการไตเตรทของผสมด้วยตัวบ่งชี้สองตัว ปริมาตรของไทแทรนต์ที่ใช้โต้ตอบกับส่วนประกอบแต่ละส่วนของของผสมจะถูกกำหนด
ตัวอย่าง. ใส่ส่วนผสมของกรดไฮโดรคลอริกและกรดออร์โธฟอสฟอริก 10.0 มิลลิลิตรลงในขวดวัดปริมาตรขนาด 250 มิลลิลิตร และนำสารที่อยู่ภายในมาทำเครื่องหมาย ใส่ 15.0 มิลลิลิตร (V อัล) ลงในขวดไตเตรทสองขวด
วิธีแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น ในการไทเทรตตัวอย่างแรกด้วยเมทิลออเรนจ์ ให้ใช้สารละลาย NaOH 27.4 มล. (V 1 ) ที่ความเข้มข้น 0.09678 โมล/ลิตร ในการทำให้ตัวอย่างที่สองเป็นกลางต่อหน้าฟีนอล์ฟทาลีน จะใช้สารละลาย NaOH ที่มีความเข้มข้นเท่ากัน 33.2 มล. (V 2 ) คำนวณมวลของกรดไฮโดรคลอริกและกรดออร์โธฟอสฟอริกในส่วนผสมเริ่มต้น
สารละลาย. ลองพิจารณากราฟการไทเทรตของกรดไฮโดรคลอริกและกรดออร์โธฟอสฟอริก (รูปที่ 4.5) HCl เป็นกรดแก่และมีกราฟการไทเทรตเพิ่มขึ้นอย่างมาก (ΔpH = 4–10) ในกรณีนี้สามารถใช้ตัวบ่งชี้ได้สองตัว: และเมทิลออเรนจ์
(ΔрН = 3.1–4.4) และฟีนอล์ฟทาลีน (ΔрН = 8.2–10.0)
มีการกระโดดสองครั้งในกราฟการไทเทรต H3 PO4: กราฟแรกสอดคล้องกับการไตเตรทของ H3 PO4 ถึง NaH2 PO4 สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงสีของเมทิลออเรนจ์ การกระโดดครั้งที่สองสอดคล้องกับการไตเตรทของ H3 PO4 ถึง Na2 HPO4 และตรวจพบโดยการเปลี่ยนสีของฟีนอล์ฟทาลีน
Na2HPO4 | ||||
NaH2PO4 | ||||
H3PO4 | ||||
วี (NaOH), มล |
||||
ข้าว. 4.5. กราฟการไทเทรตกรดไฮโดรคลอริก | ||||
และกรดฟอสฟอริก |
เมื่อไตเตรทส่วนผสมของกรดไฮโดรคลอริกและฟอสฟอริกโดยมีเมทิลออเรนจ์จะเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้:
HСl + NaOH = NaCl + 2H2 O | ) วี 1 | |||
H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O |
||||
และเมื่อมีฟีนอล์ฟทาลีน | ||||
HСl + NaOH = NaCl + 2H2 O | ) วี 2 | |||
H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O |
||||
เมื่อไตเตรทด้วยเมทิลออเรนจ์ สารละลาย NaOH จะถูกใช้ในการทำให้ HCl และ H3 PO4 เป็นกลางในขั้นตอนเดียว และใช้ฟีนอล์ฟทาลีนในการทำให้ HCl และ H3 PO4 เป็นกลางในสองขั้นตอน จากนั้นปริมาตรของสารละลาย NaOH ที่ใช้สำหรับการไตเตรทกรดออร์โธฟอสฟอริกในขั้นตอนเดียว:
วี = 33.2 – 27.4 = 5.8 มล.
เทียบเท่า | มากำหนดกันเถอะ | ความเข้มข้น |
|||||||
กรดฟอสฟอริกในขวดวัดปริมาตร: | |||||||||
C(NaOH)×V(NaOH) | 0.09678 × 5.8 | 0.03742 โมล/ลิตร |
|||||||
วีอัล | |||||||||
ความเข้มข้นของ H3 PO4 ในของผสมที่วิเคราะห์เริ่มต้น (10.0 มล.) |
|||||||||
0.03742 × 250.0 | 0.9355 โมล/ลิตร | ||||||||
จากหนังสืออ้างอิง เราจะหาค่าของ Mr (H3 PO4 ) = 97.9952 g/mol จากนั้นจึงวิเคราะห์มวลของ H3 PO4 ในส่วนผสมดั้งเดิมที่กำลังวิเคราะห์
ม.(H3PO4) = 0.9355 10.0 10–3 97.9952 = 0.9168 ก.
ปริมาตรของสารละลาย NaOH ที่ใช้ในการไตเตรทกรดไฮโดรคลอริกเมื่อมีเมทิลออเรนจ์
V (NaOH) = 27.4 – 5.8 = 21.6 มล.
ปริมาตรของสารละลาย NaOH ที่ใช้สำหรับการไตเตรทกรดไฮโดรคลอริกเมื่อมีฟีนอล์ฟทาลีน
V (NaOH) = 33.2 – 2 · 5.8 = 21.6 มล.
กล่าวคือค่าตัวเลขในทั้งสองกรณีตรงกัน จากนั้นเราคำนวณความเข้มข้นของ HCl ในขวดวัดปริมาตร:
C 1 (HCl) = 0.09678 × 21.6 = 0.1394 โมล/ลิตร 15.0
ดังนั้นความเข้มข้นของ HCl ในส่วนผสมเริ่มต้น (10.0 มล.) คือ:
C 2 (HCl) = 0.1394 × 250.0 = 3.4841 โมล/ลิตร 10.0
ลองคำนวณมวลของ HСl ในส่วนผสมเริ่มต้น: m (HCl) = 3.4841 · 10.0 · 10–3 · 36.461 = 1.2703 กรัม
การไตเตรทย้อนกลับ ผลลัพธ์ของการไตเตรทแบบย้อนกลับจะคำนวณตามความแตกต่างระหว่างจำนวนโมลของไทแทรนต์ที่เท่ากันที่ใช้สำหรับปฏิกิริยากับสารวิเคราะห์กับปริมาณที่เหลือของไทแทรนต์อื่นหลังปฏิกิริยา
ตัวอย่าง. ส่วนที่ชั่งน้ำหนักของตัวอย่างทางเทคนิคของ BaCO3 ที่มีน้ำหนัก 0.3197 กรัม ถูกละลายในสารละลาย 0.2000 M HCl 20.0 มิลลิลิตร หลังจากกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกอย่างสมบูรณ์ กรดส่วนเกินจะถูกไตเตรทด้วยสารละลาย 0.09705 M KOH 8.6 มิลลิลิตร หา เศษส่วนมวล(%) BaCO3 และ BaO ในตัวอย่าง
สารละลาย . มาเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น: BaCO3 + 2 HCl = BaCl2 + CO2 + H2 O
HCl + KOH = KCl + H2O
สาระสำคัญของการไทเทรตย้อนกลับสะท้อนให้เห็นในสูตรต่อไปนี้:
ν (1 2 BaCO3 ) = ν (HCl) – ν (KOH)
เมื่อคำนึงถึงเงื่อนไขของปัญหา เราจะแสดงจำนวนโมลของ BaCO3 ที่เทียบเท่ากันในรูปของปริมาณของสารตั้งต้น:
ν (1 | |||||||
2 BaCO3 ) = 0.2000 20.0 10 – 0.09705 8.6 10 | |||||||
ม.(BaCO3) = ν(1 | 2 BaCO3 ) นาย (1 | 2 BaCO3 ), | |||||
โดยที่ นาย (1 | 2 BaCO3 ) – | มวลโมลาร์เทียบเท่ากับ BaCO3 การทดแทน |
ค่าตัวเลขที่เราได้รับ:
ม.(BaCO3) = 3.165 10–3 98.67 = 0.3123 ก.
การสร้างกราฟการไทเทรตและการเลือกตัวบ่งชี้
เมื่อสร้างกราฟการไทเทรตกรด-เบส จำเป็นต้องคำนวณค่า pH ของสารละลาย 4 ประเภทในแต่ละช่วงเวลาของการไทเทรต:
1) ก่อนเริ่มการไตเตรท
2) ถึงจุดสมมูล (บริเวณของสารละลายบัฟเฟอร์)
3) ที่จุดสมดุล
4) หลังจุดสมดุล
การเลือกตัวบ่งชี้จะดำเนินการตามกฎการเลือกตัวบ่งชี้: สำหรับการไตเตรทแต่ละครั้ง เฉพาะตัวบ่งชี้เท่านั้นที่สามารถใช้ได้ ซึ่งดัชนีการไตเตรทอยู่ภายในค่า pH ที่เพิ่มขึ้นบนกราฟการไตเตรท ช่วงการเปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้จะต้องพอดีทั้งหมดหรือบางส่วนภายในค่า pH ที่เพิ่มขึ้นของกราฟการไตเตรท หากเป็นไปได้ ค่า pH ของตัวบ่งชี้ควรตรงกับค่า pH ในนั้น เช่น หรือใกล้เคียงกับค่านี้
ตัวอย่าง. สร้างกราฟการไทเทรตของ C6 H5 COOH (กรดเบนโซอิก) (C 0 = 0.20 โมล/ลิตร) ด้วยสารละลาย KOH ที่มีความเข้มข้น 0.40 โมล/ลิตร และเลือกตัวบ่งชี้
สารละลาย . กรดเบนโซอิกเป็นกรดอ่อน (pKa = 4.21) และ KOH เป็นเบสแก่ ดังนั้นในกรณีนี้ เราจะพิจารณา
การไทเทรตกรดอ่อนที่มีเบสแก่ C6 H5 COOH + KOH = C6 H5 ปรุงอาหาร + H2 O
สมมติว่าสำหรับการไตเตรทเราใช้สารละลาย C6 H5 COOH 100.00 มิลลิลิตร (V 0 ) (C 0 = 0.20 โมล/ลิตร) เมื่อใช้กฎเทียบเท่า เราจะคำนวณปริมาตรของสารละลาย KOH (V x ) ที่จำเป็นสำหรับการไทเทรตโดยสมบูรณ์
C6 H5 COOH.
100.00 · 0.20 = โวลต์ x · 0.40; โวลต์ x = 50.00 มล.
1. คำนวณ pH ของสารละลายเริ่มต้นโดยใช้สูตรคำนวณ pH ของสารละลายกรดอ่อน:
pH = 1 2 рKа –1 2 logС 0 =1 2 4.21 –1 2 log 0.20 = 2.45
2. ทุกครั้งที่ไตเตรทจนถึงจุดสมมูล จะมีส่วนผสมของบัฟเฟอร์ในสารละลายซึ่งประกอบด้วยกรดเบนโซอิกที่ไม่มีการไตเตรทและโพแทสเซียมเบนโซเอตที่ได้
ด้วยการเติมสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 50% ในปริมาณที่เท่ากัน (25.00 มล.) ค่า pH จะเท่ากัน