معايرة الأحماض والقواعد بالأمثلة
مفهوم معايرة حمض القاعدة
معايرة الحمض القاعدي هي خاصية يتم تجريبية ويتم استخدامها للحصول على مجموعة من المعلومات عن محلول يتكون من قاعدة أو حمض ، وعملية تحديد مئات من المركبات العضوية والغير عضوية تتم من خلال هذه المعايرة [1] .
حيث أتنها توقف على خصائص تلك المركبات الأساسية أو الحمضية والحمض يتم معايرته باستخدام القاعدة ، وتعاير القاعدة باستخدام الحمض وفي الغالب يحدث اكتشاف للنقطة النهائية من خلال إضافة مؤشر .
تعد معايرة الحمض القاعدي هي عملية التحليل الكمي للقواعد والأحماض عن طريق تلك العملية والقاعدة ، والحمض الذي له تركيز معروف يعمل على تحييد قاعدة أو حمض له تركيز غير معروف .
ومراقبة وملاحظة تقدم المعايرة يتم عن طريق أقطاب الأس الهيدروجيني أو المؤشرات المرئية أو كليهما معا ، وتعد نقطة تكافؤ التفاعل هي تلك النقطة التي لها المعاير الذي يعادل القاعدة أو الحمض في التحليل الغير معروف .
وعندما تعرف تركيز وحجم المعاير يكون ذلك عند نقطة التكافؤ ويتم حساب تركيز حمض أو قاعدة وذلك حسب
أنواع المعايرة
المستخدمة ، ويكون ذلك في المحلول المجهول .
شروط معايرة حمض القاعدة
معايرة حمض القاعدة لها شروط ومنها :
- القيام بتحديد تركيز القاعدة أو الحمض من خلال التحييد التام له بقاعدة أو حمض له تركيز معروف .
- معرفة نقطة التكافؤ التي يكون فيها مولات المعايرة التي تكون مساوية لتكافئ مع مولات القاعدة أو الحمض داخل العينة وتكون أصغر كمية من المعاير المطلوبة لكي يتم التفاعل مع تلك المادة التحليلية أو التحييد التام لها .
- يحدث تحليل للمحلول المجهول الذي يقوم بتحديد تركيز المحلول المجهول في المعايرة باستخدام التحليل الحجمي .
- أثناء المعايرة يتم إضافة محلول معياري معروف سواء قاعدة أو حمض .
اعداد معايرة القاعدة
للحمض القاعدي معايير هي القيام ببعض الإجراءات التجريبية والتي يتم استخدامها في عملية تحديد التركيز الغير معروف لقاعدة أو حمض من خلال تحديد ذلك بدقة عن طريق استخدام قاعدة أو حمض له تركيز معروف .
وتلك التحليل الكمي يسمح لك أن تقوم بحل التركيز المجهول وأيضا يتيح استخدام معايرة الحمض القاعدي في عملية تحديد درجة نقاء تلك المواد الكيميائية .
والمعايرة الحمضية القاعدية تشمل على المحلول الذي يوجد في الدورق على عدد من مكافئات الحمض أو القاعدة الذي يكون غير معروف ، ويتم استخدام السحاحة ليتم معايرتها لكي يتم ظهور حجم أقرب من 0.001 سم 3 .
ويتم ملئ محلول حمض قاعدة أو قلوي باستخدام تركيز معروف ، ويحدث إضافة صغيرة لزيادات من السحاحة ويكون عند نقطة النهاية للتفاعل ، وتعمل قطرة واحدة منه على تغيير لون المؤشر بصورة دائمة .
ويكون ذلك إشارة لاقتراب ظهور نقطة التكافؤ وبعد التحريك يختفي اللون الذي يقوم المؤشر بافتراضه بعد التعادل ، ويحدث تسجيل للكمية الإجمالية للقاعدة والحمض عند نقطة التكافؤ .
ويكون ذلك من قراءات السحاحة وينبغي أن يتساوى عدد مكافئات القاعدة والحمض عند نقطة التكافؤ ، ويستخدم alkimetry أو Alkalimetry للتحليل الخاص بالمعايرة القاعدية الحمضية .
لكي يتم تحديد تركيز القلوي وهي المادة الأساسية ونفس المفهوم الذي يتم تطبيقه على مادة حمضية هو قياس الحموضة أو القياس الحمضي .
ومن المواد التي تستخدم في إجراء المعايرة ماصة، سحاحة، بلاط أبيض والتي تستخدم في رؤية التغيير للون المحلول ، ومؤشر الأس الهيدروجيني الذي يتوافق علي النوع للمواد المتفاعلة.
ودورق مخروطي أو إرلنماير ومحلول معاير ويتم عن طريق محلول قياسي له تركيز معروف ومن الأمثلة الشائعة كربونات الصوديوم المائية ، والتيتراند هو يكون عن طريق محلول مجهول التركيز.
منحنى المعايرة ونقطة التكافؤ
أثناء القيام بالمعايرة تكون نقطة التكافؤ هي تلك النقطة التي يحدث عندها إضافة عدد مولات أيونات الهيدروكسيد نفسه تمام فيوجد مولات أيونات الهيدروجين ، وعند المعايرة عند إضافة القاعدة من خلال الساحة يتم قياس الحمض داخل الورق الزجاجي بدقة وكل منحني معايرة له شكل نموذجي لدي نوع المعايرة القاعدية الحمضية .
والأس الهيدروجيني لا يحدث له تغير بشكل منتظم عندما يتم إضافة الحمض وكل منحني يضم على أقسام أفقية ، فمن الممكن إضافة العديد كن القواعد بدون حدوث تغيير كبير في الرقم الهيدروجيني .
وفي كل منحني يوجد جزء فيه يكون شديد الانحدار ماعد القاعدة الضعيفة والحمض الضعيف ، حيث تقوم قطرة واحدة من القاعدة الرقم الهيدروجيني على تغيره عدة وحدات ويوجد تغيير في الرقم الهيدروجيني كبير يكون عند نقطة التكافؤ .
برغم أن ذلك لا يكون مركز على الرقم الهيدروجيني PH 7 وهذا يكون متصل مع اختيار المؤشرات لدي جميع أنواع المعايرة باستخدام التحليل الحجمي.
اختيار المؤشرات
الحمض القاعدي له مؤشرات وهي تعد المواد التي تعمل على تطور لتعكر وتغير اللون ، ويكون ذلك عند درجة حموضة ما ومكان نقطة التكافؤ يتم تحديده وقياس درجة الحموضة وهما القواعد أو الأحماض التي تكون قابلة للذوبان .
وتكون مستقرة ويحدث تغيرات قوية في اللون وفي الطبيعة هم عضوي ، حيث صدى إيزومري الإلكترون يكون مسؤول عن تلك التغير في اللون .
وتكون المؤشرات المختلفة تكون لها ثوابت تأين متنوعة ومختلفة ولهذا فيتم ظهور تغير في اللون يكون على فترات مختلفة من الرقم الهيدروجيني PH.
ويحدث تصنيف للمؤشرات الحمضية القاعدية على مجال واسع لثلاث مجموعات وهما :
- الفثالين والسلفوفثالين ومثال على ذلك الفينول فثالين.
- مؤشرات Azo ومثال على ذلك ميثيل برتقالي.
- مؤشرات ثلاثي فينيل ميثان ومثال على ذلك أخضر المالاكيت
- المؤشرات التي تكون شائعة وتستخدم في معايرة القاعدة الحمضية هما برتقال الميثيل الفينول فثالين يحدث إضافة القاعدة للحمض في جميع الحالات في الأنواع الأربعة لدي المعايرات الحمض القاعدي والرقم الهيدروجيني يتم أخذه مقابل حجم القاعدة الذي ، ويتم إضافته في عين الاعتبار والرقم الهيدروجيني نطاق يتم تغيير اللون في المؤشرات وينبغي حدوث تغير المؤشر في الجزء الرأسي لدي منحني الرقم الهيدروجيني .
مثال على المعايرة
مثال محلول تعد المشكلة هي إذابة عينة قدرها 1.2 جرام من مزيج من كربونات الصوديوم Na2CO3 مع بيكربونات الصوديوم NaHCO3 ، ويتم معايرتها باستخدام حمض الهيدروكلوريك HCL مقداره 0.5N مع إضافة الفينول فثالين [2] .
ونقطة النهاية لهذا التفاعل تكون عند 15 مل ولكن بعد إضافة برتقال الميثيل مره أخري ، فتكون نقطة النهاية الثانية للتفاعل عند 22 مل وعند حساب النسبة المئوية لكي يتم تكوين تلك الخليط تكون كالآتي :
لكي يتم تحييد Na2CO3 تماما يكون مقدار الحمض الضروري يساوي 15 + 15 = 30 مل .
يتم حساب الحجم الإجمالي المطلوب ويساوي 15 + 22 = 37 مل.
مقدار الحمض اللازم لتحييد NaHCO 3 هو (37 – 30) = 7 مل
وكل هذا يوضح نسبة تكوين Na 2 CO 3 (٪) وهو يساوي
= [(30 × 0.5 × 0.053) / 1.2] × 100 = 66.25 %
ويتم حساب النسبة المئوية بالناكو 3 عن طريق
= (7 × 0.5 × 0.042 × 100) / 1.2 = 24.50 % ناكو 3
ومن أمثلة وأنواع من القواعد والاحماض الضعيفة أو القوية :
- من أمثلة قاعدة قوية حمضية هيدروكسيد الصوديوم وحمض الهيدروكلوريك.
- قاعدة ضعيفة حمضية مثل هيدروكسيد الصوديوم وحمض الإيثانويك.
- قاعدة قوية ضعيفة الحموضة مثل الأمونيا وحمض الهيدروكلوريك.
- قاعدة ضعيفة حمض ضعيف مثل الأمونيا و Ethanoic.