• Przygotowanie mianowanego roztworu węglanu sodu.
• Oznaczenie mocy danego roztworu kwasu solnego przez miareczkowanie go wobec mianowanego roztworu węglanu sodu.

Co to jest miareczkowanie?

Jedną z ważnych metod w analizie ilościowej jest analiza wolumetryczna, powszechnie stosowana technika laboratoryjna. Jest ona używana do określenia nieznanego stężenia próbki poprzez pomiar jej objętości. Proces ten nazywany jest również miareczkowaniem. W miareczkowaniu roztwór o nieznanym stężeniu reaguje z roztworem o znanym stężeniu. Roztwór pobrany do biurety nazywany jest titrantem, a roztwór pobrany do kolby stożkowej nazywany jest analitem.

Co oznacza punkt końcowy miareczkowania?

Punkt końcowy miareczkowania to punkt, w którym reakcja pomiędzy titrantem a analitem zostaje zakończona. Na ogół punkt końcowy miareczkowania wyznacza się za pomocą wskaźników.

Co to jest roztwór mianowany?

Roztwór o znanym stężeniu nazywany jest roztworem mianowanym. Roztwór mianowany może być przygotowany przez rozpuszczenie znanej ilości substancji w określonej objętości rozpuszczalnika. Substancję używaną do przygotowania roztworu wzorcowego można podzielić na dwa rodzaje.

Pierwotny wzorzec

Pierwotny wzorzec ma następujące cechy.

• Jest wysoce czysty i tanio dostępny.
• Jest wysoce rozpuszczalny w wodzie.
• Nie jest delikatesowy ani higroskopijny.
• Jest wysoce stabilny.

Kwas oksalowy, sól Mohra, dichromian potasu to niektóre przykłady wzorców pierwotnych.

Wzorzec drugorzędowy

Substancje, których roztworów wzorcowych nie można przygotować bezpośrednio, nazywamy wzorcami drugorzędowymi.

Niektóre przykłady to wodorotlenek sodu i nadmanganian potasu.

Jak wyrażamy stężenie roztworu?

Stężenie roztworu można wyrazić w następujący sposób.

Normalność: Definiuje się ją jako liczbę równoważników gramowych solutu rozpuszczonego w jednym litrze roztworu. Oznaczana jest literą „N”.

Molarność: Definiuje się ją jako liczbę moli gramowych solutu rozpuszczonego w jednym litrze roztworu. Oznaczana jest literą „M”.

Molalność: Definiuje się ją jako liczbę moli solutu rozpuszczonego w 1Kg rozpuszczalnika. Oznaczana jest literą „m”.

Co oznacza miareczkowanie kwasowo-zasadowe?

Miareczkowanie można podzielić na różne typy w zależności od reakcji chemicznych zachodzących podczas miareczkowania. Jednym z powszechnie znanych miareczkowań jest miareczkowanie kwasowo-zasadowe. Jest to metoda stosowana do określania mocy kwasu lub zasady i ten typ miareczkowania opiera się na reakcji zobojętniania. W tej reakcji kwasy i zasady reagują tworząc sól i wodę.

Co to jest wskaźnik?

Wskaźnik jest substancją chemiczną, która ulega zmianie barwy w punkcie końcowym. Punkt końcowy miareczkowania kwasowo-zasadowego może być określony przy użyciu wskaźników kwasowo-zasadowych. Wskaźniki kwasowo-zasadowe są albo słabymi kwasami organicznymi, albo słabymi zasadami organicznymi. Zmiana barwy wskaźnika zależy od pH medium. Forma niezjonizowana wskaźnika ma jedną barwę, ale jego forma zjonizowana ma inną barwę.

Na przykład rozważmy wskaźnik fenoloftaleinę, której jonizacja może być zapisana jako,

Kilka popularnych przykładów wskaźników kwasowo-zasadowych

Wskaźniki	Zakres pH	Kwas	Zasada
Fenoloftaleina	8.0 – 10.0	Bezbarwny	Różowy
Pomarańcza metylowa	3.1 – 4.4	Czerwony	Pomarańczowy
Czerwień metylowa	4.4 – 6.2	Czerwony	Żółty
Czerwień fenolowa	6,4 – 8,0	Żółty	Czerwony
Błękit tymolowy	1,2 – 2.8	Red	Yellow
Thymol Blue	8.0 – 9.6	Yellow	Blue
Methyl Yellow	2.9 – 4.0	Czerwony	Żółty

Jakie są różne typy miareczkowania kwasowo-zasadowego?

Miareczkowanie kwasowo-zasadowe można podzielić na następujące typy.

1. Miareczkowanie mocnym kwasem i mocną zasadą:W tym typie mocny kwas jest miareczkowany w stosunku do mocnej zasady. Zarówno kwas jak i zasada mają jednakową siłę, więc w punkcie końcowym pH będzie neutralne. Wskaźnikami są fenoloftaleina i oranż metylowy.
   • Przykład: Miareczkowanie HCl Vs NaOH
2. Miareczkowanie mocny kwas – słaba zasada: W tym typie, silny kwas reaguje ze słabą zasadą, tworząc roztwór kwaśny. Tak więc pH roztworu wynosi <7. Pomarańcz metylowy jest wskaźnikiem używanym do określenia punktu końcowego.
   • Przykład: Miareczkowanie HCl Vs NH4OH
3. Miareczkowanie mocna zasada – słaby kwas: Tutaj silna zasada reaguje ze słabym kwasem, tworząc roztwór zasadowy. Tak więc pH roztworu wynosi >7. W tym typie fenoloftaleina jest odpowiednim wskaźnikiem do określenia punktu końcowego.
   • Przykład: Titration of CH3COOH Vs NaOH
4. Miareczkowanie słaby kwas – słaba zasada: Ten typ miareczkowania nie jest zbyt praktyczny. Tutaj zarówno kwas jak i zasada są bardzo słabe, więc nie jonizują się całkowicie. Tak więc, trudno jest określić zakres pH wokół punktu końcowego i trudno jest wybrać odpowiedni wskaźnik dla tego typu miareczkowania.
   • Przykład: Titration of CH3COOH Vs NH4OH

Jak określamy moc danego kwasu lub zasady?

Określanie mocy opiera się na Prawie Równoważników. Zgodnie z tym prawem liczba równoważników miareczkowanej substancji jest równa liczbie równoważników użytego titranta.

Rozważmy miareczkowanie kwasowo-zasadowe. V1 cm3 jest to ilość roztworu kwasu o normalności N1 potrzebna do zobojętnienia V2 cm3 zasady o normalności N2.

Wiemy, że 1000 cm3 roztworu kwasu 1N zawiera kwas = 1 równoważnik gramowy

V1 cm3 roztworu kwasu 1N zawiera kwas= V1/1000 równoważników gramowych

Więc liczba równoważników gramowych kwasu w V1 cm3 roztworu kwasu N1 wynosi;

Podobnie, liczba gramów równoważników zasady w V2 cm3 roztworu zasadowego N2 wynosi;

Zgodnie z prawem równoważników, w punkcie końcowym,

i.e,

Równanie to nazywamy równaniem normalności.

Podobnie równanie molowości można zapisać jako,

Tutaj określamy moc HCl miareczkując go w stosunku do mianowanego roztworu węglanu sodu i reagują one tworząc NaCl, CO2 i wodę. Reakcja chemiczna może być przedstawiona jako;

Tutaj 1 mol węglanu sodu reaguje z 2 molami HCl. Zatem zgodnie z równaniem molarności,

Wyniki nauczania

1. Uczeń rozumie pojęcia: szacowanie ilościowe, miareczkowanie kwasowo-zasadowe, punkt końcowy, roztwory mianowane, molarność, molalność, normalność i wskaźniki..
2. Uczeń potrafi obliczyć moc danego kwasu lub zasady stosując równania molarności lub normalności.
3. Studenci nabywają umiejętność przygotowania roztworu wzorcowego i wyznaczenia punktu końcowego.
4. Studenci nabywają umiejętność doboru wskaźników w zależności od charakteru roztworu.
5. Studenci znają aparaturę stosowaną do miareczkowania.
6. Studenci nabywają umiejętność wykonania miareczkowania z użyciem węglanu sodu i kwasu solnego w rzeczywistym laboratorium po zwizualizowaniu poszczególnych etapów.

.