Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ...

10
Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 1 Π Π Ρ Ρ Τ Τ Ο Ο Λ Λ Υ Υ Τ Τ Ι Ι Κ Κ Ο Ο Ι Ι Ε Ε Ι Ι Κ Κ Τ Τ Ε Ε Σ Σ Πρωτολυτικοί δείκτες ονοµάζονται οι ενώσεις που έχουν την ιδιότητα να µεταβάλλουν το χρώµα τους µέσα σε καθορισµένα όρια του pH ενός διαλύµατος. Είναι συνήθως ασθενή οργανικά οξέα (του τύπου Η∆) ή ασθενείς οργανικές βάσεις πολύπλοκης δοµής, των οποίων τα µη ιοντισµένα µόρια έχουν διαφορετικό χρώµα από τα αντίστοιχα ιόντα (ανιόντα για τα οξέα- δείκτες και κατιόντα για τις βάσεις-δείκτες) κατά τη διάλυση τους σε νερό. Η ιδιότητα αυτή των δεικτών οφείλεται στο γεγονός ότι από τις δυο συζυγείς µορφές (Η∆ και ∆ - ) είτε: α) µόνο η µια µορφή απορροφά στο ορατό φάσµα, είτε, β) απορροφούν και οι δύο µορφές, σε διαφορετικές περιοχές του ορατού φάσµατος. Σηµείωση : Όταν τα µόρια ή τα ιόντα του δείκτη απορροφούν ακτινοβολία σε ορισµένη περιοχή του ορατού φάσµατος, εµείς βλέπουµε το συµπληρωµατικό χρώµα της απορροφούµενης ακτινοβολίας. Έστω ένα οξύ-δείκτης Η∆, το οποίο ιοντίζεται και αποκαθίσταται ισορροπία της µορφής : Η∆ + Η 2 Ο Η 3 Ο + + - (χρώµα 1) (χρώµα 2) Η σταθερά της ισορροπίας είναι: Κ α(Η∆) = ] [H∆ ] ].[∆ O [H3 + Σε όξινο περιβάλλον (π.χ. διάλυµα οξέος άρα µεγάλη συγκέντρωση Η 3 Ο + ) η ισορροπία είναι µετατοπισµένη προς τα αριστερά και επικρατεί το χρώµα 1 των µη ιοντισµένων µορίων Η∆ του δείκτη. Σε βασικό περιβάλλον (π.χ. διάλυµα βάσης άρα µεγάλη συγκέντρωση ΟΗ - κατά συνέπεια µικρή συγκέντρωση Η 3 Ο + ) η ισορροπία είναι µετατοπισµένη προς τα δεξιά και επικρατεί το χρώµα 2 των ανιόντων - του δείκτη. Παρατήρηση Γενικά το χρώµα του δείκτη καθορίζεται από την τιµή του λόγου ] [∆ Η∆] [ - η οποία καθορίζεται από το pH του διαλύµατος. Για να επικρατήσει το χρώµα της µιας από τις δυο µορφές του δείκτη θα πρέπει η συγκέντρωση της να είναι δεκαπλάσια, ή, µεγαλύτερη από τη συγκέντρωση της άλλης

Transcript of Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ...

Page 1: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 1

ΠΠΠΡΡΡΩΩΩΤΤΤΟΟΟΛΛΛΥΥΥΤΤΤΙΙΙΚΚΚΟΟΟΙΙΙ ∆∆∆ΕΕΕΙΙΙΚΚΚΤΤΤΕΕΕΣΣΣ

Πρωτολυτικοί δείκτες ονοµάζονται οι ενώσεις που έχουν την ιδιότητα να

µεταβάλλουν το χρώµα τους µέσα σε καθορισµένα όρια του pH ενός

διαλύµατος. Είναι συνήθως ασθενή οργανικά οξέα (του τύπου Η∆) ή

ασθενείς οργανικές βάσεις πολύπλοκης δοµής, των οποίων τα µη ιοντισµένα

µόρια έχουν διαφορετικό χρώµα από τα αντίστοιχα ιόντα (ανιόντα για τα οξέα-

δείκτες και κατιόντα για τις βάσεις-δείκτες) κατά τη διάλυση τους σε νερό. Η

ιδιότητα αυτή των δεικτών οφείλεται στο γεγονός ότι από τις δυο συζυγείς

µορφές (Η∆ και ∆-) είτε:

α) µόνο η µια µορφή απορροφά στο ορατό φάσµα, είτε,

β) απορροφούν και οι δύο µορφές, σε διαφορετικές περιοχές του ορατού

φάσµατος.

Σηµείωση: Όταν τα µόρια ή τα ιόντα του δείκτη απορροφούν ακτινοβολία σε ορισµένη

περιοχή του ορατού φάσµατος, εµείς βλέπουµε το συµπληρωµατικό χρώµα της

απορροφούµενης ακτινοβολίας.

Έστω ένα οξύ-δείκτης Η∆, το οποίο ιοντίζεται και αποκαθίσταται ισορροπία της

µορφής :

Η∆ + Η2Ο Η3Ο+ + ∆-

(χρώµα 1) (χρώµα 2)

Η σταθερά της ισορροπίας είναι: Κα(Η∆) = ] [H∆

]].[∆O[H3−+

• Σε όξινο περιβάλλον (π.χ. διάλυµα οξέος άρα µεγάλη συγκέντρωση Η3Ο+)

η ισορροπία είναι µετατοπισµένη προς τα αριστερά και επικρατεί το χρώµα

1 των µη ιοντισµένων µορίων Η∆ του δείκτη.

• Σε βασικό περιβάλλον (π.χ. διάλυµα βάσης άρα µεγάλη συγκέντρωση ΟΗ-

κατά συνέπεια µικρή συγκέντρωση Η3Ο+) η ισορροπία είναι µετατοπισµένη

προς τα δεξιά και επικρατεί το χρώµα 2 των ανιόντων ∆- του δείκτη.

Παρατήρηση

Γενικά το χρώµα του δείκτη καθορίζεται από την τιµή του λόγου ][∆

Η∆][-

η

οποία καθορίζεται από το pH του διαλύµατος. Για να επικρατήσει το

χρώµα της µιας από τις δυο µορφές του δείκτη θα πρέπει η συγκέντρωση

της να είναι δεκαπλάσια, ή, µεγαλύτερη από τη συγκέντρωση της άλλης

Page 2: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 2

µορφής, άρα ο λόγος θα πρέπει να έχει τιµές ][∆

Η∆][-

≥ 10 και ][∆

Η∆][-

≤ 0,1.

Συνοπτικά :

Αν ][∆

Η∆][-≥ 10, επικρατεί το χρώµα των µη ιοντισµένων µορίων Η∆

Αν ][∆

Η∆][-≤

10

1, επικρατεί το χρώµα των ιόντων ∆-

ΠΠΠεεερρριιιοοοχχχήήή pppHHH αααλλλλλλαααγγγήήήςςς χχχρρρώώώµµµααατττοοοςςς δδδεεείίίκκκτττηηη

pKα(Η∆)-1 pKα(Η∆) pKα(Η∆)+1

Χρώµα Η∆ Ανάµιξη χρωµάτων Η∆ και ∆-

(Βαθµιαία µεταβολή χρώµατος) Χρώµα ∆-

Απόδειξη

Έστω ένα οξύ-δείκτης Η∆, το οποίο ιοντίζεται και αποκαθίσταται ισορροπία

της µορφής :

Η∆ + Η2Ο Η3Ο+ + ∆-

(χρώµα 1) (χρώµα 2)

Κα(Η∆) = ] [H∆

]].[∆O[H3−+

⇒ ][∆

Η∆][-

= 3

α(Η∆)

[H O ]

K

+

• ][∆

Η∆][-

≥ 10 ⇔ 3

α(Η∆)

[H O ]

K

+

≥ 10 ⇔ [Η3Ο+] ≥ 10.Κα(Η∆) ⇔

-log[Η3Ο+] ≤ -log(10.Κα(Η∆)) ⇔ pH ≤ -log10 - logKα(Η∆) ⇔ pH ≤ pKα(Η∆) -1,

δηλ. όταν ][∆

Η∆][-≥ 10 άρα και όταν pH ≤ pKα(Η∆) -1 επικρατεί το χρώµα των

αδιαστάτων µορίων Η∆ του δείκτη (χρώµα 1).

• ][∆

Η∆][-≤

10

1 ⇔ 3

α(Η∆)

[H O ]

K

+

≤ 10-1 ⇔ [Η3Ο

+] ≤ 10-1.Κα(Η∆) ) ⇔

-log[Η3Ο+] ≥ -log(10-1.Κα(Η∆)) ⇔ pH ≥ -log10-1 -logKα(Η∆) ⇔ pH≥pKα(Η∆)+1,

Page 3: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 3

δηλ. όταν ][∆

Η∆][-≤

10

1 άρα και όταν pH ≥ pKα(Η∆) + 1 επικρατεί το χρώµα

των ιόντων ∆- του δείκτη (χρώµα 2).

Παρατήρηση

Ο κάθε δείκτης έχει διαφορετική περιοχή αλλαγής χρώµατος η οποία

εξαρτάται από τη Κα(Η∆) του δείκτη. Επίσης ένας δείκτης µπορεί να

προσδιορίσει µια περιοχή pH και όχι να χαρακτηρίσει ένα διάλυµα σαν

όξινο ή βασικό. Αυτό διότι το χρώµα της όξινης µορφής που εµφανίζεται

σε pH ≤ pKα(Η∆)-1 είναι δυνατό να εµφανιστεί και σε βασικό διάλυµα π.χ. η

φαινολοφθαλεïνη µε pKα = 9,5 είναι άχρωµη

Page 4: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 4

ΟΟΟΓΓΓΚΚΚΟΟΟΜΜΜΕΕΕΤΤΤΡΡΡΗΗΗΣΣΣΗΗΗ

• Ογκοµέτρηση είναι ένας τρόπος ποσοτικού προσδιορισµού µιας ένωσης

που στηρίζεται στη µέτρηση του ελάχιστου όγκου ενός διαλύµατος

γνωστής συγκέντρωσης µιας άλλης ένωσης (πρότυπο διάλυµα), που

απαιτείται για να αντιδράσει πλήρως µε την αρχική ένωση.

Παρουσίαση ογκοµέτρησης διαλύµατος οξέος (άγνωστο) µε πρότυπο διαλύµατος βάσης (NaOH)

• Ισοδύναµο σηµείο είναι εκείνο το σηµείο (τιµή pH) της διαδικασίας της

ογκοµέτρησης στο οποίο έχουν αντιδράσει πλήρως (στοιχειοµετρικά) το

πρότυπο διάλυµα µε την ένωση που ογκοµετρείται. Ο εντοπισµός του

ισοδύναµου σηµείου πραγµατοποιείται µε τη χρήση ενός δείκτη ο οποίος

στην περιοχή pH του ισοδύναµου σηµείου υφίσταται απότοµη αλλαγή

χρώµατος. Στο σηµείο αυτό πρέπει να τονιστεί ότι το ισοδύναµο σηµείο

προσδιορίζεται θεωρητικά από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης.

• Τελικό σηµείο είναι εκείνο το σηµείο (τιµή pH) της διαδικασίας της

ογκοµέτρησης στο οποίο παρατηρείται η απότοµη αλλαγή χρώµατος του

δείκτη, οπότε και σταµατάει η προσθήκη του πρότυπου διαλύµατος. Το

τελικό σηµείο αποτελεί πειραµατικό δεδοµένο.

Παρατήρηση

Σφάλµα ογκοµέτρησης είναι η διαφορά µεταξύ του τελικού και του

ισοδύναµου σηµείου. Όσο µικρότερη είναι η διαφορά αυτή τόσο πιο

ακριβής είναι η ογκοµέτρηση.

Page 5: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 5

• Οξυµετρία είναι η περίπτωση της ογκοµέτρησης στην οποία προσδιορίζεται

η άγνωστη συγκέντρωση διαλύµατος µιας βάσης µε τον υπολογισµό του

όγκου πρότυπου διαλύµατος ενός οξέος, ο οποίος απαιτείται για την πλήρη

εξουδετέρωση του διαλύµατος της βάσης.

• Αλκαλιµετρία είναι η περίπτωση της ογκοµέτρησης στην οποία

προσδιορίζεται η άγνωστη συγκέντρωση διαλύµατος ενός οξέος µε τον

υπολογισµό του όγκου πρότυπου διαλύµατος µιας βάσης, ο οποίος

απαιτείται για την πλήρη εξουδετέρωση του διαλύµατος του οξέος.

Παρατήρηση

Ουσιαστικά και οι δύο περιπτώσεις είναι ογκοµετρήσεις εξουδετέρωσης

και στηρίζονται στην αντίδραση :

Η3Ο+

(aq) + OH-(aq) → 2H2O(l)

• Καµπύλη ογκοµέτρησης είναι η γραφική παράσταση της τιµής του pH

του διαλύµατος που ογκοµετρείται σε συνάρτηση µε τον όγκο του

πρότυπου διαλύµατος.

111... ΟΟΟγγγκκκοοοµµµέέέτττρρρηηησσσηηη ιιισσσχχχυυυρρροοούύύ οοοξξξέέέοοοςςς µµµεεε ιιισσσχχχυυυρρρήήή βββάάάσσσηηη

Έστω ότι θέλουµε να προσδιορίσουµε την άγνωστη συγκέντρωση ενός

διαλύµατος ισχυρού οξέος (HCl συγκέντρωσης CM, VHCl=25 ml) µε

πρότυπο διάλυµα βάσης (NaOH 0,1M).

Η ογκοµέτρηση αυτή είναι µια περίπτωση αλκαλιµετρίας.

Στο σχήµα που ακολουθεί δίνεται η καµπύλη ογκοµέτρησης και οι

αντίστοιχες µετρήσεις.

Καµπύλη ογκοµέτρησης ισχυρού οξέος (HCl) µε πρότυπο διάλυµα ισχυρής βάσης (NaOH)

Page 6: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 6

Η αντίδραση εξουδετέρωσης που πραγµατοποιείται είναι:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(ℓ)

Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης στο ισοδύναµο σηµείο έχουµε πλήρη

εξουδετέρωση, οπότε έχουµε:

nHCl = nNaOH ⇒ CHCl.VHCl = CNaOH

.VNaOH ⇒ CHCl.0,025 = 0,1.0,025 ⇒

CHCl = 0,1M

Παρατηρήσεις

1. Το αρχικό διάλυµα HCl έχει C=0,1M. Το HCl είναι ισχυρό οξύ,

οπότε το pH του διαλύµατος καθορίζεται από τον πλήρη ιοντισµό

του HCl και είναι pH = 1.

2. Πριν από το ισοδύναµο σηµείο (VNaOH<25ml) το HCl έχει

εξουδετερωθεί µερικώς, οπότε στο τελικό διάλυµα υπάρχουν HCl

που δεν αντέδρασε και NaCl που παράγεται από την αντίδραση.

Τα ιόντα που προκύπτουν από τη διάσταση του άλατος, (Na+ και

Cl–), δεν αντιδρούν µε το Η2Ο, οπότε το pH του τελικού

διαλύµατος καθορίζεται από τον πλήρη ιοντισµό του HCl.

Εποµένως το τελικό διάλυµα είναι όξινο (σε θ=25°C έχει

pH<7).

3. Στο ισοδύναµο σηµείο (VNaOH=25ml) το HCl έχει εξουδετερωθεί

πλήρως, οπότε στο τελικό διάλυµα υπάρχει µόνο NaCl που

παράγεται από την αντίδραση. Τα ιόντα που προκύπτουν από τη

διάσταση του άλατος, Na+, Cl–, δεν αντιδρούν µε το Η2Ο, οπότε

το τελικό διάλυµα είναι ουδέτερο (σε θ=25°C έχει pH=7).

4. Μετά από το ισοδύναµο σηµείο (VNaOH>25ml) στο τελικό

διάλυµα υπάρχουν NaOH που δεν αντέδρασε και NaCl που

παράγεται από την αντίδραση. Τα ιόντα που προκύπτουν από τη

διάσταση του άλατος, Na+, Cl–, δεν υδρολύονται, οπότε το pH του

τελικού διαλύµατος καθορίζεται από την πλήρη διάσταση του

NaOH. Εποµένως το τελικό διάλυµα είναι βασικό (σε θ=25°C

έχει pH>7).

5. Κατάλληλος δείκτης για την ογκοµέτρηση αυτή είναι η

φαινολοφθαλεΐνη και το πράσινο της βρωµοκρεζόλης γιατί η

περιοχή pH αλλαγής χρώµατος των δεικτών βρίσκεται, στο

κατακόρυφο τµήµα της καµπύλης ογκοµέτρησης.

Page 7: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 7

222... ΟΟΟγγγκκκοοοµµµέέέτττρρρηηησσσηηη ααασσσθθθεεενννοοούύύςςς οοοξξξέέέοοοςςς µµµεεε ιιισσσχχχυυυρρρήήή βββάάάσσσηηη

Έστω ότι θέλουµε να προσδιορίσουµε την άγνωστη συγκέντρωση ενός

διαλύµατος ασθενούς οξέος (CH3COOH συγκέντρωσης CM,

VCH3COOH=25ml) µε πρότυπο διάλυµα βάσης (NaOH 0,1M).

Η ογκοµέτρηση αυτή είναι µια περίπτωση αλκαλιµετρίας.

Στο σχήµα που ακολουθεί δίνεται η καµπύλη ογκοµέτρησης και οι

αντίστοιχες µετρήσεις.

Καµπύλη ογκοµέτρησης ασθενούς οξέος (CH3COOH) µε πρότυπο διάλυµα ισχυρής βάσης (NaOH)

Η αντίδραση εξουδετέρωσης που πραγµατοποιείται είναι:

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l)

Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης στο ισοδύναµο σηµείο έχουµε πλήρη

εξουδετέρωση, οπότε έχουµε:

nCH3COOH = nNaOH ⇒ CCH3COOH.VCH3COOH = CNaOH

.VNaOH ⇒

CCH3COOH.0,025 = 0,1.0,025 ⇒ CCH3COOH = 0,1M

Παρατηρήσεις

1. Το αρχικό διάλυµα CH3COOH έχει C=0,1M. Το CH3COOH είναι

ασθενές οξύ, οπότε το pH του διαλύµατος καθορίζεται από τον

µερικό ιοντισµό του CH3COOH και είναι pH = 2,92.

2. Πριν από το ισοδύναµο σηµείο (VNaOH<25ml) το CH3COOH

έχει εξουδετερωθεί µερικώς, οπότε στο τελικό διάλυµα υπάρχουν

Page 8: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 8

το CH3COOH που δεν αντέδρασε και το CH3COONa που παράγεται

από την αντίδραση, εποµένως έχουµε ρυθµιστικό διάλυµα.

Το pH του τελικού διαλύµατος θα βρίσκεται στο διάστηµα

3<pH<8,78 (θ=25°C).

3. Στο ισοδύναµο σηµείο (VNaOH=25ml) το CH3COOH έχει

εξουδετερωθεί πλήρως, οπότε στο τελικό διάλυµα υπάρχει µόνο

το CH3COONa που παράγεται από την αντίδραση. Από τα ιόντα

που προκύπτουν από τη διάσταση του άλατος, (Na+ και CH3COO–

), αντιδρούν µε το Η2Ο µόνο τα CH3COO– που δίνουν OH–, οπότε

το τελικό διάλυµα είναι βασικό και έχει pH = 8,78

(θ=25°C).

4. Μετά από το ισοδύναµο σηµείο (VNaOH>25ml) στο τελικό

διάλυµα υπάρχουν το NaOH που δεν αντέδρασε και το CH3COONa

που παράγεται από την αντίδραση. Από τα ιόντα που προκύπτουν

από τη διάσταση του άλατος, (Na+, CH3COO–), αντιδρούν µε το

Η2Ο µόνο τα CH3COO– που δίνουν OH–. Επειδή όµως υπάρχουν

και OH– που προκύπτουν από τη πλήρη διάσταση του NaOH

(ισχυρός ηλεκτρολύτης) το τελικό pH του διαλύµατος

καθορίζεται από το NaOH (Ε.Κ.Ι.), οπότε το τελικό διάλυµα

είναι βασικό (πιο βασικό από την παρατήρηση 3) και έχει

pH>8,78 (θ=25°C).

5. Κατάλληλος δείκτης για την ογκοµέτρηση αυτή είναι η

φαινολοφθαλεΐνη γιατί η περιοχή pH αλλαγής χρώµατος του

δείκτη βρίσκεται, στο κατακόρυφο τµήµα της καµπύλης

ογκοµέτρησης. Αντίθετα, ο δείκτης πράσινο της βρωµοκρεζόλης

κρίνεται ακατάλληλος, καθώς η περιοχή pH αλλαγής χρώµατος

του δείκτη δεν περιλαµβάνει το ισοδύναµο σηµείο και ούτε

βρίσκεται στο κατακόρυφο τµήµα της καµπύλης ογκοµέτρησης.

6. Στο µέσο της ογκοµέτρησης ασθενούς οξέος µε πρότυπο

διάλυµα ισχυρής βάσης ισχύει ότι pH=pKa.

333... ΟΟΟγγγκκκοοοµµµέέέτττρρρηηησσσηηη ααασσσθθθεεενννοοούύύςςς βββάάάσσσηηηςςς µµµεεε ιιισσσχχχυυυρρρόόό οοοξξξύύύ

Έστω ότι θέλουµε να προσδιορίσουµε την άγνωστη συγκέντρωση ενός

διαλύµατος ασθενούς βάσης (NH3 συγκέντρωσης CM, VΝH3=25 ml) µε

πρότυπο διάλυµα οξέος (HCl 0,1M).

Η ογκοµέτρηση αυτή είναι µια περίπτωση οξυµετρίας.

Page 9: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 9

Στο σχήµα που ακολουθεί δίνεται η καµπύλη ογκοµέτρησης και οι

αντίστοιχες µετρήσεις.

Καµπύλη ογκοµέτρησης ασθενούς βάσης (NH3) µε πρότυπο διάλυµα ισχυρού οξέος (HCl)

Η αντίδραση εξουδετέρωσης που πραγµατοποιείται είναι:

NH3(aq) + HCl(aq) → NH4Cl(aq)

Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης στο ισοδύναµο σηµείο έχουµε πλήρη

εξουδετέρωση, οπότε έχουµε:

nNH3 = nHCl ⇒ C NH3

.V NH3 = CHCl.VHCl ⇒ C NH3

.0,025 = 0,1.0,025 ⇒

C NH3 = 0,1M

Παρατηρήσεις

1. Το αρχικό διάλυµα NH3 έχει C=0,1M. Η NH3 είναι ασθενής βάση,

οπότε το pH του διαλύµατος καθορίζεται από τον µερικό ιοντισµό

της NH3 και είναι pH = 11,13.

2. Πριν από το ισοδύναµο σηµείο (VHCl<25ml) η NH3 έχει

εξουδετερωθεί µερικώς, οπότε στο τελικό διάλυµα υπάρχουν η

NH3 που δεν αντέδρασε και το NH4Cl που παράγεται από την

αντίδραση, εποµένως έχουµε ρυθµιστικό διάλυµα. Το pH του

τελικού διαλύµατος θα βρίσκεται στο διάστηµα

5,28 < pH < 11,13 (θ=25°C).

Page 10: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤIKH-ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗsymbolo-edu.gr/data/documents/G-LUKEIOU-ThETIKH-DEIKTES-OGK… · Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία

Φροντιστήριο Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ Χηµεία Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

Επιµέλεια: Νίκος Μακρολειβαδίτης 10

3. Στο ισοδύναµο σηµείο (VHCl=25ml) η NH3 έχει εξουδετερωθεί

πλήρως, οπότε στο τελικό διάλυµα υπάρχει µόνο το NH4Cl που

παράγεται από την αντίδραση. Από τα ιόντα που προκύπτουν από

τη διάσταση του άλατος, (NH4+ και Cl–), αντιδρούν µε το Η2Ο

µόνο τα NH4+ που δίνουν H3O

+, οπότε το τελικό διάλυµα είναι

όξινο και έχει pH = 5,28 (θ=25°C).

4. Μετά από το ισοδύναµο σηµείο (VHCl>25ml) στο τελικό

διάλυµα υπάρχουν το HCl που δεν αντέδρασε και το NH4Cl που

παράγεται από την αντίδραση. Από τα ιόντα που προκύπτουν από

τη διάσταση του άλατος, (NH4+ και Cl–), αντιδρούν µε το Η2Ο

µόνο τα NH4+ που δίνουν H3O

+. Επειδή όµως έχουµε και H3O+

που προκύπτουν από τον πλήρη ιοντισµό του HCl (ισχυρός

ηλεκτρολύτης), το τελικό pH του διαλύµατος καθορίζεται από το

HCl (E.K.I.), οπότε το τελικό διάλυµα είναι όξινο (πιο όξινο

από την παρατήρηση 3) και έχει pH < 5,28 (θ=25°C).

5. Κατάλληλος δείκτης για την ογκοµέτρηση αυτή είναι το κόκκινο

του µεθυλίου γιατί η περιοχή pH αλλαγής χρώµατος του δείκτη

βρίσκεται, στο κατακόρυφο τµήµα της καµπύλης ογκοµέτρησης.

Αντίθετα, ο δείκτης φαινολοφθαλεΐνη κρίνεται ακατάλληλος,

καθώς η περιοχή pH αλλαγής χρώµατος του δείκτη δεν

περιλαµβάνει το ισοδύναµο σηµείο και ούτε βρίσκεται στο

κατακόρυφο τµήµα της καµπύλης ογκοµέτρησης.

6. Στο µέσο της ογκοµέτρησης ασθενούς βάσης µε πρότυπο

διάλυµα ισχυρού οξέος ισχύει ότι pH = pKα ή pOH = pKb.