طیف سنجی اسید سه پروتون

تئوری و نحوه انجام واکنش :

تئوری :در این آزمایش به تتراسیون اسید ضعیف (فسفریک اسید ) و باز قوی (سدیم هیروکسید ) میپردازیم . به این معنی که اسید ضعیف به عنوان تیتر شونده و باز قوی نیز تیترانت خواهد بود

اصطلاحات تیتراسیون اسید و باز :

تیترانت:به محلولی که دارای غلظتی معین بوده و جهت تعیین غلظت مجهول محلول دیگری استفاده می شود تیترانت گفته می شود و معمولا در بورت ریخته می شود.

آنالیت یا نمونه: ترکیبی که غلظت مجهول دارد و می خواهیم غلظت آن را تعیین کنیم.

نقطه ی هم ارز (نقطه ی اکی والان) : زمانیکه نسبت های مولی تیتر شونده و تیترانت یکسان باشد و به طور کامل با هم واکنش داده باشند گفته می شود تیتراسیون به نقطه هم ارزی رسیده است. در این نقطه میزان اکی والان های آنالیت و تیترانت برابرمی باشد.به همین علت اسید در ارلن یا بشر و باز در بورت قرار خواهد داشت .

شناساگر: برای آشنایی با شناساگر بهتر است بدانید این ماده یک اسید و یا باز ضعیف می باشدکه به محلول آنالیت افزوده می گردد و موجب می شود تا در هنگام رسیدن به نقطه ی اکی والان شاهد تغییر رنگ محلول باشیم.در واقع نقطه ی اکی والان نشان می دهد که مصرف این مقدار حجم از تیترانت برای خنثی سازی آنالیت کافی بوده است.نقطه ای که شناساگر موجب تغییر رنگ محلول می شود را نقطه ی پایانی می گویند.

بنابراین اضافه کردن یک شناساگر به ما کمک می کند نقطه ی اکی والان را در تیتراسیون اسید و باز به صورت بصری مشاهده نماییم.

نقطه ی پایانی: نقطه ای از تیتراسیون اسید و باز می باشد که در آن شاهد تغییر رنگ محلول توسط شناساگر هستیم.

تفاوت نقطه ی هم ارزی و نقطه ی پایانی در چیست؟نقطه ی هم ارزی بیشتر مفهومی ریاضی دارد. در این نقطه غلظت یون های هیدروکسید و یون های هیدروژن موجود در محلول با یکدیگر برابر می باشند و محلول خنثی می گردد.

در این صورت PH را میتوانیم در چهار مرحله مورد بررسی قرار دهیم . مرحله اول PH قبل از واکنش است که در واقع همان PH اسید قوی میباشد و مرحله بعدی شامل قبل از نقطه اکی والان ، در نقطه اکی والان و پس از نقطه اکی والان خواهد بود . همچنین میتوانیم غلظت اسید ضعیف را نیز با استفاده از این آزمایش و خواندن حجم مصرفی از باز موجود در بورت محاسبه کنیم . نحوه کارکرد دستگاه PH متر به نحوی است که تعداد یون های مثبت موجود در محلول را شمرده سپس با محاسبه- log |H| مقدار PH محلول را نمایش میدهد . اگر دستگاه ، دیگر یون های موجود در محلول را بررسی کند در واقع دچار خطای بازی یا اسیدی شده است که خطای اسیدی در PH کمتر از 0.5 و خطای بازی در PH بیشتر از 9 رخ خواهد داد. فرمول های مورد استفاده در محاسبات PH آزمایش به شکل زیر خواهد بود

M1V1=M2V2(1

PH= pka log (nsb/(nwa-nsb))

PH=14 log(√(kw/ka)nwa/vwa)

PH= 14 log((nsb-nwa)/ (vs vwa))

نکته: برای بالا بردن دقت در آزمایش تیتراسیون اسید و باز لازم است که آزمایش سه مرتبه تکرار گردد و میانگینی از حجم های به دست آمده به عنوان حجم تیتراسیون گزارش گردد.

نحوه آزمایش :در ابتدا برای شروع آزمایش 50 میلی لیتر محلول (که شامل فسفریک اسید 0.1 مولار وآب مقطر می باشد)با مزوز آن را اندازه گیری کرده و آن رادرون بالن ژوژه ریخته به حجم می رسانیم وآن را در بشر ریخته و مگنت را هم در بشر انداخته و مقداری معرف که در اینجامتیل اورانژ را به بشرمان اضافه می کنیم (رنگ این ماده در محیط اسیدی قرمز و در محیط بازی زرد است .)و در این قسمت باید توجه داشت که مگنت باید در وسط بشر قرار بگیرد و بشر را بر روی استیرر قرار داده و باید برای دانستن میزان اسیدی و بازی بودن محلولمان از وسیله ای به نامpH متر استفاده کنیم که ما سر شیشه ای Ph متر (الکترود ) را درون بشر میگذاریم باید به این نکته توجه کرد که مگنت و سر شیشه ای pH نباید با هم تماسی یا برخودی داشته باشند . Ph اولیه محلول را یادداشت می کنیم. و بورت را از محلول بازی (سدیم هیدروکسید )که با غلظت مشخص 0.1 مولار پر میکنیم . ستیرر را روشن میکنیم تا با تغییر مداوم قطب های مگنت باعث چرخش متناوب آن شده و محلول به خوبی با سرعت متناوب مخلوط شود . برای مشخص شدن روند بازی شدن محلول میتوان کمی از شناساگر فنول فتالین در بشر اضافه کرد . (این ماده در محلول اسیدی بی رنگ و در محلول بازی به رنگ ارغوانی یا بنفش خواهد بود)2ml ,2ml از سدیم هیدروکسید را در فسفریک اسید اضافه میکینیم و هر بار PH نشان داده شده توسط دستگاه را یادداشت میکنیم تا زمانی که به نقطه ی اکی والان برسیم و حجم باز استفاده شده از بورت را میخوانیم تا با استفاده از فرمول 1 غلظت اسید استفاده شده در آزمایش مشخص شود و نهایتا با استفاده محاسبات انجام شده در قسمت بعد PH محلول در مراحل مختلف مورد بررسی قرار گیردو تغییر رنگ را مشاهده کرده و نمودار تیتراسیون انجام شده رسم می شود .

جداول و نمودار های آزمایش: