Transcript Télécharger
المعايرة المباشرة Le dosage direct
.Iمبدأ المعايرة المباشرة
.1تعاريف
معايرة نوع كيميائي Aمجهول التركيز (المحلول المعا َير) تكون باعتماد تفاعل كيميائي يحدث بينه وبين
المعاير).
نوع كيميائي آخر Bيأتي به محلول آخر ذو تركيز معروف (المحلول
ِ
التفاعل الحاصل بين Aو Bيسمى تفاعل المعايرة ,ويجب أن تتوفر فيه الشروط التالية:
كليا أو تاما :يُستهلك المتفاعل الحدي كليا.
سريعا :ينتهي التفاعل لحظيا أو في وقت وجيز.
المعاير Bإال مع النوع المعا َير .A
انتقائيا :ال يتفاعل النوع
ِ
المعاير Bيتواصل استهالك المتفاعل المعا َير Aحتى تنعدم كمية مادته ,في هذه
مع إضافة المحلول
ِ
الحالة يكون قد تم استهالك المتفاعالن Aو Bمعا .نقول إن المعايرة وصلت إلى نقطة التكافؤ ,ونسمي الحجم
المعاير للوصول إلى التكافؤ ,الحجم عند التكافؤ ,ونرمز له ب.Véq :
المضاف من المحلول
ِ
.2تحديد التركيز المجهول
نعتبر معادلة المعايرة التالية:
لننشئ الجدول الوصفي:
قبل التكافؤ
حالة التفاعل تقدم التفاعل
x=0
الحالة البدئية
x
أثناء التفاعل
الحالة النهائية x=xmax
cC + dD
aA + bB
aA
+ bB
cC + dD
)ni(A
)ni(B
0
0
ni(A)-a.x ni(B)-b.x c.x
d.x
ni(A)-a.xmax
0
c.xmax d.xmax
المعايرة المباشرة
عند التكافؤ
بعد التكافؤ
aA
+ bB
حالة التفاعل تقدم التفاعل cC + dD
)ni(A
)ni(B
0
0
x=0
الحالة البدئية
ni(A)-a.x ni(B)-b.x c.x
d.x
x
أثناء التفاعل
0
0
الحالة النهائية c.xmax d.xmax x=xmax
حالة التفاعل
الحالة البدئية
أثناء التفاعل
الحالة النهائية
aA +
bB
تقدم التفاعل cC + dD
)ni(A
)ni(B
0
0
x=0
ni(A)-a.x
ni(B)-b.x
c.x
d.x
x
0
ni(B)-b.xmax c.xmax d.xmax x=xmax
استثمار الجدول الوصفي :عند التكافؤ
في الحالة النهائية للتفاعل لديناnf(A)=nf(B)=0 :
أي:
نعلم أن:
ni(A)-a.xmax= ni(B)-b.xmax=0
ni(A)=CA.VAو
CA.VA-a.xmax=0و
ni(B)=CB.VBéq
CB.VBéq-b.xmax=0
وبالتالي:
المعايرة المباشرة
نشاط :1المعايرة بقياس المواصلة
2H2O
.1تفاعل المعايرة الحاصل هو:
.2
2
1
0
)VB(mL
20.4 22.1 23.8
)G(mS
12
9.3
)VB(mL
)G(mS
10
7.0
11
8.0
H3O+ + HO4
3
17.3 18.8
6
5
13.7 15.4
7
12.0
14
11.4
16
15
13.7 12.6
17
14.8
13
10.2
مع إضافة محلول الصودا تتفاعل أيونات OH-مع
أيونات H3O+لتعطي جزيئات الماء ,إذن مع إضافة محلول
الصودا يعوض كل أيون H3O+بأيون (Na+األقل
مواصلة) مما يفسر تناقص مواصلة المحلول.
عند تعويض كل أيونات H3O+تصل المواصلة إلى
قيمتها الدنيا ,فنقول أننا وصلنا إلى نقطة التكافؤ.
مع استمرار إضافة محلول الصودا بعد التكافؤ
تتراكم أيونات Na+و( OH-عدم وجود أيونات H3O+
لحدوث التفاعل) مما يساهم في ارتفاع مواصلة المحلول
من جديد.
.3إحداثيات نقطة التكافؤ هي(VB=10mL;G=7.0mS) :
وبالتالي تركيز حمض الكلوريدريك هو:
8
10.3
9
8.9
المعايرة المباشرة
.IIطرق المعايرة المباشرة
.1المعايرة بقياس المواصلة – تطبيق
نتتبع تطور مواصلة جزء من محلول مائي لحمض الكلوريدريك,
ذي تركيز مجهول CAبداللة الحجم المضاف VBمن محلول مائي
للصودا ,ذي تركيز CBمعروف ,فنحصل على المنحنى التالي:
انطالقا من المنحنى نحصل على نقطة التكافؤ ,Eوبالتالي الحجم
المضاف عند التكافؤ هو.Véq :
لنحسب التركيز CA
حالة التفاعل تقدم التفاعل
عند التكافؤ ni(H3O+)-xmax=0 :الحالة البدئية
ni(OH-)- xmax=0
و
أثناء التفاعل
CA.VA=xmax
الحالة النهائية
CB.VBéq=xmax
و
2H2O
OH-
x=0
وفير
)ni(OH-
)ni(H3O+
x
وفير
ni(OH-)- x
ni(H3O+)-x
x=xmax
وفير
+
H3O+
ni(H3O+)-xmax ni(OH-)- xmax
وبالتالي:
نشاط :2المعايرة الملوانية
تجربة :1المعايرة الملوانية التقريبية
.1معادلة تفاعل المعايرة هي:
MnO-4(aq) + 8H+ + 5e- = Mn2+(aq) + 4H2O
)5(Fe2+ = Fe3+ + 1e-
5Fe3+ + Mn2+(aq) + 4H2O
5Fe2+ + MnO-4(aq) + 8H+
المعايرة المباشرة
.2عند إضافة V<V2تتفاعل كل أيونات البرمنغنات (بنفسجية اللون) لتعطي أيونات المنغنيز (عديمة اللون)
مما يفسر اختفاء اللون البنفسجي.
أما في حالة V>V2تكون كل أيونات Fe2+قد اختفت ,فتتراكم أيونات البرمنغنات وبالتالي ال يختفي اللون
البنفسجي.
.3هذه المعايرة تقريبية ألن حجم التكافؤ المحصل عليه في هذه التجربة تقريبي13mL<V2éq<14mL :
تجربة :2المعايرة الملوانية الدقيقة
.1قيمة الحجم المضاف هيV2éq=13.3mL :
.2تركيز أيونات الحديد IIهو:
.2المعايرة الملوانية
نعاير محلول كبريتات الحديد ,IIتركيزه مجهول ,C1بواسطة محلول برمنغنات البوتاسيوم ذي تركيز
معروف .C2
في البداية يختفي اللون البنفسجي بعد اختالطه مع كبريتات الحديد ,IIحيث يتحول إلى أيونات المنغنيز
Mn2+عديمة اللون ,وفق المعادلة التاليةMnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O :
عند استهالك كل أيونات Fe2+ال تتفاعل أيونات MnO4-مما يفسر تلون الخليط.
لنحسب التركيز المجهول C1
المعايرة المباشرة
حالة التفاعل تقدم التفاعل Mn2+ + 5Fe3++ 4H2O
+ 8H+
5Fe2+
+
MnO4-
الحالة البدئية
x=0
وفير
0
0
وفير
)ni(Fe2+
)ni(MnO4-
أثناء التفاعل
x
وفير
5.x
x
وفير
ni(Fe2+)-5.x
ni(MnO4-)- x
الحالة النهائية
x=xmax
وفير
عند التكافؤ:
xmax 5.xmax
ni(MnO4-)- xmax=0
C1V1=5.xmax
وفير
ni(MnO4-)- xmax ni(Fe2+)-5.xmax
و ni(Fe2+)-5.xmax=0
C2V2éq=xmax
و
وبالتالي:
.IIIدقة المعايرة
تتعلق دقة المعايرة بدقة قياس كل معطى ,مثال .V2éq ,V1 ,C2
دقة :C2تتعلق بالطريقة المتبعة .لنعتبر ,C2m=0.030mol.L-1والدقة هي.±0.001 mol.L-1 :
دقة :V1تتعلق بدقة الماصة المعيارية .لنعتبر ,V1m=20.00mLوالدقة هي.±0.02mL :
دقة :V2éqتتعلق بدقة السحاحة .لنعتبر ,V2éqm=13.30mLوالدقة هي.±0.05mL :
لنحسب مجال دقة التركيز C1
لدينا:
C1m=0.10mol.L-1
±0.07mol.L-1
والدقة هي مجموع الدقات:
0.3 mol.L-1 ≤ C1 ≤ 0.17 mol.L-1
وبالتالي: