Week 8 · Chapter 2 (C): detecting cations (six analytical groups: copper(II), aluminium, iron(II), iron(III), calcium) and the start of quantitative analysis: titration, standard solutions, end point and indicators · 3 lessons
المعايرة · إضافة محلول معلوم التركيز إلى آخر حتى يكتمل التفاعل تمامًاالمحلول القياسي · محلول معروف التركيز بدقةنقطة النهاية · اللحظة التي يتغير فيها لون الدليل ويكتمل التفاعل تمامًاالدليل · مادة يتغير لونها بين الحمض والقلوي
الشرح
يجد التحليل الحجمي التركيز من حجم محلول قياسي يتفاعل تمامًا مع العيّنة. وتُسمى الطريقة المعايرة، ويمكن أن يكون التفاعل تعادلًا أو أكسدة واختزالًا أو ترسيبًا. وفي معايرة حمض وقلوي يصف الكتاب هذا الترتيب: يوضع حجم مقيس من القلوي في دورق مخروطي مع قطرتين من دليل، وتضيف سحاحة فيها حمض الهيدروكلوريك القياسي 0.1 M الحمض قليلًا قليلًا حتى يتغير اللون. هذه اللحظة هي نقطة النهاية، والتفاعل HCl + NaOH → NaCl + H₂O. والماصة والسحاحة والدورق المخروطي أدوات زجاجية معملية، فيبقى الترتيب على الورق. ويُختار الدليل بحسب ألوانه: الميثيل البرتقالي أحمر في الحمض وأصفر في القلوي، والفينولفثالين عديم اللون في الحمض وأحمر وردي في القلوي، وعباد الشمس أحمر وأزرق، وأزرق بروموثيمول أصفر وأزرق. وفي المطبخ يمكن أن يكون عصير الكرنب الأحمر دليلًا بديلًا، لكنه ليس بديلًا عن جدول الكتاب.
الدليل
في الحمض
في القلوي
الميثيل البرتقالي
أحمر
أصفر
الفينولفثالين
عديم اللون
أحمر وردي
عباد الشمس
أحمر
أزرق
أزرق بروموثيمول
أصفر
أزرق
عصير الكرنب الأحمر (المطبخ)
وردي محمر
أزرق مخضر
أمثلة محلولة
سمِّ الأجزاء. في معايرة، يوجد 25 mL من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم مجهول التركيز في دورق مخروطي مع قطرة فينولفثالين، ويُضاف حمض الهيدروكلوريك 0.10 M من سحاحة حتى يختفي اللون الوردي تمامًا. المحلول القياسي هو الحمض 0.10 M، والعيّنة هي هيدروكسيد البوتاسيوم، والدليل هو الفينولفثالين، ونقطة النهاية هي لحظة اختفاء اللون الوردي. ويدل وعاء القياس هنا على حجم العيّنة فقط.
الكوب
صودا الخبز
قطرات الخل (مخترعة)
A
ملعقة
12
B
ملعقتان
24
نموذج مطبخ بأرقام مخترعة. في الكوب A ملعقة مستوية من صودا الخبز في الماء مع عصير الكرنب؛ يحتاج إلى 12 قطرة خل ليتحول من الأزرق المخضر إلى البنفسجي. وفي الكوب B ضعف كمية الصودا ويحتاج إلى 24 قطرة. الصودا المضاعفة احتاجت قطرات مضاعفة. وهذا نموذج لنقطة النهاية فقط، وأعداد القطرات مخترعة لإظهار فكرة التناسب التي تصبح قانونًا الأسبوع القادم.
أي دليل يناسب؟ تضيف حمضًا إلى قلوي وتريد تغيّرًا واضحًا من الملوّن إلى عديم اللون: الفينولفثالين ينتقل من الوردي المحمر إلى عديم اللون. أما مع الميثيل البرتقالي فينتقل اللون من الأصفر نحو الأحمر ويمر بالبرتقالي عند التعادل، وتكون القطرات الأخيرة أصعب في الحكم. لذلك يُختار الدليل لتغيّر لونه الحاد عند نقطة النهاية.
نشاط الفصل
دليل عصير الكرنب، مع شخص بالغ. اعصر بيدك بضع ورقات من الكرنب الأحمر في كوب من الماء البارد لتحصل على عصير بنفسجي (بلا تسخين، ولا سكين في يد صغير). اسكب قليلًا منه في كوبين شفافين. أضف إلى أحدهما الخل قطرة قطرة وإلى الآخر رشة من صودا الخبز، وانظر ماذا يحدث. في كوب الصودا عُدَّ قطرات الخل اللازمة لإعادة اللون إلى البنفسجي، ثم كرر مع صودا أكثر. الأعداد من عندك، فسمِّها أعدادًا مخترعة. لا تتذوق شيئًا، واغسل الكوبين، وتذكّر أن هذا العصير بديل وليس دليل الكتاب.
تدرّب
1
محلول حوّل عباد الشمس من الأحمر إلى الأزرق. هل هو حمض أم قلوي؟ وما لون الفينولفثالين فيه؟
قلوي؛ والفينولفثالين فيه أحمر وردي.
2
كم مولًا من HCl في 20.0 mL من حمض الهيدروكلوريك 0.100 M؟ (n = V × C ÷ 1000 حيث V بالمللتر)
n = 20.0 × 0.100 ÷ 1000 = 0.00200 mol.
3
ما حجم NaOH تركيزه 0.250 M الذي يحتوي على 0.00500 mol؟
V = 0.00500 ÷ 0.250 = 0.0200 L = 20.0 mL.
4
لماذا لا تُستخدم الماصة والسحاحة والدورق في أنشطة هذا المقرر، وماذا نستخدم بدلًا منها؟
هي أدوات زجاجية معملية يتعامل معها مختصون؛ ونستخدم العمل على الورق ونموذج مطبخ بالقطرات.
