Ογκομέτρηση είναι η διαδικασία ποσοτικού προσδιορισμού μιας ουσίας με μέτρηση του όγκου διαλύματος γνωστής συγκέντρωσης (πρότυπου διαλύματος) που χρειάζεται για την πλήρη αντίδραση με την ουσία.

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

Προχοϊδα

Κωνική φιάλη

περιέχει το πρότυπο διάλυμα (της γνωστής συγκέντρωσης)

​

περιέχει το διάλυμα της άγνωστης συγκέντρωσης

και 1-2 σταγόνες κατάλληλου δείκτη

★ Το πρότυπο διάλυμα προστίθεται σταδιακά από την προχοϊδα στην κωνική φιάλη μέχρι να …

…αλλάξει χρώμα

ο

δείκτης

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

… είναι ο κλάδος της ογκομετρίας που περιλαμβάνει προσδιορισμό συγκέντρωσης οξέων με πρότυπο διάλυμα βάσης

… είναι ο κλάδος της ογκομετρίας που περιλαμβάνει προσδιορισμό συγκέντρωσης βάσεων με

πρότυπο διάλυμα οξέος

⮊ Στην αλκαλιμετρία, το pH του διαλύματος σταδιακά αυξάνεται (προσθήκη βάσης)

⮊ Στην οξυμετρία, το pH του διαλύματος σταδιακά μειώνεται (προσθήκη οξέος)

🖎 Οξυμετρία

🖎 Αλκαλιμετρία,

Η₃Ο⁺ + ΟΗ^- → 2 Η₂Ο

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

✯ Όσο πιο μικρή είναι η διαφορά όγκου του πρότυπου διαλύματος μεταξύ του ισοδύναμου από το τελικό σημείο, τόσο πιο ακριβής είναι η ογκομέτρηση.

🖎 Ισοδύναμο σημείο ογκομέτρησης

… είναι το σημείο της ογκομέτρησης, όπου έχει αντιδράσει πλήρως η ουσία (στοιχειομετρικά) με ορισμένη ποσότητα του πρότυπου διαλύματος.

🖎 Τελικό σημείο ή πέρας ογκομέτρησης

… είναι το σημείο στο οποίο παρατηρείται η

χρωματική αλλαγή του ογκομετρούμενου διαλύματος.

Ιδανικό !

Πραγματικό !

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

Η ΤΕΧΝΙΚΗ ΤΗΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ

6.4. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

Η ΤΕΧΝΙΚΗ ΤΗΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ (EΥΡΕΣΗ ΟΓΚΟΜΕΤΡΟΥΜΕΝΗΣ ΟΞΥΤΗΤΑΣ) ΚΡΑΣΙΟΥ ΜΕ NaOH

Η ΤΕΧΝΙΚΗ ΤΗΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

🖎 Καμπύλη ογκομέτρησης είναι η γραφική παράσταση του pH του άγνωστου διαλύματος που ογκομετρούμε σε συνάρτηση με τον όγκο του προστιθέμενου προτύπου διαλύματος :

Ποτηρι

ζέσεως

με ΝαΟΗ _(aq)

pH = f (V_{πρότυπου} )

Καμπύλη Ογκομέτρησης

​

Πρότυπο δλμα HCl 0,1 M

​

πεχάμετρο

​

Άγνωστης συγκέντρωσης δλμα ΝαΟΗ

​

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

Καμπύλη Ογκομέτρησης

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

Οξυμετρία

Αλκαλιμετρία

Καμπύλη Ογκομέτρησης

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

β) να βρίσκεται

στο κατακόρυφο τμήμα της καμπύλης ογκομέτρησης.

Η περιοχή αλλαγής χρώματος ενός δείκτη θα πρέπει :

α) να περιλαμβάνει το pH του διαλύματος στο ισοδύναμο σημείο

ή

Επιλογή δείκτη

5.6. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

α) Ογκομέτρηση ισχυρού οξέος από ισχυρή βάση

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος ΗCl με πρότυπο διάλυμα NaOH

⮩ Είναι αλκαλιμετρία

Πως μεταβάλλεται το pH :

⮩ Αντίδραση :

⮩αυξάνεται όσο προστίθεται το ΝaOH

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

10 20 30 40 50 60 70 80

V_NaOH (mL)

pH

Είναι οξυμετρία ή αλκαλιμετρία ;

α) Ογκομέτρηση ισχυρού οξέος από ισχυρή βάση

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος ΗCl με πρότυπο διάλυμα NaOH

Μέσο

κατακόρυφου τμήματος

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

▶ Στο ισοδύναμο σημείο (I.Σ.), έχει εξουδετερωθεί πλήρως το οξύ και υπάρχει το άλας NaCl το οποίο διίσταται πλήρως :

▶ Τα ιόντα Να⁺, Cl^— δεν αντιδρούν με το Η₂Ο αφού προέρχονται από ισχυρούς ηλεκτρολύτες.

Τι ποσότητα ΝαΟΗ έχει καταναλωθεί έως το ισοδύναμο σημείο ;

Τι pH έχει το διάλυμα στο

ισοδύναμο σημείο ;

Γιατί pH = 7 στο ισοδύναμο σημείο;

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

V_NaOH = 50 mL

pH_Ι.Σ. = 7

Έτσι, pH_Ι.Σ. = 7 (25 ^oC).

V_NaOH (mL)

pH

NaCl → Na⁺ + Cl^—

10 20 30 40 50 60 70 80

50

α) Ογκομέτρηση ισχυρού οξέος από ισχυρή βάση

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος ΗCl με πρότυπο διάλυμα NaOH

⮩ Kατάλληλος δείκτης : ο δείκτης που η περιοχή αλλαγής χρώματος περιλαμβάνει το pH στο ισοδύναμο σημείο (δηλαδή, pH = 7) ή στο κατακόρυφο τμήμα της καμπύλης.

Ποιος είναι ο κατάλληλος δείκτης για την ογκομέτρηση ;

Π.χ. Κατάλληλος δείκτης είναι η

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

V_NaOH (mL)

pH

8,0 – 9,8

Πράσινο βρομοκρεζόλης

με περιοχή αλλαγής χρώματος

4,0 – 6,8

φαινολοφθαλείνη (pK_a = 9,5) με περιοχή αλλαγής χρώματος

10 20 30 40 50 60 70 80

ή

β) Ογκομέτρηση ισχυρής βάσης από ισχυρό οξύ

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος ΝαΟΗ με πρότυπο διάλυμα ΗCl

⮩ Είναι οξυμετρία

Πως μεταβάλλεται το pH :

⮩ Αντίδραση :

⮩μειώνεται όσο προστίθεται το HCl

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

10 20 30 40 50 60 70 80

V_HCl (mL)

pH

Είναι οξυμετρία ή αλκαλιμετρία ;

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος NaOH με πρότυπο διάλυμα HCl

Μέσο

κατακόρυφου τμήματος

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

▶ Στο ισοδύναμο σημείο (I.Σ.), έχει εξουδετερωθεί πλήρως το ΝαΟΗ και υπάρχει το NaCl το οποίο διίσταται πλήρως :

▶ Τα ιόντα Να⁺, Cl^— δεν αντιδρούν με το Η₂Ο αφού προέρχονται από ισχυρούς ηλεκτρολύτες.

Τι ποσότητα δ/τος HCl έχει καταναλωθεί έως το

ισοδύναμο σημείο ;

Τι pH έχει το διάλυμα στο

ισοδύναμο σημείο ;

Γιατί pH = 7 στο ισοδύναμο σημείο;

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

V_ΗCl = 40 mL

pH_Ι.Σ. = 7

Έτσι, pH_Ι.Σ. = 7 (25 ^oC).

V_ΗCl (mL)

pH

NaCl → Na⁺ + Cl^—

10 20 30 40 50 60 70 80

β) Ογκομέτρηση ισχυρής βάσης από ισχυρό οξύ

40

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος ΝαΟΗ με πρότυπο διάλυμα ΗCl

⮩ Kατάλληλος δείκτης : ο δείκτης που η περιοχή αλλαγής χρώματος περιλαμβάνει το pH στο ισοδύναμο σημείο (δηλαδή, pH = 7) ή στο κατακόρυφο τμήμα της καμπύλης.

Ποιος είναι ο κατάλληλος δείκτης για την ογκομέτρηση ;

Π.χ. Κατάλληλος δείκτης είναι η

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

V_NaOH (mL)

pH

6,0 – 7,6

Κυανό της βρωμοθυμολης

(pK_a = 7,3) με περιοχή αλλαγής χρώματος

10 20 30 40 50 60 70 80

β) Ογκομέτρηση ισχυρής βάσης από ισχυρό οξύ

γ) Ογκομέτρηση ασθενούς οξέος από ισχυρή βάση

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος CH₃COOH με πρότυπο διάλυμα NaOH

⮩ Είναι αλκαλιμετρία

Πως μεταβάλλεται το pH :

⮩ Αντίδραση :

⮩αυξάνεται όσο προστίθεται το ΝaOH

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

10 20 30 40 50 60 70 80

V_NaOH (mL)

pH

Είναι οξυμετρία ή αλκαλιμετρία ;

CH₃COOH + NaOH →CH₃COONa + H₂O

Μέσο

κατακόρυφου τμήματος

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

▶ Στο ισοδύναμο σημείο (I.Σ.), έχει εξουδετερωθεί πλήρως το οξύ και υπάρχει το CH₃COONa το οποίο διίσταται πλήρως :

▶ Τα ιόντα CH₃COO^- αντιδρούν με το νερό

Τι ποσότητα ΝαΟΗ έχει καταναλωθεί έως το ισοδύναμο σημείο ;

Τι pH έχει το διάλυμα στο

ισοδύναμο σημείο ;

Γιατί pH > 7 στο ισοδύναμο σημείο;

CH₃COOH + NaOH →CH₃COONa +H₂O

V_NaOH = 30 mL

pH_Ι.Σ. > 7

Έτσι, pH_Ι.Σ. > 7 (25 ^oC).

V_NaOH (mL)

pH

CH₃COONa → CH₃COO^- + Na⁺

10 20 30 40 50 60 70 80

γ) Ογκομέτρηση ασθενούς οξέος από ισχυρή βάση

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος CH₃COOH με πρότυπο διάλυμα NaOH

CH₃COO^- + Η₂Ο ⮀ CH₃COOΗ + ΟΗ^-

30

⮩ Kατάλληλος δείκτης : ο δείκτης που η περιοχή αλλαγής χρώματος περιλαμβάνει το pH στο ισοδύναμο σημείο (δηλαδή, pH > 7) ή στο κατακόρυφο τμήμα της καμπύλης

Ποιος είναι ο κατάλληλος δείκτης για την ογκομέτρηση ;

Π.χ. Κατάλληλος δείκτης είναι η

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

V_NaOH (mL)

pH

8,0 – 9,8

Πράσινο βρομοκρεζόλης

με περιοχή αλλαγής χρώματος

4,0 – 6,8

φαινολοφθαλείνη (pK_a = 9,5) με περιοχή αλλαγής χρώματος

10 20 30 40 50 60 70 80

ενώ …

γ) Ογκομέτρηση ασθενούς οξέος από ισχυρή βάση

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος CH₃COOH με πρότυπο διάλυμα NaOH

…είναι ακατάλληλος

δ) Ογκομέτρηση ασθενούς βάσης από ισχυρό οξύ

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος ΝΗ₃ με πρότυπο διάλυμα ΗCl

⮩ Είναι οξυμετρία

Πως μεταβάλλεται το pH :

⮩ Αντίδραση :

⮩μειώνεται όσο προστίθεται το HCl

ΝΗ₃ + HCl → ΝΗ₄Cl

14

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

10 20 30 40 50 60 70 80

V_HCl (mL)

pH

Είναι οξυμετρία ή αλκαλιμετρία ;

Μέσο

κατακόρυφου τμήματος

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

▶ Στο ισοδύναμο σημείο (I.Σ.), έχει εξουδετερωθεί πλήρως η ΝΗ₃ και υπάρχει το NΗ₄Cl το οποίο διίσταται πλήρως :

▶ Τα ιόντα NH₄⁺ αντιδρούν με το Η₂Ο :

Τι ποσότητα δ/τος HCl έχει καταναλωθεί έως το

ισοδύναμο σημείο ;

Τι pH έχει το διάλυμα στο

ισοδύναμο σημείο ;

Γιατί pH < 7 στο ισοδύναμο σημείο;

ΝΗ₃ + HCl → ΝΗ₄Cl

V_ΗCl = 60 mL

pH_Ι.Σ. < 7

Έτσι, pH_Ι.Σ. < 7 (25 ^oC).

V_ΗCl (mL)

pH

ΝΗ ₄Cl → NH₄⁺ + Cl^—

10 20 30 40 50 60 70 80

δ) Ογκομέτρηση ασθενούς βάσης από ισχυρό οξύ

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος ΝΗ₃ με πρότυπο διάλυμα ΗCl

NH₄⁺ + Η₂Ο ⮀ ΝΗ₃ + Η₃Ο⁺

60

⮩ Kατάλληλος δείκτης : ο δείκτης που η περιοχή αλλαγής χρώματος περιλαμβάνει το pH στο ισοδύναμο σημείο (δηλαδή, pH < 7) ή στο κατακόρυφο τμήμα της καμπύλης.

Ποιος είναι ο κατάλληλος δείκτης για την ογκομέτρηση ;

Π.χ. Κατάλληλος δείκτης είναι η

14

​

​

​

​

​

7

​

​

​

​

​

​

0

​

V_NaOH (mL)

pH

4,4 –6,6

Κόκκινο του μεθυλίου με περιοχή αλλαγής χρώματος

10 20 30 40 50 60 70 80

δ) Ογκομέτρηση ασθενούς βάσης από ισχυρό οξύ

👓 Π.χ. Ογκομέτρηση δλ/τος ΝΗ₃ με πρότυπο διάλυμα ΗCl

… ενώ ακατάλληλος δείκτης είναι η

8,0 – 9,8

φαινολοφθαλείνη με περιοχή αλλαγής χρώματος

Οξυμετρία ασθενούς βάσης

Οξυμετρία ισχυρής βάσης

αλκαλιμετρία ασθενούς οξέος

αλκαλιμετρία ισχυρού οξέος

Οξυμετρία ή αλκαλιμετρία ;

Τι ογκομετρείται; Ισχυρό ή ασθενές οξύ - βάση ;

οξυμετρία ασθενούς βάσης

οξυμετρία ισχυρής βάσης

αλκαλιμετρία ασθενούς οξέος

αλκαλιμετρία ισχυρού οξέος

Ογκομέτρηση ασθενούς οξέος από ισχυρή βάση

25 mL

δτος ΝαΟΗ

50 mL

δτος CH₃COOH 0,1 M

α)

n=CV = 0,05⋅0,1

= 5⋅10^-3 mol

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

5⋅10^-3

n

-5⋅10^-3

-5⋅10^-3

+5⋅10^-3

0

0

5⋅10^-3

n = 5⋅10^-3 mol NaOH

C=n/V

= 5⋅10^-3 /0,025

= 0,2 M

β)

CH₃COONa:

C=n/V

= 5⋅10^-3 /0,075

= 2/30 Μ

2/30 Μ

CH₃COO⁻ + H₂O ⮀ CH₃COOH + OH⁻

2/30 Μ

2/30 Μ

-x

+x

+x

2/30 -x

x

2/30 Μ

CH₃COONa → CH₃COO^- + Na⁺

K_w

K_b = ——

Κ_a

10^-14

= ——

10^-5

x²

= ——---

2/30-x

x²

10^-9 = ——---

2/30

X = 2/3 ·10^-5 M

pOH=5-log0,817

pOH=5+0,088

pOH=5,088

pH=8,91

x

γ) Η περιοχή αλλαγής χρώματος του δείκτη, πρέπει να περιλαμβάνει το pH του διαλύματος στο ισοδύναμο σημείο (pH=8,91)

φαινολοφθαλείνη

8,3< 8,91 < 10,1

CH₃COOH + NΗ₃ → CH₃COONΗ₄

Στο Ισοδύναμο Σημείο:

Πλήρης εξουδετέρωση του CH₃COOH από ΝΗ₃

n₁

n₂

=

-n₁

-n₂

n₁

0

0

n₁

CH₃COONΗ₄ → CH₃COO⁻ + NH₄⁺

CH₃COO^- + Η₂Ο ⮀ CH₃COOΗ + ΟΗ^-

C

C

C

NH₄⁺ + Η₂Ο ⮀ ΝΗ₃ + Η₃Ο⁺

K_b (CH₃COO^-)

K_W

= --------------

K_a (CH₃COOH)

K_a (NH₄⁺)

K_W

= --------

K_b (NH₃)

K_b (CH₃COO^-)=

K_a (NH₄⁺)

[OH^-] = [H₃O⁺]

pH_I.Σ. =7 (25^oC)

Η περιοχή αλλαγής χρώματος του δείκτη, πρέπει να περιλαμβάνει το pH του διαλύματος στο ισοδύναμο σημείο (pH=7)

6 < 7 < 7,6

ΗΑ + NαΟΗ → ΝαΑ + Η₂Ο

C₁V₁

C₂V₂

>

-C₂V₂

-C₂V₂

C₂V₂

C₁V₁-C₂V₂

0

C₂V₂

C₂΄

NaA → Na⁺ + A^-

C₂΄

C₂΄

C₁V₁-C₂V₂

C₁^΄ = ----------- Μ

V₁+V₂

ΗΑ

C₂V₂

C₁^΄ = -------- Μ

V₁+V₂

ΝαΑ

C₁΄

C₂΄

-χ

+χ

+χ

C₁΄-χ

C₂΄+χ

χ

ΗΑ + H₂O ⮀ Α⁻ + H₃O⁺

(C₂^΄ +χ)χ

Κα = ----------

C₁^΄-χ

C₂^΄ χ

= ------

C₁^΄

ΗΑ + NαΟΗ → ΝαΑ + Η₂Ο

C₁V₁

C₂V₃

=

V₂ = 5 mL

V₃ = 12 mL

C₂V₂

= ---------- 10^-5

C₁V₁-C₂V₂

​

​

C₂V₂

Κα = ----------- 10^-5

C₂V₃-C₂V₂

​

​

V₂

= ------- 10^-5

V₃- V₂

​

​

5·10^-3

= ---------------- 10^-5

12·10^-3- 5·10^-3

​

​

= 5/7·10^-5

χ=10^-5 M

Έως ότου πέσουν 5 mL δ/τος NaOH

Έως ότου πέσουν (5+7) mL δ/τος NaOH

C₁ , V₁

C₂

-C₁V₁

0

-C₂V₃

0

C₁V₁

C₁V₁

Το ισοδύναμο σημείο βρίσκεται στο μέσο του κατακόρυφου τμήματος της καμπύλης.

✯ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ✯

Υπολογισμός συγκέντρωσης του άγνωστου διαλύματος :

α) από τον όγκο του προτύπου διαλύματος (γνωστής συγκέντρωσης) που καταναλώνεται έως το ισοδύναμο σημείο, υπολογίζουμε τα mol του πρότυπου διαλύματος (n=CV) .

β) Mε τη βοήθεια της στοιχειομετρίας της αντίδρασης υπολογίζουμε mol της ουσίας με την άγνωστη συγκέντρωση.

γ) Από τη σχέση C = n/V, υπολογίζουμε την άγνωστη συγκέντρωση.

Καμπύλη Ογκομέτρησης

ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

✯ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ✯

Γνωρίζοντας το pH που αντιστοιχεί στο σημείο που έχει γίνει προσθήκη του μισού όγκου της βάσης από αυτό

που απαιτείται για την πλήρη εξουδετέρωση

(μέσο ογκομέτρησης) μπορούμε να υπολογίσουμε K_a ή K_b .

Υπολογισμός Κ_a ή K_b ασθενούς ηλεκτρολύτη

Στην ογκομέτρηση :

α) ασθενούς οξέος από ισχυρό οξύ και

β) ασθενής βάσης από ισχυρό οξύ .

Καμπύλη Ογκομέτρησης

ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

✯ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ✯

Υπολογισμός Κ_a ή K_b ασθενούς ηλεκτρολύτη

👓 Π.χ. Ογκομετρείται διάλυμα HCN με πρότυπο διάλυμα NaOH .

Έστω ότι καταναλώθηκαν 50 mL διαλύματος NaOH για την πλήρη εξουδετέρωση του διαλύματος HCN (τα οποία αντιστοιχούν σε n mol NaOH).

Το μέσο της ογκομέτρησης θα αντιστοιχεί σε προσθήκη 25 mL διαλύματος NaOH (τα οποία αντιστοιχούν σε n/2 mol NaOH ).

Δηλαδή, τότε δημιουργείται ρυθμιστικό διάλυμα (ΗCN – CN^-)

με C_{oξέος ( HCN )} = C_{βάσης ( NaCN )} = n/2 M

V

pH = pK_a + logC_β/C_o = pK_a + 0 = pK_a

Καμπύλη Ογκομέτρησης

ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ