المعايرة المباشرة Le dosage direct
معايرة نوع كيميائي A مجهول التركيز (المحلول المعايَر) تكون باعتماد تفاعل كيميائي يحدث بينه وبين نوع كيميائي آخر B يأتي به محلول آخر ذو تركيز معروف (المحلول المعايِر).
التفاعل الحاصل بين A وB يسمى تفاعل المعايرة, ويجب أن تتوفر فيه الشروط التالية:
مع إضافة المحلول المعايِر B يتواصل استهلاك المتفاعل المعايَر A حتى تنعدم كمية مادته, في هذه الحالة يكون قد تم استهلاك المتفاعلان A وB معا. نقول إن المعايرة وصلت إلى نقطة التكافؤ, ونسمي الحجم المضاف من المحلول المعايِر للوصول إلى التكافؤ, الحجم عند التكافؤ, ونرمز له ب: Véq.
نعتبر معادلة المعايرة التالية: aA + bB cC + dD
لننشئ الجدول الوصفي:
حالة التفاعل | تقدم التفاعل | aA + bB cC + dD | |||
الحالة البدئية | x=0 | 0 | 0 | ni(B) | ni(A) |
أثناء التفاعل | x | d.x | c.x | ni(B)-b.x | ni(A)-a.x |
الحالة النهائية | x=xmax | d.xmax | c.xmax | 0 | ni(A)-a.xmax |
Www.AdrarPhysic.Com
المعايرة المباشرة
حالة التفاعل | تقدم التفاعل | aA + bB cC + dD | |||
الحالة البدئية | x=0 | 0 | 0 | ni(B) | ni(A) |
أثناء التفاعل | x | d.x | c.x | ni(B)-b.x | ni(A)-a.x |
الحالة النهائية | x=xmax | d.xmax | c.xmax | 0 | 0 |
حالة التفاعل | تقدم التفاعل | aA + bB cC + dD | |||
الحالة البدئية | x=0 | 0 | 0 | ni(B) | ni(A) |
أثناء التفاعل | x | d.x | c.x | ni(B)-b.x | ni(A)-a.x |
الحالة النهائية | x=xmax | d.xmax | c.xmax | ni(B)-b.xmax | 0 |
في الحالة النهائية للتفاعل لدينا: nf(A)=nf(B)=0
أي: ni(A)-a.xmax= ni(B)-b.xmax=0
نعلم أن: ni(A)=CA.VA و ni(B)=CB.VBéq
CA.VA-a.xmax=0 و CB.VBéq-b.xmax=0
وبالتالي:
المعايرة المباشرة
9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | VB(mL) |
| | | | | | | | | | G(mS) |
17 | 16 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | VB(mL) |
| | | | | | | | G(mS) |
23.8
22.1
20.4
18.8
17.3
15.4
13.7
12.0
10.3
8.9
7.0
8.0
9.3
10.2
11.4
12.6
13.7
14.8
مع إضافة محلول الصودا تتفاعل أيونات OH- مع أيونات H3O+ لتعطي جزيئات الماء, إذن مع إضافة محلول الصودا يعوض كل أيون H3O+ بأيون Na+(الأقل 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+ وOH- (عدم وجود أيونات H3O+ لحدوث التفاعل) مما يساهم في ارتفاع مواصلة المحلول من جديد.
وبالتالي تركيز حمض الكلوريدريك هو:
المعايرة المباشرة
نتتبع تطور مواصلة جزء من محلول مائي لحمض الكلوريدريك, ذي تركيز مجهول CA بدلالة الحجم المضاف VB من محلول مائي للصودا, ذي تركيز CB معروف, فنحصل على المنحنى التالي:
انطلاقا من المنحنى نحصل على نقطة التكافؤ E, وبالتالي الحجم المضاف عند التكافؤ هو: Véq.
حالة التفاعل | تقدم التفاعل | H3O+ + OH- 2H2O | ||
الحالة البدئية | x=0 | وفير | ni(OH-) | ni(H3O+) |
أثناء التفاعل | x | وفير | ni(OH-)- x | ni(H3O+)-x |
الحالة النهائية | x=xmax | وفير | ni(OH-)- xmax | ni(H3O+)-xmax |
عند التكافؤ: ni(H3O+)-xmax=0
و ni(OH-)- xmax=0
CA.VA=xmax
و CB.VBéq=xmax
وبالتالي:
MnO-4(aq) + 8H+ + 5e- = Mn2+(aq) + 4H2O
5(Fe2+ = Fe3+ + 1e-)
5Fe2+ + MnO-4(aq) + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+(aq) + 4H2O
المعايرة المباشرة
أما في حالة V>V2 تكون كل أيونات Fe2+ قد اختفت, فتتراكم أيونات البرمنغنات وبالتالي لا يختفي اللون البنفسجي.
نعاير محلول كبريتات الحديدII, تركيزه مجهول C1, بواسطة محلول برمنغنات البوتاسيوم ذي تركيز معروف C2.
في البداية يختفي اللون البنفسجي بعد اختلاطه مع كبريتات الحديدII, حيث يتحول إلى أيونات المنغنيز Mn2+ عديمة اللون, وفق المعادلة التالية:
MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
عند استهلاك كل أيونات Fe2+ لا تتفاعل أيونات MnO4- مما يفسر تلون الخليط.
المعايرة المباشرة
حالة التفاعل | تقدم التفاعل | MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3++ 4H2O | |||||
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 | 5.xmax | xmax | وفير | ni(Fe2+)-5.xmax | ni(MnO4-)- xmax |
عند التكافؤ: ni(MnO4-)- xmax=0 و ni(Fe2+)-5.xmax=0
C1V1=5.xmax و C2V2éq=xmax
وبالتالي:
تتعلق دقة المعايرة بدقة قياس كل معطى, مثلا C2, V1, V2éq.
لدينا:
C1m=0.10mol.L-1
والدقة هي مجموع الدقات: ±0.07mol.L-1
وبالتالي: 0.3 mol.L-1 ≤ C1 ≤ 0.17 mol.L-1