ടൈട്രേഷൻ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ: ബ്യൂററ്റ് വ്യാപ്തത്തിൽ നിന്ന് അനലൈറ്റിന്റെ അളവിലേക്ക്

ഓരോ ടൈട്രേഷൻ കണക്കുകൂട്ടലിനും ആവശ്യമായ മൂന്ന് സംഖ്യകൾ

ഒരു ടൈട്രേഷനിൽ, അറിയപ്പെടുന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള ഒരു ലായനി (ടൈട്രന്റ്) ബ്യൂററ്റിൽ നിന്ന് അളക്കേണ്ട പദാർഥത്തിലേക്ക് (അനലൈറ്റ്) അവ തമ്മിലുള്ള അഭിക്രിയ പൂർത്തിയാകുന്നതുവരെ ചേർക്കുന്നു. ഓരോ കണക്കുകൂട്ടലും മൂന്ന് വിവരങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു: ടൈട്രന്റിന്റെ സാന്ദ്രത, നൽകിയ ടൈട്രന്റ് വ്യാപ്തം, സമീകൃത സമവാക്യത്തിൽ നിന്നുള്ള മോൾ അനുപാതം.

വഴി എപ്പോഴും ഒന്നുതന്നെയാണ്. ടൈട്രന്റ് വ്യാപ്തത്തെ ലിറ്ററിലേക്ക് മാറ്റി അതിന്റെ സാന്ദ്രത കൊണ്ട് ഗുണിച്ച് ടൈട്രന്റിന്റെ മോളുകൾ നേടുക, n = c × V. അനലൈറ്റിന്റെ മോളുകളിലേക്ക് മാറ്റാൻ മോൾ അനുപാതം ഉപയോഗിക്കുക. തുടർന്ന് ചോദ്യം ആവശ്യപ്പെടുന്നതിലേക്ക് മാറ്റുക: ഒരു സാന്ദ്രത, ഒരു പിണ്ഡം, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു സാമ്പിളിന്റെ ശതമാനം.

ചേർത്ത ടൈട്രന്റ് സ്റ്റോയ്ക്കിയോമെട്രിക് അനുപാതത്തിൽ അനലൈറ്റുമായി കൃത്യമായി ഒത്തുവരുന്ന ബിന്ദുവാണ് തുല്യതാ ബിന്ദു. ഒരു സൂചകം നിറം മാറുന്നത് പോലെ, നിങ്ങൾ യഥാർഥത്തിൽ നിരീക്ഷിക്കുന്നതാണ് അന്തബിന്ദു. ഒരു നല്ല രീതി ഇവ രണ്ടിനെയും ഏതാണ്ട് ഒന്നിപ്പിക്കുന്നു, അവ തമ്മിലുള്ള ചെറിയ വ്യത്യാസത്തെ ടൈട്രേഷൻ പിശക് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

പൊട്ടാസ്യം ഹൈഡ്രജൻ ഥാലേറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് മാനകീകരിക്കൽ

ഖരം തൂക്കിയെടുത്ത് കൃത്യമായ സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനി ഉണ്ടാക്കാനാകില്ല. NaOH ഗുളികകൾ വായുവിൽ നിന്ന് ജലവും കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡും ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ അവയുടെ പിണ്ഡം മുഴുവൻ NaOH അല്ല. പകരം, ഏകദേശമായി തയ്യാറാക്കിയ ഒരു ലായനി മാനകീകരിക്കുന്നു: നേരിട്ട് തൂക്കിയെടുക്കാൻ മതിയായ ശുദ്ധിയും സ്ഥിരതയുമുള്ള ഒരു പദാർഥമായ പ്രാഥമിക മാനകത്തിനെതിരെ ടൈട്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നു.

പൊട്ടാസ്യം ഹൈഡ്രജൻ ഥാലേറ്റ്, KHC₈H₄O₄ (പലപ്പോഴും KHP എന്ന് വിളിക്കുന്നു), ഒരു സാധാരണ തിരഞ്ഞെടുപ്പാണ്. ഒരു അമ്ലീയ ഹൈഡ്രജനുള്ള, സ്ഥിരതയുള്ള, ആർദ്രതാഗ്രാഹിയല്ലാത്ത ഖരമാണിത്; NIST അതിന്റെ ഒരു ഗ്രേഡിനെ അമ്ലമിതി പ്രാഥമിക മാനകമായി (SRM 84L) സാക്ഷ്യപ്പെടുത്തുന്നു. അതിന്റെ വലിയ മോളാർ പിണ്ഡം കാരണം ഒരു സാധാരണ സാമ്പിളിന് ഏകദേശം അര ഗ്രാം ഭാരമുണ്ടാകും, അതിനാൽ ആപേക്ഷിക തൂക്ക പിശക് ചെറുതാണ്.

ഉദാഹരണം 1. KHP-യുടെ 0.5106 g സാമ്പിളിന് ഫിനോൾഫ്താലീൻ അന്തബിന്ദുവിൽ എത്താൻ NaOH ലായനിയുടെ 24.68 mL വേണം. അഭിക്രിയ 1:1 ആണ്: KHC₈H₄O₄(aq) + NaOH(aq) → KNaC₈H₄O₄(aq) + H₂O(l). IUPAC മാനക ആറ്റോമിക ഭാരങ്ങൾ (K 39.098, C 12.011, H 1.008, O 15.999) ഉപയോഗിച്ച് M(KHP) = 204.22 g/mol. n(KHP) = 0.5106 g ÷ 204.22 g/mol = 2.500 × 10⁻³ mol, ഇത് n(NaOH)-ന് തുല്യമാണ്. c(NaOH) = 2.500 × 10⁻³ mol ÷ 0.02468 L = 0.1013 mol/L; പിണ്ഡത്തിനും വ്യാപ്തത്തിനും നാല് സാർഥക അക്കങ്ങൾ വീതമുള്ളതിനാൽ നാല് സാർഥക അക്കങ്ങളിൽ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു.

ദ്വിപ്രോട്ടിക അമ്ലങ്ങൾ മോൾ അനുപാതം മാറ്റുന്നു

സൾഫ്യൂറിക് അമ്ലം ഓരോ തന്മാത്രയ്ക്കും രണ്ട് പ്രോട്ടോണുകൾ ഹൈഡ്രോക്സൈഡിന് വിട്ടുകൊടുക്കുന്നു: H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l). അതിനാൽ ഓരോ മോൾ അമ്ലവും രണ്ട് മോൾ ക്ഷാരം ഉപയോഗിക്കുന്നു; ടൈട്രേഷനുകളെ 1:1 ആയി കണക്കാക്കുന്ന ശീലത്തിൽ നിന്നല്ല, ഈ സമവാക്യത്തിൽ നിന്നാണ് മോൾ അനുപാതം എടുക്കേണ്ടത്.

ഉദാഹരണം 2. സൾഫ്യൂറിക് അമ്ലത്തിന്റെ 25.00 mL സാമ്പിൾ ഉദാഹരണം 1-ലെ 0.1013 mol/L NaOH ഉപയോഗിച്ച് ടൈട്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നു, അന്തബിന്ദു 18.45 mL-ൽ വരുന്നു. n(NaOH) = 0.1013 mol/L × 0.01845 L = 1.869 × 10⁻³ mol. n(H₂SO₄) = 1.869 × 10⁻³ mol ÷ 2 = 9.345 × 10⁻⁴ mol. c(H₂SO₄) = 9.345 × 10⁻⁴ mol ÷ 0.02500 L = 0.03738 mol/L. അബദ്ധത്തിൽ 1:1 അനുപാതം ഉപയോഗിച്ചാൽ 0.07476 mol/L ലഭിക്കും, യഥാർഥ മൂല്യത്തിന്റെ കൃത്യം ഇരട്ടി.

ദുർബലമായ ബഹുപ്രോട്ടിക അമ്ലങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ ശ്രദ്ധ വേണം. ഫോസ്ഫോറിക് അമ്ലത്തിൽ പ്രോട്ടോണുകൾ വ്യക്തമായി വേറിട്ട ഘട്ടങ്ങളിലാണ് വിട്ടുപോകുന്നത്, അതിനാൽ നിങ്ങളുടെ സൂചകം ഏത് തുല്യതാ ബിന്ദുവാണ് കണ്ടെത്തുന്നത് എന്നതിനെ അനുപാതം ആശ്രയിക്കുന്നു. മോൾ അനുപാതം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനു മുമ്പ് ആ അന്തബിന്ദു വ്യക്തമാക്കുക.

റെഡോക്സ് ടൈട്രേഷനുകൾ: പെർമാംഗനേറ്റും അയൺ(II)-ഉം

ടൈട്രേഷനുകൾ അമ്ലങ്ങളിലും ക്ഷാരങ്ങളിലും പരിമിതപ്പെടുന്നില്ല. അമ്ലീയ ലായനിയിൽ പെർമാംഗനേറ്റ് അയൺ(II)-നെ ഓക്സീകരിക്കുന്നു: MnO₄⁻(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H₂O(l). മാംഗനീസ് +7-ൽ നിന്ന് +2-ലേക്ക് പോകുന്നു, അഞ്ച് ഇലക്ട്രോണുകൾ നേടുന്നു, അതേസമയം ഓരോ അയണും ഒന്ന് നഷ്ടപ്പെടുത്തുന്നു; അതിനാൽ ഒരു പെർമാംഗനേറ്റ് അയോൺ അഞ്ച് അയൺ(II) അയോണുകളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു.

പെർമാംഗനേറ്റ് സ്വന്തം സൂചകമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. MnO₄⁻ അയോൺ കടും പർപ്പിൾ നിറമാണ്, Mn²⁺ ഏതാണ്ട് നിറമില്ലാത്തതും; അതിനാൽ അധികമായി വീഴുന്ന ആദ്യ തുള്ളി ഫ്ലാസ്കിനെ നിലനിൽക്കുന്ന ഇളം പിങ്ക് നിറമാക്കുന്നു. പൊട്ടാസ്യം പെർമാംഗനേറ്റ് ഒരു പ്രാഥമിക മാനകമല്ല, അതിന്റെ ലായനികൾ സാവധാനം വിഘടിക്കുന്നു; അതിനാൽ ഉപയോഗത്തിനു മുമ്പ് അവ മാനകീകരിക്കുന്നു, സാധാരണയായി സോഡിയം ഓക്സലേറ്റിനെതിരെ.

ഉദാഹരണം 3. 1.2084 g ഇരുമ്പയിര് സാമ്പിൾ ലയിപ്പിച്ച് അതിലെ മുഴുവൻ ഇരുമ്പും Fe²⁺ ആയി നിരോക്സീകരിക്കുന്നു. ടൈട്രേഷന് 0.02150 mol/L KMnO₄-ന്റെ 26.34 mL വേണം. n(MnO₄⁻) = 0.02150 mol/L × 0.02634 L = 5.663 × 10⁻⁴ mol. n(Fe²⁺) = 5 × 5.663 × 10⁻⁴ mol = 2.832 × 10⁻³ mol. Fe 55.845 g/mol ഉപയോഗിച്ച് ഇരുമ്പിന്റെ പിണ്ഡം 0.1581 g ആണ്, അയിര് പിണ്ഡപ്രകാരം 0.1581 g ÷ 1.2084 g × 100 = 13.09 ശതമാനം ഇരുമ്പാണ്.

സാവധാനം പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്ന ഖരങ്ങൾക്കുള്ള ബാക്ക് ടൈട്രേഷനുകൾ

ചില സാമ്പിളുകൾ നേരിട്ടുള്ള ടൈട്രേഷന് വേണ്ടത്ര വേഗത്തിൽ ലയിക്കുകയോ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല. ആന്റാസിഡ് ഗുളികയിലെ കാൽസ്യം കാർബണേറ്റ് ഒരു ഉദാഹരണമാണ്: അത് അമ്ലവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു, പക്ഷേ അത് ഒരു ഖരമാണ്, അഭിക്രിയ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് പുറത്തുവിടുന്നു, ഇത് വ്യക്തമായ അന്തബിന്ദു കാണാൻ ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു. ബാക്ക് ടൈട്രേഷനിൽ ഒരു അഭികർമകത്തിന്റെ അളന്ന അധികം ചേർത്ത്, അഭിക്രിയ പൂർത്തിയാകാൻ അനുവദിച്ച്, തുടർന്ന് ശേഷിക്കുന്നത് ടൈട്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നു.

ഉദാഹരണം 4. പൊടിച്ച ആന്റാസിഡ് ഗുളികയുടെ 0.5000 g ഭാഗം 0.2000 mol/L HCl-ന്റെ 50.00 mL ഉപയോഗിച്ച് കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നു, അതിലെ മുഴുവൻ CaCO₃-ഉം പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാൻ ആവശ്യത്തിലധികം: CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g). CO₂ പുറന്തള്ളാൻ ലായനി തിളപ്പിച്ച ശേഷം, ശേഷിക്കുന്ന അമ്ലത്തിന് 0.1000 mol/L NaOH-ന്റെ 21.38 mL വേണം. ചേർത്ത HCl: 0.2000 × 0.05000 = 1.000 × 10⁻² mol. ശേഷിക്കുന്ന HCl, ഉപയോഗിച്ച NaOH-ന് തുല്യം: 0.1000 × 0.02138 = 2.138 × 10⁻³ mol. ഗുളിക ഉപയോഗിച്ച HCl: 1.000 × 10⁻² − 2.138 × 10⁻³ = 7.862 × 10⁻³ mol.

കാർബണേറ്റ് അമ്ലവുമായി 1:2 അനുപാതത്തിൽ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു, അതിനാൽ n(CaCO₃) = 7.862 × 10⁻³ ÷ 2 = 3.931 × 10⁻³ mol. M(CaCO₃) = 100.09 g/mol ഉപയോഗിച്ച് പിണ്ഡം 0.3935 g ആണ് (റൗണ്ട് ചെയ്യുന്നതിനു മുമ്പ് 0.39345 g), ഇത് 0.5000 g ഭാഗത്തിന്റെ 78.69 ശതമാനമാണ്. ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഒഴിവാക്കപ്പെടുന്ന ഘട്ടം കുറയ്ക്കലാണ്. അതില്ലെങ്കിൽ, ഗുളിക ഉപയോഗിച്ച അമ്ലത്തിന് പകരം ഫ്ലാസ്കിൽ ശേഷിക്കുന്ന അമ്ലമായിരിക്കും നിങ്ങൾ കണക്കാക്കുന്നത്.

സൂചക തിരഞ്ഞെടുപ്പും ബ്യൂററ്റ് സാങ്കേതികതയും

ഒരു സൂചകം ഏകദേശം അതിന്റെ pKa ± 1 എന്ന പരിധിയിൽ നിറം മാറുന്നു, അതിനാൽ ടൈട്രേഷൻ വക്രത്തിന്റെ കുത്തനെയുള്ള ഭാഗത്ത് പരിധി വരുന്ന ഒന്ന് തിരഞ്ഞെടുക്കുക. ഏകദേശം 0.1 mol/L-ൽ ശക്തമായ അമ്ലവും ശക്തമായ ക്ഷാരവും ആകുമ്പോൾ തുല്യതാ ബിന്ദു pH 7.00-ൽ ആണ്, ഒന്നോ രണ്ടോ തുള്ളിക്കുള്ളിൽ pH നിരവധി യൂണിറ്റുകൾ കുതിക്കുന്നു; അതിനാൽ ഫിനോൾഫ്താലീൻ ഉൾപ്പെടെ പല സാധാരണ സൂചകങ്ങളും വ്യക്തമായ അന്തബിന്ദു നൽകുന്നു. ദുർബല അമ്ലവും ശക്തമായ ക്ഷാരവും ആകുമ്പോൾ തുല്യതാ ബിന്ദു ക്ഷാരീയമാണ്: 0.100 mol/L NaOH ഉപയോഗിച്ച് ടൈട്രേറ്റ് ചെയ്ത 0.100 mol/L അസറ്റിക് അമ്ലത്തിന് OpenStax pH 8.72 കണക്കാക്കുന്നു. ഏകദേശം pH 8.3-ന് മുകളിൽ പിങ്ക് നിറമാകുന്ന ഫിനോൾഫ്താലീൻ ആ സന്ദർഭത്തിന് അനുയോജ്യമാണ്. മീഥൈൽ ഓറഞ്ച് (OpenStax-ൽ Ka = 4.0 × 10⁻⁴, അതിനാൽ pKa ≈ 3.4) വളരെ നേരത്തെ നിറം മാറും.

ഒരു 50 mL ബ്യൂററ്റ് 0.01 mL വരെ വായിക്കുന്നു, നൽകിയ ഓരോ വ്യാപ്തവും രണ്ട് വായനകളുടെ വ്യത്യാസമാണ്. ഏകദേശം ±0.02 mL അനിശ്ചിതത്വം 25 mL നൽകലിന്റെ 0.08 ശതമാനമാണ്, പക്ഷേ 5 mL നൽകലിന്റെ 0.4 ശതമാനവും. അതുകൊണ്ടാണ് ടൈട്രന്റ് വ്യാപ്തം ബ്യൂററ്റിന്റെ പരിധിയുടെ മധ്യത്തിൽ വരുന്ന വിധം രീതികൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നത്.

• നിറയ്ക്കുന്നതിനു മുമ്പ് ഏതാനും മില്ലിലിറ്റർ ടൈട്രന്റ് ഉപയോഗിച്ച് ബ്യൂററ്റ് കഴുകുക, അങ്ങനെ ശേഷിക്കുന്ന വെള്ളം അതിനെ നേർപ്പിക്കില്ല.
• ആദ്യ വായനയ്ക്ക് മുമ്പ് അഗ്രത്തിലെ വായുക്കുമിള നീക്കം ചെയ്യുക.
• കണ്ണിന്റെ നിരപ്പിൽ മെനിസ്കസിന്റെ അടിഭാഗം വായിക്കുക, വ്യത്യാസം മാത്രമല്ല, രണ്ട് വായനകളും രേഖപ്പെടുത്തുക.
• ആദ്യം ഒരു ഏകദേശ ടൈട്രേഷൻ നടത്തുക, തുടർന്ന് ശ്രദ്ധയോടെയുള്ള രണ്ട് ടൈട്രേഷനുകൾ അടുത്ത് യോജിക്കുന്നതുവരെ ആവർത്തിക്കുക.

ടൈട്രേഷൻ ഗണിത പിശകുകളും അവയുടെ പരിശോധനകളും

മിക്ക തെറ്റായ ഉത്തരങ്ങളും രസതന്ത്രത്തിൽ നിന്നല്ല, മോൾ അനുപാതത്തിൽ നിന്നോ യൂണിറ്റുകളിൽ നിന്നോ ആണ് വരുന്നത്. കണക്കാക്കുന്നതിനു മുമ്പ് സമീകൃത സമവാക്യം എഴുതി ടൈട്രന്റിന്റെയും അനലൈറ്റിന്റെയും ഗുണാങ്കങ്ങൾ വട്ടമിടുക.

• ടൈട്രേഷന് C₁V₁ = C₂V₂ ഉപയോഗിക്കൽ. ആ കുറുക്കുവഴി നേർപ്പിക്കലിനുള്ളതാണ്, 1:1 അനുപാതം അനുമാനിക്കുന്നു; ഇത് H₂SO₄, Ba(OH)₂, MnO₄⁻/Fe²⁺ എന്നിവയ്ക്ക് പരാജയപ്പെടുന്നു.
• സാന്ദ്രതകൾ mol/L-ൽ ആയിരിക്കുമ്പോൾ വ്യാപ്തങ്ങൾ മില്ലിലിറ്ററിൽ തന്നെ വിടൽ. ലിറ്ററിലേക്ക് മാറ്റുക, അല്ലെങ്കിൽ സ്ഥിരതയോടെ മില്ലിമോളുകൾ ഉപയോഗിക്കുക.
• ബാക്ക് ടൈട്രേഷനിലെ കുറയ്ക്കൽ മറക്കൽ.
• മാനകീകരണത്തിൽ KHP-ക്ക് പകരം NaOH പോലെ, തെറ്റായ സ്പീഷീസിന്റെ സൂത്രവാക്യ പിണ്ഡം ഉപയോഗിക്കൽ.
• ബ്യൂററ്റും ത്രാസും പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിലും കൂടുതൽ സാർഥക അക്കങ്ങൾ രേഖപ്പെടുത്തൽ. ശ്രദ്ധയോടെയുള്ള വ്യാപ്തമിതി ജോലിക്ക് നാല് സാധാരണമാണ്.
• ഓരോ തുല്യതാ ബിന്ദുവിലും ലായനി നിർവീര്യമാണെന്ന് അനുമാനിക്കൽ. ശക്തമായ അമ്ലവും ശക്തമായ ക്ഷാരവും ആകുമ്പോൾ മാത്രമേ അത് ശരിയാകൂ.