டைட்ரேஷன் கணக்கீடுகள்: பியூரெட் கனஅளவிலிருந்து பகுப்பாயப்படும் பொருளின் அளவு வரை

ஒவ்வொரு டைட்ரேஷன் கணக்கீட்டுக்கும் தேவையான மூன்று எண்கள்

டைட்ரேஷனில், அறியப்பட்ட செறிவுள்ள ஒரு கரைசல் (டைட்ரன்ட்) பியூரெட்டிலிருந்து அளவிடப்படும் பொருளுடன் (பகுப்பாயப்படும் பொருள்) அவற்றுக்கு இடையிலான வினை முழுமையடையும் வரை சேர்க்கப்படுகிறது. ஒவ்வொரு கணக்கீடும் மூன்று தகவல்களைப் பயன்படுத்துகிறது: டைட்ரன்டின் செறிவு, வழங்கப்பட்ட டைட்ரன்ட் கனஅளவு, சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டிலிருந்து மோல் விகிதம்.

வழி எப்போதும் ஒன்றே. டைட்ரன்ட் கனஅளவை லிட்டர்களாக மாற்றி அதன் செறிவால் பெருக்கி டைட்ரன்டின் மோல்களைப் பெறுங்கள், n = c × V. மோல் விகிதத்தைப் பயன்படுத்திப் பகுப்பாயப்படும் பொருளின் மோல்களாக மாற்றுங்கள். பின்னர் கேள்வி கேட்பதற்கு மாற்றுங்கள்: செறிவு, நிறை, அல்லது ஒரு மாதிரியின் சதவீதம்.

சமான நிலைப் புள்ளி என்பது சேர்க்கப்பட்ட டைட்ரன்ட் வினைக்கணித விகிதத்தில் பகுப்பாயப்படும் பொருளுடன் சரியாகப் பொருந்தும் புள்ளி. முடிவுப் புள்ளி என்பது நீங்கள் உண்மையில் கவனிப்பது, எடுத்துக்காட்டாக நிறங்காட்டி நிறம் மாறுவது. ஒரு நல்ல முறை இரண்டையும் கிட்டத்தட்ட ஒன்றிணையச் செய்கிறது; அவற்றுக்கு இடையிலான சிறிய வேறுபாடு டைட்ரேஷன் பிழை எனப்படுகிறது.

பொட்டாசியம் ஹைட்ரஜன் தாலேட்டைக் கொண்டு சோடியம் ஹைட்ராக்சைடைத் தரப்படுத்துதல்

திண்மத்தை எடைபோட்டுத் துல்லியமான சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசலைத் தயாரிக்க முடியாது. NaOH துகள்கள் காற்றிலிருந்து நீரையும் கார்பன் டையாக்சைடையும் உறிஞ்சுவதால், அவற்றின் நிறை முழுவதும் NaOH அல்ல. எனவே தோராயமாகத் தயாரிக்கப்பட்ட கரைசல் தரப்படுத்தப்படுகிறது: நேரடியாக எடைபோடும் அளவுக்குத் தூய்மையான, நிலைப்புள்ள முதன்மைத் தரநிலைப் பொருளுக்கு எதிராக டைட்ரேட் செய்யப்படுகிறது.

பொட்டாசியம் ஹைட்ரஜன் தாலேட்டு, KHC₈H₄O₄ (பெரும்பாலும் KHP எனப்படுவது), பொதுவான தேர்வு. அது நிலைப்புள்ள, ஈரம் உறிஞ்சாத திண்மம்; அதில் ஒரு அமில ஹைட்ரஜன் உள்ளது; NIST அதன் ஒரு தரத்தை அமில அளவியல் முதன்மைத் தரநிலைப் பொருளாகச் (SRM 84L) சான்றளிக்கிறது. அதன் பெரிய மோலார் நிறையால், வழக்கமான மாதிரி ஏறத்தாழ அரை கிராம் எடை கொண்டது; எனவே ஒப்பீட்டு எடைப் பிழை சிறியது.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு 1. 0.5106 g KHP மாதிரி பீனால்ஃப்தலீன் முடிவுப் புள்ளியை அடைய 24.68 mL NaOH கரைசல் தேவைப்படுகிறது. வினை 1:1: KHC₈H₄O₄(aq) + NaOH(aq) → KNaC₈H₄O₄(aq) + H₂O(l). IUPAC நிலையான அணு எடைகளைப் (K 39.098, C 12.011, H 1.008, O 15.999) பயன்படுத்தினால், M(KHP) = 204.22 g/mol. n(KHP) = 0.5106 g ÷ 204.22 g/mol = 2.500 × 10⁻³ mol; இது n(NaOH)-க்குச் சமம். c(NaOH) = 2.500 × 10⁻³ mol ÷ 0.02468 L = 0.1013 mol/L; நிறை, கனஅளவு ஒவ்வொன்றுக்கும் நான்கு குறிப்பிடத்தக்க இலக்கங்கள் உள்ளதால் நான்கு குறிப்பிடத்தக்க இலக்கங்களுக்குத் தெரிவிக்கப்படுகிறது.

இருபுரோட்டான் அமிலங்கள் மோல் விகிதத்தை மாற்றுகின்றன

சல்பியூரிக் அமிலம் ஒரு மூலக்கூறுக்கு இரண்டு புரோட்டான்களை ஹைட்ராக்சைடுக்கு வழங்குகிறது: H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l). எனவே ஒவ்வொரு மோல் அமிலமும் இரண்டு மோல் காரத்தைப் பயன்படுத்துகிறது; மோல் விகிதம் டைட்ரேஷன்களை 1:1 ஆகக் கருதும் பழக்கத்திலிருந்து அல்ல, இந்தச் சமன்பாட்டிலிருந்தே வர வேண்டும்.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு 2. 25.00 mL சல்பியூரிக் அமில மாதிரி, எடுத்துக்காட்டு 1-இல் உள்ள 0.1013 mol/L NaOH கொண்டு டைட்ரேட் செய்யப்படுகிறது; முடிவுப் புள்ளி 18.45 mL-இல் வருகிறது. 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. தவறுதலாக 1:1 விகிதத்தைப் பயன்படுத்தினால் 0.07476 mol/L கிடைக்கும், உண்மை மதிப்பின் சரியாக இருமடங்கு.

வலிமை குறைந்த பல்புரோட்டான் அமிலங்களுக்கு அதிகக் கவனம் தேவை. பாஸ்பாரிக் அமிலத்தில், புரோட்டான்கள் தெளிவாகத் தனித்தனிப் படிகளில் வெளியேறுகின்றன; எனவே விகிதம் உங்கள் நிறங்காட்டி எந்தச் சமான நிலைப் புள்ளியைக் கண்டறிகிறது என்பதைச் சார்ந்தது. மோல் விகிதத்தைத் தேர்ந்தெடுக்கும் முன் அந்த முடிவுப் புள்ளியைக் குறிப்பிடுங்கள்.

ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க டைட்ரேஷன்கள்: பெர்மாங்கனேட்டும் இரும்பு(II)-உம்

டைட்ரேஷன்கள் அமிலங்களுக்கும் காரங்களுக்கும் மட்டும் அல்ல. அமிலக் கரைசலில், பெர்மாங்கனேட்டு இரும்பு(II)-ஐ ஆக்சிஜனேற்றுகிறது: MnO₄⁻(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H₂O(l). மாங்கனீசு +7-இலிருந்து +2-க்குச் சென்று ஐந்து எலக்ட்ரான்களைப் பெறுகிறது; ஒவ்வோர் இரும்பும் ஒன்றை இழக்கிறது; எனவே ஒரு பெர்மாங்கனேட்டு அயனி ஐந்து இரும்பு(II) அயனிகளுடன் வினைபுரிகிறது.

பெர்மாங்கனேட்டு தனக்குத்தானே நிறங்காட்டியாகச் செயல்படுகிறது. MnO₄⁻ அயனி அடர் ஊதா நிறமுடையது, Mn²⁺ கிட்டத்தட்ட நிறமற்றது; எனவே மிகையாகச் சேர்க்கப்படும் முதல் துளி குடுவையை நிலைத்திருக்கும் வெளிர் இளஞ்சிவப்பாக மாற்றுகிறது. பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டு முதன்மைத் தரநிலைப் பொருள் அல்ல, அதன் கரைசல்கள் மெதுவாகச் சிதைகின்றன; எனவே அவை பயன்பாட்டுக்கு முன், பொதுவாகச் சோடியம் ஆக்சலேட்டுக்கு எதிராகத் தரப்படுத்தப்படுகின்றன.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு 3. 1.2084 g இரும்புத் தாது மாதிரி கரைக்கப்பட்டு, அதன் இரும்பு முழுவதும் Fe²⁺ ஆக ஒடுக்கப்படுகிறது. டைட்ரேஷனுக்கு 0.02150 mol/L KMnO₄ 26.34 mL தேவைப்படுகிறது. 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 பயன்படுத்தினால், இரும்பின் நிறை 0.1581 g; தாது நிறையளவில் 0.1581 g ÷ 1.2084 g × 100 = 13.09 சதவீதம் இரும்பு.

மெதுவாக வினைபுரியும் திண்மங்களுக்கான பின் டைட்ரேஷன்கள்

சில மாதிரிகள் நேரடி டைட்ரேஷனுக்குப் போதுமான வேகத்தில் கரைவதில்லை அல்லது வினைபுரிவதில்லை. அமில நீக்கி மாத்திரையில் உள்ள கால்சியம் கார்பனேட்டு ஓர் எடுத்துக்காட்டு: அது அமிலத்துடன் வினைபுரிகிறது, ஆனால் அது திண்மம், வினை கார்பன் டையாக்சைடை வெளியிடுகிறது; இதனால் கூர்மையான முடிவுப் புள்ளியைக் காண்பது கடினம். பின் டைட்ரேஷனில், ஒரு வினைப்பொருளின் அளவிடப்பட்ட மிகையைச் சேர்த்து, வினை முடியும்வரை விட்டு, பின்னர் எஞ்சியிருப்பதை டைட்ரேட் செய்கிறீர்கள்.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு 4. நொறுக்கப்பட்ட அமில நீக்கி மாத்திரையின் 0.5000 g பகுதி, அதன் CaCO₃ முழுவதுடனும் வினைபுரியத் தேவைக்கு மேல் உள்ள 50.00 mL 0.2000 mol/L HCl உடன் கையாளப்படுகிறது: CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g). CO₂-ஐ வெளியேற்றக் கரைசல் கொதிக்க வைக்கப்பட்ட பிறகு, எஞ்சிய அமிலத்துக்கு 0.1000 mol/L NaOH 21.38 mL தேவைப்படுகிறது. சேர்க்கப்பட்ட HCl: 0.2000 × 0.05000 = 1.000 × 10⁻² mol. எஞ்சிய HCl, பயன்படுத்தப்பட்ட NaOH-க்குச் சமம்: 0.1000 × 0.02138 = 2.138 × 10⁻³ mol. மாத்திரையால் பயன்படுத்தப்பட்ட HCl: 1.000 × 10⁻² − 2.138 × 10⁻³ = 7.862 × 10⁻³ mol.

கார்பனேட்டு அமிலத்துடன் 1:2 விகிதத்தில் வினைபுரிகிறது; எனவே n(CaCO₃) = 7.862 × 10⁻³ ÷ 2 = 3.931 × 10⁻³ mol. M(CaCO₃) = 100.09 g/mol உடன், நிறை 0.3935 g (முழுமையாக்கும் முன் 0.39345 g); இது 0.5000 g பகுதியின் 78.69 சதவீதம். கழித்தலே பெரும்பாலும் தவிர்க்கப்படும் படி. அது இல்லாமல், மாத்திரை பயன்படுத்திய அமிலத்தை அல்ல, குடுவையில் எஞ்சிய அமிலத்தைக் கணக்கிடுவீர்கள்.

நிறங்காட்டித் தேர்வும் பியூரெட் நுட்பமும்

ஒரு நிறங்காட்டி தோராயமாக அதன் pKa ± 1 வரம்பில் நிறம் மாறுகிறது; எனவே டைட்ரேஷன் வளைவின் செங்குத்தான பகுதியில் வரம்பு விழும் நிறங்காட்டியைத் தேர்ந்தெடுங்கள். ஏறத்தாழ 0.1 mol/L-இல் வலிமையான காரத்துடன் வலிமையான அமிலத்துக்கு, சமான நிலைப் புள்ளி pH 7.00-இல் உள்ளது; ஓரிரு துளிகளுக்குள் pH பல அலகுகள் தாவுகிறது; எனவே பீனால்ஃப்தலீன் உட்படப் பல பொதுவான நிறங்காட்டிகள் கூர்மையான முடிவுப் புள்ளியைத் தருகின்றன. வலிமையான காரத்துடன் வலிமை குறைந்த அமிலத்துக்கு, சமான நிலைப் புள்ளி காரத்தன்மை கொண்டது: 0.100 mol/L NaOH கொண்டு டைட்ரேட் செய்யப்பட்ட 0.100 mol/L அசிட்டிக் அமிலத்துக்கு OpenStax pH 8.72 எனக் கணக்கிடுகிறது. ஏறத்தாழ pH 8.3-க்கு மேல் இளஞ்சிவப்பாக மாறும் பீனால்ஃப்தலீன் அந்த நிலைக்குப் பொருந்துகிறது. மெத்தில் ஆரஞ்சு (OpenStax-இல் Ka = 4.0 × 10⁻⁴, எனவே pKa ≈ 3.4) மிகவும் முன்னதாகவே நிறம் மாறும்.

50 mL பியூரெட் 0.01 mL வரை படிக்கப்படுகிறது; வழங்கப்படும் ஒவ்வொரு கனஅளவும் இரண்டு அளவீடுகளின் வேறுபாடு. ஏறத்தாழ ±0.02 mL நிச்சயமின்மை 25 mL வழங்கலுக்கு 0.08 சதவீதம், ஆனால் 5 mL வழங்கலுக்கு 0.4 சதவீதம். இதனால்தான் டைட்ரன்ட் கனஅளவு பியூரெட்டின் வரம்பின் நடுவில் விழும்படி முறைகள் வடிவமைக்கப்படுகின்றன.

• பியூரெட்டை நிரப்பும் முன் சில மில்லிலிட்டர் டைட்ரன்டால் அலசுங்கள்; இதனால் எஞ்சிய நீர் அதை நீர்க்கச் செய்யாது.
• முதல் அளவீட்டுக்கு முன் முனையிலிருந்து காற்றுக் குமிழியை அகற்றுங்கள்.
• பிறை மேற்பரப்பின் (மெனிஸ்கஸ்) அடிப்பகுதியைக் கண் மட்டத்தில் படியுங்கள்; வேறுபாட்டை மட்டுமல்ல, இரண்டு அளவீடுகளையும் பதிவு செய்யுங்கள்.
• முதலில் ஒரு தோராய டைட்ரேஷனை நடத்துங்கள்; பின்னர் கவனமான இரண்டு டைட்ரேஷன்கள் நெருக்கமாக ஒத்துப்போகும் வரை மீண்டும் செய்யுங்கள்.

டைட்ரேஷன் கணக்குப் பிழைகளும் அவற்றின் சரிபார்ப்புகளும்

பெரும்பாலான தவறான விடைகள் வேதியியலிலிருந்து அல்ல, மோல் விகிதம் அல்லது அலகுகளிலிருந்து வருகின்றன. கணக்கிடும் முன், சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டை எழுதி, டைட்ரன்ட், பகுப்பாயப்படும் பொருள் ஆகியவற்றின் கெழுக்களை வட்டமிடுங்கள்.

• டைட்ரேஷனுக்கு C₁V₁ = C₂V₂-ஐப் பயன்படுத்துதல். அந்தக் குறுக்குவழி நீர்த்தலுக்கானது; அது 1:1 விகிதத்தை அனுமானிக்கிறது; இது H₂SO₄, Ba(OH)₂, MnO₄⁻/Fe²⁺ ஆகியவற்றுக்குத் தோல்வியடைகிறது.
• செறிவுகள் mol/L-இல் இருக்கும்போது கனஅளவுகளை மில்லிலிட்டர்களிலேயே விடுதல். லிட்டர்களாக மாற்றுங்கள், அல்லது சீராக மில்லிமோல்களைப் பயன்படுத்துங்கள்.
• பின் டைட்ரேஷனில் கழித்தலை மறத்தல்.
• தவறான இனத்தின் வாய்ப்பாட்டு நிறையைப் பயன்படுத்துதல், எடுத்துக்காட்டாகத் தரப்படுத்தலில் KHP-க்குப் பதிலாக NaOH.
• பியூரெட்டும் தராசும் ஆதரிப்பதை விட அதிகக் குறிப்பிடத்தக்க இலக்கங்களைத் தெரிவித்தல். கவனமான கனஅளவுப் பணிக்கு நான்கு வழக்கமானது.
• ஒவ்வொரு சமான நிலைப் புள்ளியிலும் கரைசல் நடுநிலையானது என்று கருதுதல். அது வலிமையான காரத்துடன் வலிமையான அமிலத்துக்கு மட்டுமே பொருந்தும்.