Co to jest punkt równoważności?
Punkt równoważności jest punktem miareczkowania chemicznego - oznaczającym proces określania stężenia rozpuszczonej substancji w wyniku indukowanej reakcji - w którym ilość miareczkowanej substancji jest wystarczająco duża, aby w pełni zareagować z próbką. Jest również czasami określany jako punkt stechiometryczny. Punkt równoważności można określić na wiele różnych sposobów, używając znaków, takich jak wskaźniki pH, zmiana koloru, przewodnictwo lub opady. Stężenie danego reagenta można wywnioskować poprzez miareczkowanie znanej substancji w próbce reagenta i znalezienie punktu równoważności reakcji.
W konfiguracji miareczkowania długi, cylindryczny kawałek szkła znany jako biureta jest napełniany do skalibrowanego znaku określoną objętością titranta lub roztworu do miareczkowania. Określona objętość analitu lub roztworu, do którego kapie titrant, jest ustawiona poniżej. Stężenie titranta jest znane, natomiast stężenie analitu jest nieznane. Stopniowo biuretę opróżnia się do roztworu analitu aż do wystąpienia oczekiwanej zmiany analitu, sygnalizując punkt równoważności. W punkcie równoważności ilość dodanego titranta całkowicie przereagowała z reagentem w analicie i można teraz określić stężenie roztworu analitu.
W miareczkowaniu kwasowo-zasadowym, w którym kwas jest miareczkowany do zasady lub odwrotnie, związek wskaźnika pH często dodaje się do roztworu analitu, aby punkt równoważności można było określić wizualnie. Fenoloftaleina jest powszechnie stosowanym wskaźnikiem pH, który jest bezbarwny przy niskim poziomie pH, ale staje się jasnoróżowy przy wysokim pH. Punkt równoważności w miareczkowaniu kwasowo-zasadowym z udziałem fenoloftaleiny byłby sygnalizowany przez szybką zmianę koloru na różowy. Różne wskaźniki pH są używane do wskazywania zmian w różnych zakresach pH w zależności od potrzeb.
Czasami kolor analitu zmienia się podczas miareczkowania bez użycia wskaźnika. Punkty równoważności reakcji utleniania-redukcji (redoks) można określić w ten sposób, ponieważ stany utleniania produktu i reagenta wytwarzają różne kolory. Możliwe jest również, że reakcja miareczkowania spowoduje powstanie osadu lub ciała stałego. Opad może być zatem stosowany jako wskaźnik punktu równoważności, chociaż dokładny punkt opadów może być trudny do ustalenia.
Inne metody, które można zastosować do ustalenia punktu równoważności, obejmują pomiar przewodności roztworu, bezpośredni pomiar pH za pomocą miernika pH oraz pomiar szybkości zmiany temperatury. Ten ostatni proces jest znany jako miareczkowanie termometryczne. Miareczkowanie termometryczne wykorzystuje fakt, że reakcja chemiczna między titrantem i analitem będzie albo egzotermiczna - uwalniająca ciepło - albo endotermiczna - absorbująca ciepło. W zależności od charakteru reakcji temperatura albo wzrośnie, albo spadnie. Szczytowa szybkość zmiany temperatury w reakcji jest punktem równoważnika.