การไทเทรตกรด-เบส

1. 1. บอกความหมายการไทเทรต สารละลายมาตรฐาน (standard solution) จุดสมมูล ( equivalence point) และ จุดยุติ ( end point) 2. อธิบายวิธีหาจุดยุติของปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรด - เบส โดย ใช้อินดิเคเตอร์สำหรับกรด - เบสได้ 1

3. การไทเทรตกรด - เบส เป็นการวิเคราะห์เชิงปริมาณหาความเข้มข้นกรดหรือเบส โดยทำปฏิกิริยาพอดีกับสารละลายมาตรฐานกรดหรือเบสที่ทราบความเข้มข้น วัดปริมาตรสารละลายที่ทำปฏิกิริยากันพอดีแล้วนำไปคำนวณหาความเข้มข้นตามปริมาณสัมพันธ์จากสมการเคมี 3

4. อุปกรณ์ในการไทเทรต บิวเร็ต แคลมป์หนีบบิวเร็ต + ขาตั้ง ปิเปตต์ ลูกยางปิเปตต์ 4

5. การเตรียมการไทเทรต บรรจุสารละลายมาตรฐาน บรรจุสารที่ต้องการวิเคราะห์ + อินดิเคเตอร์ กรดแก่หรือเบสแก่ แก่ , อ่อน 5

6. คือ การเติมสารละลายที่ทราบความเข้มข้นที่แน่นอนหรือเรียกว่า สารละลายมาตรฐาน ( Standard solution ) จากบิวเรตต์ ลงในสารละลายตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์ จนเกิดปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ ภาวะที่กรดและเบสทำปฏิกิริยาพอดีกัน เรียกว่า จุดสมมูล ( Equivalence point ) 6

7. การสังเกตุภาวะที่จุดสมมูลไม่สามารถทำได้โดยง่าย ดังนั้นการไทเทรตจึงติดตามภาวะที่ใกล้เคียงกับ จุดสมมูล เรียกว่า จุดยุติ ( End point ) โดยอาจติดตามด้วยวิธีการตรวจการนำไฟฟ้า หรือ การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ 7

8. เทคนิคการไทเทรต 8

9. จุดยุติ ( End point) 9 เกินจุดยุติ

10. ก่อนการไทเทรต การอ่านปริมาตรสารละลายมาตรฐาน ที่มา http://www.wwnorton.com/college/chemistry ปริมาตรเริ่มต้น 10 เริ่มต้น 3.5 cm 3

11. การอ่านปริมาตรสารละลายมาตรฐาน หลังการไทเทรต ปริมาตรสารละลายที่ใช้ = 16.5 – 3.5 = 13.0 cm 3 ที่มา http://www.wwnorton.com/college/chemistry ปริมาตรเริ่มต้น 3.5 cm 3 ปริมาตรจุดยุติ 11 จุดยุติ 16.5 cm 3

12. ตัวอย่างการคำนวณการไทเทรตกรด - เบส ในการไทเทรตสารละลายกรด HCl ปริมาตร 25 cm 3 ด้วยสารละลายมาตรฐาน NaOH 0.1 M เมื่อถึงจุดยุติปรากฏว่าใช้สารละลายมาตรฐานปริมาตร 13 cm 3 จงหาความเข้มข้นของสารละลาย HCl NaOH(aq) + HCl(aq)  NaCl(aq) + H 2 O(l) การคำนวณ สารทำปฏิกิริยาพอดีกันโมลสารย่อมเท่ากัน เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาเคมีที่ดุลแล้ว 12

13. HCl(aq) + NaOH(aq)  NaCl(aq) + H 2 O(aq) โมล 1 1 1 1 [C] a mol/dm 3 0.1 mol/dm 3 V 25.0 cm 3 13.0 cm 3 C (HCl) = 0.052 M สารละลายกรด HCl เข้มข้น 0.052 mol / dm 3 = 13 C 1 V 1 1000 C 2 V 2 1000 1000 0.1M .13 cm 3 C HCl .25 cm 3 1000

14. เป็นกราฟที่เขียนจากปริมาตรของ สารละลายมาตรฐาน กับค่า pH ที่เปลี่ยนไปของ สารตัวอย่างที่นำมาวิเคราะห์ (Acid – Base Titration curve) 14

15. ข้อมูลการเปลี่ยนค่า pH การไทเทรตกรดแก่ ด้วยเบสแก่ ที่มา http://www.wwnorton.com/college/chemistry 15

16. HCl (aq) + NaOH (aq) กราฟการไทเทรตกรดแก่ ด้วยเบสแก่ เติม 0.1 M NaOH ลงใน 25 cm 3 HCl 0.1 M จุดสมมูล 25 pH ปริมาตร ( NaOH) pH จุดสมมูล ปริมาตรจุดสมมูล ที่มา : หนังสือสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม เคมี เล่ม 3 สสวท 16 ปริมาตร NaOH pH สารละลาย 0 5 10 15 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 35 40 45 50 1.0 1.18 1.37 1.60 1.95 2.06 2.20 2.38 2.69 7.00 11.29 11.59 11.75 11.87 11.96 12.22 12.36 12.46 12.52

17. เมื่อพิจารณารูปกราฟจะแบ่งออกเป็น 3 ส่วน pH ปริมาตรเบสที่เติม 17 ช่วงก่อนถึงจุดสมมูล ช่วงหลังจุดสมมูล

18. CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) การไทเทรตกรดอ่อน ด้วยเบสแก่ เติม 0.1 M NaOH ลงใน 25 cm 3 CH 3 COOH 8.87 จุดสมมูล pH จุดสมมูล ปริมาตรจุดสมมูล 25 ปริมาตรเบสที่เติม ที่มา : หนังสือสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม เคมี เล่ม 3 สสวท pH 18 ปริมาตร NaOH pH สารละลาย 0 1 2 3 4 5 10 15 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 35 40 45 50 2.92 3.47 3.79 3.98 4.13 4.25 4.67 5.03 5.45 5.57 5.72 5.91 6.23 8.87 11.29 11.59 11.75 11.87 11.96 12.22 12.36 12.46 12.52

19. เปรียบเทียบกราฟของการไทเทรต 10 20 30 40 50 1 9 5 7 3 13 11 ปริมาตรเบสแก่ (cm 3 ) pH กรดแก่ - เบสแก่ กรดอ่อน - เบสแก่ กรดอ่อน กรดแก่ กราฟของการไทเทรตกรดอ่อนจะมี pH จุดเริ่มต้นที่สูงกว่า กรดแก่ และมีช่วงความชันสั้นกว่า กราฟการไทเทรตของกรดแก่ 19 pH ที่จุดเริ่มต้น

20. การหาจุดสมมูลจากกราฟของการไทเทรต 10 20 30 40 50 1 9 5 7 3 13 11 pH จุดสมมูล pH ที่จุดสมมูล ปริมาตรที่จุดสมมูล ปริมาตรเบสที่เติม แบ่งครึ่งส่วนที่ชันที่สุดของกราฟ 20

21. การเลือกใช้อินดิเคเตอร์สำหรับการไทเทรตกรด - เบส Ø Ø 8.3 -10.0 BB 6.0 -7.6 B ØB 3.0 -4.6 เลือกอินดิเคเตอร์ ที่เปลี่ยนสีในช่วงกราฟที่มีความชันมาก pH จุดสมมูล ปริมาตรจุดสมมูล ปริมาตรเบสที่เติม Ø Ø ฟีนอล์ฟทาลีน BB โบรโมไทมอลบลู B ØB โบรโมฟีนอลมอลบลู 21 จุดยุติ 10 20 30 40 50 1 9 5 7 3 13 11 pH จุดสมมูล ปริมาตรจุดยุติ  ปริมาตรจุดสมมูล

22. ปริมาตรจุดยุติจริง ปริมาตรจุดยุติที่ได้ pH จุดยุติ การเลือกอินดิเคเตอร์สำหรับการไทเทรตกรด - เบส ที่ไม่ถูกต้อง Ø Ø 8.3 -10.0 BB 6.0 -7.6 B ØB 3.0 -4.6 จุดสมมูล ปริมาตรเบสที่เติม 22 10 20 30 40 50 1 9 5 7 3 13 11 pH อินดิเคเตอร์ที่ใช้แล้ว ได้ผลไม่ถูกต้อง

23. http://www.chemtopics.com/aplab/diprotic.pdf การไทเทรตกรดไดโปรติก การไทเทรตกรด H 2 SO 3 0.1 M ปริมาตร 20 mL ด้วยสารละลาย 0.1 M NaOH สารละลายเบสจะทำปฏิกิริยากับกรดที่แตกตัวที่แตกตัว 2 ขั้น ดังนี้ H 2 SO 3 + H 2 O ⇋ HSO 3 - + H 3 O + K a1 HSO 3 - + H 2 O ⇋ SO 3 2- + H 3 O + K a2 H 2 SO 3 + 2OH - ⇋ SO 3 2 - + 2H 2 O 23 ช่วงความชันที่กราฟเปลี่ยนแปลงค่า pH มาก จึงมี 2 ช่วง

24. กราฟการไทเทรตกรดไดโปรติก จุดสมมูล 1 จุดสมมูล 2 ปริมาตร NaOH pH 4 6 8 10 12 2 5 10 15 20 25 pH = pK a2 pH = pK a1 H 2 SO 3 + 2OH - ⇋ SO 3 - + 2H 2 O ปริมาตรที่จุดสมมูล 1 ปริมาตรที่จุดสมมูล 2 24