معايرة محلول حمض الهيدروكلوريك باستخدام كربونات الصوديوم

من التجارب على معايرات التعادل في الكيمياء التحليلية، تعيين قوة ومعيارية محلول حمض الهيدروكلوريك باستخدام محلول قياسي من كربونات الصوديوم .

الأساس النظري لاستخدام كربونات الصوديوم

تتفاعل كربونات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك، حسب المعادلة التالية

، ولذلك فإنه لمعادلة جميع الكربونات يلزم وزنان متكافآن من الحمض بحيث أن الوزن المكافئ لكربونات الصوديوم = (الوزن الجزيئي / 2).

وقد تم ملاحظته بإضافة مكافئ واحد من حمض الهيدروكلوريك إلى كربونات الصوديوم، حيث إن الكربونات تتحول إلى البيكربونات، حسب المعادلة التالية:

وعندها يبدأ يتغير الرقم الهيدروجيني للمحلول من حوالي ( 11.5) إلى (8.3)، بحيث يصبح أقل قلوية، فلو تم استعمال دليل الفينولفيثالين فإن لونه الأحمر يتغير إلى عديم اللون في نهاية هذه المرحلة، وذلك لأن التغير في الرقم الهيدروجيني للمحلول أثناء هذه المعايرة يقع في نفس المدى الذي يتغير فيه الدليل (من 8.3 إلى 10).

بينما إذا تم إضافة مكافئ آخر من الحمض إلى المحلول، فإن البيكربونات تتحول إلى كلوريد الصوديوم ويتصاعد غاز ثاني أكسيد الكربون، حسب المعادلة التالية: .

وقتها يتغير الرقم الهيدروجيني من القيمة (8.3) إلى القيمة (3.8)، وهو يناسب مستوى الرقم الهيدروجيني للدليل الميثيل البرتقالي، بحيث أنه عند استعمال الميثيل البرتقالي، يتغير لون الدليل من اللون الأصفر إلى اللون الأحمر الباهت (الوردي) في نهاية هذه المرحلة.

حجم الحمض المأخوذ يكافئ نصف الكربونات إذا تم استعمال دليل الفينولفيثالين، بينما حجم الحمض يكافئ جميع الكربونات إذا تم استعمال دليل الميثيل البرتقالي، ويُسبب حساسية الفينولفيثالين لثاني أكسيد الكربون، لذلك ُيفضل استخدام الميثيل البرتقالي كدليل.

المواد اللازمة لمعايرة محلول حمض الهيدروكلوريك

1- دليل الميثيل البرتقالي.

2- – محلول كربونات الصوديوم معلوم المعيارية.

3- محلول حمض الهيدروكلوريك مجهول المعيارية.

4- دليل الفينولفيثالين.

كيفية معيارية محلول حمض الهيدروكلوريك

الخطوة الأولى من خطوات العمل تتضمن تحضير المحلول القياسي، تحضير المحلول القياسي، ولأن كربونات الصوديوم يعتبر مادة قياسية أولية، فإنه يمكن تحضير محلول قياسي أولي منه لاستخدامه في المعايرة، ويتم في البداية تحضير محلول كربونات الصوديوم كالتالي:

تحضير محلول كربونات الصوديوم

لتحديد عدد الغرامات اللازمة لتحضير محلول كربونات الصوديوم (0.1) N، فإنه يلزم معرفة ما يلي:

• أولاً معرفة الوزن الجزيئي لكربونات الصوديوم، من خلال  أخذه مباشرة من على عبوة الكربونات ومنه يحسب الوزن المكافئ.

• ثانياً معرفة الحجم اللازم تحضيره وهذا يتحدد حسب الحاجة.

• ثالثاً نُطبق القانون التالي: عدد الغرامات المأخوذة = الوزن المكافئ × العيارية × الحجم باللتر.

طريقة التحضير

1- نوزن في كأس زجاجي صغير الكمية المطلوب أخذها من كربونات الصوديوم على ميزان حساس يقيس لثالث رقم عشري.

2- نذيب الكربونات في قليل من الماء المقطر بمساعدة ساق زجاجية ثم ننقلها إلى الدورق القياسي.

3- نستخدم المزيد من الماء المقطر لنقل ما قد يكون بقي من آثار الكربونات في الكأس، ونكرر ذلك حتى انتهاء آثار الكربونات كلها من الكأس.

4- نكمل الدورق إلى العلامة عن طريق الماء المقطر مع مراعاة أن الإضافة قرب العلامة تكون نقطة عن طريق قارورة الغسيل البلاستيكية وأن يكون تقعر السائل فوق العلامة.

5- نغطي الدورق ونرجه جيدًا، وبعد عملية التحضير ندخل في الخطوات التالية من خطوات العمل باستخدام كربونات الصوديوم.

2– الخطوة الثانية من خطوات العمل نأخذ بالماصة 5 مل من محلول كربونات الصوديوم إلى دورق مخروطي ثم نُضيف (1-2) قطرة من دليل الميثيل البرتقالي.

3–  الخطوة الثالثة: نُضيف الحمض من السحاحة بشكل تدريجي مع الرج المستمر وعند القرب من نقطة التكافؤ نُضيف الحمض قطرة إلى قطرة، ويتم الاستدلال لاقتراب نقطة التكافؤ من خلال ظهور اللون الأحمر الذي يظهر حول قطرات الحمض المتساقطة من السحاحة، بحيث لا يختفي بسرعة عند رج المحلول، كما كان يحدث في بدء عملية المعايرة.

4– الخطوة الرابعة: نستمر في إضافة الحمض حتى يتغير لون الدليل من الأصفر إلى الأحمر الباهت.

5-الخطوة الخامسة: نكرر التجربة مرتين أو ثلاث ونسجل النتائج في جدول ثم نأخذ متوسط القراءات.

6- الخطوة السادسة: نكرر التجربة باستخدام دليل الفينولفيثالين الذي يتغير لونه عند نقطة التكافؤ من الأحمر إلى عديم اللون ونقارن هذه النتيجة بنتيجة الميثيل البرتقالي.

7- الخطوة السابعة: نحسب عيارية وقوة حمض الهيدروكلوريك.

طريقة حساب حجم حمض الهيدروليك

على فرض أن حجم الذي تم استخدامه لإكمال عملية التعادل في توفر الميثيل البرتقالي هو V، وأن معايرته المجهولة هي N، في حين أن N و V هي عيارية وحجم الكربونات، نستخدم العلاقة التالية لحساب عيارية حمض الهيدروكلوريك .

معايرة حمض  الهيدروكلوريك* حجم حمض الهيدروكلوريك= معايرة كربونات الصوديوم *حجم كربونات الصوديوم.