Ποιος είναι ο μηχανισμός του πορτοκαλί μεθυλεστέρα στο ανθρακικό νάτριο και στην τιτλοποίηση του χλωριδίου;
1. Η χημεία του μεθυλο πορτοκαλί
* Το πορτοκαλί μεθυλεστέρα είναι ένα αδύναμο οξύ που υπάρχει σε δύο μορφές:
* μορφή οξέος (Hin): Ερυθρό χρώμα
* Βάση (σε-): Κίτρινο χρώμα
* Η ισορροπία μεταξύ αυτών των μορφών περιγράφεται από την ακόλουθη εξίσωση:
Hin (κόκκινο) ⇌ H + + in- (κίτρινο)
* Η θέση αυτής της ισορροπίας επηρεάζεται από το ρΗ του διαλύματος.
2. Διαδικασία τιτλοδότησης
* Αρχική κατάσταση: Στην αρχή της τιτλοδότησης, το διάλυμα περιέχει ανθρακικό νάτριο (NA2CO3), μια αδύναμη βάση. Αυτό δημιουργεί ένα ελαφρώς βασικό περιβάλλον. Το μεθυλο πορτοκαλί, που είναι ένα αδύναμο οξύ, είναι ως επί το πλείστον στη βασική του μορφή (in-), με αποτέλεσμα ένα κίτρινο διάλυμα.
* Καθώς προστίθεται το HCl: Καθώς προσθέτετε υδροχλωρικό οξύ (HCl), αντιδρά με το ανθρακικό νάτριο. Αυτή η αντίδραση καταναλώνει ιόντα υδροξειδίου (ΟΗ-), μετατοπίζοντας την ισορροπία προς την όξιη πλευρά. Αυτό προκαλεί τη μετάβαση περισσότερο από το πορτοκαλί μεθυλίου από τη μορφή βάσης (IN-) στην όξινη μορφή (HIN).
* Σημείο ισοδυναμίας: Το σημείο ισοδυναμίας επιτυγχάνεται όταν οι προστιθέμενες γραμμές του HCl είναι ίσα με τα moles του Na2CO3 που υπάρχουν. Σε αυτό το σημείο, το διάλυμα αποτελείται κυρίως από το αδύναμο οξύ H2CO3 (καρβονικό οξύ). Το pH του διαλύματος είναι περίπου 4,5, το οποίο είναι το πρώτο σημείο ισοδυναμίας της τιτλοδότησης.
* Τελικό σημείο: Το τελικό σημείο της τιτλοδότησης εμφανίζεται όταν ο δείκτης αλλάζει το χρώμα. Σε αυτή την περίπτωση, το πορτοκαλί μεθυλεστέρα αλλάζει από κίτρινο σε πορτοκαλί (ένα μείγμα κόκκινου και κίτρινου). Αυτή η αλλαγή χρώματος συμβαίνει όταν το ρΗ του διαλύματος φτάσει στην περιοχή pH του πορτοκαλιού του μεθυλίου (3,1-4,4).
* Δεύτερο σημείο ισοδυναμίας: Η περαιτέρω προσθήκη του HCl οδηγεί στο δεύτερο σημείο ισοδυναμίας όπου εξουδετερώνονται όλα τα ανθρακικά ιόντα. Σε αυτό το σημείο, το διάλυμα αποτελείται κυρίως από το αδύναμο οξύ H2CO3 και τη συζευγμένη βάση του HCO3-. Το ρΗ του διαλύματος είναι περίπου 8,3.
3. Γιατί το πορτοκαλί μεθυλεστέρα είναι κατάλληλο
Το πορτοκαλί μεθυλεστέρα είναι κατάλληλος δείκτης για αυτή την τιτλοδότηση επειδή:
* Καθαρή αλλαγή χρώματος: Η αλλαγή χρώματος από κίτρινο σε πορτοκαλί είναι ξεχωριστή και εύκολα ορατή.
* Εύρος ph: Το εύρος ρΗ του πορτοκαλί μεθυλεστέρα (3,1-4,4) επικαλύπτεται με το πρώτο σημείο ισοδυναμίας της τιτλοδότησης (pH ~ 4,5). Αυτό εξασφαλίζει ότι ο δείκτης αλλάζει το χρώμα κοντά στο σημείο όπου όλα τα Na2CO3 έχουν αντιδράσει με HCl.
Συνοπτικά: Η αλλαγή χρώματος του μεθυλεστέρα κατά τη διάρκεια της τιτλοδότησης του ανθρακικού νατρίου με υδροχλωρικό οξύ αντικατοπτρίζει τη μετατόπιση του ρΗ καθώς το ισχυρό οξύ εξουδετερώνει την αδύναμη βάση. Η αλλαγή χρώματος σηματοδοτεί το τελικό σημείο της τιτλοδότησης, το οποίο βρίσκεται κοντά στο πρώτο σημείο ισοδυναμίας της αντίδρασης.
