KWALIFIKACJA CHM4 - CZERWIEC 2020

PYTANIE NR 5.
Z analizy wykresu wynika, że do miareczkowania 0,001-molowego roztworu mocnego kwasu za pomocą 0,001-molowego roztworu mocnej zasady nie można zastosować jako wskaźnika
Ilustracja przedstawia wykres krzywych miareczkowania mocnego kwasu mocną zasadą.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W miareczkowaniu mocnego kwasu mocną zasadą punkt równoważnikowy wypada w pobliżu pH 7.
Przy bardzo małych stężeniach (0,001 M) skok pH jest węższy, więc wskaźnik musi zmieniać barwę w okolicy pH obojętnego. Oranż metylowy przechodzi barwę w zakresie kwaśnym, dlatego nie pasuje do takiej krzywej.

Pełne wyjaśnienie:

W miareczkowaniu mocnego kwasu roztworem mocnej zasady punkt równoważnikowy (stechiometryczny) odpowiada sytuacji, gdy liczba moli H+ i OH jest równa. Dla takiego układu pH w pobliżu punktu równoważnikowego jest zbliżone do 7 (roztwór soli mocnego kwasu i mocnej zasady nie ulega istotnej hydrolizie).

Kluczowa jest jednak informacja o bardzo małym stężeniu 0,001 M. Im bardziej rozcieńczone są roztwory, tym mniejsza jest "buforująca" przewaga jonów H+/OH i jednocześnie tym bardziej widoczny staje się wpływ autodysocjacji wody. W praktyce powoduje to, że krzywa miareczkowania ma mniej "ostry" skok pH niż w roztworach bardziej stężonych. Dlatego wskaźnik trzeba dobrać tak, aby jego zakres przejścia barwnego pokrywał się z obszarem najszybszej zmiany pH w okolicy punktu równoważnikowego.

Odpowiedź "oranżu metylowego" jest poprawna, ponieważ oranż metylowy zmienia barwę w zakresie wyraźnie kwaśnym (około pH 3–4). Taki wskaźnik zadziałałby dobrze, gdyby punkt końcowy miareczkowania wypadał w obszarze kwaśnym, ale w układzie mocny kwas–mocna zasada punkt równoważnikowy jest blisko obojętnego, więc oranż metylowy nie sygnalizuje właściwego momentu zakończenia miareczkowania.

Pozostałe propozycje są bardziej adekwatne dla tego typu krzywej:

  • "błękit bromotylowego" (w praktyce spotyka się nazwę błękit bromotymolowy) ma zakres przejścia w pobliżu pH obojętnego, więc często jest rozważany przy miareczkowaniach mocny–mocny.
  • "czerwieni metylowej" przechodzi w zakresie mniej kwaśnym niż oranż metylowy, a więc jest bliżej obszaru skoku pH niż wskaźniki typowo "mocno kwaśne".
  • "fenoloftaleiny" przechodzi w zakresie zasadowym; w zależności od stromości skoku pH (a ta zależy m.in. od stężeń) może dawać punkt końcowy przesunięty, ale ogólnie jest znacznie bliżej obszaru gwałtownej zmiany pH niż oranż metylowy dla wykresu z punktem równoważnikowym koło 7.

Na egzaminie warto zapamiętać zasadę: wskazanie wskaźnika jest poprawne wtedy, gdy jego zakres zmiany barwy pokrywa się ze stromym fragmentem krzywej miareczkowania. Dla układu mocny kwas–mocna zasada będzie to obszar w okolicy pH obojętnego, a wskaźniki "kwaśne" typu oranż metylowy zwykle odpadają.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Punkt równoważnikowy to moment, w którym ilość (liczba moli) dodanej zasady dokładnie stechiometrycznie reaguje z ilością kwasu (lub odwrotnie). W układzie mocny kwas–mocna zasada pH w pobliżu tego punktu jest zwykle bliskie 7, dlatego dobór wskaźnika odnosi się do okolicy obojętnej.
Wskaźnik dobiera się tak, aby jego zakres zmiany barwy pokrywał się ze stromym fragmentem krzywej, czyli tam, gdzie pH zmienia się najszybciej przy małej zmianie objętości titranta. Wtedy punkt końcowy (barwa) jest możliwie blisko punktu równoważnikowego.
Przy bardzo rozcieńczonych roztworach skok pH w okolicy punktu równoważnikowego jest mniej wyraźny niż dla roztworów bardziej stężonych. Oznacza to mniejszy "margines błędu" i większą wrażliwość wyniku na niewłaściwy wskaźnik, którego przejście barwne nie trafia w stromy odcinek krzywej.
Zakres przejścia barwnego to przedział pH, w którym wskaźnik zmienia barwę (zwykle stopniowo). W miareczkowaniu chcemy, aby ta zmiana wypadała w okolicy punktu równoważnikowego. Jeśli wskaźnik zmienia barwę daleko od tego punktu, wskazanie będzie obarczone błędem.
Oranż metylowy przechodzi barwę w zakresie wyraźnie kwaśnym, a w miareczkowaniu mocny kwas–mocna zasada punkt równoważnikowy wypada blisko pH obojętnego. W efekcie zmiana barwy zachodzi zbyt wcześnie (przed osiągnięciem równoważności), więc nie daje poprawnego punktu końcowego.
Nie zawsze. Fenoloftaleina zmienia barwę w zakresie zasadowym, więc jeśli krzywa ma bardzo stromy skok pH, wynik może być akceptowalny, ale przy rozcieńczonych roztworach punkt końcowy może przesuwać się i rośnie błąd. Bezpieczniejszy bywa wskaźnik o przejściu bliżej pH 7.
Punkt równoważnikowy wynika ze stechiometrii reakcji (ideał). Punkt końcowy to moment, w którym obserwujemy sygnał zakończenia miareczkowania (np. zmiana barwy wskaźnika). Różnica między nimi to błąd wskaźnikowy, który minimalizuje się dobierając wskaźnik do krzywej.
Najczęściej: wybór wskaźnika "z pamięci" bez sprawdzenia, gdzie na wykresie jest stromy skok pH; pomylenie zakresów przejścia barwnego; ignorowanie wpływu stężenia (rozcieńczenia) na stromość krzywej; oraz utożsamienie pH w punkcie równoważnikowym z dowolnym wskaźnikiem "około 7".
pH-metr jest szczególnie przydatny, gdy skok pH jest mały lub rozmyty (np. bardzo małe stężenia, słabe kwasy/zasady, mieszaniny), gdy roztwór jest zabarwiony lub mętny, albo gdy potrzebna jest większa dokładność. Pomiar potencjometryczny ogranicza subiektywność odczytu barwy.
Opanuj tabelę najczęściej używanych wskaźników i ich zakresy pH oraz ćwicz dopasowanie do typowych krzywych (mocny–mocny, słaby–mocny). Rozwiązuj zadania, w których podany jest wykres pH=f(V) i trzeba wskazać wskaźnik "niepasujący". Zwracaj uwagę na stężenia roztworów.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 45% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Oranż metylowy przechodzi barwę w zakresie kwaśnym, dlatego nie pasuje do takiej krzywej."

Źródła:

  • Harris D.C., Quantitative Chemical Analysis (Analiza chemiczna ilościowa), rozdział o miareczkowaniu kwasowo-zasadowym i doborze wskaźników (acid–base indicators), wydania akademickie (źródło książkowe).
  • Skoog D.A., West D.M., Holler F.J., Crouch S.R., Fundamentals of Analytical Chemistry, część dotycząca miareczkowań kwas-zasada oraz wskaźników (tabele zakresów przejścia barwnego), wydania akademickie (źródło książkowe).
  • Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis, dział o miareczkowaniach kwasowo-zasadowych i wskaźnikach (zakresy pH przejść barwnych), wydania akademickie (źródło książkowe).

Materiały:

  • Rozdziały z analizy ilościowej o miareczkowaniu kwasowo-zasadowym i doborze wskaźników
  • Tabele zakresów zmiany barwy wskaźników (materiały dydaktyczne/laboratoryjne)
  • Ćwiczenia z interpretacji krzywych miareczkowania dla różnych stężeń i par kwas–zasada

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego