المشعرات الحمضية - الاساسية | أنواعها - آلية عملها
يعتمد الكشف عن نقطة نهاية المعايرة الحمضية الأساسية Acid-alkaline titrationعلى التغير في قيمة الpH المحلول قبل وبعد نقطة نهاية المعايرة ويتم الكشف عن نقطة نهاية المعايرة بأستخدام طريقتين :
1- أستخدام مقياس الph :
يحتوي مقياس الph على ألكترود Electrode مقارن وألكترود كاشف يتحسس تركيز أيونات الهيدروجين .
حيث يعطي بالنتيجة تغيرات الPH التي يمكن قراءتها من الجهاز مباشرة ، ويتم ذلك برسم العلاقة مابين قيمة PH المحلول وحجم الكاشف من المادة المعاير بها أي العلاقة:
PH = f (V)
ومن نقطة الانعطاف يتم تحديد الحجم اللازم من المادة الكاشفة لمعايرة المادة المجهولة (نقطة نهاية المعايرة)
2-أستخدام المشعرات الحمضية الأساسية :
وهي مشعرات (indicators) تغير لونها عند نقطة نهاية المعايرة أي عند تغير pH المحلول قبل وبعد نقطة نهاية المعايرة وهنا يجب أختيار المشعر المناسب للمعايرة ، اي يجب أختيار المشعر الذي يغير لونه عند نقطة نهاية التفاعل الجاري ، اي عند نقطة التكافؤ وهي تمثل نقطة مساواة كمية المادة الكاشفة مع الكمية المكافئة لها من المادة المجهولة .
المشعرات الحمضية - الأساسية :
المشعرات (indicators) هي مواد يتغير لونها تبعا لتركيز أيونات الهيدروجين أو الهيدروكسيل الموجودة في المحلول .
وهي من حيث تركيبها الكيميائي مركبات عضوية ذات أوزان جزيئية مرتفعة لها خواص الحموض الضعيفة (المشعرات الحمضية ) او الاسس الضعيفة (المشعرات الأساسية)
والخاصة المميزة لهذه المشعرات هي ان جزيئاتها اللامتفككة تملك لونا ما ، بينما يكون لايوناتها لونا آخر .
ويرمز إلى المشعر الحمضي بالرمز HIn وللمشعر القلوي بالرمز IOH , وتسمى المشعرات من هذا النوع مشعرات الPH .
ومن اهم مشعرات الPH المستخدمة هو مشعر الفينول فتاليين ( phenolphthalein) وهو حمض ضعيف يغير لونه في المجال [8-10] من قيم PH المحلول ، حيث يكون الشكل الحمضي HInd عديم اللون عندما تكون قيمة الحموضة PH < 8 وبينما يأخذ الشكل القلوي اللون الاحمر الوردي عند PH >8 .
ويكون لون المحلول في المجال [ 10-8] من قيم الPH أحمر باهتا نتيجة انتقاله من الشكل الحمضي إلى الشكل القلوي أو بالعكس .
ومن المشعرات الهامة أيضا مشعر برتقالي الميتيل (methyl orange) والذي يعرف احيانا باسم الهليانتين وهو حمض ضعيف HInd يغير لونه في المجال 3.1 - 4.4
فعند قيمة الPH <3.1 ياخذ الشكل الحمضي اللون الاحمر أما إذا كان قيمة PH>4.4 فيأخذ الشكل القلوي اللون الاصفر أما ضمن المجال [4.4 -3.1] فيكون لونه برتقاليا نتيجة أنتقاله من الشكل الحمضي إلى القلوي أو بالعكس .
حتى تكون نتيجة المعايرة صحيحة لابد من اختيار المشعر المناسب والذي يغير لونه عند نقطة التكافؤ او بقربها .
ولهذا السبب يتم أختيار المشعر بحيث تكون قيمة PH نقطة التكافؤ للمعايرة واقعة ضمن مجال عمل المشعر او بقربه .
تصنيف المشعرات الحمضية - الاساسية حسب أستعمالها :
تصنف مشعرات الph (indicators)حسب أستعمالها إلى ستة اصناف
<><>
<><>
تصنيف المشعرات الحمضية - الاساسية حسب أستعمالها :
تصنف مشعرات الph حسب أستعمالها إلى ستة اصناف
1- المشعرات المفردة :
وهي المشعرات التي تستخدم بشكل إفرادي أثناء المعايرات الحجمية .
مثل : برتقالي الميتيل - ازرق التيمول - احمر الميتيل - عباد الشمس - أحمر الفينول - أخضر ماركيتو ....الخ
2- المشعرات الممتزجة :
وهي مزيج من مشعرين او اكثر بغية تضييق مجال الأنقلاب اللوني وهذا يتم اثناء المعايرات التي تتطلب دقة تامة في التحليل .
مثل : برتقالي الميتيل + أخضر البروموكريزول
أو احمر الكلورفينول + اخضر البرومو كريزول
3- المشعرات المحجوبة :
ويتم في هذا النوع من المشعرات إضافة صباغ إلى المشعر وذلك لحجب مقدار كبير من الضوء الصادر .
لتوضيح ذلك ناخذ المثال التالي :
وهو مشعر برتقالي الميتيل المحجوب بكزيليين سيانول F.F.
فيعطي برتقالي الميتيل في المحلول القلوي لونا اصفر برتقاليا ، لأن المحلول يصدر اللون الأحمر والبرتقالي والاصفر والاخضر وآثارا ضئيلة من البنفسجي .
أما في المحلول الحمضي فيعطي لونا أحمر لأن المحلول يصدر الأحمر البرتقالي والأصفر وكمية أكثر بقليل من الحالة الأولى من البنفسجي . حيث يعطي كزيليين سيانول F.F أمتصاصا قويا من منطقتي البرتقالي والأصفر من الطيف ، فهو لايصدر بصورة رئيسية إلا الاحمر والازرق والأخضر والبنفسجي ، لذلك فإن محلوله ازرق اللون .
فعندما يمتزج برتقالي الميتيل مع كزيلين سيانول F.F نحصل على تأثير لوني جمعي كما هو متوقع فالمحلول القلوي للمشعر يصدر عندئذ اللون الاحمر والاخضر وآثار من البنفسجي ويبدو للعين أخضر اللون ، لأن أضاءة الاحمر قليلة ، بينما يصدر المحلول الحمضي للمشعر اللون الأحمر بكمية أكبر من اللون البنفسجي لذلك يبدو لون المحلول قرمزيا ، وهكذا يكون تغير لون المشعر المحجوب من أخضر إلى أحمر قرمزيا ، مارا بمرحلة انتقالية لونها رمادي .
4- مشعرات التألق أو البريق :
وهي المشعرات التي تتألق في الضوء فوق البنفسجي وتغير ألوانها أو تفقد بريقها عند تغير قيمة الPH لذلك يمكن وفق هذه الخاصية ان تستعمل كمشعرات في المعايرات الحمضية الأساسية .
وإذا أجريت المعايرة في الضوء العادي فلا يلاحظ أي تغير لوني أما إذا أجريت في الضوء فوق البنفسجي فيلاحظ تغير لوني واضح .
ومن الأمثلة عن مشعرات التألق والبريق :
الأيوسين - الفلوروسيئين - الكينين .... وغيرها
5- مشعرات العكر :
وهي مشعرات تنتج عكرا عند نقطة نهاية المعايرة بدلا من التغير اللوني وقد استعملت هذه المشعرات في البدايات الاولى من عمر التحليل الحجمي ولكن هذه المشعرات لاتعطي دقة في العمل مثل مشعرات أملاح التوتياء والالمنيوم .
6- مشعرات التألق الكيميائي :
وهي المشعرات التي تطلق الضوء في نقطة نهاية المعايرة .
وعند استعمالها يجب ان تتم المعايرة في في مكان مظلم وكمثال عن هذه المشعرات اللومنيول واللوفين واللوسيجين .
آلية عمل المشعرات الحمضية - الأساسية :
إن لون المشعرات الحمضية الأساسية تعتمد على قيمة PH الوسط الذي توضع فيه ، ولتوضيخ آلية عملها هناك ثلاث نظريات وهي النظرية الأيونية والنظرية البنيوية والنظرية البنيوية الأيونية .
<><>
آلية عمل المشعرات الحمضية - الأساسية :
1- النظرية الأيونية :
تعتمد هذه النظرية على أن المشعرات هي حموض ضعيفة لها الصيغة العامة HIn او أسس ضعيفة لها الصيغة IOH
وهذه المشعرات تتأين ةفق المعادلات التالية :
-HIn ⇆ H+ + In
والشكل HIn له لون مختلف عن الشكل In- ويظهر اللون بحسب أنزياح التفاعل وفق مبدأ لوشاتولييه وذلك يعتمد على تغير تركيز شوارد الهيدروجين في الوسط .
+InOH ⇆ OH- + In
وفي المشعر القلوي يظهر اللون بنفس المبدا ويعتمد انزياح التفاعل على تغير تركيز شوارد الهيدروكسيل .
2- النظرية البنيوية :
تعتمد هذه النظرية على أن تغير لون المشعرات الحمضية- الأساسية بوجود حمض او أساس يعود إلى تغيير تماكبي عكوس في بنيتها نتيجة لتغيير في التوزع الفراغي لذرات جزيئات المشعر .
مثل مشعر البارانتروفينول تتحول فيه الحلقة البنزينية إلى حلقى كينونية وذلك تبعا للوسط الذي يكون فيه .
3- النظرية البنيوية الأيونية :
وهي النظرية لتي تربط بين النظريتين السابقتين ، حيث ان أي تغير لوني للمشعر هو مرتبط بتغيير في بنيته وكذلك عند تغير لون المشعر في الوسط الحمضي او القلوي لابظ من أعتماد النظرية الايونية .
العوامل المؤثرة في المعايرات بأستخدام المشعرات الحمضية - الأساسية :
1- الأختيار المناسب للمشعر :
يتم أختيار المشعر المناسب للمعايرة بحيث تقع قيمة الPH نقطة التكافؤ ضمن مجال عمل المشعر أو بقربه .
وكلما كانت قيمة قرينة مشعر المعايرة PT أقرب لقيمة PH نقطة التكافؤ كانت نتائج المعايرة أصح .
2- أنقلاب لون المشعر :
إن تمايز الألوان بالعين المجردة غالبا مايسبب لبعض الأشخاص مشاكل عند أنقلاب لون المشعر .
ولتحديد نقطة نهاية المعايرة بدقة عالية ، يتم تحضير محلول مقارن حيث يتم أخذ كمية من الماء المقطر تماثل حجم المحلول تقريبا ويضاف إليها كمية من المشعر تماثل الكمية المضافة للمعايرة الأصلية ثم تضاف قطرتان فقط من المحلول العياري فيتلون المحلول عندئذ بلون محدد يقارن به المحلول المراد تحليله ، وتحدد نقطة نهاية المعايرة للمحلول المدروس في اللحظة التي يتم الحصول فيها على لون يطابق لون المحلول المقارن .
3- كمية المشعر :
المشعرات الحمضية الأساسية هي إما مركبات حمضية أو أساسية لذلك عند إضافة كمية كبيرة منها إلى وسط التفاعل تؤدي إلى زيادة الحموضة أو نقصانها في المحلول المدروس مما يؤثر في نتائج المعايرة .
بالأضافة إلى أن زيادة كمية المشعر تؤدي إلى زيادة شدة اللون وبالتالي صعوبة تحديد لحظة تغير اللون بدقة كافية
وتستخدم عادة قطرتان من المشعر لكل 20 مل تقريبا من حجم المحلول عند نقطة نهاية المعايرة .
4- درجة حرارة المحلول :
المشعرات هي حموض وأسس لذلك فإن تأينها يختلف بأختلاف درجات الحرارة وهذا مايؤثر في مجال المشعر وبالتالي في نتائج المعايرة لذلك يفضل أن تجرى المعايرات في درجة حرارة الغرفة .