நியமனம் & நியமங்கள் — குறு குறிப்பு

⚗️

நியமனம் & நியமங்கள்

Titration & Standards

1 நியமனம் என்றால் என்ன — மூல் விகிதத் தொடர்பு

ஒரு கரைசலின் செறிவு நேரடியாக அளக்கப்படக் கூடியதல்ல. ஆனால் செறிவு தெரிந்த ஒரு கரைசலுடன் அதைத் தாக்கமுறச் செய்து, அந்தத் தாக்கத்தின் மூல் விகிதத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அதன் செறிவைத் துல்லியமாகக் கணிக்க முடியும். இவ்வாறு செறிவு தெரியாத ஒரு கரைசலின் செறிவைக் கண்டறியும் பகுப்பாய்வு முறையே நியமனம் (titration) எனப்படுகின்றது. செறிவு தெரிந்த கரைசல் நியமக் கரைசல் எனப்படும்; நியமக் கரைசலுடன் செறிவு தெரியாக் கரைசல் முற்றாகத் தாக்கமுறும் நிலை இறுதிப் புள்ளி (end point) — பொதுவாக ஒரு காட்டியின் நிறமாற்றத்தால் அறியப்படுகின்றது.

இரு கரைசல்களதும் மூல்கள் சமப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டின் குணக விகிதத்திற்கு ஏற்பவே தொடர்புபடுகின்றன. சூத்திரத்தை நேரடியாக மனனம் செய்வதைவிட மூல்கள் → மூல் விகிதம் → விடை எனும் மூன்று படிமுறையைப் பின்பற்றுவது பாதுகாப்பானது.

(C_AV_A) ÷ (C_BV_B) = n_A ÷ n_B = a ÷ b (a, b = சமன்பாட்டு குணகங்கள்; V dm³ இல், C mol dm⁻³ இல்)

2 அமில–கார நியமனம் கணக்கீடு

தெரியாத செறிவு காணல்

25.0 cm³ NaOH ஆனது 0.10 mol dm⁻³ செறிவுள்ள 22.5 cm³ H₂SO₄ உடன் முற்றாக நடுநிலையடைகின்றது.
2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O (NaOH:H₂SO₄ = 2:1)
n(H₂SO₄) = 0.10×0.0225 = 2.25×10⁻³ mol → n(NaOH) = 2×2.25×10⁻³ = 4.50×10⁻³ mol
C(NaOH) = 4.50×10⁻³ ÷ 0.025 = 0.180 mol dm⁻³

தெரியாத கனவளவு காணல்

25.0 cm³, 0.20 mol dm⁻³ Na₂CO₃ உடன் முற்றாகத் தாக்கமுற 0.50 mol dm⁻³ HCl எவ்வளவு தேவை?
Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O (Na₂CO₃:HCl = 1:2)
n(Na₂CO₃) = 0.20×0.025 = 5.0×10⁻³ mol → n(HCl) = 2×5.0×10⁻³ = 1.0×10⁻² mol
V(HCl) = 1.0×10⁻² ÷ 0.50 = 0.020 dm³ = 20.0 cm³

பொதுவான தவறு

2NaOH:H₂SO₄ = 2:1 எனும் விகிதத்தை மறந்துவிடாதீர் — ஒற்றை-புரோத்தன் காரத்திற்கும் இரு-புரோத்தன் அமிலத்திற்கும் இடையிலான விகிதம் 1:1 அல்ல. cm³ ஆல் தரப்படும் கனவளவை எப்போதும் 1000 ஆல் வகுத்து dm³ ஆக மாற்றுக.

3 குறிகாட்டித் தேர்வு

வலு அமிலமும் வலு காரமும் நடுநிலையாகும்போது இறுதிப் புள்ளி pH = 7 அருகில் மிகக் கூர்மையாக ஏற்படுவதால், ஃபீனொல்ப்தலீன் (Ph) அல்லது மெதில் ஒரேஞ் (MO) — இரண்டு காட்டிகளுமே பொருந்தும். ஆனால் Na₂CO₃ ஐ HCl ஆல் நியமனத்தில் இரு சமநிலைப் புள்ளிகள் ஏற்படுகின்றன: Ph காட்டி முதலாம் சமநிலைப்புள்ளியில் (CO₃²⁻ → HCO₃⁻) நிறமாற்றம் காட்டும், MO காட்டி இரண்டாம் சமநிலைப்புள்ளியில் (HCO₃⁻ → CO₂) நிறமாற்றம் காட்டும் — எனவே எந்தக் காட்டியைத் தேர்வு செய்கிறோம் என்பதைப் பொறுத்து வெவ்வேறு கனவளவு பதிவாகும். பலவீன அமிலம் அல்லது பலவீன காரம் உள்ள நியமனத்தில், இறுதிப் புள்ளியின் pH வீச்சு குறுகியதாக இருப்பதால் அந்த pH வீச்சுக்குப் பொருந்திய காட்டியை மட்டுமே தேர்வு செய்ய வேண்டும்.

பொதுவான தவறு

ஒவ்வொரு நியமனத்திற்கும் ஃபீனொல்ப்தலீனையே பாவனை செய்யலாம் என நினைக்க வேண்டாம் — பலவீன அமில/கார நியமனத்தில் தவறான காட்டி தவறான இறுதிப் புள்ளியைத் தரும்.

4 முதன்மை நியமம் vs இரண்டாம்நிலை நியமம்

ஒரு நியமனத்தில் துல்லியமான முடிவுகள் கிடைக்க வேண்டுமெனில், பயன்படுத்தப்படும் ஒரு கரைசலின் செறிவு சரியாகத் தெரிந்திருக்க வேண்டும். முதன்மை நியமம் (primary standard) என்பது நேரடியாக நிறுத்துத் தண்ணீரில் கரைத்து, துல்லியமான அறியப்பட்ட செறிவுள்ள கரைசலைத் தயாரிக்கப் பயன்படக்கூடிய திண்மப் பொருள். இதற்குரிய பண்புகள்: உயர் தூய்மை, காற்று/ஈரப்பதத்தில் நிலைத்தன்மை (hygroscopic அல்லது efflorescent ஆக இருக்கக் கூடாது), நேரடியாகத் துல்லியமாக நிறுத்துக் கரைக்கக்கூடியது, உயர் மோலார் திணிவு (நிறுத்தலில் ஏற்படும் சிறு பிழையின் சதவீதத் தாக்கம் குறைவாக இருக்க). Na₂CO₃, Na₂B₄O₇, KH(IO₃)₂, KHC₂O₄ ஆகியவை நல்ல எடுத்துக்காட்டுகள்.

NaOH ஏன் முதன்மை நியமம் அல்ல

திண்ம NaOH hygroscopic — வளிமண்டல ஈரப்பதத்தை உறிஞ்சிக் கொள்கின்றது; அதுடன் வளிமண்டல CO₂ உடன் வினைபுரிந்து Na₂CO₃ ஆக மாறுகின்றது. எனவே நிறுக்கும் நேரத்தில் அளக்கப்படும் திணிவு தூய NaOH இன் திணிவு அல்ல. இதனால் NaOH ஐ இரண்டாம்நிலை நியமமாக மட்டுமே பயன்படுத்த முடியும்; பயன்படுத்தும் முன் ஒரு முதன்மை நியமத்திற்கு எதிராக அதன் சரியான செறிவை நியமமாக்க வேண்டும் (standardise). HCl கரைசலும் முதன்மை நியமமல்ல — HCl வாயு ஆவியாகக்கூடியது.

5 அமிலத்தன்மை/காரத்தன்மை-எடையிட்ட மோல் விகித முறை

ஓர் அமிலம் அல்லது காரம் தாக்கத்தில் கொடுக்கும் H⁺/OH⁻ மோல் எண்ணிக்கை, அதன் அமிலத்தன்மை/காரத்தன்மையால் (basicity/acidity) பெருக்கப்பட்ட மோல் எண்ணிக்கைக்குச் சமன். அமிலத்தன்மை என்பது ஒரு மூலக்கூறு கொடுக்கும் H⁺ மோல் எண்ணிக்கை; காரத்தன்மை என்பது கொடுக்கும் OH⁻ மோல் எண்ணிக்கை — வாய்ப்பாட்டிலிருந்தே இது தெரியும். இதைப் பயன்படுத்தி, சமன்செய்யப்பட்ட சமன்பாட்டு குணகங்களை நினைவில் வைக்காமலேயே n_{அமிலம்}/n_{காரம்} மோல் விகிதத்தை நேரடியாக எழுதலாம்.

Ba(OH)₂ + 2HCl → BaCl₂ + 2H₂O [Ba(OH)₂ இன் காரத்தன்மை = 2 → விகிதம் 1:2]
2.5 mol dm⁻³ Ba(OH)₂ இன் 50 cm³ ஐ 1.25 mol dm⁻³ HCl ஆல் நடுநிலைப்படுத்த:
n(Ba(OH)₂)/n(HCl) = (2.5×50)/(1.25×V) = 1/2 ⟹ V = 200 cm³

1:2 விகிதம் நேரடியாக Ba(OH)₂ இன் காரத்தன்மையிலிருந்தே (ஒரு மூலக்கூறில் 2 OH⁻) வருகின்றது — சமன்செய்யப்பட்ட சமன்பாட்டைச் சரியாக எழுதும்போதே அமிலத்தன்மை/காரத்தன்மை தானாகவே பிரதிபலிக்கும்.

6 பின்-நியமனம் (back-titration)

கார்பனேட்டுகள், ஒட்சைட்டுகள் அல்லது கரையாத/மெதுவாக வினைபுரியும் திண்மங்களை நேரடியாகத் நியமனம் செய்ய முடியாது — திண்மம் மெதுவாகவே கரைவதால் இறுதிப் புள்ளி தெளிவாகத் தெரியாது. இச்சூழலில் பின்-நியமனம் எனும் நான்கு-படி உத்தி பயன்படுத்தப்படுகின்றது: (1) திண்மத்தை அறியப்பட்ட, அதிகப்படியான அமிலத்தில் முழுமையாகக் கரைத்தல்; (2) வினைபடாமல் மீதமுள்ள அமிலத்தை ஒரு காரத்தால் பின்-நியமனம் செய்தல்; (3) தொடக்க அமிலம் − மீதி அமிலம் = திண்மத்துடன் வினைபட்ட அமிலம்; (4) பீசமானத்தைப் (stoichiometry) பயன்படுத்தி திண்மத்தின் மோல்/மோலார் திணிவு காணல்.

M₂O₃(s) 4 g ஐ 1 mol dm⁻³ HCl இன் 250 cm³ இல் கரைத்து, 25 cm³ ஐ 0.5 mol dm⁻³ NaOH இன் 20 cm³ ஆல் பின்-நியமனம்:
மீதி n(HCl) இல் 25 cm³ = 0.5×20×10⁻³ = 10×10⁻³ mol → 250 cm³ இல் = 0.1 mol
தொடக்க n(HCl) = 1×0.25 = 0.25 mol → M₂O₃ உடன் வினைபட்டது = 0.25−0.1 = 0.15 mol
M₂O₃+6HCl→2MCl₃+3H₂O ⟹ n(M₂O₃)=0.15÷6=0.025 mol → M(M₂O₃)=4÷0.025=160 g mol⁻¹ → A(M)=56 (Fe)

7 KMnO₄ redox நியமனமும் அயோடோமெற்றிக் நியமனமும்

பொட்டாசியம் பேமாங்கனேற்று (KMnO₄) ஒரு ஒட்சியேற்றியாகப் பயன்படும் redox நியமனத்தில், ஊடகத்தைப் பொறுத்து மங்கனீசு வேறுபட்ட விதத்தில் தாழ்த்தம் அடைகின்றது — அமிலத்தில் Mn²⁺ ஆக (5e⁻ ஏற்பு), காரத்தில் MnO₂ ஆக (3e⁻ ஏற்பு); இதனால் ஊடகம் மாறும்போது n-காரணியும் மாறுகின்றது. KMnO₄ ஊதா நிறமுடையது, அதன் தாழ்த்த விளைபொருள் நிறமற்றது (அல்லது வெளிர்) என்பதால் இது சுய-குறிகாட்டி (self-indicating) — ஒரு துளி அதிகப்படியான KMnO₄ ஊதா நிறம் நிலைத்திருந்தால் இறுதிப் புள்ளி எட்டப்பட்டதாகக் கருதப்படும். KMnO₄ திண்மம் தூய்மையின்மையால் நேரடியாக முதன்மை நியமமாகப் பயன்படாது; ஒரு தாழ்த்தேற்றும் முதன்மை நியமமான Na₂C₂O₄ (சோடியம் ஒக்சலேட்டு) அல்லது ஒக்சாலிக் அமிலத்திற்கு எதிராக மறைமுகமாக நியமமாக்கப்படுகின்றது — K₂Cr₂O₇ ஒரு ஒட்சியேற்றியே (KMnO₄ ஐப் போலவே), எனவே அது இதற்குப் பொருந்தாது.

அயோடோமெற்றிக் நியமனம் I₂ ஐ ஈடுபடுத்தும் ஒரு redox நியமனம் — KIO₃+5KI+3H₂SO₄→3I₂ போன்ற தாக்கத்தால் உருவாகும் I₂ ஐ Na₂S₂O₃ ஆல் (I₂+2Na₂S₂O₃→2NaI+Na₂S₄O₆) நியமனம் செய்யப்படுகின்றது. ஸ்டார்ச் குறிகாட்டியை இறுதிக்கு அருகில் மட்டுமே சேர்க்க வேண்டும் — முன்னரே சேர்த்தால் I₂-உடன் ஸ்டார்ச் உறுதியாக இணைந்து தவறான titre கிடைக்கும்.

காற்றில் CO அளவீடு — அயோடோமெற்றிக் சங்கிலிக் கணக்கு

I₂O₅+5CO→5CO₂+I₂ (குழாய் வழியாகச் செலுத்திய CO, I₂ ஆக மாறுகின்றது); வெளிவரும் I₂ KI இல் சேகரிக்கப்பட்டு 0.005 mol dm⁻³ Na₂S₂O₃ இன் 10 cm³ ஆல் நியமனம்:
n(Na₂S₂O₃) = 0.005×0.010 = 0.05×10⁻³ mol → n(I₂) = ½×0.05×10⁻³ = 0.025×10⁻³ mol
5 dm³ காற்றில் n(CO) = 0.025×10⁻³×5 = 0.125×10⁻³ mol → W(CO) = 0.125×10⁻³×28 = 0.0035 g
5000 cm³ காற்றின் திணிவு (அடர்த்தி 1.4×10⁻³ g cm⁻³) = 7 g → PPM(CO) = (0.0035÷7)×10⁶ = 500 ppm

learn.gtdigital.tech · A/L இரசாயனவியல் · அலகு 3 கோபிரமணன் திருசெந்திவேல், MSc