Mikä on vastaavuuspiste?

Ekvivalenssipiste on kemiallisen titrauksen piste – mikä tarkoittaa prosessia liuenneen aineen pitoisuuden määrittämiseksi indusoidun reaktion kautta – jossa titrattavan aineen määrä on juuri niin suuri, että se reagoi täysin näytteen kanssa. Sitä kutsutaan joskus myös stökiometriseksi pisteeksi. Vastaavuuspiste voidaan määrittää useilla eri tavoilla käyttämällä merkkejä, kuten pH -indikaattoreita, värinmuutosta, johtavuutta tai saostumista. Tietyn reagenssin pitoisuus voidaan päätellä titraamalla tunnettu aine reagenssinäytteeseen ja etsimällä reaktion vastaavuuspiste.

Titrausjärjestelyssä pitkä, lieriömäinen lasikappale, joka tunnetaan nimellä büretti, täytetään kalibroituun merkkiin määrätyllä tilavuudella titraattia tai titrattavaa liuosta. Alla määritetään tietty määrä analyyttiä tai liuosta, johon titraattori tippuu. Titraajan pitoisuus tiedetään, kun taas analyytin pitoisuus on tuntematon. Bretti tyhjennetään asteittain analyyttiliuokseen, kunnes odotettavissa oleva analyytin muutos tapahtuu, mikä merkitsee vastaavuuspistettä. Vastaavuuspisteessä lisätyn titrantin määrä on reagoinut täysin analyytin reagenssin kanssa, ja analyyttiliuoksen pitoisuus voidaan nyt määrittää.

Happo-emäs-titrauksissa, joissa happo titrataan emäkseksi tai päinvastoin, pH-indikaattoriyhdistettä lisätään usein analyyttiliuokseen, jotta vastaavuuspiste voidaan määrittää visuaalisesti. Fenolftaleiini on yleisesti käytetty pH -indikaattori, joka on väritön alhaisissa pH -arvoissa, mutta muuttuu kirkkaan vaaleanpunaiseksi korkeassa pH: ssa. Fenolftaleiinia sisältävän happo-emäs-titrauksen vastaavuuspisteen merkitsisi nopean värin muuttuminen vaaleanpunaiseksi. Eri pH -indikaattoreita käytetään tarvittaessa osoittamaan muutoksia eri pH -alueilla.

Joskus analyytin väri muuttuu titrauksen aikana ilman indikaattoria. Hapetus-pelkistys (redox) -reaktioiden ekvivalenssipisteet voidaan määrittää tällä tavalla, koska tuotteen ja reagenssin hapetustilat tuottavat eri värejä. On myös mahdollista, että titrausreaktio saa aikaan sakan tai kiinteän aineen muodostumisen. Sateita voidaan siksi käyttää vastaavuuspisteen indikaattorina, vaikka sademäärän tarkkaa pistettä voi olla vaikea määrittää.

Muita menetelmiä, joita voidaan käyttää vastaavuuspisteen määrittämiseen, ovat liuoksen johtavuuden mittaaminen, pH: n mittaaminen suoraan pH -mittarin kautta ja lämpötilan muutosnopeuden mittaaminen. Tätä viimeistä prosessia kutsutaan termometriseksi titrimetriaksi. Termometrinen titrimetria hyödyntää sitä tosiasiaa, että titraattorin ja analyytin välinen kemiallinen reaktio on joko eksotermistä – vapauttavaa lämpöä – tai endotermistä – absorboivaa lämpöä. Reaktion luonteesta riippuen lämpötila joko nousee tai laskee. Lämpötilan muutoksen huippunopeus reaktiossa on vastaavuuspiste.