الدرس: 6-5-1 عملية التسحيح

عملية التسحيح

• التحليل الحجمي: وهو أحد طرائق التحليل الكيميائي الكمي التي تعتمد بالأساس على قياس الحجم الذي يستهلك من محلول الكاشف الكيميائي (تركيزه معلوم بدقة) عند تفاعله كمياً مع محلول المكون المراد تقديره (تركيزه مجهول).
• المحلول القياسي: هو ذلك المحلول الذي يحوي حجم معين منه على كمية محددة ومعلومة من الكاشف (عدد غرامات مكافئة أو عدد مولات أو عدد غرامات ..إلخ) يستخدم لتعين تركيز مادة مجهولة التركيز من خلال عمليات المعايرة (التسحيح) وينقسم إلى محلول قياسي أولي ومحلول قياسي ثانوي.
• المحلول القياسي الأولي: هو محلول ناتج من اذابة كتلة معلومة من مادة قياسية في حجم معلوم من الماء المقطر. مثل كربونات الصوديوم و رباعي بورات الصوديوم (البوراكس) و حامض الاوكزاليك و حامض البنزويك.
• المحلول القياسي الثانوي: وهو المحلول المحضر بعملية المعايرة والذي من خلالها يتم تعيين تركيز المحلول بشكل مضبوط عن طريق القياس الدقيق للحجم المستهلك منه والذي يتفاعل كمياً مع كمية معلومة من مادة قياسية.

علل: يلجأ إلى تحضير محلول قياسي ثانوي؟

لعدم توفر مادة أولية لمركب الكاشف.

مثال تحضير محلول قياسي من هيدروكسيد الصوديوم.

نذيب كمية معلومة منها في حجم معلوم من الماء وبذلك نحصل على محلول ذو تركيز تقريبي لأن هيدروكسيد الصوديوم مادة غير أولية لأنها مادة غير نقية، لذا لابد من تحديد التركيز الحقيقي بمعايرته مع مادة أولية نقية مثل فثالات الصوديوم الحامضية بعد ذلك يمكن استخدام هيدروكسيد الصوديوم لمعايرة مواد أخرى مثل حامض الكبريتيك.

شروط المواد القياسية المستعملة لتحضير محاليل قياسية أولية.

1. يجب أن تكون ذات نقاوة عالية.
2. يجب ان لا تمتص مكونات الهواء الجوي (الرطوبة أو الأوكسجين أو ثنائي أوكسيد الكربون) ولا تتأثر بالضوء.
3. يفضل أن تكون لها كتلة مكافئة عالية لتقليل الخطأ الذي قد ينتج أثناء عملية الوزن اللازمة لتحضير المحلول.
4. يجب أن تكون قابلة للذوبان في المذيب المستعمل في عملية التحليل.
5. يفضل أن لا تكون سامة.
6. يفضل أن تكون رخيصة الثمن ومتوفرة.

• التسحيح: هي الإضافة التدريجية للمحلول القياسي من السحاحة إلى المحلول المجهول الموجود في دورق ارلنيماير لحين اكتمال التفاعل الكيميائي بين الكاشف الكيميائي المضاف والمكون المراد تقديره لحين الوصول إلى نقطة نهاية التفاعل، وتكون الغاية منها هي إيجاد تركيز المحلول المجهول بدلالة تركيز المحلول القياسي عن طريق قياس الحجوم المستهلكة في العملية بدقة.
• نقطة التكافؤ: هي نقطة افتراضية يكون من المفروض عندها أن تتكافئ كمية المادة القياسية المضافة من السحاحة مع كمية المادة المجهولة الموجودة في الدورق، كيفية تحديد نقطة التكافؤ من خلال حدوث تغير لون المحلول أو تكون راسب يمكن ملاحظته بسهولة بالعين المجردة.
• الدلائل: هي مركبات كيميائية تضاف عادة إلى محلول التسحيح ولا تشترك في التفاعل بل يتغير لونها أو أحد صفاتها الفيزيائية بشكل واضح عند نقطة نهاية التفاعل.
• نقطة نهاية التفاعل: هي نقطة يكتمل عندها التفاعل المستعمل في عملية التسحيح بين المادة القياسية والمادة المجهولة ويحدد موقعها عملياً بالاعتماد على استخدام أحد الدلائل المناسبة.

علل: يحصل اختلاف بين نقطة التكافؤ ونقطة نهاية التفاعل؟

سبب الاختلاف هو خطأ التسحيح.

خطأ التسحيح: هو مقياس بين موقع نقطة التكافؤ النظرية ونقطة نهاية التفاعل المقاسة عملياً في عملية التسحيح.

علل: يستعاض أحياناً عن مصطلح التحليل الحجمي بمصطلح التحليل التسحيحي، بينما يبقى التحليل الحجمي أكثر شمولاً؟

باعتبار التسحيح أكثر شيوعاً واستعمالاً ويبقى التحليل الحجمي أكثر شمولاً كونه يشمل إضافة إلى التحليل باستعمال عمليات التسحيح وعمليات التحليل الحجمي الكمي التي تتضمن تحليل الغازات أيضاً.

شروط التفاعلات الكيميائية في عمليات التحليل الحجمي بطريقة التسحيح:

1. يجب أن يكون التفاعل بسيط ويمكن التعبير عنه بمعادلة متوازنة بين الكاشف الكيميائي والمادة المراد تقديرها.
2. أن يكون التفاعل غير انعكاسي.
3. يجب أن يكون التفاعل سريع جداً ويمكن إضافة عامل مساعد لزيادة سرعة التفاعل.
4. يجب أن تتوفر وسيلة لتعيين نقطة نهاية التفاعل من الناحية العملية وذلك عن طريق حصول تغير ملحوظ في إحدى صفات المحلول عند أو بالقرب من نقطة التكافؤ يؤدي إلى تحديد نقطة انتهاء التفاعل.

التفاعلات الكيميائية التي يمكن استعمالها بنجاح في عمليات التسحيح والتي تنطبق عليها الشروط أعلاه:

1. تفاعلات الحوامض والقواعد (تفاعلات التعادل) يتحد أيون الهيدروجين مع أيون الهيدروكسيد في تكوين الماء تسحيح محلول حامض قوي أو محلول الملح لقاعدة ضعيفة مع محلول قياسي من قاعدة قوية أو بالعكس.
2. تفاعلات الأكسدة والاختزال تتضمن كل التفاعلات التي يحدث فيها تغير في الأعداد التأكسدية للمواد المشتركة فيها ويكون المحلول القياسي، إما عاملاً مختزلاً أو عاملاً مؤكسداً.
3. عمليات الترسيب تتضمن اتحاد الأيونات الموجبة مع الأيونات السالبة عدا أيون الهيدروجين وأيون الهيدروكسيد لتكوين رواسب بسيطة.
4. تكوين معقد يتضمن اتحاد الأيونات الموجبة مع الأيونات السالبة عدا أيون الهيدروجين وأيون الهيدروكسيد لتكوين مركبات معقدة ذائبة قليلة التفكك وتكوين أواصر تناسقية.