Vad är ekvivalenspunkten?

Ekvivalenspunkten är punkten i en kemisk titrering – vilket betyder en process för att bestämma koncentrationen av ett löst ämne genom en inducerad reaktion – där mängden av ämnet som titreras är precis tillräckligt stor för att helt reagera med provet. Det kallas också ibland för den stökiometriska punkten. Ekvivalenspunkten kan bestämmas på ett antal olika sätt med hjälp av tecken som pH-indikatorer, färgförändring, konduktivitet eller nederbörd. Koncentrationen av en given reaktant kan härledas genom att titrera en känd substans i reaktantprovet och hitta reaktionens ekvivalenspunkt.

I titreringsinställningen fylls en lång, cylindrisk bit av glas, känd som en byrett, till ett kalibrerat märke med en specifik volym av titreringsmedlet, eller lösningen som ska titreras. En specifik volym av analyten, eller lösningen som titranten kommer att droppa i, ställs in nedan. Koncentrationen av titranten är känd, medan koncentrationen av analyten är okänd. Gradvis töms byretten i analytlösningen tills den förväntade förändringen i analyten inträffar, vilket signalerar ekvivalenspunkten. Vid ekvivalenspunkten har mängden tillsatt titrant reagerat fullständigt med reaktanten i analyten, och koncentrationen av analytlösningen kan nu bestämmas.

Vid syra-bastitrering, där en syra titreras till en bas eller vice versa, tillsätts ofta en pH-indikatorförening till analytlösningen så att ekvivalenspunkten kan bestämmas visuellt. Fenolftalein är en vanlig pH-indikator som är färglös vid låga pH-nivåer men blir ljusrosa vid högt pH. Ekvivalenspunkten i en syra-bastitrering som involverar fenolftalein skulle signaleras av en snabb förändring av färgen till rosa. Olika pH-indikatorer används för att indikera förändringar över olika pH-intervall efter behov.

Ibland kommer färgen på analyten att ändras under titrering utan användning av en indikator. Ekvivalenspunkter för oxidations-reduktion (redox) reaktioner kan bestämmas på detta sätt, eftersom oxidationstillstånden för produkten och reaktanten ger olika färger. Det är också möjligt att titreringsreaktionen kommer att orsaka att en fällning, eller fast, bildas. Nederbörd kan därför användas som en ekvivalenspunktsindikator, även om den exakta nederbördspunkten kan vara svår att fastställa.

Andra metoder som kan användas för att bestämma ekvivalenspunkten inkluderar mätning av lösningens konduktivitet, direkt mätning av pH genom en pH-mätare och mätning av temperaturförändringshastigheten. Denna sista process är känd som termometrisk titrimetri. Termometrisk titrimetri använder sig av det faktum att den kemiska reaktionen mellan titranten och analyten antingen kommer att vara exotermisk – frigör värme – eller endotermisk – absorberande värme. Beroende på reaktionens karaktär kommer temperaturen antingen att stiga eller sjunka. Topphastigheten för temperaturförändring i reaktionen är ekvivalenspunkten.