تیتراسیون در شیمی

همانطور که می دانید امروزه اکثر تجزیه و تحلیلها و آزمایشها در آزمایشگاه ها با استفاده از روشهای آنالیز خودکار انجام می شود. البته توجه داشته باشید که استفاده از روشهای مرسوم مانند تیتراسیون همچنان در آزمایشگاه امری ضروری است. در واقع، روشهای سنتی در محدوده غلظت پایین شکست می خورند. بنابراین اندازه گیری با روشهای مدرن مانند آنالیز ابزاری می تواند مفید باشد. اما در محدوده غلظتهای بالاتر، روشهای مدرن از نظر دقت در مقایسه با روشهای سنتی دارای محدودیتهایی هستند، بنابراین تیترامتری روش جایگزین مناسب تری است.

تیتراسیون چیست؟

تیترامتری در واقع تکنیکی برای تعیین غلظت یک محلول ناشناخته یا برای تعیین غلظت یک محلول شناخته شده است. تیتراسیون تا زمانی که واکنش در نقطه هم ارزی خنثی شود ادامه می یابد. در این صورت با تغییر رنگ تعامل، پایان آن اعلام می شود. در واقع نقطه پایان را می توان با کمک آشکارساز با تغییر رنگ تعیین کرد. لازم به ذکر است که تیتراسیون را تیترکردن یا تیترامتری نیز می گویند. از طرف دیگر از آنجایی که اندازه گیری حجم در این فرآیند بسیار مهم است به آن تحلیل حجم نیزاطلاق می شود.

فرایند یا روش تیتراسیون

همانطور که گفتیم این روش به اندازه گیری حجم دقیق محلول بستگی دارد. واکنش بین آنالیت و محلول استاندارد، واکنش تیتراسیون اصلی است. روش کار به این صورت است که مقدار مشخصی از محلول آنالیز را در یک ارلن مایر می ریزیم. از طرف دیگر محلول استاندارد داخل پورت ریخته می شود. از طریق پورت محلول استاندارد به صورت قطره ای به محلول آنالیت ارلن مایر اضافه می شود تا زمانی که واکنش کامل شود. برای تعیین کامل بودن واکنش بین محلول استاندارد و آنالیت از روشهای مختلفی استفاده می شود که معروف ترین آنها استفاده از آشکارسازهای شیمیایی است.

روشهای اندازه گیری فیزیکی مانند هدایت، اندازه گیری جریان، ولتامتری، نورسنجی، رسانایی، تشکیل رسوب، سرعت جذب یا تغییرات pH نیز می‌ تواند در فرآیند تیتراسیون کلاسیک برای تعیین نقطه پایان استفاده شود. لازم به ذکر است که افزودن یک قطره بیشتر می تواند منجر به خطا در تخمین شود. در واقع در نقطه پایانی باید تغییر رنگ ثابتی داشته باشید. با دانستن و مشاهده حجم تیتراسیون مصرفی از پورت می توان غلظت مورد نیاز آنالیز را محاسبه کرد.

روشهای تیتراسیون

روشهای مختلفی برای تیتراسیون وجود دارد که با توجه به نمونه آزمایشی می توان از آنها استفاده کرد. از جمله این روشها می توان به موارد زیر اشاره کرد.

روش مستقیم

در این روش آنالایزر به طور مستقیم با کالیبراتور تعامل دارد و نقطه پایانی فرایند پایان واکنش را نشان می دهد. پس با استفاده از نقطه پایانی می توان غلظت ترکیب ناشناخته را در محلول نمونه تعیین کرد.

تیترکردن غیر مستقیم یا تیتراژ جایگزین

در این روش به دلیل حل نشدن و ناپایداری نمونه، آنالیت با ماده دیگری واکنش می دهد و آنالیت مورد نظر یا رسوب می کند یا از محلول خارج می شود. پس شما مستقیما درگیر فرایند تیتراسیون نخواهید بود. در اینجا مقدار مول یک جایگزین محاسبه و به مقدار آنالیت مورد نیاز مربوط می شود.

تیترکردن معکوس

تیترکردن به صورت معکوس انجام می شود. در این روش به جای تیترامتری آنالیت اصلی، مقدار اضافی از یک ترکیب با غلظت مشخص (معرف استاندارد) به محلول اضافه می شود و این مازاد تیتر می شود. در فریند معکوس هیچ تعامل مستقیمی بین کالیبراتور و آنالیت وجود ندارد. این زمانی مفید است که تشخیص نقطه پایانی آسان تر از تیتراسیون معمولی باشد. در واقع وقتی واکنش بین آنالیت و کالیبراتور کند باشد، واکنش از نوع ته نشینی است یا آنالیت جامد نامحلول است.

انواع تیتراسیون

تیترها بر اساس نوع واکنش و با اهداف متفاوت، انواع مختلفی دارند. رایج ترین انواع آن عبارتند از:

تیتراسیون اسید-باز

که در آن یک اسید-باز یا تیتران با یک آنالیت باز یا اسیدی واکنش می دهد. این واکنش در واقع یک واکنش خنثی سازی اسید و باز است. تیترامتری اسید باز شامل یک اسید و باز قوی، یک اسید ضعیف با یک باز قوی، یک باز ضعیف با یک اسید قوی و یک اسید و باز ضعیف است.

تیتراسیون کمپلکسومتری

این روش در واقع واکنش یک فلز با لیگاند است. متداول ترین معرف مورد استفاده در این فرایند دی اتیلن دی آمین تترا استات (EDTA) است.

 تیتراسیون رسوبی

از این روش برای تعیین غلظت عناصر استفاده می شود. در نتیجه محصول واکنش معمولا رسوب می کند. تیترامتری رسوبی شامل تیترکردن معدنی و سورفکتانت می باشد.

 تیتراسیون ردوکس (redox)

که در آن کالیبراتور یک ماده اکسید کننده یا کاهنده است. در واقع فرایند تیتراسیون یک واکنش ردوکس است. معمولا نیازی به افزودن معرف نیست زیرا معرفها رنگی هستند.

فاز گاز

در این روش واکنش دهنده ها با گاز اضافی مخلوط می شوند. گاز در واقع جایگزین کالیبراتور در این فرایند می شود.

پتانسیل زتا

در این فرایند کامل بودن واکنش توسط پتانسیل زتا مشخص می شود نه توسط آشکارساز.

اندازه گیری ید

به واکنشی می گویند که در آن ید اکسید می شود. در این تیتراسیون ید نقش خاصی را ایفا می کند و معمولا از تیوسولفات به عنوان استاندارد استفاده می شود.

سوالات متداول تیتراسیون در شیمی

1- برنامه های تیتراسیون چیست؟

در بسیاری از صنایع مانند صنایع غذایی، آزمایشگاه های تشخیص پزشکی، آزمایشهای شیمیایی، معدن، صنعت آب و فاضلاب، داروسازی و غیره به طور گسترده استفاده می شود. علاوه بر این در زیست شناسی برای تعیین غلظت ویروسها و باکتریها به کار می رود.

2- تیتراسیون اسید باز چگونه کار می کند؟

محلول استاندارد متشکل از یک اسید یا باز به صورت قطره ای به محلول نمونه متشکل از یک باز یا اسید اضافه می شود. این روند تا رسیدن به نقطه هم ارزی ادامه می یابد. در آنجا مقدار ماده محلول استاندارد با مقدار ماده ماده تعیین شده مطابقت دارد.

3- چگونه یک تیتراژ را محاسبه می کنید؟

تیتراسیون با استفاده از معادله مقدار ماده n محاسبه می شود. در نقطه هم ارزی، مقدار ماده در محلول استاندارد و محلول نمونه یکسان است. با معادل سازی معادلات، اکنون می توانیم غلظت مجهول ماده مورد نظر را محاسبه کنیم.

4- منحنی تیترکردن چه چیزی را نشان می دهد؟

منحنی تیترامتری سیر یک تیتراسیون را نشان می دهد. مقدار pH به حجم اضافه شده محلول استاندارد بستگی دار

5- چه نوع تیتراژی وجود دارد؟

علاوه بر تیتراژ مستقیم و غیر مستقیم، انواع متعدد دیگری نیز وجود دارد. برای مثال، تیترامتری اسید-باز، پتانسیومتری و هدایت سنجی از جمله این موارد است.