موضوع مقاله: تیتراسیون | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # تیتراسیون | مقدمه: تیتراسیون یا تیتر کردن، تیتریمتری نیز نامیده می‌شود، در علم شیمی عبارت است از تعیین غلظت یک محلول مجهول با روش‌های مختلف. | ## بخش 1: تیتراسیون | یک روش آزمایشگاهی معمول کمی در شیمی تجزیه است، که برای اندازه‌گیری غلظت نامعلوم یک آنالیت استفاده می‌شود. از شناخته شده‌ترین تیتراسیون‌ها، تیتراسیون حجم سنجی اسید و باز است.مورتیمر، چارلز. تهران:نشر علوم دانشگاهی،۱۳۸۳ چون اندازه‌گیری حجم در تیتراسیون خیلی مهم است، آن را آنالیز حجمی نیز می‌نامند. یک واکنش‌گر ناب که تیترانت یا تیتراتور نامیده می‌شود، به عنوان یک محلول مناسب استفاده می‌گردد. یک حجم از تیترانت با غلظت مشخص با یک محلول یا آنالیت واکنش می‌دهد تا غلظتش مشخص شود. جزف لوییس گی با اضاف کردن بازویی در طرفین آن و پیشرفته کردنش، کلمه‌های پیپت و بورت را ابداع کرد. یک پیشرفت مهم در روش و محبوبیت آنالیز حجمی در هنگامی رخ داد که، کارل مور، بورت را با گذاشتن یک گیره و نوک در پایینش پیشرفت داد و در سال ۱۸۵۵ یک کتاب در این باره نوشت. در این روش محلول با غلظت معین که محلول استاندارد نام دارد در بورت ریخته می‌شود، و محلول با غلظت نامعلوم که محلول مجهول نام دارد در یک ارلن ریخته می‌شود. فرآیند تیتر کردن که عبارت است از افزودن قطره قطره محلول معلوم به محلول مجهول، تا زمانی که واکنش بین دو ماده کامل شود ادامه دارد. برای تشخیص کامل شدن واکنش روش‌های مختلفی به کار می‌رود که معروف‌ترین آن‌ها استفاده از شناساگر‌های شیمیایی است.اسکوگ، داگلاس ای و دیگران. :نشر علوم دانشگاهی،1388 : تیتراسیون وزن سنجی تیتراسیون خنثی شدن تیتراسیون کمپلکس سنجی تیتراسیون پتانسیل سنجی تیتراسیون اکسایش-کاهش آنالیز نمونه‌خای خاک با تیتراسیون. روش اولیه با یک بشر یا ارلن که شامل مقدار مشخصی آنالیت و مقدار کمی شاخص که در زیر یک بورت یا پیپت کالیبره شامل تیترانت است، صورت می‌گیرد. مقدار کمی تیترانت به آنالیت و شاخص اضافه می‌شود تا وقتی که شاخص شروع به تغییر کند، که شروع نقطه هم‌ارزی (اکی والان) است. با توجه به نقطه هم‌ارزی مورد نظر، یک قطره یا کمتر از تیترانت می‌تواند اختلافی دائمی یا موقت در شاخص ایجاد کند. وقتی نقطه هم‌ارزی واکنش فرا رسید، حجم مصرفی واکنش دهنده اندازه‌گیری شده و غلظت آنالیت با فرمول زیر حساب می‌شود. که Ca غلظت آنالیت را به صورت مولار نشان می‌دهد، Ct غلظت مولار تیترانت، Vt حجم استفاده شده تیترانت در واحد لیتر، M ضریب تناسب که از معادله شیمیایی بدست می‌آید، و Va حجم آنالیت استفاده شده به لیتر است. گرچه مواد جامد نیز در یک حلال آبی حل می‌شود، حلال‌های دیگر مثل اتانول و استیک اسید برای موارد دیگر استفاده می‌شود. تیتراسیون‌های بدون اسید، نیازمند پی‌اچ ثابت در طول واکنش هستند؛ بنابراین، ممکن است محلول بافر به محفظه تیتراسیون اضافه شود تا پی‌اچ را ثابت نگه دارد. برای مثال، وقتی ۲ واکنش‌گر ممکن است با تیترانت واکنش دهند، و فقط یکی به عنوان آنالیت مورد نظر است، یک پوشاننده جدا ممکن است به واکنش اضافه شود تا یون‌های ناخواسته نشان داده نشوند. در بعضی از واکنش‌های اکسایش ممکن است برای بالا بردن سرعت واکنش به محفظه گرما داده شود. برای مثال، برای اکسیداسیون بعضی حلال‌های اگزالات نیاز به دمای ۶۰ درجه سانتیگراد است تا سرعت واکنش معقول باشد. منحنی تیتراسیون منحنی معمول تیتراسیون اسید دیپروتیک که با پایه قوی تیتر می‌شود؛ که تیتر شدن اکسالیک اسید با سدیم هیدروکسید نشان داده شده‌است. منحنی تیتراسیون منحنی است که محور x آن حجم تیترانتی را نشان می‌دهد که از اول واکنش اضافه شده‌است، و محور y هم غلطت آنالیت در آن حجم می‌باشد (در موارد اسیدی محور y پی‌اچ حلال را نشان می‌دهد. به همین دلیل، یک تغییر کوچک در حجم تیترانت در نزدیک نقطه هم‌ارزی، پی‌اچ را به شدت تغییر می‌دهد و شاخص‌های زیادی را برای آن می‌توان اختصاص داد (برای مثال کاغذ تورنسل، فنول فتالئین یا برموتیمول آبی). اگر در شرایطی یکی از دو عامل اسید و باز قوی و دیگری ضعیف باشد، منحنی نامنظم خواهد بود و با تغییر کم حجم در نزدیکی نقطه هم‌ارزی، پی‌اچ کمتر تغییر می‌کند. برای مثال، منحنی تیتراسیون، اسید اگزالیک (اسید ضعیف) با سدیم هیدروکسید (باز قوی) نشان داده شده‌است. نقطه هم‌ارزی بین پی‌اچ ۸-۱۰ اتفاق می‌افتد، این موضوع نشان می‌دهد که حلال در نقطه هم‌ارزی خاصیت باز را دارد و نشان‌گر مورد نظر فنول فتالئین است. | ## بخش 2: تیتراسیون | منحنی تیتراسیون برای یک اسد قوی و باز ضعیف نیز این چنین است و حلال خاصیت اسیدی گرفته و باید از شاخص‌های متیل اورانژ و برموتیمول آبی استفاده شود. تیتراسیون بین اسید ضعیف و باز ضعیف دارای نامنظمی شدید است، به همین دلیل، یک شناساگر قطعی برای این حالت وجود ندارد و از یک پی‌اچ سنج برای نشان دادن واکنش استفاده می‌شود. انواع تیتراسیون انواع مختلفی از تیتراسیون با روش‌ها و اهداف مختلف وجود دارد و رایج‌ترین انواع تیتراسیون کیفی عبارت‌اند از: تیتراسیون اسید-باز و تیتراسیون اکسایش و کاهش. تیتراسیون اسید- باز شناساگررنگ در محیط اسیدیبازه تغییرات رنگرنگ در محیط بازیمتیل ارغوانی زرد ۰.۰ - ۱.۶ ارغوانیبروموفنول آبی زرد ۳.۰ - ۴.۶ آبیمتیل نارنجی قرمز ۳.۱ - ۴.۴ زردمتیل قرمز قرمز ۴.۴ - ۶.۳ زردلیتموس قرمز ۵.۰ - ۸.۰ آبیبرم تیمول آبی زرد ۶.۰ - ۷.۶ آبیفنل فتالئین بی رنگ ۸.۳ - ۱۰.۰ ارغوانیآلیزارین زرد زرد ۱۰.۱ - ۱۲.۰ قرمز تیتراسیون اسید- باز به خنثی شدن اسید و باز هنگامی که با حلال مخلوط شدند ربط دارد. علاوه بر نمونه، شناساگر پی‌اچ که به محلول اضافه می‌شود، در نشان دادن نقطه هم‌ارزی مؤثر است. نقطه پایانی و نقطه هم‌ارزی حتماً یکی نیستند، زیرا نقطه هم‌ارزی با استکیومتری واکنش مشخص می‌شود، ولی نقطه پایانی صرفا با تغییر رنگ مشخص می‌گردد؛ بنابراین برای کاهش خطا باید شناساگر مناسبی انتخاب شود. برای مثال، اگر نقطه هم‌ارزی در پی‌اچ ۸٫۴ باشد، استفاده از فنول فتالئین به جای آلیزارین زرد، خطا را کاهش می‌دهد. شناساگرهای معروف و رنگشان و پی‌اچ ای که تغییر رنگ می‌دهند، در جدول بالا آمده‌است. برای جواب‌های دقیق‌تر، وقتی که یک اسید یا باز ضعیف موجود باشد، پی‌اچ سنج یا هدایت سنج مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای بازهای خیلی قوی مانند هیدرید و آمینه آهن، آب به عنوان حلال مناسبی شناخته نمی‌شود، به جای آن از اسیدهای خیلی ضعیف و حلال‌های بی آب مانند تتراهیدروفوران برای تیترانت و شناساگر استفاده می‌شود. تیتراسیون اکسایش- کاهش یک پتانسیومتر برای تخمین نقطه پایانی استفاده می‌شود، وقتی که یکی از ترکیبات که به عنوان اکسیدکننده است پتاسیم دی‌کرومات باشد. تغییر رنگ از نارنجی به سبز قطعی نیست، بنابراین از شناساگری مانند پتاسیم دی‌کرومات استفاده می‌شود. آنالیز شراب برای گوگرد دی‌اکسید به عنوان عمل اکسیداسیون به ید نیاز دارد، در این مورد از نشاسته به عنوان شناساگر استفاده می‌شود، وقتی که ترکیب آبی شود نشانه نقطه پایانی است. بعضی از تیتراسیون‌های اکسایش و کاهشی به دلیل رنگ شدید مواد، نیازی به شناساگر ندارند. تیتراسیون فاز گازی در این روش واکنش‌گرها را با یک گاز اضافی مخلوط می‌کنند، که جای تیترانت را می‌گیرد. در یک مثال مشهور تیتراسیون گازی، ازون گازی با نیتروژن اکسید طبق معادله زیر واکنش می‌دهد. بعد از کامل شدن واکنش، تیترانت و فراورده‌ها اندازه‌گیری می‌شوند، که برای تخمین مقدار آنالیت اولیه استفاده می‌شود. اول، اندازه‌گیری به طول مسیر ربطی ندارد، زیرا، همان طول مسیر در اندازه‌گیری فراورده و تیترانت اضافی استفاده می‌شود. دوم، اندازه‌گیری به صورت خطی با جذب رابطه ندارد، بلکه طبق قانون بیر-لامبرت تابعی از غلظت آنالیت است. سوم، در گونه‌هایی که طول موج معمول آنالیت‌ها باهم تداخل دارند، بسیار کاربرد دارد. برای مثال اریوکروم بلک تی برای تیتراسیون کلسیم و منیزیم و کی‌لیت برای تیتراسیون آهن در حلال استفاده می‌شود. تیتراسیون پتانسیل زتا تیتراسیون پتانسیل زتا، تیتراسیونی است که کامل شدن واکنش توسط پتانسیل زتا، در آن نشان داده می‌شود، نه توسط شناساگر، که برای همگن‌های مشخص مثل کلوئیدها استفاده می‌شود. یکی از استفاده‌هایش تخمین زدن نقطه ایزوالکتریک در زمان صفر شدن بار سطح می‌باشد، که به تغییر پی‌اچ و اضافه کردن ماده فعال سطحی صورت می‌گیرد. زیست‌شناسی از یک روش از حالت تیتراسیون زیست‌شناسی برای تخمین غلظت ویروس‌ها و باکتری‌ها استفاده می‌شود. تا وقتی که آزمایش مثبتی برای حضور ویروس‌ها انجام نشود، رقیق سازی پیاپی در نسبت‌های ثابت انجام می‌شود. مثبت یا منفی بودن مقدار را می‌توان با بررسی بصری زیر میکروسکوپ یا با روش تست الیزا فهمید. اندازه‌گیری نقطه پایانی تیتراسیون یک پی‌اچ سنج ابتدایی که برای نشان دادن واکنش‌ها استفاده می‌شود. | ## بخش 3: تیتراسیون | شناساگر کاهشی هم به صورت یک قطره اضافه می‌شود و در نقطه پایانی تغییر رنگ می‌دهد. پی‌اچ سنج: یک پتانسیل سنج که پتانسیل الکترون‌ها به میزان وجود +H حلال بستگی دارد. پی‌اچ حلال در طول واکنش اندازه‌گیری می‌شود، و این خیلی دقیق‌تر از به کار بردن شناساگر است. غلظت یون می‌تواند در تیتراسیون به صورت قابل توجهی تغییر کند، که تغییر در هدایت الکتریکی را باعث می‌شود. این معمولاً در اکسایش و کاهش دیده می‌شود، وقتی که فراورده واکنش رنگ متفاوتی با فراورده اکسایش داشته باشد. تیتراسیون هم‌دمایی در کالری‌متر: یک وسیله برای اندازه‌گیری گرمای تولیدی یا مصرفی، برای تعیین نقطه پایانی. در تیتراسیون‌های زیست‌شیمی مانند پیدا کردن نحوه اتصال پیش‌ماده به آنزیم استفاده می‌شود. تیتراسیون گرمایی: با تیتراسیون هم‌دما متفاوت است، چون از مقدار گرمای منتقل شده برای تخمین میزان آنالیت موجود در حلال نمونه استفاده نمی‌شود. طیف‌بینی: اگر طیف واکنش‌دهنده‌ها، فراورده‌ها و تیترانت معلوم باشد، برای اندازه‌گیری میزان نور جذب شده در حلال استفاده می‌شود. آمپرمتر: فراوردهٔ واکنش تیتراسیون را به عنوان نتیجهٔ اکسایش یا کاهش آنالیت اندازه می‌گیرد. نقطه پایانی و نقطه هم‌ارزی این اصطلاح‌ها در صورتی به جای هم استفاده می‌شوند که متفاوت باشند. یک تغییر فیزیکی در حلال که توسط شناساگر یا ابزارهای اشاره شده در بالا مشخص می‌شود. به جای تیتراسیون نمونه اصلی، نمایان‌گر اضافی به حلال اضافه می‌شود و آن تیتراسیون می‌شود. استفاده‌های خاص تیتراسیون اسید- باز در زیست‌دیزل: سوخت روغن‌نباتی باید قبل از استفاده خنثی شود. این عمل اسیدهای چرب را حذف می‌کند که ممکن است ماده را به جای سوخت به صابون تبدیل کند. ارزش اسیدی: جرم به میلیگرم پتاسیم هیدروکسید که یک گرم از کربوکسیلیک اسید را خنثی می‌کند. ارزش صابون‌سازی: جرم به میلی گرم KOH که برای صابون‌سازی یک گرم کربوکسیلیک اسید نمونه نیاز است؛ که در دمای بالا صورت می‌گیرد. ارزش استر: یک خاصیت قابل حساب از طریق فرمول: ارزش استر= ارزش اسیدی- ارزش صابون‌سازی ارزش آمینه: جرم به میلی گرم KOH که با آمین کردن یک گرم از نمونه می‌انجامد. آنالیت ابتدا با استیک انیدرید استیله می‌شود، سپس با KOH عمل تیتراسیون انجام می‌شود. تیتراسیون‌های اکسایشی و کاهشی آزمایش وینکر: برای تعیین اکسیژن حل شده در آب استفاده می‌شود. ید نسبت به اکسیژن در نمونه آزاد می‌شود؛ بنابراین غلظت اکسیژن با تیتراسیون کاهشی ید و تیوسولفات و با شناساگر نشاسته، قابل تعیین است. ویتامین ث: که به عنوان آسکوربیک اسید شناخته می‌شود، ویتامین ث یک عامل کاهشی قوی است. وقتی که با دی‌کلروفنول‌ایندوفنول آبی تیتراسیون تشکیل می‌دهد و بی‌رنگ می‌شود غلظتش به راحتی قابل تعیین است. در این تیتراسیون، گلوکز مس را کاهش می‌دهد تا با تیوسیانات پتاسیم واکنش دهد و رسوبات سفیدی ایجاد کند، که نشان‌گر نقطه پایان است. عدد برم: اندازه اشباع در یک آنالیت، که میلی‌گرم برم را که ۱۰۰ گرم نمونه جذب می‌شود نشان می‌دهد. عدد ید: اندازه اشباع در یک آنالیت، که میلی‌گرم ید را که ۱۰۰ گرم نمونه جذب می‌شود را نشان می‌دهد. متفرقه تیتراسیون کارل فیشر: یک روش پتانسیل سنجی که مقدار جا مانده آب را در ماده آنالیز می‌کند. | ## جمع‌بندی | بنابراین مقدار آب را می‌توان با نشان دادن پتانسیل الکتریکی یودهای اضافی تخمین زد.