അനുമാപനം

ലായനിയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഒരു രാസപദാർഥവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നതിന് മറ്റൊരു പദാർഥത്തിന്റെ ലായനി എത്ര വേണ്ടിവരുമെന്നു നേരിട്ടു നിർണയിക്കുന്ന തന്ത്രമാണ് അനുമാപനം. ഇതു പരിമാണാത്മകമായ ഒരു വിശ്ലേഷണവിധി (quantitative analysis) ആണ്. ഉദാഹരണമായി ഒരു സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനിയിൽ എത്ര ചമഛഒ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന് ഒരു ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് അമ്ലലായനികൊണ്ട് അനുമാപനം ചെയ്തു നിശ്ചയിക്കാം. ഇവിടെ അമ്ലലായനി അനുമാപകം (titrant) ആണ്.

നിശ്ചിത വ്യാപ്തം (V2) സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനി പിപ്പറ്റുകൊണ്ട് ഒരു കോണിക-ഫ്ലാസ്കിൽ (conical flask) എടുത്ത്, ബ്യൂററ്റിൽ നിറച്ച അമ്ലലായനി അല്പാല്പമായി അതിലേക്കു ചേർത്ത് ഇളക്കിക്കൊണ്ടിരുന്നാൽ,

NaOH + HCl →Nacl + H2O

എന്ന സമവാക്യം പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്ന രാസപ്രവർത്തനമനുസരിച്ച്, ഓരോ തുള്ളി അമ്ലവും ലായനിയിലെ NaOHന്റെ ഒരു അംശവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നതാണ്. ക്രമേണ ലായനിയിലെ NaOH മുഴുവനും നിർവീര്യമാക്ക(neutralism)പ്പെടുന്നു. അങ്ങനെ ആൽക്കലി മുഴുവനും നിർവീര്യമാക്കപ്പെടുന്നത് എപ്പോഴാണെന്ന്, അതായത് ആ അനുമാപനത്തിന്റെ അന്ത്യബിന്ദു (end point) ഏതാണെന്ന്, അറിയണം. ചില സംസൂചകപദാർഥങ്ങളുടെ സഹായംകൊണ്ട് അത് അറിയുവാൻ സാധിക്കും. അമ്ല-മാധ്യമത്തിലും ആൽക്കലി-മാധ്യമത്തിലും സംസൂചകങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്ത നിറങ്ങളുണ്ടായിരിക്കും. ഉദാഹരണമായി ഫിനോൾഫ്ഥാലീൻ (phenolphthalein) എന്നു പേരായ ഒരു കാർബണിക യൌഗികത്തിന് ആൽക്കലി ലായനികളിൽ പിങ്കുനിറം (pick colour) ഉണ്ടായിരിക്കും; അമ്ല ലായനികളിൽ നിറമില്ല. അനുമാപനം ആരംഭിക്കുന്നതിനു മുമ്പ് കോണിക-ഫ്ലാസ്കിലെ ആൽക്കലിയിലേക്കു ഫിനോൾഫ്ഥാലീൻ ലായനിയുടെ ഒന്നോ രണ്ടോ തുള്ളി ചേർത്തിരുന്നാൽ ലായനിക്കു പിങ്കുനിറം ഉണ്ടാകും. അനുമാപനം തുടരുമ്പോൾ പ്രതിപ്രവർത്തനം അവസാനിക്കുന്ന സമയം, അതായത് ഫ്ലാസ്കിലുള്ള NaOH പൂർണമായി ഉദാസീനീകരിക്കപ്പെടുമ്പോൾ, ലായനി ഉദാസീനമാവുകയും അമ്ലത്തിന്റെ ലേശമായ ആധിക്യംകൊണ്ടുപോലും അത് അമ്ലമാവുകയും ചെയ്യും. തത്ഫലമായി പിങ്കുനിറം അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നു. നിറംമാറ്റത്താൽ ഒരു പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ അന്ത്യം പ്രകടമാക്കുന്ന, ഫിനോൾഫ്ഥാലീൻ മുതലായ പദാർഥങ്ങളാണ് സംസൂചകങ്ങൾ (indicators). ലിറ്റ്മസ് (litmus), മീഥൈൽ റെഡ് (methyl red), മീഥൈൽ ഓറഞ്ച്(methyl orange), തൈമോൾ ബ്ലൂ (thymol blue) എന്നിങ്ങനെയുള്ള സംസൂചകങ്ങളെ ഔചിത്യമനുസരിച്ച് ഉപയോഗിക്കാവുന്നതാണ് ഇപ്രകാരമുള്ള സംസൂചകങ്ങളുടെ നിറംമാറ്റം അനുമാപനത്തിന്റെ അന്ത്യബിന്ദുവിനെ അറിയിക്കുന്നു. അന്ത്യബിന്ദുവിൽ പരീക്ഷണം നിർത്തി ബ്യൂററ്റിലെ പാഠ്യാങ്കം (reading) കുറിച്ചെടുത്ത് അമ്ല ലായനിയുടെ ഉപയുക്തവ്യാപ്തം കണക്കാക്കാം.

പരികലനം 

ഉപയുക്തമായ അനുമാപകത്തിന്റെ വ്യാപ്തത്തിൽനിന്ന് NaOHന്റെ പരിമാണം കണക്കാക്കുകയാണ് അടുത്ത ലക്ഷ്യം. അതിന് അനുമാപകലായനിയുടെ സാന്ദ്രത അറിഞ്ഞിരിക്കണം. സാന്ദ്രത അറിയാവുന്ന ലായനിക്ക് മാനകലായനി (standard solution) എന്നാണു പേര്. പ്രസ്തുത പരീക്ഷണത്തിൽ അമ്ലലായനിയാണ് മാനകലായനി. ആകയാൽ ഉപയുക്തമായ അമ്ലലായനിയുടെ വ്യാപ്തത്തിൽ (V1) എത്ര ഒഇഹ ഉണ്ടെന്നും അത്രയും അമ്ലവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നതിന് എത്ര ചമഛഒ വേണ്ടിവരുമെന്നും മുമ്പു കൊടുത്തിട്ടുള്ള സമവാക്യത്തിൽനിന്നു കണക്കാക്കാം.

സാധാരണമായി അനുമാപനപരീക്ഷണങ്ങളിൽ ലായനിയുടെ സാന്ദ്രത പ്രസ്താവിക്കുന്നത് നോർമാലിറ്റി (normality) എന്ന സങ്കേതം ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ടാണ്. ഒരു ലിറ്റർ ലായനിയിൽ എത്ര ഗ്രാം-തുല്യാങ്കഭാരം (gram equivalent weight) ലേയം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടോ അതാണ് ആ ലായനിയുടെ നോർമാലിറ്റി. തുല്യാങ്കഭാരം E ആയ ഒരു പദാർഥം ലിറ്ററിൽ W ഗ്രാം വീതം അടങ്ങിയ ഒരു ലായനിയുടെ നോർമാലിറ്റി (n), W/E ആണ്. അനുമാപനത്തിലെ രണ്ടു ലായനികളുടെ നോർമാലിറ്റികളും (n1, n2) വ്യാപ്തങ്ങളും (V1, V2) തമ്മിൽ സരളമായ ഒരു ബന്ധമുണ്ട്.

V1 . n2 = V2 . n2

ഈ ബന്ധമാണു പരികലനത്തിൽ (calculation) ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇവയിൽ V1,V2 എന്നീ വ്യാപ്തങ്ങൾ പരീക്ഷണത്തിൽനിന്നു അറിയാവുന്നതാണ്. ഒരു ലായനി മാനക ലായനിയാകയാൽ അതിന്റെ നോർമാലിറ്റിയും (n1) അറിയാം. അപ്പോൾ മറ്റേ ലായനിയുടെ നോർമാലിറ്റി (n2) ഈ ബന്ധത്തിൽനിന്നു കണക്കാക്കാം. അതറിഞ്ഞാൽ പിപ്പറ്റുകൊണ്ടെടുത്ത ആൽക്കലിയിലെ ചമഛഒന്റെ പരിമാണവും കണ്ടുപിടിക്കാം. അതിൽനിന്നു മൊത്തം സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്-ലായനിയിലുള്ള ചമഛഒ എത്രയെന്നു കണക്കാക്കുകയും ചെയ്യാം.

ആധുനികതന്ത്രങ്ങൾ 

അനുമാപനങ്ങളിൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ അന്ത്യം മനസ്സിലാക്കാൻ സംസൂചകം കൂടാതെയുള്ള തന്ത്രങ്ങളുമുണ്ട്. ഉദാഹരണമായി അന്ത്യബിന്ദുവിൽ ലായനിയുടെ വൈദ്യുതചാലനത്തിൽ പെട്ടെന്നു മാറ്റം വരുന്നുണ്ടെങ്കിൽ വൈദ്യുതചാലകതയിൽനിന്ന് ആ ഘട്ടം കൃത്യമായി നിർണയിക്കാവുന്നതേയുള്ളു. അയോണികലായനികൾക്കുമാത്രം പ്രയോജനപ്പെടുന്ന ഇത്തരത്തിലുള്ള ചാലകതാ-അനുമാപനവിധികൾ (conductometric titration method) വളരെ നേർത്ത ലായനികൾക്കും നിറമുള്ള ലായനികൾക്കും പറ്റുന്നവയാണ്. ലായനിയിൽ അനുയോജ്യമായ ഒരു ഇലക്ട്രോഡ് സ്ഥാപിച്ച് അതിനെ ഒരു ആധാര-ഇലക്ട്രോഡുമായി (reference electrode ) യുഗ്മനം ചെയ്ത് അനുമാപനം നടത്തിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നതോടൊപ്പം ആ ഇലക്ട്രോഡിന്റെ പൊട്ടൻഷ്യൽ ഒരു പൊട്ടൻഷ്യോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് അളന്നുകൊണ്ടിരിക്കണം. പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ അന്ത്യത്തിൽ പൊട്ടൻഷ്യലിന് ഒരു നതിപരിവർത്തനം (inflection) ഉണ്ടാകുന്നു. ഇതിൽനിന്ന് അനുമാപനമൂല്യം (titre value) തിട്ടപ്പെടുത്താം. ഇത്തരം പൊട്ടൻഷ്യോ മെട്രിക്ക് അനുമാപനങ്ങൾക്ക് ഇന്നു പരീക്ഷണശാലകളിൽ വിപുലമായ പ്രചാരം സിദ്ധിച്ചിട്ടുണ്ട്.

ഇവയ്ക്കു പുറമേ ലായനിയുടെ പ്രകാശാവശോഷണത്തിൽ (light absorption) ഉണ്ടാകുന്ന മാറ്റം പിൻതുടർന്നും, ലായനിയുടെ പ്രതിപ്രവർത്തനതാപത്തെ ആസ്പദമാക്കിയും അന്ത്യബിന്ദുക്കൾ നിർണയിക്കാവുന്ന പുതിയ തന്ത്രങ്ങളും ആവിഷ്കരിച്ചു നടപ്പിലാക്കിയിട്ടുണ്ട്.

സരളവും ശീഘ്രസാധ്യവുമായ ഒരു പരിമാണാത്മക-വിശ്ലേഷണവിധിയാണ് അനുമാപനം. മാത്രമല്ല പദാർഥങ്ങളുടെ ഭൌതികവും രാസികവുമായ ഗുണധർമങ്ങളുടെ പരികലനത്തിനും, പദാർഥങ്ങൾ തങ്ങളിൽ പ്രവർത്തിച്ച് യൌഗികങ്ങളുണ്ടാകുന്നതിന്റെ സൂചന ലഭ്യമാക്കുന്നതിനും മറ്റും അനുമാപനതന്ത്രങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാവുന്നതാണ്.

പുറംകണ്ണികൾ

http://www.mpcfaculty.net/mark_bishop/titration.htm  Acid-Base Titrations
http://www.dartmouth.edu/~chemlab/techniques/titration.html  ChemLab - Techniques - Titration
http://preparatorychemistry.com/Bishop_Titration.htm Acid-Base Tititration
 Images for Titration