کاربرد تیتراسیونهای خنثی شدن

دید کلی

تیتراسیونهای خنثی شدن به‌طور گسترده در تعیین غلظت آنالیتهایی کاربرد دارند که یا اسید یا بازند و یا با استفاده از روشهای مناسب به چنین گونه‌هایی تبدیل می‌شوند. آب ، حلال معمول برای تیراسیونهای خنثی شدن است، زیرا به‌سادگی در دسترس و ارزان و غیرسمی است.

پایین بودن ضریب انبساط دمایی آن ، یک خاصیت اضافی دیگر است، ولی بعضی از آنالیتها در محیط آبی قابل تیتر کردن نیستند، زیرا انحلال‌پذیری آنها بسیار پایین است یا چون قدرتهای اسیدی یا بازی آنها آن چنان زیاد نیست که نقاط پایان رضایتبخشی را فراهم کنند. غلظت چنین موادی را اغلب می‌توان با تیتر کردن آنها در حلال دیگری به غیر از آب تعیین کرد.

تهیه محلولهای استاندارد اسید

محلولهای استاندارد برای تیتراسیونهای خنثی شدن همواره از اسیدها یا بازهای قوی تهیه می‌شوند، زیرا این نوع واکنشگرها تیزترین نقطه پایانی را ارئه می‌کنند. هیدروکلریک اسید به‌طرز گسترده ای برای تیراسیونهای بازها بکار برده می‌شود. محلولهای رقیق واکنشگر ، پایداری نامحدود دارند و با اکثر کاتیونها باعث واکنشهای رسوبی مشکل‌ساز نمی‌شوند.

گزارش شده است که محلولهای 0.1M از HCl را می‌توان بدون هیچ گونه اتلاف اسید تا مدت 1 ساعت جوشاند، مشروط بر اینکه آب از دست رفته بر اثر تبخیر به مرور جایگزین شود. محلولهای 0.5M را می‌توان بدون اتلاف قابل توجه به مدت 10 دقیقه جوشاند. محلولهای پرکلریک اسید و سولفوریک اسید نیز پایدارند و هنگامی که یون کلریک با رسوب کردن باعث اخلال شود، برای انجام تیتراسیون مناسبند.

محلولهای استاندارد نیتریک اسید به دلیل خاصیت اکسندگی آنها به ندرت استفاده می‌شوند. محلولهای استاندارد اسید معمولا از رقیق کردن یک حجم تقریبی از واکنشگر غلیظ و سپس استاندارد کردن محلول حاصل با یک باز استاندارد اولیه تهیه می‌شوند. گاهی نیز ترکیب اسید غلیظ را با اندازه‌گیری دقیق چگالی ، تعیین و سپس یک وزن معین از آن را تا یک حجم قطعی رقیق می‌کنند. (جدولهای حاوی ارتباط بین چگالی و ترکیب در اکثر کتاب سیستمهای شیمی و مهندسی شیمی یافت می‌شوند.)

همچنین می‌توان یک محلول مادر با غلظت دقیقا معلوم از هیدروکلریک اسید را از رقیق کردن مقدار معینی از واکنشگر غلیظ با حجم برابر از آب و سپس تقطیر آن تهیه کرد. در شرایط کنترل شده ، یک‌چهارم پایانی فراورده تقطیر که به‌عنوان HCl با جوش ثابت شناخته می‌شود، غلظت ثابت و معینی دارد و مقدار اسید موجود در آن ، تنها به فشار اتمسفری وابسته است. برای یک فشار P بین 670 و torr 780 وزن فراورده تقطیر در هوا که محتوی دقیقا یک مول از ⁺H₃O است، از رابطه زیر بدست می‌آید:

WHCl(g) / mol H₃O⁺ =164,673 + 0,02039 P

با رقیق کردن وزن معینی از این اسید تا حجمهای دقیقا معلوم ، می‌توان محلولهای استاندارد گوناگون را تهیه کرد.

استاندارد کردن اسیدها

غالبا اسیدها توسط تیتراسیون با وزن معینی از سدیم کربنات استاندارد می‌شوند. سدیم کربنات با خلوص استاندارد اولیه به‌صورت تجارتی موجود است. همچنین می‌توان از گرم کردن سدیم هیدروژن کربنات تخلیص شده در 270 تا 300 درجه سانتی‌گراد به مدت 1 ساعت تهیه کرد.

تریس- (هیدروکسی متیل) آمینومتان که TRIS یا THAM نیز گفته می‌شود، با خلوص استاندارد اولیه به‌طور تجارتی در دسترس است. مزیت این جسم نسبت به سدیم کربنات وزن هم‌ارز نسبتا بزرگتر است. سدیم تترابورات ده آبه و جیوه II اکسید نیز به‌عنوان استاندارد اولیه پیشنهاد شده‌اند.

تهیه محلولهای استانئدارد بازها

سدیم هیدروکسید متداولترین باز برای تهیه محلولهای استاندارد است، هر چند که پتاسیم هیدروکسید و باریم هیدروکسید نیز بکار برده می‌شوند. هیچ یک از این مواد را نمی‌توان با خلوص استاندارد اولیه تهیه کرد و پس از تهیه محلول ، اقدام به استاندارد کردن می‌شود.

کاربردهای نوعی تیتراسیونهای خنثی شدن

تیتراسیونهای خنثی شدن در اندازه گیری آن دسته از گونه‌های بی‌شمار معدنی ، آلی و زیستی که خواص اسیدی یا بازی ذاتی دارند، بکار برده می‌شوند. ولی ، کاربردهای بسیاری به همان اندازه اهمیت وجود دارند که در آنها ترکیب مورد تجزیه یا یک واکنشگر مناسب به یک اسید یا باز تبدیل و سپس با یک باز یا اسید قوی استاندارد تیتر می‌شود.

دو نوع عمده از نقاط پایانی به‌طور گسترده در تیتراسیونهای خنثی شدن بکار برده می‌شود. نوع اول ، یک نقطه پایانی بصری است و بر پایه تغییر رنگ شناساگرهایی قرار دارد. نوع دوم یک نقطه پایانی پتانسیومتری است که در آن پتانسیل یک سیستم الکترود شیشه / کامومل با یک وسیله اندازه گیری ولتاژ تهیه می‌شود. پتانسیل اندازه گیری شده مستقیما متناسب با PH است.

تجزیه عنصری

تعدادی از عناصر مهم را که در سیستمهای آلی و زیستی دخالت می‌کنند، می‌توان به‌سهولت با روشهایی که در مرحله پایانی به یک تیتراسیون اسید / باز ختم می‌شوند، اندازه گیری کرد. عموما عناصری کمه قابلیت این نوع تجزیه را دارند، نافلزند و شامل کربن ، نیتروژن ، گوگرد ، کلر ، برم ، فلوئور و چند گونه نامتداول دیگرند. در هر مورد ، عنصر به یک اسید یا باز معدنی تبدیل و متعاقبا تیتر می‌شود.

اندازه گیری مواد معدنی

تعدادی زیادی از گونه‌های معدنی را می‌توان توسط تیتراسیون با اسیدها یا بازهای قوی اندازه گیری کرد.

تعیین گروههای عاملی

تیتراسیونهای خنثی شدن برای سنجش مستقیم یا غیرمستقیم انواع گروههای عاملی آلی ، روشهای ساده ای را فراهم می‌کنند.

اندازه گیری نمکها

با یک تیتراسیون اسید – باز می‌توان بدقت و به‌سادگی مقدار کلی نمک یک محلول را تعیین کرد. نمک با عبور از یک ستون پر شده از یک رزین تبادل یونی به یک مقدار هم‌ارز از اسید یا باز تبدیل می‌شود. محلولهای استاندارد اسید یا باز را نیز می توان با رزین‌های تبادل یونی تهیه کرد. در اینجا محلولی که محتوی وزن معلومی از یک ترکیب خالص مانند سدیم کلرید است، در ستون رزین شسته می‌شود و تا حجم مشخصی رقیق می‌گردد. نمک مقدار هم‌ارزی از اسید یا باز از رزین آزاد می‌کند ، بدین ترتیب می‌توان مولاریته واکنشگر را به‌طور مستقیم محاسبه کرد.