تیتراسیون یک روش کمی تحلیلی برای تعیین غلظت یک آنالیت شناخته شده با اجازه دادن به آن برای واکنش تدریجی با یک تیتراتور تا رسیدن به نقطه پایانی است. کاربردهای صنعتی، پزشکی و تجاری متعددی دارد.

اکثر دانش آموزانی که در دوره دبیرستان دروس شیمی را گذرانده اند با روش های پایه تیتراژ آشنایی دارند. مهم نیست که چه نوع تیتراسیون انجام می شود، اصول و مراحل مربوطه تقریباً یکسان هستند.

به طور خلاصه، این آزمایش از یک تیتر با غلظت شناخته شده، یک آنالیت با غلظت ناشناخته، یک نشانگر شیمیایی که معمولاً تغییر رنگ می‌دهد، یک بورت مدرج با یک دریچه، یک فنجان یا فلاسک، و یک نگهدارنده بورت با پایه استفاده می‌کند.

قطره قطره، تیتر به آرامی با آنالیت مخلوط می شود تا زمانی که رنگ نشانگر تغییر کند یا تا زمانی که رسوب تشکیل شود. در برخی موارد، شاخص ها ضروری نیستند. از همین روش ها در صنایع غذایی و دارویی در فرآوری و توسعه محصولات استفاده می شود.

چرا تیتراژ در زندگی واقعی مهم است؟

تیتراسیون فقط آزمایشی نیست که برای گذراندن درس شیمی در مدرسه باید انجام دهید. کاربردهای مهم بسیاری در زندگی روزمره دارد و آن را به یک ابزار تحلیلی ضروری و تست کنترل کیفیت تبدیل می کند.

به عنوان مثال، الف شرکت فرآوری مواد غذایی ممکن است از تیتراسیون برای محاسبه مقدار دقیق نمک در یک ماده غذایی خاص استفاده کند. همچنین می توان از آن برای تعیین غلظت ویتامین C یا افزودنی های ویتامین E در غذاها استفاده کرد. این عوامل نه تنها طعم و ارزش غذایی محصولات غذایی را تعیین می کنند، بلکه می توانند زیبایی آنها را نیز تحت تأثیر قرار دهند. به عنوان مثال، غلظت مواد افزودنی به طور مستقیم بر رنگ کلی یک محصول غذایی تأثیر می گذارد.

بسته به محصولات در حال توسعه یا تولید، یک شرکت تولید کننده مواد غذایی ممکن است از یک یا چند روش تیتراسیون زیر استفاده کند:

• تیتراسیون اسید/باز: این همچنین به عنوان یک واکنش خنثی سازی شناخته می شود، که در آن نقطه پایانی توسط یک نشانگر pH تعیین می شود. محصول نهایی لزوماً نباید کاملاً خنثی شود. همه چیز به محدوده pH از شاخص این روش تیتراسیون زمانی مفید است که محصول باید محدوده pH دقیقی داشته باشد که ممکن است طعم آن را تحت تأثیر قرار دهد.

• تیتراسیون کاهش/اکسیداسیون (ردوکس): این نوع تیتراسیون اساساً واکنشی بین یک عامل کاهنده و یک عامل اکسید کننده است. این نوع آزمون از این جهت مهم است که نگهداری مواد غذایی و زمان ماندگاری ممکن است به نحوه اکسید شدن یک غذای فرآوری شده بستگی داشته باشد.

• تیتراسیون بارش: این شامل تشکیل رسوبات جامد است که در آب محلول نیستند. نقطه پایانی را می توان با چندین روش تعیین کرد، از جمله پراکندگی نور با کدر شدن محلول. همچنین می توانید از یک پتانسیومتر برای تعیین نقطه پایانی واکنش استفاده کنید. این نوع تیتراسیون در فرآیندهای تصفیه آب مفید است.

• تیتراسیون کمپلکسومتری: این روش برای تیتراسیون یون های فلزی که با ترکیبات آلی ترکیب می شوند و کمپلکس ها را تشکیل می دهند استفاده می شود. نقطه پایانی تیتراسیون زمانی است که یون های فلزی به طور برگشت ناپذیری با لیگاند متصل می شوند.

تیتراسیون در صنعت تولید

صنعت تولید بخش بسیار بزرگی است. این با تولید انبوه انواع محصولات صنعتی و مصرفی که از مواد خام ساخته شده اند تعریف می شود. این شامل فرآوری مواد غذایی، نساجی و پوشاک، تولید محصولات چوبی، الکترونیک، ماشین آلات، نفت، داروسازی، تولید شیمیایی – لیست ادامه دارد.

فرآوری مواد غذایی، تولید مواد شیمیایی و تولید دارو سه کسب‌وکار در بخش تولید هستند که به شدت به روش‌های تیتراسیون متکی هستند. اینها در چندین زمینه مهم از جمله تحقیق و توسعه محصول، کنترل کیفیت و تولید در مقیاس بزرگ استفاده می شوند. در این صنایع کالیبراسیون مواد خام در سطح بالایی ضروری است و این همان چیزی است که تیتراسیون می تواند به آن کمک کند.

به عنوان مثال، در بخش داروسازی، جنبه های زیر نیاز به تیتراسیون دارند:

• تجزیه و تحلیل خلوص: به طور معمول، تیتراسیون اسید-باز به منظور تجزیه و تحلیل خلوص داروها انجام می شود. بسیاری از داروها از اسیدها یا بازها به عنوان مواد تشکیل دهنده یا معرف استفاده می کنند. در داروی افدرینبرای مثال، که معمولاً در بسیاری از شربت های سرفه یافت می شود، می توان خلوص آن را با استفاده از تیتراسیون اسید-باز آزمایش کرد. در این مورد از اسیدی به نام اسید پرکلریک استفاده می شود.

• تحلیل محتوا: تیتراسیون های کاهش اکسیداسیون اغلب برای تعیین خلوص محتوای مواد خام خاص، از جمله مواد غیر دارویی فعال، مانند مواد اتصال دهنده، که در قرص های دارویی استفاده می شود، استفاده می شود.

• تهیه فرآورده های دارویی: برخی از داروها از طریق واکنش های رسوبی تهیه می شوند. نقطه پایانی تیتراسیون در این موارد نیز تشکیل محصول دارویی است. یکی از نمونه های خوب این موارد است داروی ضد قارچ کلوتریمازول.

در همین حال، تیتراسیون نیز به طور گسترده در ساخت سوخت بیودیزل از روغن نباتی استفاده می شود، جایی که اسیدیته روغن های گیاهی زائد از منابع مختلف، مانند رستوران های فست فود، از طریق آزمایش تعیین می شود. روغن های گیاهی بازیافتی از جمله مواد اصلی بیودیزل هستند. فقط یک نمونه کوچک در هر دسته باید آزمایش شود تا تعادل مناسب بدست آید.

تیتراسیون در صنعت آب

وقتی در مورد صنعت آب صحبت می کنیم، در مورد طیف گسترده ای از عملیات و واحدهای مختلف صحبت می کنیم. این شامل مهندسی آب، تصفیه خانه های آب آشامیدنی و فاضلاب، زنجیره تامین تجهیزات برای تصفیه آب، مواد شیمیایی تخصصی تصفیه آب و تصفیه آب و از جمله موارد دیگر است.

تیتراسیون در درجه اول در صنعت آب برای آزمایش آب بر روی پارامترهای مختلف مانند pH و محتوای شیمیایی استفاده می شود و در نتیجه امکان تصفیه آب موثرتر را فراهم می کند. به عنوان مثال، تیتراسیون بارش را می توان بر روی نمونه های آب شهری برای تعیین نقاط پایانی واکنش های بارش، و حذف مواد جامد معلق انجام داد.

تعیین آلاینده ها در فاضلاب یک مرحله حیاتی است که باید قبل از رهاسازی آن در محیط انجام شود. در حالی که بیشتر آلاینده‌های کارخانه‌ها به خوبی شناسایی می‌شوند، برخی ممکن است از بین رفته و آب‌های زیرزمینی را آلوده کنند. به همین دلیل است که آب های زیرزمینی نیز باید آزمایش شوند.

تیتراسیون در صنایع لبنی چگونه استفاده می شود؟

شیر به دلیل مقدار اسید لاکتیک موجود در آن کمی حالت اسیدی دارد. محدوده pH آن از 6.6 تا 6.8 است. در مقایسه، سایر محصولات لبنی PH پایین تری دارند، مانند ماست که محدوده pH آن بین 4.4 تا 4.8 است.

دلیل اسیدی تر بودن شیر این است که باکتری به شیر اضافه می شود برای تبدیل آن به محصولات دیگر مانند پنیر. سپس فرآیندهای متابولیک باکتری ها اسید لاکتیک تولید می کند که اساساً شیر را اسیدی می کند. در اینجا از تیتراسیون برای تعیین مقدار مناسب میکروب مورد نیاز برای تخمیر شیر به سایر محصولات استفاده می شود.