تیتراسیون یک روش آزمایشگاهی تحلیلی برای تعیین غلظت مولی یک آنالیت (محلول در حال شناسایی) است. در طول تیتراسیون، غلظت مشخصی از یک واکنش دهنده تهیه می شود و به تدریج به آنالیت اضافه می شود، در حالی که حجم آن به دقت اندازه گیری می شود تا به آستانه واکنش برسد.

تیتراسیون برای چه مواردی استفاده می شود؟

تیتراسیون در تجزیه و تحلیل کمی غلظت مولی یک ماده شناسایی شده که به عنوان آنالیت شناخته می شود بسیار مفید است. این شامل افزودن تدریجی یک واکنش دهنده، که به عنوان تیترانت یا تیتراتور شناخته می شود، به یک آنالیت تا زمانی که یک واکنش شیمیایی رخ دهد، می باشد.

روش تیتراسیون اساساً از یک بورت بلند و مدرج با یک دریچه توقف استفاده می‌کند که می‌تواند در صورت لزوم، قطره قطره جریان تیتر را دقیقاً کنترل کند. یک نازل باریک یا لوله تحویل در انتهای پایینی یافت می شود.

آستانه واکنش شیمیایی، که به عنوان نقطه خنثی سازی یا نقطه پایان تیتراسیون شناخته می شود، زمانی حاصل می شود که تغییر رنگ در شاخص مورد استفاده، مانند کاغذ تورنسل وجود داشته باشد. بسته به محدوده هدف و نوع واکنش دهنده های درگیر می توان از چندین نوع نشانگر دیگر استفاده کرد.

اما در برخی موارد، شاخص های شیمیایی ضروری نیست. به عنوان مثال، خود واکنش دهنده ها ممکن است با رسیدن به نقطه پایانی، رسوب تشکیل دهند. همچنین ممکن است فقط یک قطره کوچک از واکنش دهنده طول بکشد تا به نقطه پایانی برسد. بنابراین، مهم است که جریان تیتر به طور دقیق کنترل شود. پس می توانید غلظت آنالیت را محاسبه کنید بر اساس حجم کل تیترانی که تا رسیدن به نقطه پایانی اضافه کرده اید.

تیتراسیون کاربردهای عملی متعددی در زمینه ها و صنایع مختلف دارد، هرچند که عمدتاً به عنوان یک ابزار تحلیلی کمی استفاده می شود. اینجا هستند چند نمونه از مهمترین کاربردهای آن:

• مدیریت محیط زیستی: دانشمندان محیط زیست از تیتراسیون برای اندازه گیری آلاینده های باران و برف استفاده می کنند. آنها ممکن است نمونه‌هایی از آب باران یا برف را از مکان‌های مختلف در یک منطقه مورد مطالعه، مانند یک شهر، بگیرند و سپس این نمونه‌ها را برای تعیین سطح تشکیل اسید به دلیل آلودگی، تیتراسیون کنند.

• تجزیه و تحلیل و تصفیه فاضلاب: با استفاده از روش های تیتراسیون می توان انواع و سطوح آلاینده های فاضلاب را تعیین کرد. به عنوان مثال، آمونیاک یک ماده اساسی است که در آب حل می شود و معمولاً محصول جانبی تجزیه است. بنابراین، سطوح بالای آمونیاک در آب به این معنی است که مقدار زیادی مواد آلی در فاضلاب وجود دارد.

• فرآوری مواد غذایی: ارزش غذایی مواد غذایی و نوشیدنی های فرآوری شده را می توان در سطوح دقیق با استفاده از تیتراسیون تنظیم کرد. به عنوان مثال، محصولات تصفیه شده آب پرتقال تحت تیتراسیون قرار می گیرند تا اسیدیته مناسب و مقدار اسید اسکوربیک مورد نیاز برای جمعیت های خاص، مانند کودکان، تعیین شود.

• تولید بیودیزل: حتی صنعت خودروسازی نیز از تیتراسیون سود می‌برد، به‌ویژه وقتی صحبت از تولید بیودیزل می‌شود، جایی که سطوح دقیق pH باید حفظ شود تا سوخت مفید باشد.

• شراب سازی: اگر سطح pH یک سری شراب در حال تخمیر فقط چند درصد کاهش می یابد، به راحتی می تواند به یک سرکه گران قیمت تبدیل شود! در اینجا می توان از تیتراسیون برای حفظ سطح pH مناسب استفاده کرد. برای تغییر طعم نیز می توان تنظیمات ظریفی را انجام داد.

روش تیتراسیون چیست؟

انواع مختلفی از تیتراسیون با شاخص های مربوطه وجود دارد. هر نوع ممکن است برای اهداف خاصی استفاده شود، مانند تجزیه و تحلیل یک جزء ارگانیک دارویی که در حال توسعه است. مقیاس و پیچیدگی بسته به هدف متفاوت است.

در اینجا چند نمونه از انواع تیتراسیون آورده شده است:

• تیتراسیون اسید و باز: این رایج ترین روش تیتراسیون است، و این روشی است که توسط دانش آموزان شیمی در مدرسه انجام می شود. به عنوان تیتراسیون خنثی سازی نیز شناخته می شود زیرا هدف اصلی تولید محلول خنثی است. بسته به آنالیت، اعم از اسید یا باز، یک تیترانت مربوطه به تدریج اضافه می شود تا زمانی که واکنش خنثی سازی حاصل شود. اغلب از کاغذ تورنسل به عنوان شاخص استفاده می شود، اما انواع دیگری از شاخص ها وجود دارد که می توان بر اساس محدوده و نوع واکنش دهنده ها از آنها استفاده کرد.

• تیتراسیون کمرنگی: همانطور که از نام آن پیداست، این شامل تشکیل یک ماده است که می تواند یک یون یا یک مولکول خنثی از ترکیب دو ماده ساده تر باشد.

• تیتراسیون بارش: این واکنش محصولات جانبی نامحلول را تشکیل می دهد که به صورت جامد رسوب می کنند. یکی از نمونه های آن تیتراسیون محلول کلرید با نیترات نقره است که در آن کلرید نقره به صورت رسوب تشکیل می شود.

• تیتراسیون ردوکس: این غلظت یک عامل اکسید کننده یا یک عامل کاهنده را تعیین می کند. برخی از آنالیت ها نیازی به اندیکاتور ندارند، اما می توانند خود به عنوان شاخص عمل کنند. یکی از نمونه های رایج این مورد استفاده از محلول پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک تیتر کننده برای تعیین غلظت یون های یون (II) است.

• تیتراسیون ضعیف اسید پلی پروتیک: «Polyprotic» به معنای چندین پروتون است که نمونه‌ای از آن‌ها اسید فسفریک است که دارای فرمول شیمیایی H است.₃PO₄. اسیدهای پلی پروتیک اسیدهای ضعیفی با ثابت تفکیک بسیار کوچک هستند. بسته به تعداد پروتون ها، ممکن است چندین نقطه هم ارزی وجود داشته باشد. بنابراین، نشانگرها می توانند چندین بار تغییر رنگ دهند.

چه شاخصی در تیتراسیون استفاده می شود؟

مختلف انواع شاخص ها بسته به نوع تیتراسیون، واکنش دهنده های درگیر، محدوده و دقت مورد نیاز، در تیتراسیون استفاده می شوند. برخی از روش های تیتراسیون نیازی به اندیکاتور ندارند زیرا خود آنالیت ها به عنوان اندیکاتور عمل می کنند. در اینجا چند نمونه از شاخص ها آورده شده است:

• شاخص های اسید-باز: اینها شامل کاغذ تورنسل با محدوده pH 5.0 تا 8.0 است که رنگ آن از قرمز به آبی تغییر می کند. مثال دیگر متیل اورنج با محدوده pH 31 تا 4.4 است. در اینجا رنگ از قرمز به زرد تغییر می کند. زرد آلیزارین برای محدوده pH بالای 10.1 تا 12.0 است که رنگ آن از زرد به قرمز تغییر می کند.

• شاخص های ردوکس: پتانسیومتر – نوعی مقاومت – معمولاً در تیتراسیون ردوکس به عنوان نشانگر استفاده می شود. در حالی که چند ماده شیمیایی رنگ را تغییر می دهند، این نوع نشانگرها خیلی دقیق نیستند.

• شاخص های تشکیل مجتمع: شاخص های کمپلکس سنجی تخصصی، مانند ید، برای تشخیص کمپلکس های نشاسته و EDTA برای محلول های یون فلزی استفاده می شود.

تفاوت بین Titrant و Titrate چیست؟

تیترانت یک معرف شیمیایی با غلظت شناخته شده است که برای تعیین غلظت یک آنالیت استفاده می شود. در این میان، کلمه تیتراسیون فعلی است به معنای تعیین مقدار ماده موجود در محلول با استفاده از روش های تیتراسیون.

تیتراتور خودکار چیست؟

تیتراتور خودکار یک دستگاه الکترونیکی مکانیکی است که می تواند آزمایش های تیتراسیون را به طور دقیق، دقیق و کارآمد انجام دهد. اصول استفاده شده یکسان است، اما آنها به صورت مکانیکی و با کمک کامپیوتر انجام می شوند. نتایج را می توان به طور خودکار بدون نیاز به محاسبات پیچیده نمایش داد. دستگاه کل کار را به صورت خودکار با استفاده از حسگرهای پتانسیومتری انجام می دهد.