تیتراسیون اسید سولفوریک و سود مایع
تیتراسیون چیست؟
تیتراسیون یا واکنش اسید-باز یکی از روش های علم شیمی برای تعیین غلظت یک محلول اسیدی یا قلیایی مجهول با استفاده از یک محلول معرف است. این روش از دو بخش تشکیل شده است:
محلول اسیدی یا قلیایی مشخص که تیترانت نام دارد.
نمونه ای که می خواهیم غلظت آن را بررسی نماییم و آنالیت نامیده می شود.
برای رسیدن به نقطه تعادل و شناسایی مجهول، تیترانت را داخل بورت می ریزیم و قطره قطره آن را داخل آنالیت می ریزیم. با مشاهده حجم تیترانت از روی درجه های بورت می توان غلظت نمونه را به دست آورد. این روش بر اساس تاثیرات اسید و باز بر یکدیگر و تغییرات پی اچ صورت می گیرد.
بیشتر بخوانید: تفاوت جذب اتمی با ICP
تیتراسیون اسید-باز چیست؟
تیتراسیون اسید و باز به انگلیسی Acid–base titration و یا واکنش اسید-باز فرایندی است که طی آن یک محلول اسیدی یا قلیایی با غلظت مشخص که تیترانت نامیده می شود به محلول با غلظت نامشخص افزوده می شود تا غلظت آن تعیین شود. این روش با استفاده از واکنش خنثی سازی اسید ها و قلیا ها، برای بررسی کمی غلظت محلول و تشخیص خلوص مواد نامشخص انجام می شود. فرایند تیتراسیون اسید باز تا زمانی که مواد خنثی شده و به اصطلاح به نقطه هم ارزی برسند ادامه می یابد و از شناساگر ها استفاده می شود.
معادله واکنش اسید سولفوریک با سدیم هیدروکسید
معادله واکنش تیتراسیون اسید سولفوریک با سود مایع (سدیم هیدروکسید) به شرح زیر است:
۲NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
آب + سولفات سدیم → اسید سولفوریک + سدیم هیدروکسید
نکات مهم تیتراسیون اسید سولفوریک با سود مایع (سود سوز آور)
حتما باید از یک معرف رنگی یعنی فنول فتامین استفاده شود. این معرف در محیط اسیدی بی رنگ و در محیط قلیایی صورتی می شود. آزمایش در نقطه تعادل به پایان خواهد رسید. در تیتراسیون از اسید سولفوریک و سود مایع رقیق استفاده می شود ولی امکان ایجاد حساسیت و یا سوزش پوست وجود دارد.
مراحل انجام تیتراسیون اسید سولفوریک با سود مایع (سدیم هیدروکسید)
مواد و وسایل لازم
ارلن مایر
بالن
بورت و پایه نگهدارنده
بشر
ترازو
پیپت و پوآر
مزور
قیف
بیشتر بخوانید: انواع نمودارهای کالیبراسیون و کاربرد آن ها
۱- وسایل مورد نیاز برای این واکنش عبارتند از بورت ، گیره بورت ، بشر ، ارلن ، پیپت حبابدار ۱۰ میلی لیتری
۲- داخل سیلندر را در حدود ۵۰ میلی لیتر اسید سولفوریک رقیق پر کنید
۳- حدود ۱۰ میلی لیتر آب مقطر و ۲ قطره فنول فتالین به ارلن ها بیافزایید
۴- در این مرحله ۸۰ میلی لیتر محلول سود مایع (سود سوز آور) را داخل بشر و ۵ تا ۱۰ میلی لیتر هم داخل بورت بریزید
۵- یک بشر زیر بورت قرار داده و شیر آن را باز کنید تا هوا کم کم تخلیه شود
۶- حجم اولیه بورت را یادداشت کرده و شروع به تیتر کردن اسید سولفوریک نمایید. فنول فتالین رنگ محلول را صورتی می کند. سرعت انجام کار را کم کنید تا به نقطه پایانی آزمایش نزدیک شوید
۷- حال برای دو نمونه دیگر هم از حجم مشابه محلول سود مایع سدیم هیدروکسید استفاده نمایید. دقت کنید مقدار کاستیک سودا موجود در بورت کافی باشد تا مجبور نشوید در حین انجام آزمایش به آن سود سوز آور اضافه کرده و اندازه ها را اشتباه کنید.
۸- در پایان اعداد را یادداشت کرده و محاسبات را انجام دهید.
اصطلاحات مهم در این روش
تیترانت Titrant : محلول معلوم با غلظت مشخص که برای سنجش استفاده می شود.
آنالیت Analyte : محلول مجهول با غلظت نامشخص است.
نقطه هم ارزی Equivalence Point : نقطه هم ارزی یا اکی والان زمانی بدست می آید که میزان کافی تیترانت وارد آنالیت شده و آن را خنثی نموده است. در این نقطه ، تعداد مول های اسید و قلیا با هم برابر شده و یکدیگر را خنثی نموده اند که در نتیجه فقط آب و نمک باقی می ماند.
بیشتر بخوانید: آشنایی با ابرخازن ها (SUPER CAPACITOR)
شناساگر Indicator : شناساگر یا معرف شیمیایی یک اسید یا باز ضعیف است که در محیط های مختلف دچار تغییر رنگ می شود و می تواند نقطه هم ارزی را مشخص نماید. زمانی که معرف تغییر رنگ داد، آن را نقطه پایانی می نامند. این معرف ها، تشخیص نقطه هم ارزی را آسان تر می کند.
نقطه پایانی End Point : در این نقطه شناساگر تغییر رنگ می دهد و نشان دهنده خنثی شدن محلول نمونه است. نقطه پایانی نشان دهنده اتمام آزمایش می باشد که با تغییر رنگ شناساگر اتفاق می افتد.
روش‌های تشخیص نقطه پایانی
هدایت الکتریکی
شناساگر
ته نشینی
پتانسیل سنج
تغییر رنگ
پی اچ سنج
طیف بینی
کالری متر
آمپر متر
انواع تیتراسیون
تیتراسیون مستقیم
در این نوع از واکنش اسید و باز، تیترانت و آنالیت مستقیم با هم ترکیب می شود و نقطه پایانی نشان دهنده پایان فرایند می باشد و غلظت ترکیب مجهول مشخص می شود. این روش برای مواد محلول و پایدار کاربرد دارد.
روش برگشتی یا معکوس
در این روش از مقدار اضافی یک ماده معلوم در واکنش اسید باز استفاده می شود. این عمل یک واکنش اضافه به همراه دارد، اما چون غلظت و مشخصات ماده افزوده شده مشخص است، با ایجاد یک واکنش تیتراسیون برگشتی می توان به ویژگی ها و غلظت ماده مجهول پی برد. در این فرایند ابتدا یک واکنش شیمیایی اضافی را با استفاده از محلول اضافی ایجاد نموده و سپس مقدار باقی مانده اندازه گیری می شود.
بیشتر بخوانید: محدودیت های روش طیف سنجی اتمی
در روش مستقیم، واکنش بین ترکیب با غلظت معلوم و ترکیب ناشناخته بوجود می آید. در حالی که اندازه گیری غلظت تیترانت در روش برگشتی با استفاده از مقدار اضافی از ترکیب با غلظت معلوم است. روش معکوش، یک روش دقیق تر است، بخصوص برای مواردی که شناساگر مناسب برای ایجاد تغییر رنگ در نقطه پایانی وجود ندارد.
تیتراسیون غیر مستقیم
زمانی که آنالیت ماده ای نامحلول یا ناپایدار باشد به جای استفاده از روش مستقیم از روش غیر مستقیم استفاده می شود. در این روش ماده معلوم با ترکیب دیگری واکنش می دهد تا در اثر ایجاد تغییری شیمیایی، ته نشین شده و از محلول خارج شود. بنابراین به طور مستقیم در واکنش شرکت داده نمی شود و در عوض، تعداد مول های ماده جایگزین مورد بررسی قرار گرفته و بجای ماده آنالیت محاسبه می شود.
تیتراسیون اکسایش کاهش
یکی از تکنیک های آنالیز کمی شیمی، شامل تبادل الکترون بین دو گونه می باشد. در این روش، غلظت ماده مجهول سبب اکسندگی است. در روش اکسایش کاهش لزومی به استفاده از شناساگر نیست. دو ماده شیمیایی ید و پرمنگنات پتاسیم کاربرد زیادی در این روش دارند و با نام تیتراسیون یدومتری و تیتراسیون پرمنگنات معروف هستند.
تیتراسیون کمپلکسومتری
نوعی آنالیز حجمی است که ترکیب رنگی آن برای شناسایی نقطه پایانی بکار می رود. این واکنش معمولا برای تشخیص ترکیب یون های فلزی مختلف در محلول مناسب است.
بیشتر بخوانید: کمومتریکس چیست؟
تیتراسیون رسوبی
این فرایند برای تشخیص مقدار عنصر کاربرد دارد.