دید کلی
تیتراسیونهای خنثی شدن بطور گسترده در تعیین غلظت آنالیتهایی کاربرد دارند که یا
اسید و یا
باز هستند، یا با استفاده از روشهای مناسب به چنین گونههایی تبدیل میشوند. آب
حلال معمول برای تیتراسیون خنثی شدن است، زیرا بسادگی در دسترس و ارزان و غیر سمی است. پایین بودن ضریب انبساط دمایی آن یک خاصیت اضافی دیگر است. ولی بعضی از آنالیتها در محیط آبی قابل تیتر کردن نیستند، زیرا انحلال پذیری آنها بسیار پایین است، یا چون قدرتهای اسیدی یا بازی آن چندان زیاد نیست که نقاط پایان رضایت بخشی را فراهم کنند. غلظت چنین موادی را اغلب میتوان با تیتر کردن آنها در حلال دیگر به غیر از آب تعیین کرد.
نظریه تیتراسیونهای خنثی کردن
محلولهای استاندارد اسیدها و بازهای قوی را بطور گستردهای برای تعیین آنالیتهایی بکار میبرند که خود اسید یا بازند یا میتوانند با اعمال شیمیایی به چنین گونههایی تبدیل شوند.
واکنشگرها برای واکنشهای خنثی شدن
محلولهای استاندارد برای تیتراسیونهای خنثی شدن همواره از اسیدها یا بازهای قوی تهیه میشوند، زیرا این نوع واکنشگرها تیزترین نقطه پایانی را ارائه میکنند.
محلولهای استاندارد
محلولهای استاندارد بکار گرفته شده در تیتراسیونهای خنثی شده ، اسیدهای قوی یا بازهای قوی هستند. زیرا این اجسام در مقایسه با اسیدهای ضعیف و بازهای ضعیف بطور کاملتر با آنالیت واکنش میدهند. اسیدهای استاندارد از
اسید هیدرولیک ،
اسید پرکلریک و
اسید سولفوریک تهیه میشوند.
اسید نیتریک به ندرت بکار برده میشود، زیرا خاصیت آن به عنوان یک اکسنده عامل بالقوهای برای واکنشهای جانبی ناخواسته است. باید بخاطر داشت که محلولهای گرم و غلیظ اسید سولفوریک و اسید پرکلریک نیز عوامل اکسنده مستعدی هستند و بنابراین پرخطرند.
بنابرین ، خوشبختانه ، محلولهای رقیق این واکنشگرها نسبتا بی خطر و میتوانند بدون احتیاطهای خاص بجز محافظت چشم ، در آزمایشهای تجزیهای بکار برده شوند. محلولهای استاندارد بازی معمولا از
هیدروکسید سدیم ،
هیدروکسید پتاسیم و گهگاه از
هیدروکسید باریم تهیه میشوند. مجددا ، هنگام کار با این واکنشگرها و محلولهای آنها باید همیشه چشمها محافظت شوند.
نظریه رفتار شناساگر
بسیاری از اجسام طبیعی و سنتزی رنگهایی از خود نشان میدهند که به
PH محلولی که این اجسام در آن حل شدهاند، بستگی دارند. برخی از این اجسام که طی قرنها برای نشان دادن خاصیت قلیایی یا اسیدی آب بکار برده شدهاند، در سالهای اخیر به عنوان شناساگر اسید و باز بکار گرفته میشوند. بطور کلی ، شناساگرهای اسید و باز ، اسیدها و بازهای ضعیف آلی هستند که بسته به تفکیک یا تجمع ، متحمل تغییرات ساختاری درونی میشوند که به تغییر در رنگ منجر میشود.
کاربردهای نوعی تیتراسیونهای خنثی شدن
تیتراسیوننهای خنثی شدن در اندازه گیری آن دسته از گونههای بی شمار
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 با 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 بطور گسترده در تیتراسیونهای خنثی شدن بکار برده میشود. نوع اول یک نقطه پایانی بصری است و بر پایه تغییر رنگ شناساگر قرار دارد. نوع دوم یک نقطه پایانی
پتانسیومتری است که در آن پتانسیل یک سیستم الکترود
شیشه - کامومل با یک وسیله اندازه گیری ولتاژ تعیین میشود. پتانسیل اندازه گیری شده مستقیما متناسب با
PH است.
تجزیه عنصری
تعدادی از عناصصر مهم را که در سیستمهای آلی و زیستی دخالت میکنند، میتوان به سهولت با روشهایی که در مرحله پایانی به یک تیتراسیون اسید و باز ختم میشوند، اندازه گیری کرد. عموما عناصری که قابلیت این نوع تجزیه را دارند،
غیر فلزند 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 می شود.
به عنوان مثال نیتروژن در بسیاری از مواد با اهمیت در پژوهش ، صنعت ، کشاورزی یافت میشود. مثلا نیتروژن در
اسیدهای آمینه ،
پروتئینها ،
داروهای سنتزی ،
کودهای شیمیایی ،
مواد منفجره ،
خاک ،
آبهای آشامیدنی و رنگها وجود دارد. پس روشهای تجزیهای برای تعیین نیتروژن بویژه در مواد آلی از اهمیت بسیاری برخوردارند.
اندازه گیری مواد معدنی
تعداد زیادی از گونههای معدنی را میتوان توسط تیتراسیون با اسیدها یا بازهای قوی اندازه گیری کرد. به عنوان مثال
نمکهای آمونیوم را میتوان بسادگی با تبدیل به
آمونیاک توسط باز قوی و سپس تقطیر در
دستگاه کلدال اندازه گیری کرد. آمونیاک طبق روش کلدال جمع آوری و تیتر میشود. روشی را که برای نمکهای آمونیوم بیان شد، میتوان برای اندازه گیری
نیترات و
نیتریت معدنی تعمیم داد.
تعیین گروههای عاملی آلی
تیتراسیونهای خنثی شدن برای سنجش مستقیم و غیر مستقیم انواع گروههای عاملی آلی روشهای سادهای را فراهم میکنند.
کاربرد واکنشهای خنثی شدن در محیط غیر آبی
دو نوع از ترکیباتی را که در محیط آبی قابل تیتر کردن نیستند، میتوان با تیتراسیون خنثی شدن در حلالهای غیر آبی مناسب اندازه گیری کرد. دسته اول ، اسیدها و بازهای آلی با
وزن مولکولی زیادند که انحلال پذیری محدودی در آب دارند. نوع دوم ترکیبات معدنی یا آلی هستند که از نظر اسید و باز آنقدر ضعیف هستند (
یا
کوچکتر از
) که نقاط پایانی رضایتبخشی در محیط آبی ارائه نمیدهند. مثالهایی از این دسته عبارتند از آمینهای آروماتیک ، فنولها و نمکهای مختلفی از اسیدهای معدنی و کربوکسیلیک اغلب ترکیباتی که نقاط پایانی رضایت بخشی در آب ندارند، در حلالهایی که خاصیت اسیدی یا بازی آنها را افزایش میدهند نقاط پایانی تیزی را ارائه میدهند.
هر چند تیتراسیونهای غیر آبی اندازه گیری گونهای را که در آب قابل تیتراسیون نیست، امکان پذیر میسازند. معایب چندی نیز در استفاده از آنها وجود دارد. معمولا حلالها ، گران و اغلب فرار و سمیاند. همچنین اکثر آنها ضرایب انبساط کاملا بزرگی دارند و کنترل بیشتری دمای واکنشگر برای جلوگیری از بروز خطاهای نامعین در اندازه گیری حجم لازم است.
مباحث مرتبط با عنوان
