تیتراسیون پایه اسیدی - اصل کار، فرآیند، انواع و شاخص ها

ابتدا اجازه دهید با یک تعریف ساده از تیتراسیون شروع کنیم.

تیتراسیون چیست؟

تیتراسیون یک روش تجزیه و تحلیل شیمیایی است که برای تعیین غلظت یک آنالیت خاص استفاده می شود.

تیتراسیون، همچنین به عنوان تجزیه و تحلیل حجمی شناخته می شود، روشی است که در آن تیترانت از یک بورت تا زمانی که واکنش کامل شود اضافه می شود و معمولاً از یک نشانگر برای نشان دادن نقطه پایانی واکنش استفاده می شود.

نظریه تیتراسیون

تیتراسیون روشی است که برای تعیین غلظت نامعلوم یک ماده در محلول استفاده می شود. این شامل افزودن تدریجی یک غلظت شناخته شده از یک محلول، به نام تیتران، به حجم مشخصی از ماده مورد تجزیه و تحلیل، به نام آنالیت یا تیتراند است. نقطه ای که در آن دو محلول از نظر شیمیایی متعادل می شوند، نقطه پایان تیتراسیون نامیده می شود.

انواع تیتراسیون

انواع مختلفی از تیتراسیون وجود دارد، از جمله تیتراسیون اسید-باز، تیتراسیون ردوکس و تیتراسیون کمپلکس سنجی. تیتراسیون اسید-باز شامل واکنش بین اسید و باز برای تشکیل نمک و آب است. تیتراسیون ردوکس شامل انتقال الکترون از یک گونه به گونه دیگر است. تیتراسیون کمپلکسومتری شامل تشکیل یک کمپلکس بین آنالیت و تیتراتور است.

تیتراسیون اغلب با استفاده از بورت انجام می شود، که قطعه ای از تجهیزات آزمایشگاهی است که برای اندازه گیری و توزیع حجم های دقیق یک محلول استفاده می شود. بورت تا یک حجم مشخص کالیبره می شود و با خواندن حجم روی بورت در ابتدا و انتهای تیتراسیون می توان حجم تیترانت اضافه شده به آنالیت را تعیین کرد.

نقطه پایانی تیتراسیون را می توان با استفاده از روش های مختلفی از جمله شاخص های بصری، اندازه گیری هدایت یا اندازه گیری pH تعیین کرد. نقطه پایانی معمولاً با تغییر رنگ محلول، تغییر در هدایت الکتریکی محلول یا تغییر در pH محلول مشخص می شود.

تیتراسیون به طور گسترده در زمینه های مختلف از جمله شیمی، زیست شناسی و علوم محیطی برای تعیین غلظت انواع مواد در محلول ها استفاده می شود.

اصطلاحات مهم در تیتراژ

من همچنین مقالات دیگر مربوط به تیتراسیون را نیز نوشتم ، مطمئن هستم که شما از این موارد نیز یاد خواهید گرفت.

تیتراسیون اسید پایه چیست؟

تیتراسیون اسید پایه یک روش تجزیه و تحلیل کمی است که برای تعیین غلظت یک اسید یا پایه با خنثی کردن اسید یا پایه با یک محلول استاندارد غلظت شناخته شده استفاده می شود.

غلظت یک محلول را می توان با دانستن اسید و تفکیک پایه ثابت کرد. اگر غلظت محلول شناخته شده باشد ، می توان از منحنی تیتراسیون استفاده کرد.

اصل تیتراسیون اسید پایه

در تئوری تیتراسیون اسید پایه ، این اصل شامل استفاده از یک بیت و پیپت برای تعیین غلظت یک اسید یا پایه است.

یک شاخص یک رنگ اضافه شده به یک راه حل برای تغییر رنگ آن است. در محلول نمونه حل می شود و می تواند برای تشخیص پایان تیتراسیون استفاده شود.

اهمیت تیتراسیون پایه اسید

تیتراسیون پایه اسید مهم است زیرا آنها امکان تعیین دقیق غلظت یک اسید یا یک پایه در یک محلول را فراهم می کنند. این اطلاعات در زمینه های مختلف از جمله شیمی ، زیست شناسی و علوم محیط زیست مفید است.

در شیمی، تیتراسیون اسید و باز برای تعیین غلظت اسیدها و بازها در محلول ها استفاده می شود که برای درک واکنش های شیمیایی و برای تهیه محلول های استاندارد مهم است.

در زیست شناسی، تیتراسیون اسید-باز برای تعیین pH محلول ها استفاده می شود که برای درک رفتار آنزیم ها و سایر مولکول های بیولوژیکی مهم است.

در علم محیط زیست، از تیتراسیون اسید-باز برای تعیین اسیدیته یا بازی آب استفاده می شود که برای درک تأثیر باران اسیدی بر اکوسیستم های آبی مهم است.

به طور کلی، تیتراسیون اسید-باز ابزار قدرتمندی برای درک و تعیین کمیت غلظت اسیدها و بازها در محلول ها است و کاربردهای مهم بسیاری در زمینه های مختلف دارد.

تیتراسیون پایه اسیدی و آنالیز حجمی

تیتراسیون اسید-باز نوعی آنالیز حجمی است که روشی برای آنالیز شیمیایی است که شامل اندازه گیری حجم به منظور تعیین غلظت یک ماده در محلول است. در تیتراسیون اسید-باز، محلولی با غلظت شناخته شده (به نام تیترانت) به تدریج به حجم مشخصی از ماده مورد تجزیه و تحلیل (به نام آنالیت) اضافه می شود. نقطه ای که در آن دو محلول از نظر شیمیایی متعادل می شوند، نقطه پایان تیتراسیون نامیده می شود.

شاخص های مورد استفاده در تیتراسیون اسید-باز:

قدرت اسیدی نشانگر در تعیین محدوده pH مهم است. این نشانگر زمانی که در محدوده مقادیر pH باشد، رنگ خود را از اسید به پایه تغییر می دهد.

شکل اسیدی را فقط در بالاترین PH و شکل باز را فقط در کمترین مقدار می توان مشاهده کرد. از آنجایی که نشانگر در سطوح خاصی از pH تغییر رنگ نمی دهد، به تغییرات خارج از محدوده خود حساس نیست.

انتخاب نشانگر در تیتراسیون باز اسیدی

هنگام انتخاب شاخص برای تیتراسیون اسید-باز باید چندین فاکتور را در نظر گرفت:

1. محدوده pH تیتراسیون: نشانگر باید در محدوده pH تیتراسیون تغییر رنگ داشته باشد. به عنوان مثال، اگر تیتراسیون شامل یک اسید قوی و یک باز قوی باشد، محدوده pH گسترده خواهد بود و می توان از یک نشانگر با دامنه وسیع مانند بروموتیمول آبی استفاده کرد. اگر تیتراسیون شامل یک اسید ضعیف و یک باز قوی باشد، محدوده pH باریک خواهد بود و می توان از یک شاخص با محدوده باریک مانند فنل فتالئین استفاده کرد.
2. نقطه پایانی مورد نظر: نشانگر باید در نقطه پایانی مورد نظر در تیتراسیون دچار تغییر رنگ شود. به عنوان مثال، اگر نقطه پایان تیتراسیون نقطه ای باشد که اسید و باز در آن خنثی می شوند، می توان از یک نشانگر با مقدار pK نزدیک به 7 مانند بروموکرزول سبز استفاده کرد. اگر نقطه پایانی تیتراسیون نقطه‌ای باشد که اسید و باز در یک نسبت خاص قرار دارند، می‌توان از شاخصی با مقدار pK نزدیک به نسبت مورد نظر مانند متیل رد استفاده کرد.
3. حساسیت نشانگر: اندیکاتور باید در نقطه پایانی تیتراسیون تغییر رنگ محسوسی داشته باشد. برخی از شاخص ها مانند آبی تیمول در نقطه پایانی دارای تغییر رنگ شدید هستند، در حالی که برخی دیگر مانند متیل اورنج تغییر رنگ تدریجی تری دارند.

به طور کلی، انتخاب یک شاخص برای تیتراسیون اسید-باز بر اساس محدوده pH تیتراسیون، نقطه پایانی مورد نظر و حساسیت نشانگر است.

طبقه بندی شاخص های تیتراسیون اسید-باز

شاخص های اسید-باز به طور کلی به سه گروه زیر طبقه بندی می شوند.

1. فتالئین ها و سولفاتالئین ها: مثال-شاخص فنل فتالئین

2. اندیکاتورهای آزو: مثال- اندیکاتور متیل اورنج

3. شاخص های تری فنیل متان: به عنوان مثال- نشانگر مالاکیت سبز

شاخص خاص برای تیتراسیون های مختلف اسید-باز:

شاخص های مختلفی در تیتراسیون اسید-باز استفاده می شود. انتخاب اندیکاتورها به نوع تیتراسیون و دامنه واکنش بستگی دارد.

• باز قوی اسیدی: فنل فتالئین به طور کلی ترجیح داده می شود زیرا تغییر رنگ راحت تر دیده می شود.
• باز ضعیف اسیدی: فنل فتالئین برای این تیتراسیون بیشتر پیشنهاد می شود زیرا در نقطه هم ارزی به شدت تغییر می کند.
• پایه ضعیف اسیدی قوی: متیل اورانژ برای این تیتراسیون بیشتر پیشنهاد می شود زیرا در نقطه هم ارزی به شدت تغییر می کند.
• ضعیف اسید-پایه ضعیف: از آنجا که یک بخش عمودی از منحنی بالاتر از دو واحد pH مورد نیاز است، هیچ نشانه ای برای این تیتراسیون مناسب نیست.

انواع تیتراسیون اسید-باز با مثال های آنها:

چهار نوع تیتراسیون اسید-باز وجود دارد که شامل باز قوی اسیدی، باز قوی اسیدی ضعیف، باز ضعیف اسیدی قوی و باز ضعیف اسیدی ضعیف است.

باز قوی اسیدی:

این یکی از ساده ترین عناوین برای انجام در بین چهار شکل تیتراسیون اسید پایه است. این شامل تفکیک یک اسید قوی و یک پایه قوی در آب است که منجر به یک واکنش خنثی سازی پایه اسید قوی می شود. هنگامی که خال اسید و پایه یکسان و pH صفر است ، نقطه معادل آن به دست می آید.

پایه اسید ضعیف

انتقال مستقیم پروتون ها از اسید ضعیف به یون هیدروکسید در این نوع تیتراسیون امکان پذیر است. اسید و پایه هنگام واکنش به یک اسید ضعیف با یک پایه قوی ، در یک نسبت یک به یک واکنش نشان می دهند. در نقطه معادل یک تیتراسیون پایه اسید ضعیف ، pH از 07 بزرگتر است.

پایگاه محکم اسید اسید

اسید و پایه برای تشکیل یک محلول اسیدی واکنش نشان می دهند. یک اسید مزدوج تشکیل شده است که با آب واکنش نشان می دهد تا یون هیدرونیوم تشکیل شود. در نقطه ای از تیتراسیون پایه اسید رطوبت قوی ، pH کمتر از 7 است.

پایه ضعیف اسیدهای ضعیف

شکل منحنی تیتراسیون اسید ضعیف یا پایه به هویت اسید یا پایه و ثابت یونیزاسیون اسید مرتبط بستگی دارد. در تیتراسیون یک اسید ضعیف یا یک پایه ضعیف ، pH به تدریج در اطراف نقطه هم ارزی تغییر می کند ، که بیشتر یا کمتر از 7 است.

در زیر نمونه هایی از این تیتراژها آورده شده است.

• اسید هیدروکلریک (HCl) و اسید سولفوریک (ساعت₂SO₄) دو نمونه از اسیدهای قوی است.
• اسید استیک (Ch₃COOH) و اسید فرمیک (CH₂O₂) دو نمونه از اسیدهای ضعیف است.
• هیدروکسید سدیم (NaOH) و هیدروکسید پتاسیم (KOH) دو نمونه از پایه های قوی هستند.
• آمونیاک و متیلامین دو نمونه از پایه های ضعیف هستند.

دستگاه و روند تیتراسیون

اول از همه ما برای انجام تیتراسیون اسید پایه باید دستگاه زیر را ترتیب دهیم.

سپس باید تمام دستگاه ها را با استفاده از آب مقطر تمیز کنیم.

بعد از آن باید بورت را با یک محلول استاندارد پر کنیم ، حجم آنالیت را به طور دقیق اندازه گیری کنیم و در فلاسک مخروطی اضافه کنیم ، همچنین با استفاده از پیپت چند قطره از شاخص را اضافه کنیم.

آن را با محلول استاندارد تیتراسیون کنید تا شاخص تغییر کند. هنگامی که نشانگر به طور دائم رنگ را تغییر می دهد ، نقطه انتهایی می رسد.

تیتراسیون را حداقل سه بار دیگر تکرار کنید و قرائت های اولیه و نهایی را در جدول مشاهده ثبت کنید و مقدار را محاسبه کنید.

تیتراسیون چگونه کار می کند؟

تیتراسیون روشی است که برای تعیین غلظت یک ماده در یک محلول استفاده می شود. این شامل اضافه کردن غلظت شناخته شده از یک محلول (تیتراژ) به یک حجم شناخته شده از ماده (آنالیت) و اندازه گیری حجم تیتراژ در نقطه تعادل شیمیایی (نقطه پایانی) است.

هدف اصلی تیتراسیون پایه اسید چیست؟

هدف اصلی تیتراسیون اسید پایه تعیین غلظت یک اسید یا پایه در یک محلول است.

از کدام شاخص در تیتراسیون پایه اسید استفاده می شود؟

یک شاخص برای یک تیتراسیون پایه اسید بر اساس دامنه pH تیتراسیون ، نقطه پایانی مورد نظر و حساسیت شاخص انتخاب می شود. برخی از شاخص های متداول شامل برموتیمول آبی ، فنول فتالین ، بروموکرسول سبز ، متیل قرمز ، تیمول آبی و متیل نارنجی است.

آیا تیتراسیون فقط برای اسیدها و پایه ها است؟

خیر ، می توان از تیتراسیون برای تعیین غلظت مواد مختلف از جمله اسیدها ، پایه ها و انواع دیگر مولکول ها استفاده کرد. انواع مختلفی از تیتراسیون از جمله اسید پایه ، ردوکس و پیچیده وجود دارد.

شاخص های پایه اسید چگونه کار می کنند؟

شاخص های اسید پایه رنگ را در pH خاص تغییر می دهند و برای نشان دادن نقطه پایانی یک تیتراسیون استفاده می شوند. آنها بر اساس نقطه پایانی مورد نظر و دامنه pH تیتراسیون انتخاب می شوند و تغییر رنگ آنها در نقطه پایانی برای تعیین غلظت اسید یا پایه در محلول استفاده می شود.

چرا فنل فتالین یک شاخص مناسب برای تیتراسیون پایه اسید ضعیف است؟

Phenolphthalein یک شاخص مناسب برای تیتراسیون پایه اسید ضعیف است زیرا دارای دامنه pH باریک است و در نقطه پایانی تغییر رنگ تیز می کند.