1234
تیتراسیون | تیتراسیون اسید و بازReviewed by 02177641136 on Mar 18Rating: 4.5

تیتراسیون به معنی افزودن آهسته ی یک محلول با غلظت معلوم (تیترانت) به حجم مشخصی از یک محلول دیگر با غلظت نامشخص گفته می شود تا زمانی که واکنش در نقطه ی هم ارزی به خنثی شدن برسد. به دست آوردن این نقطه ی هم ارزی با تغییر رنگ و با کمک شناساگر قابل شناسایی خواهد بود. این فرایند به منظور تعیین غلظت گونه ی مجهول و همچنین مشخص کردن درصد خلوص مورد استفاده قر ار می گیرد. در این مقاله به توضیح کامل تیتراسیون اسید و باز می پردازیم.

قبل از شروع به بحث در مورد تیتراسیون و نمودار های آن ، به بررسی اسید قوی /ضعیف و باز قوی/ضعیف می پردازیم.

 

 

بررسی اسید و باز

اسید قوی در محلول به صورت یون هیدرونیوم تجزیه می گردد:

اسید قوی در محلول

اما اسید ضعیف همانند نوع قوی آن نمی تواند به طور کامل به شکل یون هیدرونیوم تجزیه گردد:

اسید ضعیف در محلول

این فرایند برای باز ها نیز به صورت یون هیدروکسیل اتفاق می افتد:

باز قوی در محلول

اما باز ضعیف به صورت کامل در محلول به فرم OH- تبدیل نمی شود:

باز ضعیف در محلول

مثالی از انواع ضعیف و قوی این مواد را می توانید در زیر مشاهده نمایید:

اسید قوی

 

هیدروکلریک اسید(HCl)،سولفوریک اسید (H2SO4

 نیتریک اسید (HNO3)

اسید ضعیفاسید استیک(CH3COOH)،

هیدروفلوئوریک اسید (HF)،

 اگزالیک اسید 2(COOH)

باز قویسدیم هیدروکساید (NaOH)، پتاسیم هیدروکساید (KOH)،

 لیتیم هیدروکساید (LiOH)

باز ضعیف

 

آمونیوم هیدروکساید (NH4OH)،

آمونیوم (NH3)

 

 

اسید ضعیف و باز ضعیف همیشه به صورت مزدوج در محلول ظاهر می شوند:

اسید و باز مزدوج

 در بالا HA اسید و A- باز مزدج HA به حساب می آید.

اسید و باز مزدوج

در واکنش بالا A باز و HA اسید مزدج A به حساب می آید

 

قاعده ی اساسی: اسید های ضعیف دارای باز های مزدوج قوی می باشند در حالی که باز های ضعیف دارای اسیدهای مزدوج قوی هستند.

همانطور که در دو واکنش بالا نیز مشاهده شد اگر HA اسیدی ضعیف باشد بنابراین A- باز قوی این فرایند به حساب می آید.

تعریف تیتراسیون

تیتراسیون

تیتراسیون یک تکنیک برای تعیین غلظت یک محلول ناشناخته و یا تعیین غلظت آن می باشد

همانطور که در شکل بالا نیز نشان داده شده است یک محلول با غلظت شناخته شده (تیترانت) برای تعیین یک محلول با غلظت مجهول(نمونه یا آنالیت)  به کار گرفته شده است. به طور معمول تیترانت (محلول با غلظت مشخص) از طریق بورت به حجم مشخصی از آنالیت به صورت قطره قطره افزوده می شود تا زمانی که واکنش کامل گردد

دانستن حجم تیترانت خوانده شده از روی بورت می تواند به ما در محاسبه ی غلظت آنالیت مورد نظر کمک نماید. اغلب یک شناساگر نیز برای تعیین پایان واکنش مورد استفاده قرار می گیرد. تیترانت و نمونه باید به گونه ای باشند که به صورت جفت اسید-باز انتخاب گردند.

در واقع تیتراسیون اسید و باز بر پایه ی تغییر pH واکنش صورت می پذیرد.

اصطلاحات تیتراسیون:

تیترانت: محلولی با غلظت مشخص که به محلولی دیگر با غلظت نامشخص اضافه می شود تا غلظت آن تعیین گردد.

آنالیت یا نمونه: محلولی که غلظت آن باید مشخص گردد.

نقطه ی هم ارز (نقطه ی اکی والان) : نقطه ای می باشد که در آن مقدار کافی ای از تیترانت ، جهت خنثی سازی کامل محلول نمونه افزوده شده است. در نقطه ی هم ارز در تیتراسیون اسید و باز تعداد مول های اسید برابر با تعداد مول های باز می باشد و محلول تنها از نمک و آب تشکیل می گردد:

واکنش اسید و باز قوی

شناساگر: برای آشنایی با شناساگر بهتر است بدانید این ماده یک اسید و یا باز ضعیف می باشد

که به محلول آنالیت افزوده می گردد و موجب می شود تا در هنگام رسیدن به نقطه ی اکی والان شاهد تغییر رنگ محلول باشیم.

در واقع نقطه ی اکی والان نشان می دهد که مصرف این مقدار حجم از تیترانت برای خنثی سازی آنالیت کافی بوده است.

نقطه ای که شناساگر موجب تغییر رنگ محلول می شود را نقطه ی پایانی می گویند.

بنابراین اضافه کردن یک شناساگر به ما کمک می کند نقطه ی اکی والان را در تیتراسیون اسید-باز به صورت بصری مشاهده نماییم.

نقطه ی پایانی: نقطه ای از تیتراسیون اسید و باز می باشد که در آن شاهد تغییر رنگ محلول توسط شناساگر هستیم.

مواد لازم برای انجام تیتراسیون حجمی

  •  ارلن مایر
  •  بشر
  •  بورت، پایه ی نگه دارنده ی بورت
  • پیپت، پوآر
  • بالن
  •  ترازو
  •  قیف
  •  مزور

اصول تیتراسیون (باز قوی با اسید قوی):

در ابتدا قبل از شروع به کار حجم آغازین بورت را یادداشت می کنیم و محلول های مورد نیاز را می سازیم و شناساگر مورد نظر را به محلول اضافه می کنیم .سپس شیر متصل به بورت را با دست چپ کمی باز می کنیم به طوری که محلول اسیدی موجود در آن قطره قطره به درون محلول سود موجود در ارلن افزوده شود . محلول موجود در ارلن را با دست راست نگه می داریم و مرتب تکان می دهیم. این کار را تا زمانی انجام می دهیم تا به نقطه ی هم ارزی برسیم.

در نقطه ی هم ارزی فنل فتالئین بی رنگ و متیل اورنژ نارنجی می گردد و این تغییر رنگ با تکان دادن محلول از بین نمی رود و رنگ ثابتی تشکیل می گردد.
حجم پایانی را نیز یاد داشت می کنیم و از اختلاف حجم نهایی مصرفی اسید  موجود در بورت و حجم ابتدایی آن مقدار حجم مصرفی به دست می آید و از آن در محاسبات استفاده می نماییم.
نکته: برای بالا بردن دقت در آزمایش لازم است که تیتراسیون سه مرتبه تکرار گردد و میانگینی از حجم های به دست آمده به عنوان حجم تیتراسیون گزارش گردد.

نمودار های تیتراسیون :

 نمودار های تیتراسیون از نقاطی شامل pH محلول آنالیت بر حسب حجم تیترانت  افزوده شده در طی فرایند تیتراسیون تشکیل می گردد.

 

نمودار تیتراسیون

در ادامه به بررسی چند نمونه از این نمودار ها می پردازیم:

 

1-تیتراسیون اسید قوی و باز قوی:

فرض کنید آنالیت ما هیدروکلریک اسید با فرمول شیمیایی HCl  و تیترانت مورد استفاده سدیم هیدروکساید با فرمول شیمیایی NaOH می باشد.

اگر شروع به رسم نقاط pH به دست آمده ی آنالیت بر حسب حجم NaOH مصرفی از بورت کنیم

نمودار تیتراسیون آن به صورت زیر نشان داده می شود:

تیتراسیون اسید قوی با باز قوی

تفسیر نمودار:

نقطه ی 1:

در نقطه ی 1 به دلیل افزوده نشدن NaOH به محلول  ، pH آنالیت پایین می باشد که عمدتا به دلیل وجود +H3O حاصل از تفکیک HCl است.

نقطه ی 1

از آنجایی که قطره قطره محلول سدیم هیدروکساید موجود در بورت به آنالیت افزوده می شود شاهد تغییر در pH و بالا رفتن آن می باشیم.

با افزوده شدن سدیم هیدروکساید یون هیدرونیوم با یون هیدروکسیل بازی وارد واکنش می شود

اما به دلیل غالب بودن مقدار یون هیدرونیوم، همچنان آنالیت اسیدی خواهد بود.

 2:

این pH درست در زمانی ثبت می شود که خنثی سازی کامل انجام نگرفته است.

 3:

این نقطه را نقطه ی اکی والان می نامند در این نقطه تعداد مول های اضافه شده ی سدیم هیدروکساید برابر با تعداد مول های HCl می باشد.

و در آن یون هیدرونیوم توسط یون هیدروکسید خنثی می گردد.

محلول در این pH تنها شامل نمک و آب می باشد پس بنابراین pH آن خنثی و برابر 7 خواهد بود.

نقطه ی 3

 4:

با ادامه پیدا کردن افزایش سود به محلول، pH افزایش پیدا می کند و محلول بازی می گردد.

زیرا هیدروکلریک اسید به طور کامل خنثی گردیده و شاهد افزایش یون هیدروکسید به دلیل تفکیک NaOH در محلول هستیم.

 

بعد از نقطه ی اکی والان: NaOH→ Na++OH

 

2- تیتراسیون باز قوی با اسید قوی:

نمودار های این تیتراسیون نیز همانند مورد قبلی می باشد با این تفاوت که در اول به دلیل اینکه آنالیت مورد استفاده سود می باشد شاهد بالا بودن pH هستیم و با افزودن اسید کاهش PH را شاهد خواهیم بود:

نمودار تیتراسیون باز قوی با اسید قوی

فرض کنید آنالیت ما سدیم هیدروکسید با فرمول شیمیایی NaOH  و تیترانت مورد استفاده  HCl می باشد.

اگر شروع به رسم نقاط pH به دست آمده ی آنالیت بر حسب حجم HCl مصرفی از بورت کنیم نمودار تیتراسیون آن به صورت زیر نشان داده می شود:

 

 

تیتراسیون باز قوی با اسید قوی

 1:

در نقطه ی 1 به دلیل افزوده نشدن HCl به محلول  ، pH آنالیت بالا می باشد که عمدتا به دلیل وجود OH حاصل از تفکیکNaOH  است.

نقطه ی 1

از آنجایی که قطره قطره محلول سدیم هیدروکساید موجود در بورت به آنالیت افزوده می شود

شاهد تغییر در pH و بالا رفتن آن می باشیم.

با افزوده شدن سدیم هیدروکساید یون هیدرونیوم با یون هیدروکسیل بازی وارد واکنش می شود

اما به دلیل غالب بودن مقدار یون هیدروکسیل، همچنان آنالیت بازی خواهد بود.

 2:

این pH درست در زمانی ثبت می شود که خنثی سازی کامل انجام نگرفته است

 3:

این نقطه را نقطه ی اکی والان می نامند در این نقطه تعداد مول های اضافه شده یHCl برابر با تعداد مول های سدیم هیدروکساید می باشد.

و در آن یون هیدروکسیل توسط یون هیدرونیوم خنثی می گردد.

محلول در این pH تنها شامل نمک و آب می باشد پس بنابراین pH آن خنثی و برابر 7 خواهد بود.

نقطه ی 3

 4:

با ادامه پیدا کردن افزایش HClد  به محلول pH کاهش پیدا می کند و محلول اسیدی می گردد.

زیرا سدیم هیدروکساید به طور کامل خنثی گردیده و شاهد افزایش یون هیدرونیوم به دلیل تفکیک HCl در محلول هستیم.

 

بعد از نقطه ی اکی والان: HCl→ H3O++Cl

 

سایر تیتراسیون ها:

تیتراسیون های اسید – باز به همین جا ختم نمی گردد و انواع گوناگونی دارند که از انواع دیگر این تیتراسیون ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  •  اسید ضعیف با باز قوی
  •  اسید قوی با باز ضعیف
  •  باز ضعیف با اسید ضعیف

در شکل زیر نمودار های این تیتراسیون ها رسم گردیده است:

 

  •  اسید ضعیف با باز قوی

 

نمودار تیتراسیون اسید ضعیف با باز قوی

 

  •  اسید قوی با باز ضعیف

                 

نمودار تیتراسیون اسید قوی با باز ضعیف

   

  •  باز ضعیف با اسید ضعیف

 

    

تیتراسیون باز ضعیف با اسید ضعیف

عوامل خطا در تیتراسیون اسید و باز قوی

 

  • کالیبره نبودن وسایل آزمایشگاهی مورد استفاده در ازمایشگاه مانند بشر، بورت و…
  • استاندارد نبودن تیترانت مورد استفاده برای تیتراسیون ( اسید یا باز مورد استفاده به عنوان تیترانت اول باید با کمک KHP استاندارد گردد و غلظت دقیق آن محاسبه شود) همچنین می توان از تیترازول های آماده برای فروش استفاده نمود.

منبع

 

Acid-base titration curves. (n.d.). Retrieved March 18, 2019, from https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/chemical-processes/titrations-and-solubility-equilibria/a/acid-base-titration-curves

 

2 نظر برای «تیتراسیون | تیتراسیون اسید و باز»

  • با عرض سلام و خسته نباشید.چند تا سوال داشتم میخواستم بپرسم که جوابش خیلی مهمه برام .بنده میخوام که غلظت سرکه رو اندازه گیری کنم . میخواستم بدونم وقتی که محلول سود در حال اضافه شدن به سرکه هستش به محظ اینکه تغییر رنگ به ارغوانی داد باید شیر بورت رو ببندم
    سوال دیگ اینکه
    به فرض مثال غلظت 20 کیلو سرکه با غلظت 6.18 داریم ؛ با استفاده از چه فرمولی باید چه مقدار آب به سرکه اضافه کنم تا غلظت سرکه به 5 برسه ؟؟

    • مبتکران شیمی می‌گوید:

      با سلام
      جواب سوال اول: با اضافه شدن محلول سود به اسید در صورتی که شناساگر مورد استفاده ی شما فنل فتالئین باشد، رنگ ارغوانی ظاهر می گردد. با افزودن هر قطره سود به محلول ، ارلن را مرتب تکان دهید، در صورتی که رنگ ارغوانی پدید آمده ثابت و پایدار ماند و با تکان دادن از بین نرفت، تیتراسیون را متوقف نمایید
      جواب سوال دوم:برای محلول سازی نیاز است تا شما در اول مشخص کنید که می خواهید محلول ساخته شده دارای چه حجمی باشد (حجم اولیه مهم نیست بلکه تنها غلظت آن مهم است). به دلیل اینکه در سوالتان ذکر نکرده اید که می خواهید چه حجمی از محلول بسازید، فرض را بر این می گیریم که بالن شما 100 میلی لیتر است. نکته ی دوم این است که محاسبات برای گونه ی مجهول (در اینجا اسید استیک) انجام می شود نه برای آب. طبق محاسبات زیر می توانید مقدار حجم برداشته شده از اسید 6.18 مولار را برای ساخت این اسید با غلظت 5 مولار مشاهده کنید:
      M1V1=M2V2
      M1=غلظت اولیه اسید
      V1=حجم اولیه اسید که برای ساخت اسید 5 مولار نیاز است(مجهول)
      M2= غلظت نهایی برای ساخت اسید
      V2=حجم نهایی که می خواهیم اسید با غلظت 5 مولار بسازیم ( به دلیل قید نشدن در سوال محاسبات با حجم 100 میلی لیتر انجام گردیده است)
      V1*6.18= 5*100
      V1= 80.90
      در نتیجه طبق محاسبات صورت گرفته با بالن 100، شما برای ساخت اسید 5 مولار لازم است تا 80.90 میلی لیتر از اسید با غلظت 6.18 مولار بردارید در بالن 100 میلی لیتر بریزید و سپس آب مقطر را به آن اضافه نمایید تا به خط نشانک درج شده بر روی بالن برسد.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *