محلول استاندارد و شناساگر

محلول استاندارد و شناساگر

در یکی از انواع تیتراسیون ، محلولی با غلظت معین که محلول استاندارد خوانده می‌شود، به حجم معینی از محلولی که غلظت آن معین نیست، ولی با محلول استاندارد ترکیب می‌شود، اضافه می‌کنند. محلول استاندارد را در لوله شیشه ای مدرجی که بورت نامیده می‌شود، قرار می‌دهند. در انتهای پایینی بورت ، شیری تعبیه شده است که ریختن مقادیر کنترل شده ای از محلول استاندارد را به درون ظرف حاوی محلول با غلظت نامعلوم اماکنپذیر می‌سازد. حجم معینی از محلول با غلظت نامعلوم را یا وزن معینی از ماده جامدی که خلوص آن معلوم نیست و در آب حل شده است، در یک ارلن می‌ریزیم و چند قطره از ماده ای که به شناساگر موسوم است، به آن اضافه می‌کنیم.

نقطه هم‌ارزی

طی عمل افزایش ، ارلن را با چرخاندن به هم می زنیم تا کاملا محتوی ، یکدست شود. نقطه هم ارزی در نقطه پایانی که با تغییر رنگ شناساگر مشخص می‌شود، از دو واکنشگر ( یعنی محلول استاندارد و ماده درون ارلن ) مقادیر هم ارز وارد واکنش شده است. حجم محلول استاندارد مصرف شده از بورت خوانده می‌شود.

برخی دیگر از انواع تیتراسیون

در برخی دیگر از انواع تیتراسیون ، حجم معینی از محلول استانداردبا وزن معینی از ماده با خلوص معین که در آب حل شده است، در ارلن قرار داده می‌شود. سپس محلول نامعلوم از بورت به ارلن افزوده می‌شود تانقطه هم‌ارزی بدست آید.

انواع تجزیه حجم سنجی

سه نوع متداول تجزیه حجم سنجی عبارتند از:

·         واکنشهای تراسبی

·         خنثی شدن اسید و باز

·         واکنشهای اکسایش-کاهش

بهترین شناساگرهای اسید - باز ، اسیدهای آلی ضعیف می‌باشند. شکل اسیدی شناساگر رنگ مشخصی دارد و در صورت از دست دادن پروتون به ترکیب بازی که دارای رنگ دیگری می‌باشد، تبدیل می‌شود. یعنی تغییر رنگ اغلب شناساگرها از محلول بستگی به تغییر شکل آنها دارد. با استفاده از شناساگرها می‌توان PH یک محلول را تعین کرد شناساگرهای مختلفی برای تعیین PH شناخته شده‌اند که هر یک در محدوده خاصی از PH تغییر رنگ می‌دهند.

چگونگی تغییر رنگ یک شناساگر

شناساگرها ، اسیدها یا بازهای ضعیفی هستند و چون اکثر آنها شدیدا رنگی هستند، در هر اندازه گیری PH چند قطره از محلول رقیق شناساگر کافی می‌باشد. شناساگرهای اسید - باز را معمولا به صورت HIn نشان می‌دهند.فرم اسیدی HIn ↔ H⁺ + ^-In فرم بازی

(K_a = (H⁺)x(In^-)/(HIn)

اگر محلولی شامل دو جزء رنگی A و B باشد، معمولا رنگ A در مخلوط وقتی توسط چشم انسان تشخیص داده می‌شود که شدت آن ، ده برابر بیشتر از شدت رنگ B باشد، چون شدت آن تابع غلظت است. بنابراین رنگ ترکیب اسیدی شناساگر زمانی قابل رویت است که:

(10In^-) = (HIn)

و رنگ و ترکیب بازی شناساگر زمانی قابل مشاهده است که:

(In^-) = 10(HIn)

انتظار می‌رود وقتی که (In^-) = (HIn) می‌باشد، رنگ شناساگر حد واسط بین دو رنگ باشد در آن نقطه ویژه :
K_a شناساگر برابر غلظت ⁺H و PK_a = PH است. در نتیجه PH ای که در آن یک شناساگر که PK_a آن نزدیک PH نقطه هم‌ارزی تیتراسیون است، تغییر رنگ شناساگر در نزدیک نقطه تعادل ، امکان‌پذیر می‌باشد.

اهمیت استفاده از شناساگر مناسب در تیتراسیون

با استفاده از انواع شناساگر ، می‌توان PH یک محلول را تعیین کرد. برای این کار لازم است محدوده PH تغییر رنگ شناساگر را بدانیم. در تیتراسیونهای اسید و باز هم لازم است که PK_a شناساگر مورد استفاده به PH محلول مورد نظر نزدیک باشد، در غیر اینصورت آزمایش همراه با خطا خواهد بود. اگر شناساگر قبل از نقطه هم‌ارزی تغییر رنگ دهد، حجم نقطه پایان کمتر از نقطه هم‌ارزی است و اگر شناساگر بعد از نقطه هم ارزی تغییر رنگ دهد، حجم نقطه پایان بیشتر از نقطه هم ارزی است.

در برخی از موارد مخلوطی از دو یا چند شناساگر در یک تیتراسیون مصرف می‌شود تا تغییر رنگ مشخصی در نقطه پایان رخ دهد. بعنوان مثال می‌توان متیلن آبی را با متیلن قرمز مخلوط کرده و یک شناساگر مخلوط بوجود آورد که در PH حدود 5.4 از بنفش به سبز تغییر رنگ می‌دهد. در این مورد ، متیلن آبی حین تیتراسیون بدون تغییر رنگ می‌ماند. اما متیلن قرمز در PHهای ‌کمتر از حدود 5.4 قرمز و در PHهای بیشتر از حدود  5.4  زرد می‌باشد. در PHهای ‌کمتر ، قرمز و آبی ترکیب شده و رنگ بنفش ایجاد می‌کنند و در PHهای بیشتر ، زرد و آبی ترکیب شده و رنگ سبز ایجاد می‌کنند. دیدن تغییر رنگ بنفش به سبز ، آسانتر از تشخیص تغییر رنگ قرمز به زرد در شناساگر متیلن سرخ تنهاست