X
تبلیغات
رایتل

دانشجویان مواد دانشگاه تجن

گرچه منزل بس خطرناک است و مقصد بس بعید، هیچ راهی نیست که آن را نیست پایان، غم مخور

تیتراسیون ها و سنجش های حجمی

مقدمه:

روش های تیترسنجی گروه بزرگ و مهمی از روش های کمی را تشکیل می دهند و از جمله روش های تجزیه ای هستند که در آن ها مقدار یک ترکیب تویط مقدار لازم از یک واکنشگر استاندارد که به طور کامل با نمونه واکنش می دهد، تعیین می شود.

تیتراسیون های حجم سنجی، روش های سریع، راحت و دقیقی هستند که به سهولت انجام پذیرند و به همین دلیل کاربرد گسترده ای یافته اند.

تئوری:

تجزیه حجمی به طور کامل شامل تعیین حجم محلولی با غلظت مشخص است که باید با محلول جسم مورد سنجش یه طور کلی واکنش کند. محلولی که غلظت آن دقیقا معلوم است، محلول استاندارد یا تیترانت نامیده می شود. ماده ای که مقدار آن باید تعیین شود، تیترشونده یا آنالیت نام دارد و فرایند افزودن محلول استاندارد به آنالیت را تا تشکیل واکنش تیتراسیون می نامند.

تیتراسیون معمولا با افزودن محلول استاندارد از یک بورت و یا از یک وسیله ی اندازه گیری حجمی دیگر به حجم معینی از محلول آنالیت انجام می گیرد تا اینکه واکنش بین آن ها کامل شود. نفطه ای که در آن این عمل انجام می گیرد و در آن مقدار واکنش گر استاندراد افزوده شده از نظر شیمیایی دقیقا هم ارز آنالیت است، نقطه هم ارزی یا نقطه اکی والان نامیده می شود.

بدیهی است که هر اندازه در تهیه محلول استاندارد دقت شود، نتایج دقیق تری به دست خواهد آمد و اگر لازم باشد می توان محلول استاندارد تهیه شده را با یک محلول استاندارد اولیه (که غلظت آن دقیقا معلو است و برای همین منظور ساخته شده) تیتر کرد.

تعریف محلول های استاندارد اولیه و ثانویه:

محلول استاندارد اولیه، ماده ای است که برای تعیین غلظت دقیق ماده دیگر، به کار می رود. محلولی را می توان به عنوان محلول استاندارد اولیه به کار برد که دارای خصوصیات زیر باشد:

1.  پایدار باشد (در مقابل عوامل جوی و مواد آزمایشگاه حساس نباشد و واکنشی انجام ندهد، مثلا جاذبه الرطوبه یا فرار نباشد).

2.  خالص باشد یا از درجه خلوص بالا و مشخص برخوردار باشد.

3.  جامد باشد و فرمول شیمیایی، با ترکیب مطابقت داشته باشد.

4.  در حلال محیط تیتزاسیون محلول باشد.

5.  وزن فرمولی و عدد اکی والان بالایی داشته باشد (باعث می شود میزان خطای توزین به حداقل برسد)

6.  تا جایی که امکان دارد انتخاب گر (Selective) باشد.

بنابراین محلول سود که جاذبه الرطوبه است یا محلول هیدروکلریک اسید نمی توانند به عنوان محلول استاندارد اولیه مصرف شوند، زیرا غلظت آن ها دچار تغییراتی می شود لذا برای استاندارد کردن این محلول ها و تعیین نرمالیته دقیق آن ها از یک محلول استاندارد اولیه استفاده می کنند. به عنوان مثال وقتی می خواهیم محلول هیدروکلریک اسید N/10 داشته باشیم، تقریبا محلول N/10 می سازیم و سپس توسط تیتراسیون با محلول استاندارد اولیه سدیم کربنات، دقیقا محلول N/10 را از آن می سازیم که به آن محلول استاندارد ثانویه می گویند.

تشخیص نقطه اکی والان در یک تیتراسیون:

طبیعتا تکمیل تیتراسیون باید با تغییراتی که برای چشم قابل رویت باشد، مشخص می شود. در تیتراسیون هایی که به شیوه کلاسیک انجام می گیرند. این تغییر یا به وسیله خود محلول استاندارد (رنگ خود محلول) و یا اغلب با افزودن واکنشگر کمکی به نام معرف یا شناساگر به محلول آنالیت صورت می گیرد و پس از آن که واکنش بین ماده و محلول استاندارد و عملا کامل شد، شناساگر در محلول تغییر مرئی و واضحی (تغییر رنگ و یا تشکیل کدری) ایجاد می کند. نقطه ای که در آن معرف تغییر رنگ می دهد، نقطه پایانی تیتراسیون نامیده می شود و حجم لازم برای کامل شدن تیتراسیون از اختلاف بین درجات بورت در آغاز و پایان تیتراسیون تعیین می شود.

نقطه اکی والان در یک تیتراسیون یک مفهوم نظری است، در حقیقت موقعیت این نقطه را فقط بر اساس تغییرات فیزیکی که در رابطه با نقطه اکی والان است می توان حدس زد. این تغییرات خود را در نقطه پایانی آشکار می سازد.

در یک تیتراسیون ایده آل، نقطه پایانی بر نقطه اکی والان منطبق می شود. اما در عمل همیشه اختلاف جزیی بین این دو نقطه وجود دارد که مربوط به نارسایی تغییرات فیزیکی (به ندرت شناساگر را می توان یافت که دقیقا در نقطه هم ارزی تغییر رنگ دهد) و محدودیت توانایی ما در مشاهده این تغییرات (توانایی و قدرت بنیادی در تشخیص تغییر رنگ) است. خطای تیتراسیون نیز محصول این عوامل است و در انجام یک تیتراسیون همواره سعی بر این است که شناساگر و شرایط عمل به گونه ای انتخاب شود که اختلاف بین نقطه پایانی و نقطه هم ارزی به حداقل برسد.

برای اینکه یک واکنش شیمیایی در تجزیه حجم سنجی مورد استفاده قرار بگیرد باید دارای شراط زیر باشد:

1.  تیترانت و آنالیت به طور کامل و با نسبت استوکیومتری و هم ارزی مشخص با هم واکنش دهند.

2.  واکنش تیتراسیون باید سریع باشد.

3.  در نقطه هم ارزی تغییر محسوسی در برخی از خواص شیمیایی و فیزیکی محلول آنالیت به وجود آید.

4.  یک معرف مناسب برای واکنش تیتراسیون مورد نظر در نقطه پایانی وجود داشته باشد.

انواع تیتراسیون های حجمی:

الف) تیتراسیون های خنثی شدن اسید و باز (اسید سنجی و قلیا سنجی)

این گروه از تیتراسیون ها شامل سنجش غلظت یک اسید توسط یک محلول باز استاندارد (اسیدیمتری) و یا سنجش و اندازه گیری مقدار باز موجود در یک محلول توسط محلول استاندارد اسید (قلیا سنجی) می باشد. اسید و باز آنالیت می تواند به صورت آزاد وجود داشته باشد یا در نتیجه هیدرولیز یون های آنالیت به وجود آید. واکنش کلی عبارت است از:

H+ + OH- ---> H2O

زیرا هر مول H+ با یک مول OH- خنثی می شود. یک اکی والان از هر اسید در محلول آبی تولید یک مول پروتون (H+) می کند و یک اکی والان از هر باز در محلول آبی تولید یک مول هیدروکسید (OH-) می کند.

ب) تیتراسیون های اکسیداسیون احیا

واکنش های این نوع از تیتراسیون ها از نوع واکنش های اکسیداسیون و احیا بوده که شامل مبادله الکترون بین گونه های الکترواکتیو است. در این نوع از تیتراسیون ها، تیترانت و تیترشونده عوامل احیا کننده و اکسید کننده هستند و یک آنالیت احیا کننده توسط یک تیترانت اکسید کننده و یا یک آنالیت اکسید کننده با یک عامل احیا کننده تیتر می شود، به عنوان مثال تیتراسیون های منگانومتری

ج) تیتراسیون های رسوبی

در این نوع تیتراسیون ها از واکنش میان تیترانت و تیترشونده، رسوب تشکیل می شود و محصول واکنش تیتراسیون رسوب است. معمولا این تیتراسیون ها توسط محلول های نیترات نقره انجام می گیرد.

د) تیتراسیون های تشکیل کمپلکس

این تیتراسیون ها شامل واکنش های تشکیل کمپلکس است و در آن تیترانت و آنالیت به عنوان عوامل کمپلکس کننده و کمپلکس شونده بر یکدیگر اثر می کنند. مهمترین واکنش گر در تیتراسیون های تشکیل کمپلکس، اتیلن دی آمین تترااستیک اسید (EDTA) است و به عنوان یک عامل کمپلکس کننده ی قوی عمل می کند.

روابط هم ارزی و استوکیومتری و کاربرد آن ها در تیتراسیون:

همان طور که قبلا توضیح داده شد، در نقطه هم ارزی و استوکیومتری و کاربرد آن ها در تیتراسیون:

همان طور که قبلا توضیح داده شد در نقطه هم ارزی تعداد اکی والان های تیترانت و تیترشونده در محلول برابر است:

eq1 = eq2

از تعریف نرمالیته محلول داریم:

N=eq/V ---> eq=N.V ---> N1V1=N2V2

در این رابطه در طرفین معادله عبارت حجم مشاهده می شود. برای بیان V1 و V2 از هر واحد حجمی می توان استفاده کرد به شرط آن که واحد یکسانی برای هر دو بکار رود.

¢/div ساعت ساعت script language= /span ساعت ساعت br ساعت 0 ساعت BlogSky:Post Title / /h3 /h3 _blank/a div class=wgname/div لینک های روزانه/BlogSky:Author Body style= BlogSky:Weblog PostsHRef /h2 class= 0div class=div class= BlogSky:Weblog PostsHRef /h2 class= 0 ساعت رمز عبور: BlogSky:Post HRef /title/ul