آشنایی با صفر تا صد تیتراسیون

تیتراسیون، تیتر کرن یا تیترامتری یک روش آزمایشگاهی رایج در شیمی تجزیه است که به صورت کمی غلظت نامعلوم یک آنالیت را تعیین می کند. این اندازه گیری و تعیین غلظت نامعلوم یک آنالیت یا یک محلول مجهول توسط آنالیزها و روش های مختلف انجام می شود که در ادامه ی مطلب آن ها را معرفی خواهیم کرد. از آن جایی که در فرایند تیتراسیون، اندازه گیری حجم از اهمیت بالایی برخوردار است در بسیاری از موارد به جای تیتراسیون از عبارت روش آنالیز حجمی نیز استفاده می کنیم.

آماده سازی و انجام تیتراسیون

برای انجام فرایند تیتراسیون (تیتر کردن) و تعین غلظت آنالیت مجهول در ابتدا نیاز به محلول های تیتراسیون داریم. محلول هایی که غلظت مشخص و معلومی دارند و برای تعیین غلظت آنالیت به آن اضافه می شوند. محلول های تیتراسیون که با نام های تیترانت، محلول استاندارد و معرف شناخته می شوند در شروع آزمایش و انجام تیتراسیون در یک بورت ریخته می شوند و سپس به صورت قطره ای به محلول با غلظت مجهول (آنالیت) که در یک ارلن ریخته شده، اضافه می شوند. فرایند اضافه کردن محلول تیتراسیون (تیترانت) به محلول مجهول تا زمانی ادامه می یابد که رنگ آشکارساز تغییری نکند. آشکار ساز می تواند ماده ای مثل فنول فتالئین باشد که در زیر بورت استفاده می شود و لحظه تغییر رنگ آن نقطه پایانی تیتراسیون است.

انواع روش های تیتراسیون

روش های مختلفی در فرایند تیتراسیون و برای تیتر کردن وجود دارد که بسته به نوع آنالیت می توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

• تیتراسیون مستقیم
• تیتراسیون معکوس یا تیتراسیون برگشتی
• تیتراسیون غیر مستقیم یا تیتراسیون جایگزینی از جمله پر کاربردترین روش های تیتر کردن هستند.

انواع تیتراسیون

تیتراسیون بر اساس نوع واکنش درگیر و هدف از انجام آن انواع مختلفی دارد که مهم نترین و پر کاربردترین آن ها عبارتند از:

• تیتراسیون اسید و باز: در آن یک تیترانت بازی یا اسیدی با آنالیتی که باز یا اسید است درگیر واکنش می‌شود. در واقع این واکنش، واکنش خنثی شدن اسید و باز است.

تیتراسیون های اسید باز شامل موارد اسید و باز ضعیف، اسید ضعیف با باز قوی، باز ضعیف با اسید قوی و اسید و باز قوی است.

• کمپلکسومتری: واکنش کمپلکس شدن یک فلز با یک لیگاند است. و معرفی که اکثرا در این فرایند استفاده می شود دی سدیم اتیلن دی آمین تترا استات است.
• تیتراسیون رسوبی: روشی است که کاربرد آن در تعیین غلظت عناصر است. در این روش مصول واکنش رسوب می شود که تیتراسیون های رسوبی هم شامل موارد تیتراسیون با تیترانت های غیرآلی و تیتراسیون های سورفکتنت ها است.
• تیتراسیون های اکسایش -کاهش (ردوکس) : یعنی فرایند تیتراسیون یا همان تیتر کردن یک واکنش اکسایش-کاهش است. در این نوع تیتر کردن تیترانت یک ماده اکسید کننده یا کاهش دهنده است و معمولاً به دلیل رنگی بودن واکنش دهنده ها نیازی به اضافه کردن شناساگر نداریم.
• تیتراسیون فاز گازی: در این روش  به جای نیترانت از یک گاز استفاده می کنیم و واکنش دهنده ها را با یک گاز مخلوط می کنیم
• تیتراسیون پتانسیل زتا : در این نوع تیتراسیون کامل شدن واکنش توسط شناساگر مشخص نمی شود بلکه توسط پتانسیل زتا تعیین می شود!
•  یدومتری: واکنشی است که در آن ید اکسید می شود. در تیتر کردن یدومتری، ید نقش شناساگر را دارد و تیترانت آن معمولا تیوسولفات است.

آشنایی با واژگان تیتراسیونی

بهتر است قبل از انجام تیتراسیون اصطلاحات آن را بشناسیم و با مفاهیم و معانی واژگانی که در ارتباط با روش‌های تیتراسیون به کار می‌بریم آشنا شویم :

• آنالیت (Analyte) :جزء موجود در نمونه که هدف از آنالیز شیمیایی، اندازه گیری کمی و کیفی آن است .مثل غلظت خون.
• تیترانت (titrant) : محلولی است که دارای فرمول شیمیایی و غلظت مشخص بوده و به محلول حاوی آنالیت اضافه می شود.
• حجم مصرفی تیترانت در فرایند تیتراسیون به عنوان یک علامت ثبت می شود و از آن برای تعیین غلظت  و یا درصد خلوص آنالیت استفاده می‌شود .
• شناساگر یا معرف (Reagent) :ترکیبی رنگی است که تغییر رنگ آن علامتی برای مشخص شدن نقطه پایان واکنش تیتراسیون است. شناساگر معمولا یک باز یا اسید ضعیف است.
• نقطه اکی‌ والان یا هم ارزی:(Equivalent point)  نقطه ای است که در آن نسبت های مولی آنالیت و تیترانت با هم یکسان شده اند. یا بعبارتی میزان اکی والان آنالیت و تیترانت با هم برابر شده اند. و تیترانت و آنالیت به طور کامل با هم واکنش داده اند.
• منحنی تیتراسیون: منحنی ای است که محور افقی و یا x آن حجم نیترانت را نشان می دهد که از ابتدای واکنش اضافه شده و محور عمود و یا y آن هم غلظت آنالیت در آن حجم را نشان می دهد.
• اگر از اسید و یا باز قوی در فرایند تیتراسیون استفاده کنیم محور عمودی تغییرات pH را نشان می دهد.

کاربردهای تیتراسیون

عمل تیتراسیون علاوه بر تعیین غلظت در فرایندهای شیمی تجزیه کاربردهای دیگری نیز دارد که تعدادی از آن ها به شرح زیر هستند:

1- تعیین اسیدیته و قلیائیت نمونه آب
2- تعیین سختی آب
3- تعیین نیتروژن کل به روش کجلدال (kjeldahl nitrogen analysis)
4- استفاده به عنوان روش های حجم سنجی در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی، آب و فاضلاب، معدن، داروسازی و …

• روش تجزیه حجم سنجی یکی از روش های قدیمی و پر کاربرد آنالیز شیمیایی است که در آن مقدار ماده A (نمونه، آنالیت یا تیتراند) در یک نمونه، بر اساس حجم مورد نیاز از ماده B با غلظت مشخص (محلول تیتراسیون، محلول استاندارد تیتراتور یا تیتر) تعیین می‌شود. در حالیکه A و B  دارای واکنش کامل با یکدیگر هستند.

5- تهیه سوخت های زیستی با استفاده از تیتراسیون اسید و باز
6- تعیین اکسیژن در آب با استفاده از تیتراسیون ردوکس
7- معرف بندیگ و تعیین گلوکز اضافه در ادرار
8- استفاده در صنایعی مانند صنایع غذایی، آزمایشگاه های تشخیص طبی، آزمایشگاه های شیمی، معدن، صنایع آب و فاضلاب و داروسازی از دیگر کاربردهای تیتر کردن است.
9- همچنین می توانیم به تعیین غلظت ویروس ها و باکتری ها در علم زیست شناسی هم اشاره کنیم.