تیتراسیون یکی از روش‌های مهم و پرکاربرد در شیمی تجزیه است که برای تعیین غلظت یا مقدار یک ترکیب شیمیایی در یک حلال مشخص، بهره می‌برد. در این روش، با استفاده از یک ماده معروف به “تیترانت” که غلظت معلومی دارد و با یک ماده اندازه‌گیری شده که “تیتراند” نامیده می‌شود، مقدار مورد نظر به دقت تعیین می‌شود. در این مقاله نگین طب به بررسی کامل تیتراسیون خواهیم پرداخت و به شما خواهیم گفت که فرایند تیتراسیون به چه شکل انجام می شود .
نحوه انجام فرایند تیتراسیون
برای انجام فرایند تیتراسیون و تعیین غلظت مجهول، ابتدا به محلول‌های تیتراسیون نیاز داریم که غلظت آن‌ها مشخص است و برای تعیین غلظت آنالیت استفاده می‌شوند. این محلول‌ها معمولاً با نام‌های مختلفی همچون تیترانت یا محلول استاندارد شناخته می‌شوند. در ابتدای فرآیند، این محلول‌ها در یک بورت جای داده می‌شوند و سپس به صورت قطره‌ای به محلول مجهول (آنالیت) که در ارلن قرار دارد، اضافه می‌شوند. فرآیند اضافه کردن محلول تیتراسیون به محلول مجهول تا زمانی ادامه می‌یابد که رنگ آشکارساز تغییری نشان دهد. این آشکارساز ممکن است ماده‌ای مانند فنول فتالئین باشد که در زیر بورت استفاده می‌شود و نقطه تغییر رنگ آن، نقطه پایانی تیتراسیون را مشخص می‌کند.
وسایل لازم برای انجام تیتراسیون
وسایل لازم جهت تیتر کردن عبارتند از : ارلن مایر، بالن ژوژه، بشر، بورت، پایه نگه دارنده بورت، پیپت، پوآر، بالن آزمایشگاهی ، ترازو دقیق، قیف، مزور یا استوانه مدرج.
شرایط لازم برای تیتراسیون
شرایط لازم برای انجام تیتراسیون شامل موارد زیر می‌شود:
-
- حضور تجهیزات مناسب: از جمله تجهیزاتی که برای تیتراسیون لازم است می‌توان به بورت، ارلن، دستگاه تیتراسیون، آشکارساز رنگی، و ظروف اندازه‌گیری اشاره کرد. این تجهیزات باید در شرایط عملیاتی مناسب و عملکرد صحیح قرار گیرند.
- انتخاب مناسب محلول‌ها: محلول تیترانت (محلول تیتراسیون) و محلول تیتراسیون باید با دقت انتخاب شوند. غلظت محلول تیترانت باید با غلظت آنالیت در مقیاس متناسب باشد تا به نتایج دقیق تری دست یابیم.
- شرایط محیطی مناسب: دما، رطوبت و دیگر شرایط محیطی باید برای انجام تیتراسیون مناسب باشند. هرگونه تغییر در شرایط محیطی ممکن است بر نتایج نهایی تیتراسیون تأثیرگذار باشد.
- آشکارساز مناسب: انتخاب و استفاده از آشکارساز مناسب برای تغییر رنگ و نقطه پایانی تیتراسیون بسیار حیاتی است. آشکارساز باید با دقت کالیبره شده و به طور صحیح عمل کند.
- تکرارپذیری و دقت: تیتراسیون باید به صورت تکرارپذیر و با دقت انجام شود تا نتایج به طور قابل اعتماد و قابل تکرار باشند. از استفاده از تکنیک‌ها و روش‌های دقیق و معتبر در انجام تجربه استفاده شود.
انواع روش تیتر کردن
روش‌های مختلفی برای تیتراسیون و تیتر کردن وجود دارد که بسته به نوع آنالیت مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‌عنوان مثال:
- تیتراسیون مستقیم
- تیتراسیون معکوس یا تیتراسیون برگشتی
- تیتراسیون غیر مستقیم یا تیتراسیون جایگزینی
این روش‌ها از جمله پرکاربردترین روش‌های تیتر کردن هستند که در تعیین غلظت آنالیت‌ها استفاده می‌شوند.
انواع تیتراسیون
روش‌های تیتراسیون به عنوان یکی از مهمترین روش‌های تجزیه و تحلیل شیمیایی برای تعیین غلظت یک ماده آلی یا غیرآلی در یک محلول، انواع مختلفی دارند. در زیر به برخی از معروف‌ترین روش‌های تیتراسیون اشاره می‌شود:
- تیتراسیون اسید- باز: در این روش، اسید یا بازی با غلظت معلوم به عنوان تیترانت استفاده می‌شود. زمانی که تیترانت به ترکیبی از اسید و باز اضافه می‌شود، تا زمانی که ماده ایزوترپ بین اسید و باز مصرف شود، فرآیند تیتراسیون انجام می‌شود.
- تیتراسیون اکسایش-اختزال: در این روش، یک ماده اکساینده به عنوان تیترانت برای تعیین غلظت یک ماده اختزالی استفاده می‌شود. تغییر رنگ یا تغییر حالت اکسایشی و اختزالی ماده نشانگر پایان تیتراسیون است.
- تیتراسیون کمی: این روش برای تعیین غلظت یک ترکیب با استفاده از محاسبات کمی و تعیین حجم محلول تیتراسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- تیتراسیون کمپلکس‌سازی: در این روش، یک محلول حاوی یک ماده کمپلکس‌سازی که با آنالیت تشکیل یک کمپلکس قابل اندازه‌گیری می‌دهد، به عنوان تیترانت استفاده می‌شود.
- تیتراسیون نوعیتی: این روش برای تعیین غلظت یک ترکیب با استفاده از واکنش‌های شیمیایی و مشاهده تغییرات فیزیکی یا شیمیایی در طی فرآیند تیتراسیون استفاده می‌شود.
هر کدام از این روش‌ها و سایر روش‌های تیتراسیون، بستگی به نوع ماده آنالیت و شرایط آزمایش دارند و برای انواع مختلفی از تجزیه و تحلیل شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
آشنایی با اصطلاحات تیتراسیونی
- تیتراسیون: فرآیند شناسایی و اندازه‌گیری غلظت یک محلول ناشناخته با استفاده از محلول استاندارد با غلظت معلوم.
- آنالیت: ماده‌ای که می‌خواهیم غلظت آن را تعیین کنیم.
- تیترانت: محلول استانداردی که به طور قطره‌ای به محلول آنالیت اضافه می‌شود تا تازه‌ترین تغییرات را به دست آوریم.
- نقطه پایانی: نقطه‌ای در تیتراسیون که به عنوان نقطه پایانی آن شناخته می‌شود، مثلاً زمانی که رنگ محلول تغییر می‌کند.
- ارلن: ظرفیت یا ظرف که محلول آنالیت و محلول تیترانت در آن ترکیب می‌شوند.
- آشکارساز رنگی: یک ترکیب شیمیایی که به محلول اضافه شده و تغییر رنگی در زمان تیتراسیون نشان می‌دهد.
- نقطه معادل: نقطه میانی در تیتراسیون که مشخص می‌کند مقدار دقیق تیترانت مورد نیاز برای رسیدن به نقطه پایانی است.
- غلظت استاندارد: غلظت معلومی که برای محلول تیترانت در نظر گرفته می‌شود و بر اساس آن محاسبات انجام می‌شود.
- محلول مجهول: محلولی که غلظت آن مورد بررسی قرار می‌گیرد و غلظت آن توسط تیتراسیون تعیین می‌شود.
کاربرد های تیتراسیون چیست ؟
علاوه بر تعیین غلظت، تیتراسیون در فرایندهای شیمی تجزیه کاربردهای دیگری نیز دارد که به شرح زیر است:
- تعیین اسیدیته و قلیائیت نمونه آب
- تعیین سختی آب
- تعیین نیتروژن کل به روش کجلدال (kjeldahl nitrogen analysis)
- استفاده به عنوان روش‌های حجم‌سنجی در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی، آب و فاضلاب، معدن، داروسازی و …
- تهیه سوخت‌های زیستی با استفاده از تیتراسیون اسید و باز
- تعیین اکسیژن در آب با استفاده از تیتراسیون ردوکس
- معرفی باندیگ و تعیین گلوکز اضافه در ادرار
- استفاده در صنایعی مانند صنایع غذایی، آزمایشگاه‌های تشخیص طبی، آزمایشگاه‌های شیمی، معدن، صنایع آب و فاضلاب و داروسازی از دیگر کاربردهای تیتراسیون است.
- همچنین، می‌توان به تعیین غلظت ویروس‌ها و باکتری‌ها در علم زیست‌شناسی نیز اشاره کرد.