تیتراسیون چیست ؟ انواع آن و کاربرد (کامل ترین مقاله)

تیتراسیون یکی از مهم ترین و اساسی ترین روش ‌های شیمی تحلیلی می باشد که برای تعیین غلظت یک ترکیب شیمیایی در نمونه استفاده می ‌شود. در این روش، یک ماده شیمیایی با غلظت نا شناخته با یک ماده شیمیایی دیگر با غلظت معروف و معین واکنش می‌ دهد. با توجه به تعداد مولکول ‌های هر ماده شیمیایی در واکنش و نسبت آن ‌ها، می‌ توان غلظت ماده نا شناخته را محاسبه کرد. در این مقاله، به بررسی انواع تیتراسیون، ویژگی ها و کاربرد های تیتراسیون و نیز موارد دیگر در رابطه با این موضوع پرداخته می شود.

تیتراسیون چیست؟

فهرست مطالب

تیتراسیون چیست؟

معرفی انواع تیتراسیون

بررسی کاربرد تیتراسیون در داروسازی

بررسی شیوه های مختلف تیتراسیون

بررسی فرآیند تیتراسیون

شرایط مورد نیاز برای تیتراسیون

خطای تیتراسیون چیست؟

تیتراسیون معکوس چیست ؟

تیتراسیون چیست؟

titration چیست ؟ همانطور که اشاره کردیم، تیتراسیون یک شیوه ی تجزیه و تحلیل شیمیایی می باشد که برای تعیین غلظت یک ماده در نمونه استفاده می شود. در این روش، یک محلول استاندارد با غلظت مشخص به نمونه اضافه می شود تا تعادل شیمیایی بین دو ماده برقرار شود و سپس با استفاده از محاسبات ریاضی، غلظت ماده مورد نظر در نمونه محاسبه می شود.

تیتراسیون در بسیاری از صنایع شیمیایی، پزشکی، غذایی و محیط زیستی استفاده می شود. این روش برای تعیین غلظت دارو ها، اسید ها، باز ها، مواد غذایی و آلاینده های محیط زیستی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین، تیتراسیون به عنوان یک روش آزمایشی معتبر برای مواد شیمیایی آزمایشگاهی در آزمایشگاه های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد.

معرفی انواع تیتراسیون

تیتراسیون اسید و باز : تیتراسیون اسید و باز یکی از روش ‌های شیمیایی است که برای تعیین غلظت یک اسید یا باز در نمونه ‌ای مورد استفاده قرار می‌ گیرد. در این روش، یک حلال اسیدی یا بازی با غلظت معروف به عنوان حلال تیترانت استفاده می‌ شود. سپس، نمونه مورد تحلیل به حلال تیترانت اضافه می ‌شود و با استفاده از یک نوار pH میزان pH حلال تیترانت تغییر می‌ کند. تیتراسیون اسید و باز به عنوان یکی از روش‌ های مهم در شیمی تجزیه استفاده می ‌شود و در بسیاری از صنایع و آزمایشگاه‌ ها مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

تیتراسیون ردوکس: تیتراسیون ردوکس یک روش تجزیه و تحلیل شیمیایی است که برای تعیین مقدار یک ترکیب شیمیایی با استفاده از واکنش های اکسایش و کاهش استفاده می شود. در این روش، یک ترکیب اکسیده و یک ترکیب کاهش یافته با یکدیگر واکنش می دهند و تعادل شیمیایی بین آن ها برقرار می شود. با استفاده از یک عامل اکسید کننده و یک عامل کاهش کننده، می توان مقدار دقیق ترکیبی را که باید تعیین شود، محاسبه کرد. این روش برای تعیین مقدار اکسیژن، سولفور، نیترات، فلزات و غیره استفاده می شود. تیتراسیون ردوکس به عنوان یکی از روش های مهم تجزیه و تحلیل شیمیایی در صنایع شیمیایی، داروسازی، غذایی و زیستی مورد استفاده قرار می گیرد.

تیتراسیون فاز گاز: تیتراسیون فاز گاز روش دیگری می باشد که در آن، حجم یک گاز با استفاده از یک ماده شیمیایی دیگر که در فاز مایع قرار دارد، تعیین می ‌شود. در این روش، یک گاز به محیطی از مایعی که دارای یک ماده شیمیایی است که با گاز واکنش می‌ دهد، اضافه می‌ شود. با اضافه کردن مایع به گاز، گاز در مایع حل شده و تعادل شیمیایی بین گاز و مایع برقرار می ‌شود. سپس، با اضافه کردن ماده شیمیایی دیگری که با گاز و مایع واکنش می ‌دهد، تعادل شیمیایی تغییر می‌ کند و حجم گاز محاسبه می ‌شود. تیتراسیون فاز گاز در بسیاری از صنایع شیمیایی، مانند صنایع نفت و گاز، صنایع داروسازی و صنایع غذایی، استفاده می ‌شود.

تیتراسیون کمپلکسومتری: تتراسیون کمپلکسومتری از جمله شیوه های دیگری است که برای تعیین غلظت یک یا چند عنصر در نمونه استفاده می ‌شود. در این روش، یک ترکیب شیمیایی با یک کمپلکس ‌ساز (مثلاً یک لیگاند) ترکیب می ‌شود و سپس با یک ترکیب دیگری که دارای یک یا چند یون فلزی است، تیتر می‌ شود. هنگامی که کمپلکس ‌ساز به یک یون فلزی متصل می‌ شود، یک کمپلکس فلز- لیگاند تشکیل می ‌شود که دارای یک ثابت پایداری (Kf) است. با تغییر غلظت یون فلزی، ثابت پایداری کمپلکس نیز تغییر می ‌کند و این تغییرات به عنوان نشانگر برای تعیین غلظت یون فلزی استفاده می ‌شود. این روش برای تعیین غلظت فلزات سنگین مانند سرب، کادمیوم، روی و مس استفاده می گردد و به دلیل دقت بالا و سرعت تیتراسیون، در بسیاری از صنایع شیمیایی و محیط زیستی مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

تیتراسیون پتانسیل زتا: تیتراسیون پتانسیل زتا یک روش آزمایشگاهی است که برای اندازه گیری بار سطحی ذرات کلوئیدی و نیز برای بررسی پایداری این ذرات در محلول های الکترولیتی استفاده می شود. در این روش، یک الکترود برای اندازه گیری پتانسیل زتا به محلول اضافه می شود و سپس با استفاده از یک تیتراتور، مقدار الکترولیتی که برای تعادل بار سطحی ذرات لازم است، به محلول اضافه می شود. در این روش، پتانسیل زتا به عنوان یک شاخص از پایداری ذرات کلوئیدی در محلول الکترولیتی بررسی می شود. این روش در بسیاری از صنایع مانند صنایع غذایی، دارویی و کشاورزی استفاده می شود.

تیتراسیون سنجش: تیتراسیون سنجش یک روش تجربی برای تعیین غلظت یک ماده در نمونه است. این روش بر اساس تعاملات شیمیایی بین دو ماده است که یکی از آن ‌ها به عنوان تیترانت و دیگری به عنوان تیتر شناخته می ‌شود. در این روش، یک حجم مشخص از تیتر شروع به افزودن به تیترانت می ‌کند تا به یک نقطه تعادل برسد. این نقطه تعادل به عنوان نقطه تیتراسیون و غلظت تیتر شناخته شده است. تیتراسیون سنجش معمولاً برای تعیین غلظت اسید ها، باز ها، نمک ‌ها و دیگر ترکیبات شیمیایی استفاده می ‌شود. این روش به دلیل دقت بالا، سادگی و قابلیت اجرایی برای بسیاری از تجزیه و تحلیل ‌های مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

بررسی کاربرد تیتراسیون در داروسازی

تیتراسیون یکی از روش ‌های مهم و پر کاربرد در شیمی تحلیلی است. این روش با استفاده از یک ترکیب شیمیایی است که با ماده مورد نظر واکنش دارد و با تغییر رنگ، نشانگری برای اندازه‌ گیری غلظت فراهم می‌کند.

در صنایع غذایی، تیتراسیون برای اندازه ‌گیری غلظت اسید ها، باز ها، نمک‌ها و مواد دیگر استفاده می ‌شود. به عنوان مثال، در تولید شیرینی، تیتراسیون برای اندازه‌ گیری غلظت سدیم بی‌ کربنات در ترکیبات خمیر استفاده می‌ شود.

در آزمایشگاه‌ های تشخیص طب، تیتراسیون برای اندازه‌ گیری غلظت دارو ها، هورمون‌ ها و مواد شیمیایی دیگر در نمونه‌ های خون، ادرار و سایر مایعات بدن استفاده می‌ گردد.

در صنایع آب و فاضلاب، تیتراسیون برای اندازه‌ گیری غلظت املاح، فلزات سنگین و مواد دیگر در آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد.

در صنایع داروسازی، تیتراسیون برای اندازه‌ گیری غلظت دارو ها و مواد شیمیایی دیگر در فرآورده‌ های دارویی استفاده می ‌شود.

بررسی شیوه های مختلف تیتراسیون

تیتراسیون مستقیم: تیتراسیون مستقیم یک روش تیتراسیون است که در آن حجم محلولی که باید تیتر شود، با حجم محلول استاندارد مقایسه می شود. این روش به عنوان یک روش سریع و دقیق برای تعیین غلظت محلول استفاده می شود. برای انجام تیتراسیون مستقیم، ابتدا محلولی که باید تیتر شود در یک ظرف قرار می گیرد. سپس محلول استاندارد به آرامی به محلول اضافه می شود تا به تراز معینی برسد. در این نقطه، تیتراسیون به پایان می رسد و غلظت محلول محاسبه می شود.

تیتراسیون غیر مستقیم: تیتراسیون غیر مستقیم به معنای تعیین غلظت یک ماده با استفاده از یک فرآیند تیتراسیونی نیست، بلکه با استفاده از روش های دیگری مانند اندازه گیری جذب نور توسط یک ماده، تعیین وزن مولکولی یا تعیین طیف های نوری یک ماده انجام می شود. این روش ها به دلیل عدم وجود یک تیتراسیون مستقیم برای تعیین غلظت ماده مورد استفاده قرار می گیرند.

تیتراسیون معکوس: تیتراسیون معکوس یا تیتراسیون یرعکس، به عنوان یک روش تعیین غلظت، به صورتی است که در آن محلولی با غلظت معلوم (محلول استاندارد) به تدریج به محلولی با غلظت نا شناخته (محلول نمونه) اضافه می ‌شود تا به یک نقطه تعادل برسد. در این روش، حجم محلول استاندارد مصرفی به عنوان متغیر وابسته و غلظت محلول نمونه به عنوان متغیر مستقل در نظر گرفته می‌ شود.

برای انجام تیتراسیون معکوس، ابتدا محلول استاندارد با غلظت معلوم را تهیه کرده و با استفاده از یک پیپت، حجم دقیقی از آن را در یک محلول نمونه قرار می‌ دهیم. سپس با استفاده از یک نشانگر، از تغییر رنگ محلول برای تعیین نقطه تعادل استفاده می ‌شود. در این روش، نقطه تعادل به عنوان نقطه ای است که تعادل بین محلول استاندارد و محلول نمونه برقرار می ‌شود. با توجه به حجم مصرفی محلول استاندارد و غلظت معلوم آن، می‌ توان غلظت محلول نمونه را محاسبه کرد.

تیتراسیون معکوس به دلیل دقت بالای آن در تعیین غلظت محلول ‌ها، در بسیاری از صنایع شیمیایی، پزشکی و غذایی استفاده می ‌شود.

بررسی فرآیند تیتراسیون

تیتراسیون یک فرایند شیمیایی است که در آن حجم یک محلول اسیدی یا بازی با حجم مشخصی از محلول استاندارد بازی یا اسیدی تعیین می شود. فرایند تیتراسیون عموماً شامل مراحل زیر است:

1. آماده سازی محلول استاندارد: محلول استاندارد باز یا اسیدی با غلظت دقیق تهیه می شود.

2. آماده سازی محلول نمونه: محلول نمونه با دقت اندازه گیری می شود و به یک مخلوط کننده اضافه می شود.

3. اضافه کردن نشانگر: نشانگر به محلول نمونه اضافه می شود تا تغییر رنگی در طول تیتراسیون قابل مشاهده باشد.

4. تیتراسیون: محلول استاندارد به آهستگی به محلول نمونه اضافه می شود تا در این صورت رنگ نشانگر تغییر کند. تیتراسیون ادامه می یابد تا تغییر رنگ نشانگر به حالت ثابت برسد.

5. محاسبه غلظت: با استفاده از حجم محلول استاندارد مصرف شده و حجم محلول نمونه، غلظت محلول نمونه محاسبه می شود.

6. تکرار: تیتراسیون ممکن است برای تعیین دقیق تر غلظت محلول نمونه تکرار شود.

توجه داشته باشید که فرایند تیتراسیون ممکن است برای محلول های مختلف و با استفاده از محلول های استاندارد مختلف متفاوت باشد.

شرایط مورد نیاز برای تیتراسیون

برای انجام تیتراسیون، شرایط زیر لازم است:

1. نمونه: نمونه‌ ای که قرار است تیتراسیون بر روی آن انجام شود باید دارای خصوصیات مشخصی باشد. برای مثال، در تیتراسیون اسید و باز، اسید یا باز باید در حالت خالص و با غلظت مشخصی باشد.

2. ترکیب ‌های شیمیایی: برای انجام تیتراسیون، ترکیب ‌های شیمیایی مورد نیاز برای تولید تیترانت و اندازهد‌گیری غلظت محلول ‌ها باید در دسترس باشد.

3. حلال: برای تیتراسیون، حلالی که برای حل ترکیب‌ های شیمیایی استفاده می ‌شود باید با خصوصیات مشخصی مطابقت داشته باشد. برای مثال، در تیتراسیون اسید و باز، معمولاً آب به عنوان حلال استفاده می ‌شود.

4. نوار pH: برای اندازه‌ گیری pH محلول ‌ها، نوار pH لازم است.

5. دستگاه تیتراسیون: برای انجام تیتراسیون، دستگاه تیتراسیون مورد نیاز است. این دستگاه شامل مخلوط‌ کن، بوره، پیپت، نوار pH و دستگاه اندازه‌ گیری حجم م می‌ شود.

6. دانش و تجربه: برای انجام تیتراسیون، دانش و تجربه لازم است. این شامل دانش در مورد ترکیب‌ های شیمیایی، حلال ‌ها، نوار pH و دستگاه تیتراسیون است.

خطای تیتراسیون چیست؟

خطای تیتراسیون به مجموعه‌ای از خطاهایی گفته می شود که در فرآیند تیتراسیون اتفاق می افتد و می تواند باعث کاهش دقت نتیجه نهایی شود. این خطا ها ممکن است از عوامل مختلفی مانند تجهیزات نا مناسب، انتخاب نادرست نوع تیترانت، خطا در اندازه گیری حجم، خطا در تهیه محلول و... ناشی شوند. برای کاهش خطای تیتراسیون، باید از تجهیزات و مواد مرغوب استفاده کرد و دقت در انجام مراحل تیتراسیون را رعایت کرد.

تیتراسیون معکوس چیست ؟

تیتراسیون معکوس یا همان تیتراسیون برگشتی به تیتراسیونی گفته می شود که جهت عکس انجام شود . در روش تیتراسیون معکوس مقدار یک ترکیب با غلظت شناخته شده به محصول بجای آتالیت اصلی اضافه می گردد و مقدار اضافی تیتر می شود .