استاندارد کردن سود توسط استاندارد اولیه
مقدمه:
روشي که توسط آن ، محلولي با غلظت مشخص به محلولي ديگر اضافه مي‌شود تا واکنش شيميايي بين دو ماده حل شده کامل گردد، تيتراسيون ناميده مي‌شود.
تيتر کردن از روشهاي تجزيه حجمي است. در تجزيه حجمي ابتدا جسم را حل کرده و حجم معيني از محلول آن را با محلول ديگري که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد ناميده مي‌شود، مي‌سنجند. در تيتراسيون محلول استاندارد به‌طور آهسته از يک بورت به محلول حاوي حجم مشخص يا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه مي‌شود.
افزايش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه مي‌يابد تا مقدار آن از نظر اکي والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکي‌والان نقطه اي است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شيميايي برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. اين نقطه را نقطه پايان عمل از نظر تئوري يا نقطه هم ارزي نيز مي‌گويند.
انواع روشهاي تيتر کردن:
بر حسب واکنش‌هايي که بين محلول تيتر شونده و استاندارد صورت ميگيرد، تجزيه‌هاي حجمي (تيتراسيون) به دو دسته تقسيم مي‌شوند:
روشهايي که بر اساس ترکيب يونها هستند. يعني تغيير ظرفيت در فعل و انفعالات مربوط به آن صورت نمي‌گيرد. اين روش‌ها عبارت اند از:
واکنش‌هاي خنثي شدن يا واکنش‌هاي اسيد و باز:
● اسيد و باز قوي
● اسيد ضعيف با باز قوي
● باز ضعيف با اسيد قوي
● اسيد و باز ضعيف
واکنش‌هاي رسوبي :
● تيتراسيون با تيترانت هاي غير آلي
● تيتراسيون هاي سورفكتنتها
● واکنش‌هايي که توليد ترکيبات کمپلکس مي‌کنند.
● روشهايي که بر اساس انتقال الکترون هستند؛ مانند واکنش‌هاي اکسايش و کاهش
محلول استاندارد :
محلولي را استاندارد مي گويند كه در آن ، رابطه ي بين مقادير ماده ي حل شده و محلول يا رابطه بين مقدار ماده حل شده وحلال بنحوي معلوم باشد . با معلوم بودن مقدار ماده حل شونده و مقدار حلال تشكيل دهنده محلول ، غلظت محلول مشخص مي گردد . بسياري از واكنش ها در حالت محلول انجام مي شود و محاسبه هاي كمي براي اين گونه واكنش ها بر مبناي غلظت آنها صورت مي گيرد. براي بيان غلظت ، روش هاي گوناگوني وجود دارد و محلول هاي ستاندارد را بر اساس غلظت بيان مي كند.محلول هاي استاندارد كاربرد زيادي دارند ، از جمله در تجزيه هاي تيترسنجي (تيتراسيون) ، واكنش هاي خنثي شدن و واكنش هاي اكسيداسيون – احيا و ...
استاندارد اوليه:
استاندارد اولیه ، ترکیبی با درجه خلوص بالاست که به عنوان مرجع در همه ی روشهای تیتراسیون حجمی به کار میرود.برخی شرایط مهم یک استاندارد اولیه عبارتند از:
درجه خلوص بالا
پایداری در هوا
عدم ترکیب با آب،
قابلیت انحلال مناسب در محیط تیتراسیون
روش تيتر کردن :
در عمل تيتر کردن ، محلول استاندارد را از يک بورت به محلولي که بايد غلظت آن اندازه گرفته مي‌شود، مي‌افزايند و اين عمل تا وقتي ادامه دارد تا واکنش شيميايي بين محلول استاندارد و تيتر شونده کامل شود. سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تيتر شونده ، غلظت محلول تيتر شونده را حساب مي‌کنند.
يک مثال :
نقطه اکي‌والان در عمل تيتر کردن NaCl با نقره تيترات وقتي مشخص مي‌شود که براي هر وزن فرمولي -Cl در محيط يک وزن فرمول +Ag وارد محيط عمل شده باشد و يا در تيتر کردن ، سولفوريک اسيد (H2SO4 ) با سديم هيدروکسيد ( NaOH ) نقطه اکي‌والان وقتي پديد مي‌ايد که دو وزن فرمولي اسيد و دو وزن فرمولي باز وارد محيط عمل شوند.
روش استاندارد کردن محلول 1/0 نرمال سدیم هیدروکسید :
معمولترین استاندارد اولیه ای که برای استاندارد کردن محلول سود در آزمایشگاه به کار میرود ، پتاسیم هیدروژن فتالات با درجه خلوص استاندارد اولیه است.
روش کار : مقداری پتاسیم هیدروژن فتالات (M = 204.23g/mol) را در اتوکلاو 110 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت خشک کرده و در دسیکاتور بگذارید تا سرد شود . البته پتاسیم هیدروژن فتالات ، زیاد رطوبت گیر نیست و می توانید این مرحله را با مشورت کارشناس حذف کنید . 7/0 تا 9/0 گرم پتاسیم هیدروژن فتالات خشک شده ( توجه : این مقدار استاندارد اولیه برای زمانی پیشنهاد شده است که از بورت 50 میلی لیتری استفاده شود ، زیرا حجم مصرفی تیتر کننده با این مقدار از استاندارد اولیه در حدود 35 تا 45 میلی لیتر است . بنابراین اگر می خواهید از بورت 25 میلی لیتری استفاده کنید ؛ وزن استاندارد اولیه را نصف کنید . ) را در یک ظرف توزین ، تمیز و خشک وزن کنید و با 50 میلی لیتر آب مقطر به ارلن مایر 250 میلی لیتری منتقل کنید . 2 قطره شناساگر فنول فتالئین ، به محلول اضافه کنید و آن را با سودی که ساخته اید تیتر کنید ( همه اصول یک تیتراسیون کلاسیک را رعایت کنید . این اصول عبارتنداز : شستشوی بورت با محلول تیتر کننده ، خشک کردن بدنه ارلن و سکوی آزمایشگاه و گذاشتن یک ورق کاغذ سفید در زیر ارلن به هنگام تیتراسیون . ) . نقطه پایانی زمانی است که رنگ صورتی محلول 30 ثانیه پایدار باشد .
تيتر کردن واکنش هاي اسيد و باز يا خنثي شدن :
تيتر کردن ، عبارت است از تعيين مقدار اسيد يا باز موجود در يک محلول که با افزايش تدريجي يک باز به غلظت مشخص يا بر عکس انجام ميگيرد. موقعي که محلول يک باز داراي يونهاي -OH است به محلول اسيد اضافه کنيم، واکنش خنثي شدن انجام مي‌شود:
OH- + H3O+ -----> 2H2O
محاسبات:
معمولا حجم مشخص (V) از محلول اسيد با نرماليته مجهول (N) انتخاب کرده ، به‌کمک يک بورت مدرج به‌تدريج محلو ل يک باز به نرماليته مشخص (N) به آن اضافه مي‌کنند. عمل خنثي شدن وقتي کامل است که مقدار اکي‌والان گرم هاي باز مصرفي برابر مقدار اکي‌والان گرم هاي اسيد موجود در محلول شود.
براي اين که عمل تيتراسيون بدقت انجام شود، بايد عمل افزايش محلول باز درست موقعي متوقف گردد که تساوي فوق برقرار شود. روش معمول و همگاني براي تعيين پايان تيتراسيون استفاده از شناساگرهاست. دستگاه PH متر نيز براي محاسبات دقيق در تعيين نقطه اکي والان کاربرد دارد.
روشهاي تشخيص نقطه اكي والان:
اصولا" نقطه اكي والان زماني بدست مي آيد كه آناليت با تيترانت با نسبت استكيومتري مربوطه به طور كامل واكنش دهند. اگر تيتراسيون را به عنوان " شمارش يونها يا مولكولها " بدانيم، بدست آوردن نقطه اكي والان بايد خيلي مهم باشد. انجام اين كار مي تواند با استفاده از خواص بعضي محلولها به عنوان شناساگر رنگي كه در بهترين حالت در نقطه اكي والان تغيير رنگ مي دهند، انجام شود.
اما اين تغيير رنگ در نقطه پايان اتفاق مي افتد نه در نقطه اكي والان با اينكه نقطه پايان بسيار نزديك به نقطه اكي والان است. اما همواره در اين روش انتشار خطا خواهيم داشت از آن گذشته تشخيص افراد مختلف در تشخيص رنگ بسيار متفاوت است. اصولا" تشخيص نقطه اكي والان به سه روش مرسوم انجام مي پذيرد :
● روش چشمي يا فتومتري
● روش پتانسيومتري
● روش بي ولتامتري/بي آمپرومتري
اساس روش پتانسيوتري :
روش پتانسيومتري يكي از متداول ترين روشهاي تشخيص نقطه اكي والان است اين روش تشخيص ، كل تيتراسيونهاي آبي ، غير آبي اسيد و باز ، اكسيداسيون احياء ، رسوبي و كمپلكسومتري را پوشش مي دهد.
اساس تشخيص نقطه اكي والان به اين روش مبتني بر دو الكترود مي باشد ، يكي الكترود شناساگر و ديگري الكترود مرجع و چيزي كه در اينجا اندازه گيري مي شود پتانسيل الكترود ها نيست بلكه تفاضل پتانسيل بين الكترود شناساگر و الكترود كار در هر لحظه مي باشد. در واقع الكترود شناساگر پتانسيلي را تامين مي نمايد كه وابسته به وضعيت محلول داخل ظرف تيتراسيون مي باشد. و الكترود مرجع عهده دار تامين پتانسيلي است كه كاملا" مستقل از وضعيت محلول داخل ظرف تيتراسيون است. اين اختلاف پتانسيل بين دو الكترود توسط يك ولتامتر اندازه گيري مي شود كه مقاومت داخلي بسيار بالايي دارد.
رابطه تئوري اندازه گيري اين اختلاف پتانسيل به قرار زير مي باشد
R= ثابت
گازها ( 8.314 J/K/mol )
U= اختلاف
پتانسيل بين دو الكترود
Uo= پتانسيل
الكترود شناساگر
Zi= بار
يوني
F= عدد
فارادي ( 96484.56 C/mol )
ai= فعاليت
يوني
دستگاههاي تيتراسيون هاي پتانسيومتري :
همانطور كه در قبل نيز شرح داده شد اين روش نياز به مدار الكتريكي به نام ولتمتر دارد كه داراي مقاومت داخلي بالايي باشد. امروزه دستگاههاي ولت متر ساخته شده براي اين منظور تنها يك ولتمتر ساده نيست. اين دستگاهها علاوه بر وظيفه اصلي كه به عهده دارند كه همانا پيدا كردن حجم مصرفي از تيترانت در نقطه اكي والان است بسيار پيشرفته تر شده ، مي توانند پس از پيدا كردن اين نقطه اطلاعات را نيز توسط فرمولي كه خود كاربران براي آنها تعريف مي كنند پردازش نمايند و نتيجه را به صورت مستقيم با ديمانسيون و تعداد ارقام پس از اعشار تعيين شده به نمايش در آورند.
علاوه بر آن اطلاعات حاصل از هر آزمايش را مي
توان توسط كامپيوتر ذخيره يا توسط دستگاه چاپگر نمود كه از اين طريق به كاربران
اجازه مي دهند تا بانك اطلاعاتي تيتراسيون را در آزمايشگاه خود داشته باشد تا هر
زمان كه نياز بود بتوانند به نتيجه آزمايشي در روز خاصي رجوع كرده آن را ملاحظه يا
چاپ نمايد. در نسل جديد اين دستگاه كاربر قادر خواهد بود حتي تيترانت خود را در
پله هاي i0.05µLit اضافه نمايد.يكي از كمپاني
هايي كه بيش از 65سال در ارتباط با توليد اين نوع دستگاهها در جهان سابقه كار دارد
كمپاني Metrohm
سوئيس است كه در 65 سال پيش در شهر كوچكي در كشور سوئيس بوجود آمد و تا به امروز
كه تبديل به بزرگترين كمپاني در اين ارتباط شده است. دستگاههايي كه در اين كمپاني
امروزه براي تيتراسيون توليد مي كند ، در دو نسل Titrando, Titrino توليد مي شوند.
جديدترين مدل اين دستگاهها داراي قابليت هاي منحصر به فردي مي باشد كه در جهان بي
همتاست استفاده از تكنولوژي ميكرو الكترو مكانيك، استفاده از بورتهاي هوشمند،
استفاده از الكترود هوشمند، تبديل پتانسيل الكترود از آنالوگ به ديجيتال امكان
انجام دو تيتراسيون به صورت همزمان از توانمندي هاي منحصر به فرد اين دستگاه ها مي
باشد. يكي ديگر از تيتراسيونهاي نام آشنا در صنايع نفت و گاز و پتروشيمي تيتراسيون
كارل فيشر مي باشد در اين تيتراسيون كه I2 به عنوان تيترانت در تيتراسيوني با استكيومتري يك به يك با آب
بعنوان آناليت واكنش مي دهد و شما با اندازه گيري مقدار مصرف I2 به آب نمونه مجهول پي مي
بريد.
كمپاني ياد شده بزرگترين و دقيق ترين اين دستگاهها را توليد مي نمايد از ديگر تيتراسيونهاي نام آشنا در صنعت نفت و گاز و پتروشيمي مي توان اندازه گيري H2S، مركاپتان ، برم نامبر ، برم ايندكس TAN,TBN را نام برد.
مقاله اي از گروهشيمي درماني دانشگاه علوم پزشكي اصفهان در مورد مقايسه روش توليد تيتراسيون Hanusبا FT.NIR در تعيين ميزان انديس يد روغن و چربي ها به شرح زير است:
سابقه و هدف :اندازه گيري انديسيد (IV)در كنار عواملي چون انديس اسيدي ، انديس پراكسيد ، انديس صابوني ، درصد اسيدهاي چرب تارنس ، انديس رفراكسيون و ساير موارد در كنترل روغن ها و چربي هاي خوراكي از اهميت ويژه اي برخوردار است.IVبه عنوان معياري براي درجه غير اشباعي اسيدهاي چرب براي انواع اين اسيدها متفاوت است و بنابراين در بسياري از مواردبااندازه گيري سريع اين انديس مي توان تا حدودي به نوع روغن پي برد IV غالبا ًبه روش تيتراسيون wijs يا هانوس تعيين مقدار مي‌گردد.
مواد و روش ها :20 نمونه روغن مورد بررسي در اين پروژه همگي از كارخانجات داخلي كشور تهيّه و مورد آزمايش قرار گرفتند.از 7 نمونه جامد مقدار 500 ميلي گرم از هر يك و از روغن هاي مايع هر كدام 250 ميلي گرم دقيقاً توزين شد و در 10 ميلي ليتر كلروفرم حل شد.پس از افزودن 25 ميلي ليتر از محلول يدي هانوس به مدّت 30 دقيقه در تاريكي قرار گرفتند. آنگاه 10 ميلي ليتر محلول يدور پتاسيم بدان افزوده شد و پس از تكان دادن شديد و افزودن 100 ميلي ليتر آب مقطر با محلول 0.1 نرمال سديم تيو سولفات تيتر گرديد. در اين مرحله 2 قطره معرف نشاسته بدان افزوده شد و تيتراسيون تا از بين رفتن كامل رنگ آبي و رسيدن به نقطه پاياني ادامه يافت.سپسIV از معادله هانوس در سه تكرار براي هر نمونه روغن و چربي محاسبه گرديد.با استفاده از FT-NIR نمونه هاي مايع مستقيماً و نمونه هاي جامد پس از ذوب كردن در ويال هاي مربوطه ريخته شد و IV با نرم افزار كامپيوتري در 4 تكرار براي هر نمونه روغن و چربي تعيين گرديد.
يافته ها : مقادير به دست آمده از انديس هاي يدي نشان مي‌دهد كه اختلاف دو روش بين 0.5 تا 4.5 درصد متغير است و اختلاف آنها به لحاظ آماري معني دار نيست. 65 درصد داده ها كمتر از 3 درصد و 35 درصد آنها بين3 تا 4.5 درصد اختلاف داشتند. 90 درصد نمونه ها با روش FT-NIR انديس يدي بالاتر نسبت به روش هانوس نشان داده اند.زمان براي تعيين IV در روش هانوس45 تا 60 و توسطFT-NIR حدود 2 تا 3 دقيقه بود.
نتيجه گيري : تعيينIV به روش FT-NIR به دليل اينكه وقت و هزينه كمتري ميگيرد و نيازي به لوازم ، مواد شيميايي و شرايط خاص آزمايشگاهي ندارد و سلامت آزمايشگر را تهديد نميكند به روش تيتراسيون هانوس ارجحيت دارد و توصيه مي شود در هر آزمايشگاهي كه امكان استفاده از FT-NIR وجود داشته باشد و در تعيينIV جايگزين روش هانوس گردد.
وسایل آزمایش :
ارلن – بشر - بورت – پیپت - پیپت حبابدار- گیره وپایه - شناساگر فنول فتالئین – سدیم کربنات – بالن ژوژه - سود مجهول- پوآر
روش کار:
ابتدا بورت را تا صفر آن پر از NaOHکرده و آن را به پایه می بندیم ، ارلن را در زیر بورت قرار می دهیم. 50 mlآب مقطر را با استوانه ي مدرج شسته شده اندازه مي گيريم و آن را در ارلن ميريزيم. سپس دو قطره فنول فتالئین در آن می ریزیم و بعد از آن 0.221گرم KHP به ارلن اضافه مي كنيم.
شیر بورت را باز کرده به صورتی که قطره قطره NaOHدرون ارلن بریزد و در هنگام خالی کردن NaOH در ارلن ارلن را با دست راست تکان میدهیم تا NaOHسریع تر با HClخنثی شود . مشاهده کردیم کههر قطره سود که در HClمی ریزدرنگ آن برای چند لحظه صورتي شده و دوباره شفاف می شود آن قدر سود را اضافه می کنیم تا رنگ محلول به ، صورتی کم رنگ که پایدار باشد و پس از مدتی رنگ محلول شفاف نشود تغییر کند در آن لحظه شیر بورت را می بندیم و ارلن را از زیر بورت خارج می کنیم و مقدار حجم NaOHمصرفی را یاداشت می کنیم که حجم آن برابر با 11.6 و 11.4 ml مي شود.
محاسبات:
1000× gM=Cm(1) ×V→1000 ×0.207204.23=Cm(1) ×11.4 →
Cm(1)= 0.08890
1000× gM=Cm(2) ×V→1000 ×0.215204.23=Cm(2) ×11.6 →
Cm(2)=0.09075
Cmt= Cm(1)+ Cm(2)2 → Cmt=0.08890+0.090752=0.089875
نمودار تيتراسيون PH سنجی سیستم های مختلف اسید و باز.
منابع:
-www.az0098.blogfa.com
- کتاب مبانی شیمی تجزیه جلد اول اسکوگ ، وست ؛ ترجمه هوشنگ خلیلی (1376)
- جزوه درسی استاد مهناز استکی
- شیمی تجزیه مهندسی ؛ دکتر انصافی و دکتر حسن رحیمی منصور ؛انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان
مطالب مشابه :
استاندارد کردن سود توسط استاندارد اولیه
استاندارد کردن سود توسط سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول
استاندارد کردن اسید و باز- تیتراسیون خنثی سازی
استاندارد کردن اسید و قوی تهیه می روبه رو و به پایین تعقر سود نگاه
روش استاندارد کردن بعضی از واکنشگرهای مهم
برای استاندارد کردن محلول سود در خشک کردن بدنه ارلن و سکوی تهیه شناساگرها و
روش استاندارد کردن بعضی از واکنشگرهای مهم
روش استاندارد کردن برای استاندارد کردن محلول سود در تهیه شناساگرها و
تیتراسیون اسید وباز
محلول نمک اسید تهیه کردن سود. وسایل و مواد استاندارد کردن سود از بی
روش استاندارد کردن محلول 1/0 نرمال سدیم هیدروکسید :
برای استاندارد کردن محلول سود در خشک کردن بدنه ارلن و سکوی تهیه شناساگرها و
بخش عملي تيتراسيون اسيد و باز (تيتراسيون خنثي شدن)
الف- استاندارد کردن به این ترتیب که حجمی از آب مقطر معادل حجم اسید و سود سود تهیه
گزارش کار تیتراسیون اسید و باز
الف- استاندارد کردن به این ترتیب که حجمی از آب مقطر معادل حجم اسید و سود و سود تهیه
برچسب :
تهیه و استاندارد کردن سود