กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 11 นาที

การไทเทรต

การไทเทรต (เรียกอีกอย่างว่า ไททริเมตรี [ 1 ] และ การวิเคราะห์ปริมาตร ) เป็นวิธี การวิเคราะห์ทางเคมี เชิงปริมาณ ในห้องปฏิบัติการทั่วไป เพื่อกำหนด ความเข้มข้น ของ สารวิเคราะห์...

การไทเทรต

บิวเรตต์และขวดเออร์เลนเมเยอร์(ขวดรูปกรวย) ที่ใช้ในการไทเทรตกรด-เบส

การไทเทรต (เรียกอีกอย่างว่าไททริเมตรี[ 1 ]และการวิเคราะห์ปริมาตร ) เป็นวิธีการวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณ ในห้องปฏิบัติการทั่วไป เพื่อกำหนดความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ ที่ระบุ (สารที่จะวิเคราะห์) สารละลายมาตรฐานที่มีความเข้มข้นและปริมาตรที่ทราบเรียกว่าสารละลายไทเทรต[ 2 ]สารละลายไทเทรตจะทำปฏิกิริยากับสารละลายของสารวิเคราะห์ (ซึ่งอาจเรียกว่าไทแทรนด์[ 3 ] ก็ได้) เพื่อกำหนดความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ ปริมาตรของสารละลายไทเทรต ที่ทำปฏิกิริยากับสารวิเคราะห์เรียกว่าปริมาตรการไทเทรต

ประวัติศาสตร์และรากศัพท์

คำว่า "ไทเทรชั่น" สืบเนื่องมาจากคำภาษาฝรั่งเศสtiltre (1543) ซึ่งหมายถึงสัดส่วนของทองคำหรือเงินในเหรียญหรือในชิ้นงานทองคำหรือเงิน กล่าวคือ เป็นการวัดความบริสุทธิ์หรือความละเอียดTiltreกลายเป็นtitre [ 4 ]ซึ่งต่อมามีความหมายว่า "ความละเอียดของทองคำผสม" [ 5 ] และต่อมาหมายถึง "ความเข้มข้นของสารในตัวอย่างที่กำหนด" [ 6 ] ในปี ค.ศ. 1828 โจเซฟ หลุยส์ เกย์-ลูแซค นักเคมีชาวฝรั่งเศส ได้ใช้titreเป็นคำกริยาเป็นครั้งแรก ( titrer ) ซึ่งหมายถึง "การหาความเข้มข้นของสารในตัวอย่างที่กำหนด" [ 7 ]

การวิเคราะห์ปริมาตรมีต้นกำเนิดในฝรั่งเศสช่วงปลายศตวรรษที่ 18 นักเคมีชาวฝรั่งเศสFrançois-Antoine-Henri Descroizillesได้พัฒนาบิวเรตต์ตัวแรก (ซึ่งคล้ายกับกระบอกตวง) ในปี 1791 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Gay-Lussac ได้พัฒนาบิวเรตต์รุ่นปรับปรุงที่มีแขนด้านข้าง และคิดค้นคำว่า " pipette " และ " burette " ในบทความปี 1824 เกี่ยวกับการกำหนดมาตรฐานของสารละลายอินดิโก[ 11 ]บิวเรตต์ตัวแรกที่แท้จริงถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1845 โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศสÉtienne-Ossian Henry (1798–1873) [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] การปรับปรุงครั้งสำคัญของวิธีการและการทำให้การวิเคราะห์ปริมาตรเป็นที่นิยมมากขึ้นนั้นเป็นผลมาจากKarl Friedrich Mohrผู้ซึ่งออกแบบบิวเรตต์ใหม่ให้มีรูปแบบที่เรียบง่ายและสะดวกยิ่งขึ้น และเขายังเป็นผู้เขียนตำราเล่มแรกเกี่ยวกับหัวข้อนี้ คือLehrbuch der chemisch-analytischen Titrirmethode ( ตำราวิธีการไทเทรตทางเคมีวิเคราะห์ ) ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1855 [ 16 ] [ 17 ]

ขั้นตอน

การวิเคราะห์ตัวอย่างดินโดยวิธีไทเทรชั่น

โดยทั่วไป การไทเทรตจะเริ่มต้นด้วยบีกเกอร์หรือขวดรูปทรงกรวยที่มีปริมาณสารวิเคราะห์ที่แม่นยำมาก และอินดิเคเตอร์ จำนวนเล็กน้อย (เช่นฟีนอลฟทาลีน ) วางไว้ใต้บิวเรตต์ ที่สอบเทียบแล้ว หรือกระบอกฉีดยาเคมีที่มีไทเทรนต์อยู่[ 18 ]จากนั้นจะเติมไทเทรนต์ปริมาณเล็กน้อยลงในสารวิเคราะห์และอินดิเคเตอร์จนกระทั่งอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีตามเกณฑ์ความอิ่มตัวของไทเทรนต์ ซึ่งแสดงถึงการถึงจุดสิ้นสุดของการไทเทรต หมายความว่าปริมาณของไทเทรนต์จะสมดุลกับปริมาณของสารวิเคราะห์ที่มีอยู่ ตามปฏิกิริยาระหว่างทั้งสอง ขึ้นอยู่กับจุดสิ้นสุดที่ต้องการ หยดเดียวหรือน้อยกว่าหยดเดียวของไทเทรนต์ก็สามารถสร้างความแตกต่างระหว่างการเปลี่ยนแปลงถาวรและชั่วคราวของอินดิเคเตอร์ได้ บีกเกอร์หรือขวดที่บรรจุสารละลายสารวิเคราะห์/อินดิเคเตอร์ควรได้รับการกวนหรือเขย่าอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ไทเทรนต์ที่เติมเข้าไปกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ

เทคนิคการเตรียมการ

โดยทั่วไปการไทเทรตต้องใช้สารไทเทรตและสารวิเคราะห์ในรูปของเหลว (สารละลาย) แม้ว่าโดยปกติของแข็งจะละลายในสารละลายในน้ำ แต่ตัวทำละลายอื่นๆ เช่นกรดอะซิติกเข้มข้นหรือเอทานอลก็ใช้สำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ (เช่นในปิโตรเคมีซึ่งเชี่ยวชาญด้านปิโตรเลียม) [ 19 ] สารวิเคราะห์ที่มีความเข้มข้นสูงมักจะถูกเจือจางเพื่อปรับปรุงความแม่นยำ

การไทเทรตที่ไม่ใช่กรด-เบสจำนวนมากต้องการค่า pH ที่คงที่ ในระหว่างปฏิกิริยา ดังนั้น อาจเติม สารละลายบัฟเฟอร์ลงในห้องไทเทรตเพื่อรักษาระดับ pH [ 20 ]

ในกรณีที่สารตั้งต้นสองชนิดในตัวอย่างอาจทำปฏิกิริยากับไทเทรนต์และมีเพียงชนิดเดียวที่เป็นสารวิเคราะห์ที่ต้องการ อาจมีการเพิ่ม สารละลายปกปิด แยกต่างหาก ลงในห้องปฏิกิริยาเพื่อขจัดผลกระทบของไอออนที่ไม่ต้องการ[ 21 ]

ปฏิกิริยารี ดอกซ์-รีดักชันบางอย่างอาจต้องใช้ความร้อนกับสารละลายตัวอย่างและทำการไทเทรตในขณะที่สารละลายยังร้อนอยู่เพื่อเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาตัวอย่างเช่น การออกซิเดชันของสารละลายออกซาเลตบางชนิดต้องใช้ความร้อนถึง 60 °C (140 °F) เพื่อรักษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม[ 22 ]

เส้นโค้งการไทเทรต

กราฟการไทเทรตทั่วไปของกรดไดโปรติกที่ไทเทรตด้วยเบสแก่ ในภาพแสดงกรดออกซาลิกที่ไทเทรตด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์จุดสมดุลทั้งสองจุดสามารถมองเห็นได้ชัดเจน

เส้นโค้งการไทเทรตคือเส้นโค้งในกราฟซึ่งพิกัดx แทนปริมาตรของ ไทเทรตที่เติมตั้งแต่เริ่มการไทเทรต และ พิกัด yแทนความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ ณ ขั้นตอนที่สอดคล้องกันของการไทเทรต (ในการไทเทรตกรด-เบส พิกัด yมักจะแทนค่า pH ของสารละลาย) [ 23 ]

ในการ ไทเทรต กรด - เบสเส้นกราฟการไทเทรตจะแสดงถึงความแรงของกรดและเบสที่เกี่ยวข้อง สำหรับกรดแก่และเบสแก่ เส้นกราฟจะค่อนข้างเรียบและชันมากใกล้จุดสมดุล ด้วยเหตุนี้ การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของสารละลายไทเทรตเพียงเล็กน้อยใกล้จุดสมดุลจะทำให้ค่า pH เปลี่ยนแปลงอย่างมาก และสารบ่งชี้หลายชนิดจึงเหมาะสม (เช่นกระดาษลิตมัสฟีนอลฟทาลีนหรือโบรโมไทมอลบลู )

ถ้าสารตัวหนึ่งเป็นกรดหรือเบสอ่อน และอีกตัวหนึ่งเป็นกรดหรือเบสแก่ เส้นกราฟการไทเทรตจะไม่สม่ำเสมอ และค่า pH จะเปลี่ยนแปลงน้อยลงเมื่อเติมสารไทเทรตทีละน้อยใกล้จุดสมดุลตัวอย่างเช่น ภาพแสดงเส้นกราฟการไทเทรตระหว่างกรดออกซาลิก (กรดอ่อน) และโซเดียมไฮดรอกไซด์ (เบสแก่) จุดสมดุลเกิดขึ้นระหว่าง pH 8-10 ซึ่งแสดงว่าสารละลายเป็นเบสที่จุดสมดุล และตัวบ่งชี้เช่นฟีนอลฟทาลีนจะเหมาะสม เส้นกราฟการไทเทรตที่สอดคล้องกับเบสอ่อนและกรดแก่จะมีลักษณะคล้ายกัน โดยสารละลายจะเป็นกรดที่จุดสมดุล และตัวบ่งชี้เช่นเมทิลออเรนจ์และโบรโมไทมอลบลูจะเหมาะสมที่สุด

การไทเทรตระหว่างกรดอ่อนและเบสอ่อนจะมีเส้นโค้งการไทเทรตที่ไม่สม่ำเสมอมาก ด้วยเหตุนี้จึงอาจไม่มีตัวบ่งชี้ที่แน่นอนที่เหมาะสม และ มักใช้ เครื่องวัด pHเพื่อตรวจสอบปฏิกิริยา[ 24 ]

ฟังก์ชันประเภทที่สามารถใช้อธิบายเส้นโค้งได้เรียกว่าฟังก์ชันซิกมอยด์

ประเภทของการไทเทรต

การไทเทรตมีหลายประเภท โดยมีขั้นตอนและเป้าหมายที่แตกต่างกัน ประเภทของการไทเทรตเชิงคุณภาพที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่การไทเทรตกรด-เบสและการ ไทเทรตปฏิกิริยารีดอกซ์

การไทเทรตกรด-เบส

เมทิลออเรนจ์
ตัวบ่งชี้ สีออกทางด้านกรด ช่วงการเปลี่ยนแปลงสี(ค่า pH) สีพื้นฐาน
เมทิลไวโอเลตสีเหลือง0.0—1.6ไวโอเล็ต
โบรโมฟีนอลบลูสีเหลือง3.0—4.6สีฟ้า
เมทิลออเรนจ์สีแดง3.1—4.4สีเหลือง
เมทิลเรดสีแดง4.4—6.3สีเหลือง
ลิทมัสสีแดง5.0—8.0สีฟ้า
โบรโมไทมอลบลูสีเหลือง6.0—7.6สีฟ้า
ฟีนอลฟทาลีนไม่มีสี8.3–10.0สีชมพู
สีเหลืองอะลิซารินสีเหลือง10.1–12.0สีแดง

การไทเทรตกรด-เบสอาศัยหลักการสะเทินระหว่างกรดและเบสเมื่อผสมกันในสารละลาย นอกจากตัวอย่างแล้ว จะมี การเติมสารบ่งชี้ค่า pH ที่เหมาะสม ลงในห้องไทเทรต ซึ่งแสดงถึงช่วงค่า pH ของจุดสมดุล สารบ่งชี้กรด-เบสจะชี้บอกจุดสิ้นสุดของการไทเทรตโดยการเปลี่ยนสี จุดสิ้นสุดและจุดสมดุลไม่เหมือนกันเสียทีเดียว เพราะจุดสมดุลถูกกำหนดโดยสัดส่วนของสารตั้งต้นและสารตั้งต้นในปฏิกิริยา ในขณะที่จุดสิ้นสุดเป็นเพียงการเปลี่ยนสีจากสารบ่งชี้ ดังนั้น การเลือกสารบ่งชี้อย่างระมัดระวังจะช่วยลดข้อผิดพลาดของสารบ่งชี้ได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าจุดสมดุลอยู่ที่ค่า pH 8.4 ควรใช้สารบ่งชี้ฟีนอลฟทาลีนแทนอะลิซารินเยลโลว์ เพราะฟีนอลฟทาลีนจะช่วยลดข้อผิดพลาดของสารบ่งชี้ได้ สารบ่งชี้ที่ใช้กันทั่วไป สี และช่วงค่า pH ที่สารบ่งชี้เปลี่ยนสีแสดงอยู่ในตารางด้านบน[ 25 ]เมื่อต้องการผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น หรือเมื่อสารรีเอเจนต์เป็นกรดอ่อนและเบสอ่อนจะใช้ เครื่องวัด pH หรือเครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้า

สำหรับเบสที่แรงมาก เช่นรีเอเจนต์ออร์กาโนลิเทียมโลหะอะไมด์และไฮไดรด์โดยทั่วไปน้ำไม่ใช่ตัวทำละลายที่เหมาะสม และอินดิเคเตอร์ที่มีค่า pKa อยู่ในช่วงการเปลี่ยนแปลง pH ในน้ำก็แทบจะไม่มีประโยชน์ ในทางกลับกัน ไทเทรนต์และอินดิเคเตอร์ที่ใช้จะเป็นกรดที่อ่อนกว่ามาก และ ใช้ตัวทำละลายที่ปราศจากน้ำ เช่นTHF แทน [ 26 ] [ 27 ]

ฟีนอลฟทาลีน เป็นอินดิเคเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปในการไทเทรตกรดและเบส

ค่า pH โดยประมาณระหว่างการไทเทรตสามารถประมาณได้ด้วยการคำนวณสามแบบ ก่อนเริ่มการไทเทรต ความเข้มข้นของกรดอ่อนจะถูกคำนวณในสารละลายกรดอ่อนในน้ำก่อนที่จะเติมเบสใดๆ เมื่อจำนวนโมลของเบสที่เติมเท่ากับจำนวนโมลของกรดเริ่มต้นหรือที่เรียกว่าจุดสมดุล จะเกิดการไฮโดรไลซิส และค่า pH จะถูกคำนวณในลักษณะเดียวกับการคำนวณเบสคู่ควบของกรดที่ถูกไทเทรต ระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดจะได้มาจากสมการเฮนเดอร์สัน-ฮัสเซลบัคและส่วนผสมของการไทเทรตจะถือว่าเป็นบัฟเฟอร์ ในสมการเฮนเดอร์สัน-ฮัสเซลบัค[กรด]และ[เบส]กล่าวได้ว่าเป็นความเข้มข้นโมลาร์ที่จะมีอยู่แม้ว่าจะเกิดการแตกตัวหรือไฮโดรไลซิส ในบัฟเฟอร์ [ กรด] สามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำ แต่ต้องคำนึงถึง การแตกตัวของ HAการไฮโดรไลซิสของ และการแตกตัวเป็นไอออนเองของน้ำด้วย [ 28 ]ต้องใช้สมการอิสระสี่สมการ: [ 29 ]

ในสมการและคือโมลของกรด ( HA ) และเกลือ ( XAโดยที่ X คือแคตไอออน) ตามลำดับ ที่ใช้ในบัฟเฟอร์ และปริมาตรของสารละลายคือVกฎของมวลถูกนำมาใช้กับการแตกตัวเป็นไอออนของน้ำและการแตกตัวของกรดเพื่อหาสมการแรกและสมการที่สอง สมดุลของมวลถูกนำมาใช้ในสมการที่สาม โดยผลรวมของและต้องเท่ากับจำนวนโมลของกรดและเบสที่ละลายตามลำดับ สมดุลของประจุถูกนำมาใช้ในสมการที่สี่ โดยด้านซ้ายมือแสดงถึงประจุรวมของแคตไอออน และด้านขวามือแสดงถึงประจุรวมของแอนไอออน: คือความเข้มข้นโมลาร์ของแคตไอออน (เช่น โซเดียม ถ้าใช้เกลือโซเดียมของกรดหรือโซเดียมไฮดรอกไซด์ในการทำบัฟเฟอร์) [ 30 ]

การไทเทรตแบบรีดอกซ์

การไทเทรตแบบรีดอกซ์นั้นอาศัยปฏิกิริยารีดักชัน-ออกซิเดชันระหว่างสารออกซิไดซ์และสารรีดิวซ์ โดยปกติจะใช้โพเทนชิโอมิเตอร์หรือตัวบ่งชี้รีดอกซ์เพื่อกำหนดจุดสิ้นสุดของการไทเทรต เช่น เมื่อส่วนประกอบหนึ่งเป็นสารออกซิไดซ์โพแทสเซียมไดโครเมตการเปลี่ยนสีของสารละลายจากสีส้มเป็นสีเขียวไม่แน่นอน ดังนั้นจึงใช้ตัวบ่งชี้เช่นโซเดียมไดฟีนิลอะมีน[ 31 ]การวิเคราะห์ไวน์สำหรับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ต้องใช้ไอโอดีนเป็นสารออกซิไดซ์ ในกรณีนี้จะใช้แป้งเป็นตัวบ่งชี้ โดยจะเกิดสารเชิงซ้อนสีน้ำเงินระหว่างแป้งกับไอโอดีนเมื่อมีไอโอดีนมากเกินไป ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งบอกถึงจุดสิ้นสุด[ 32 ]

การไทเทรตแบบรีดอกซ์บางแบบไม่จำเป็นต้องใช้ตัวบ่งชี้ เนื่องจากสีของส่วนประกอบมีความเข้มข้นสูง ตัวอย่างเช่น ในการไทเทรตด้วย เปอร์แมงกาเนต สีชมพูอ่อนที่คงอยู่จะบ่งบอกถึงจุดสิ้นสุดของการไทเทรต เนื่องจากสีของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตซึ่ง เป็นสารออกซิไดซ์ส่วนเกิน [ 33 ]ในการไทเทรต ด้วยไอโอโดเมตรี ที่ความเข้มข้นสูงพอสมควร การหายไปของไอออนไตรไอโอไดด์สีแดงน้ำตาลเข้มสามารถใช้เป็นจุดสิ้นสุดได้ แม้ว่าที่ความเข้มข้นต่ำกว่า ความไวจะดีขึ้นเมื่อเติมตัวบ่งชี้แป้งซึ่งจะสร้างสารเชิงซ้อนสีน้ำเงินเข้มกับไตรไอโอไดด์

สีของ สารละลาย ไอโอโดเมตริกก่อน (ซ้าย) และหลัง (ขวา) จุดสิ้นสุด

การไทเทรตเฟสแก๊ส

การไทเทรตในเฟสแก๊ส คือการไทเทรตที่ทำในเฟสแก๊ส โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นวิธีการหาปริมาณสารที่ทำปฏิกิริยาได้โดยการทำปฏิกิริยากับ แก๊สอื่นในปริมาณมากเกินพอซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวไทเทรต ในการไทเทรตในเฟสแก๊สที่พบได้ทั่วไปอย่างหนึ่ง คือ การไทเทรต โอโซน ในสถานะแก๊ส กับไนโตรเจนออกไซด์ตามปฏิกิริยา

O 3 + ไม่ใช่ → O 2 + ไม่ใช่2 . [ 34 ] [ 35 ]

หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสมบูรณ์แล้ว จะทำการวัดปริมาณสารไทเทรนต์และผลิตภัณฑ์ที่เหลืออยู่ (เช่น โดยใช้สเปกโทรสโกปีแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม ) (FT-IR) ซึ่งจะใช้ในการกำหนดปริมาณของสารวิเคราะห์ในตัวอย่างดั้งเดิม

การไทเทรตเฟสแก๊สมีข้อดีหลายประการเหนือกว่าการวัดด้วยสเปกโทรโฟโตเมตรี แบบธรรมดา ประการแรก การวัดไม่ขึ้นอยู่กับความยาวของเส้นทาง เนื่องจากใช้ความยาวเส้นทางเดียวกันในการวัดทั้งไทเทรตส่วนเกินและผลิตภัณฑ์ ประการที่สอง การวัดไม่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นของการดูดกลืนแสงตามฟังก์ชันของความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ตามที่กำหนดโดยกฎของเบียร์-แลมเบิร์ตประการที่สาม มีประโยชน์สำหรับตัวอย่างที่มีสารที่รบกวนที่ความยาวคลื่นที่ใช้โดยทั่วไปสำหรับสารวิเคราะห์[ 36 ]

การไทเทรตเชิงซ้อน

การไทเทรตแบบคอมเพล็กโซเมตริกอาศัยการสร้างสารเชิงซ้อนระหว่างสารวิเคราะห์และสารไทเทรต โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้อง ใช้ ตัวบ่งชี้คอมเพล็กโซเมตริก เฉพาะ ที่สร้างสารเชิงซ้อนที่อ่อนแอกับสารวิเคราะห์ ตัวอย่างที่พบได้บ่อยที่สุดคือการใช้ตัวบ่งชี้แป้งเพื่อเพิ่มความไวของการไทเทรตแบบไอโอโดเมตริก สารเชิงซ้อนสีน้ำเงินเข้มของแป้งกับไอโอดีนและไอโอไดด์จะมองเห็นได้ชัดเจนกว่าไอโอดีนเพียงอย่างเดียว ตัวบ่งชี้คอมเพล็กโซเมตริกอื่นๆ ได้แก่อีริโอโครมแบล็กทีสำหรับการไทเทรตไอออนแคลเซียมและแมกนีเซียมและสารคีเลตEDTAที่ใช้ในการไทเทรตไอออนโลหะในสารละลาย[ 37 ]

การไทเทรตศักย์ซีตา

การไทเทรตศักย์ซีตาเป็นการไทเทรตที่ตรวจสอบการเสร็จสิ้นโดย ใช้ ศักย์ซีตาแทนที่จะใช้ตัวบ่งชี้เพื่อระบุลักษณะของ ระบบ ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันเช่นคอลลอยด์[ 38 ] การใช้งานอย่างหนึ่งคือการกำหนดจุดไอโซอิเล็กทริกเมื่อประจุบนพื้นผิวเป็นศูนย์ ซึ่งทำได้โดยการเปลี่ยนค่า pHหรือเติมสารลดแรงตึงผิวการใช้งานอีกอย่างหนึ่งคือการกำหนดปริมาณที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตกตะกอนหรือการทำให้เสถียร[ 39 ]

การทดสอบ

การทดสอบเป็นวิธีการไทเทรตทางชีวภาพชนิดหนึ่งที่ใช้ในการกำหนดความเข้มข้นของไวรัสหรือแบคทีเรียทำการเจือจางตัวอย่างแบบอนุกรมในอัตราส่วนคงที่ (เช่น 1:1, 1:2, 1:4, 1:8 เป็นต้น) จนกระทั่งการเจือจางครั้งสุดท้ายไม่ให้ผลการทดสอบเป็นบวกสำหรับการมีอยู่ของไวรัส ค่าบวกหรือลบอาจถูกกำหนดโดยการตรวจสอบเซลล์ที่ติดเชื้อด้วยสายตาภายใต้กล้องจุลทรรศน์หรือโดยวิธีการทางอิมมูโนเอนไซม์ เช่นการทดสอบอิมมูโนซอร์เบนต์แบบเชื่อมโยงเอนไซม์ (ELISA) ค่านี้เรียกว่าไทเตอร์[ 40 ]

การวัดจุดสิ้นสุดของการไทเทรต

วิธีการต่างๆ ในการกำหนดจุดสิ้นสุด ได้แก่: [ 41 ]

  • อินดิเคเตอร์: สารที่เปลี่ยนสีเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี อินดิเคเตอร์กรด-เบส (เช่นฟีนอลฟทาลีน ) จะเปลี่ยนสีตามค่า pH นอกจากนี้ยังมีการใช้ อินดิเคเตอร์รีดอกซ์ด้วย โดยจะเติมสารละลายอินดิเคเตอร์หนึ่งหยดลงในสารละลายไทเทรตในตอนเริ่มต้น และจะถึงจุดสิ้นสุดเมื่อสีเปลี่ยนไป
  • โพเทนชิโอมิเตอร์ : เครื่องมือที่ใช้วัดศักย์ไฟฟ้าของสารละลาย ใช้ในการไทเทรตปฏิกิริยารีดอกซ์ โดยศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดทำงานจะเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันเมื่อถึงจุดสิ้นสุด
เครื่องวัดค่า pHแบบพื้นฐานที่สามารถใช้ตรวจสอบปฏิกิริยาการไทเทรตได้
  • เครื่องวัดค่า pH : เครื่องวัดศักย์ไฟฟ้าที่มีอิเล็กโทรดซึ่งศักย์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปริมาณไอออน H +ที่มีอยู่ในสารละลาย (นี่เป็นตัวอย่างของอิเล็กโทรดเลือกไอออน ) ค่า pH ของสารละลายจะถูกวัดตลอดการไทเทรตได้อย่างแม่นยำกว่าการใช้ตัวบ่งชี้ และที่จุดสิ้นสุด ค่า pH ที่วัดได้จะเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน
  • ค่าการนำไฟฟ้า : คือการวัดปริมาณไอออนในสารละลาย ความเข้มข้นของไอออนสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมากในระหว่างการไทเทรต ซึ่งส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปด้วย (ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการไทเทรตกรด-เบส ไอออน H +และ OH− จะทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างน้ำที่เป็นกลาง H2O )เนื่องจากค่าการนำไฟฟ้ารวมขึ้นอยู่กับไอออนทั้งหมดที่มีอยู่ในสารละลาย และไอออนแต่ละชนิดไม่ได้มีส่วนร่วมเท่ากัน (เนื่องจาก ความสามารถใน การเคลื่อนที่และความแรงของไอออน ) การทำนายการเปลี่ยนแปลงของค่าการนำไฟฟ้าจึงทำได้ยากกว่าการวัดค่าจริง
  • การเปลี่ยนสี: ในบางปฏิกิริยา สารละลายจะเปลี่ยนสีโดยไม่ต้องเติมตัวบ่งชี้ใดๆ ปรากฏการณ์นี้มักพบเห็นได้ในการไทเทรตปฏิกิริยารีดอกซ์ เมื่อสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกันของผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นทำให้เกิดสีที่แตกต่างกัน
  • การตกตะกอน : หากปฏิกิริยาก่อให้เกิดของแข็ง จะเกิดตะกอนขึ้นระหว่างการไทเทรต ตัวอย่างคลาสสิกคือปฏิกิริยาระหว่าง Ag +และ Cl− เพื่อสร้างเกลือ AgCl ที่ไม่ละลายน้ำ ตะกอนขุ่นมักทำให้ยากต่อการกำหนดจุดสิ้นสุดอย่างแม่นยำ เพื่อชดเชยสิ่งนี้ การไทเทรตแบบตกตะกอนมักต้องทำเป็นการไทเทรตแบบ "ย้อนกลับ" (ดูด้านล่าง)
  • เครื่องวัดความร้อนแบบไทเทรชันไอโซเทอร์มอล : เครื่องมือที่ใช้วัดความร้อนที่เกิดขึ้นหรือถูก ใช้ไปในปฏิกิริยาเพื่อหาจุดสิ้นสุด ใช้ใน การไทเทรชัน ทางชีวเคมีเช่น การหาว่าสารตั้งต้นจับกับเอนไซม์ อย่างไร
  • การไทเทรตด้วยวิธีเทอร์โมเมตริก : แตกต่างจากการไทเทรตด้วยวิธีแคลอริเมตริกตรงที่ ความร้อนของปฏิกิริยา (ซึ่งแสดงโดยการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของอุณหภูมิ) ไม่ได้ใช้ในการกำหนดปริมาณของสารวิเคราะห์ในสารละลายตัวอย่าง แต่จุดสิ้นสุดของการไทเทรตจะถูกกำหนดโดยอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
  • สเปกโทรสโกปี : ใช้ในการวัดการดูดกลืนแสงของสารละลายระหว่างการไทเทรต หาก ทราบ สเปกตรัมของสารตั้งต้น สารไทเทรต หรือผลิตภัณฑ์ ความเข้มข้นของสารสามารถหาได้โดยใช้กฎของเบียร์
  • แอมเพอโรเมตรี : วัดกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาไทเทรตอันเป็นผลมาจากการออกซิเดชันหรือการรีดักชันของสารวิเคราะห์ จุดสิ้นสุดจะตรวจจับได้จากการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า วิธีนี้มีประโยชน์มากที่สุดเมื่อสารไทเทรตส่วนเกินสามารถถูกรีดิวซ์ได้ เช่น ในการไทเทรตเฮไลด์ด้วยAg +

จุดสิ้นสุดและจุดสมดุล

แม้ว่าคำว่าจุดสมดุลและจุดสิ้นสุดมักจะใช้แทนกันได้ แต่จริงๆ แล้วเป็นคำที่แตกต่างกัน จุดสมดุลคือการสิ้นสุดของปฏิกิริยาตามทฤษฎี กล่าวคือ ปริมาตรของไทเทรนต์ที่เติมเข้าไปซึ่งจำนวนโมลของไทเทรนต์เท่ากับจำนวนโมลของสารวิเคราะห์ หรือเท่ากับจำนวนเท่าทวีคูณของจำนวนโมลนั้น (เช่นใน กรด โพลีโปรติก ) จุดสิ้นสุดคือสิ่งที่วัดได้จริง เป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในสารละลายที่กำหนดโดยตัวบ่งชี้หรือเครื่องมือที่กล่าวถึงข้างต้น[ 42 ]

มีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างจุดสิ้นสุดและจุดสมดุลของการไทเทรต ข้อผิดพลาดนี้เรียกว่าข้อผิดพลาดของตัวบ่งชี้ และไม่สามารถระบุได้[ 43 ]

การไทเทรตย้อนกลับ

การไทเทรตย้อนกลับเป็นการไทเทรตที่ทำในทิศทางตรงกันข้าม แทนที่จะไทเทรตตัวอย่างเดิม จะเติมรีเอเจนต์มาตรฐานส่วนเกินที่ทราบลงในสารละลาย แล้วไทเทรตส่วนเกินนั้น การไทเทรตย้อนกลับมีประโยชน์หากจุดสิ้นสุดของการไทเทรตย้อนกลับระบุได้ง่ายกว่าจุดสิ้นสุดของการไทเทรตปกติ เช่น ปฏิกิริยา การตกตะกอนการไทเทรตย้อนกลับยังมีประโยชน์หากปฏิกิริยาระหว่างสารวิเคราะห์และสารไทเทรตช้ามาก หรือเมื่อสารวิเคราะห์อยู่ในรูปของแข็ง ที่ไม่ ละลายน้ำ[ 44 ]

วิธีการทางกราฟิก

กระบวนการไทเทรตสร้างสารละลายที่มีองค์ประกอบตั้งแต่กรดบริสุทธิ์ไปจนถึงเบสบริสุทธิ์ การระบุค่า pH ที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนใดๆ ในกระบวนการไทเทรตนั้นค่อนข้างง่ายสำหรับกรดและเบสโมโนโปรติก การมีกลุ่มกรดหรือเบสมากกว่าหนึ่งกลุ่มทำให้การคำนวณเหล่านี้ซับซ้อนขึ้น วิธีการทางกราฟิก[ 45 ]เช่น equiligraph [ 46 ]ถูกนำมาใช้เป็นเวลานานเพื่ออธิบายปฏิสัมพันธ์ของสมดุลที่เชื่อมโยงกัน

การใช้งานเฉพาะ

มีการสาธิตการไทเทรตให้แก่นักเรียนมัธยมศึกษา

การไทเทรตกรด-เบส

การไทเทรตแบบรีดอกซ์

  • การทดสอบวินเคลอร์สำหรับออกซิเจนละลาย : ใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของออกซิเจนในน้ำ ออกซิเจนในตัวอย่างน้ำจะถูกลดลงโดยใช้แมงกานีส(II) ซัลเฟตซึ่งทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไอโอไดด์เพื่อผลิตไอโอดีนไอโอดีนจะถูกปล่อยออกมาตามสัดส่วนของออกซิเจนในตัวอย่าง ดังนั้นความเข้มข้นของออกซิเจนจึงถูกกำหนดโดยการไทเทรตแบบรีดอกซ์ของไอโอดีนกับไทโอซัลเฟตโดยใช้ตัวบ่งชี้แป้ง[ 49 ]
  • วิตามินซี : หรือที่รู้จักกันในชื่อกรดแอสคอร์บิก วิตามินซีเป็นสารรีดิวซ์ที่มีประสิทธิภาพ สามารถระบุความเข้มข้นของวิตามินซีได้อย่างง่ายดายเมื่อไทเทรตด้วยสีย้อมสีน้ำเงินไดคลอโรฟีนอลอินโดฟีนอล ( DCPIP ) ซึ่งจะกลายเป็นไม่มีสีเมื่อถูกรีดิวซ์ด้วยวิตามินซี[ 50 ]
  • รีเอเจนต์ของเบเนดิกต์ : กลูโคส ส่วนเกิน ในปัสสาวะอาจบ่งชี้ถึงโรคเบาหวานในผู้ป่วย วิธีของเบเนดิกต์เป็นวิธีทั่วไปในการหาปริมาณกลูโคสในปัสสาวะโดยใช้รีเอเจนต์ที่เตรียมไว้ ในระหว่างการไทเทรตประเภทนี้ กลูโคสจะลด ไอออน คิวปริกเป็นไอออนคิวปรัสซึ่งทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไทโอไซยาเนตเพื่อสร้างตะกอนสีขาว ซึ่งบ่งชี้ถึงจุดสิ้นสุด[ 51 ]
  • ค่าโบรมีน (Bromine number ): ค่าที่ใช้วัดระดับความไม่อิ่มตัวของสารวิเคราะห์ โดยแสดงในหน่วยมิลลิกรัมของโบรมีนที่ถูกดูดซับโดยตัวอย่าง 100 กรัม
  • ค่าไอโอดีน : ค่าที่ใช้วัดระดับความไม่อิ่มตัวของสารวิเคราะห์ โดยแสดงในหน่วยกรัมของไอโอดีนที่ถูกดูดซับโดยตัวอย่าง 100 กรัม

เบ็ดเตล็ด

ดูเพิ่มเติม

  • วิกิโฮว์: วิธีการทำการไทเทรต
  • คู่มือเชิงโต้ตอบเกี่ยวกับการไทเทรต
  • สื่อการเรียนรู้ทางวิทยาศาสตร์: คำอธิบายอย่างง่ายเกี่ยวกับการไทเทรต พร้อมตัวอย่างการคำนวณ
  • โปรแกรมฟรีแวร์สำหรับการไทเทรต - จำลองกราฟความสัมพันธ์ระหว่างค่า pH กับปริมาตร แผนภาพการกระจาย และการวิเคราะห์ข้อมูลจริง
  • วิธีการทางกราฟิกในการแก้ปัญหาเกี่ยวกับกรด-เบส รวมถึงการไทเทรต
  • โปรแกรมแก้ปัญหาความสัมพันธ์ระหว่างกรดและเบสทั่วไป ทั้งแบบกราฟิกและเชิงตัวเลข - ซอฟต์แวร์สำหรับโทรศัพท์และแท็บเล็ต
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Titration&oldid=1357437072 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การไทเทรต

การไทเทรต (เรียกอีกอย่างว่า ไททริเมตรี [ 1 ] และ การวิเคราะห์ปริมาตร ) เป็นวิธี การวิเคราะห์ทางเคมี เชิงปริมาณ ในห้องปฏิบัติการทั่วไป เพื่อกำหนด ความเข้มข้น ของ สารวิเคราะห์...

ประวัติศาสตร์และรากศัพท์

คำว่า "ไทเทรชั่น" สืบเนื่องมาจากคำภาษาฝรั่งเศส tiltre (1543) ซึ่งหมายถึงสัดส่วนของทองคำหรือเงินในเหรียญหรือในชิ้นงานทองคำหรือเงิน กล่าวคือ เป็นการวัดความบริสุทธิ์หรือความละเอียด Tiltre กลายเป็น titre [ 4 ] ซึ่งต่อมามีความหมายว่า "ความละเอียดของทองคำผสม" [ 5 ]...

ขั้นตอน

โดยทั่วไป การไทเทรตจะเริ่มต้นด้วย บีกเกอร์ หรือ ขวดรูปทรงกรวย ที่มีปริมาณสารวิเคราะห์ที่แม่นยำมาก และ อินดิเคเตอร์ จำนวนเล็กน้อย (เช่น ฟีนอลฟทาลีน ) วางไว้ใต้ บิวเรตต์ ที่สอบเทียบแล้ว หรือ กระบอกฉีดยาเคมี ที่มีไทเทรนต์อยู่ [ 18 ]...

เทคนิคการเตรียมการ

โดยทั่วไปการไทเทรตต้องใช้สารไทเทรตและสารวิเคราะห์ในรูปของเหลว (สารละลาย) แม้ว่าโดยปกติของแข็งจะละลายในสารละลายในน้ำ แต่ตัวทำละลายอื่นๆ เช่น กรดอะซิติกเข้มข้น หรือ เอทานอล ก็ใช้สำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ (เช่นใน ปิโตรเคมี ซึ่งเชี่ยวชาญด้านปิโตรเลียม) [ 19 ]...