یکتیتراسیون وینکر برای اندازه‌گیری غلظت اکسیژن حل شده در آب نمونه. در تیتراسیون حجم سنجی از یکبورت و یکارلن جهت تیتر کردن محلول استفاده می‌شود.
تیتراسیون (بهانگلیسی:Titration) یاتیتر کردن،تیتریمتری نیز نامیده می‌شود،[۱] در علمشیمی عبارت است از تعیینغلظت یکمحلول مجهول با روش‌های مختلف. یک روش آزمایشگاهی معمول کمی درشیمی تجزیه است، که برای اندازه‌گیریغلظت نامعلوم یکآنالیت استفاده می‌شود. از شناخته شده‌ترین تیتراسیون‌ها، تیتراسیون حجم سنجیاسید وباز است.[۲] چون اندازه‌گیریحجم در تیتراسیون خیلی مهم است، آن راآنالیز حجمی نیز می‌نامند. یکواکنش‌گر ناب که تیترانت یا تیتراتور نامیده می‌شود،[۳] به عنوان یک محلول مناسب استفاده می‌گردد. یک حجم از تیترانت با غلظت مشخص با یک محلول یا آنالیت واکنش می‌دهد[۴] تا غلظتش مشخص شود. حجم تیترانت واکنش داده را تیتر می‌نامند.
کلمه تیتراسیون از کلمه لاتین تیتولوس به معنی کتیبه یا عنوان گرفته شده‌است. کلمه فرانسوی تیتر نیز از همین منشاء به معنی رتبه گرفته شده‌است. آنالیز حجمی در اواخر قرن ۱۸ در فرانسه ابداع شد.فرانسیس آنتونی هنری اولینبورت را اختراع کرد.[۵]جزف لوییس گی با اضاف کردن بازویی در طرفین آن و پیشرفته کردنش، کلمه‌هایپیپت و بورت را ابداع کرد. یک پیشرفت مهم در روش و محبوبیت آنالیز حجمی در هنگامی رخ داد که،کارل مور، بورت را با گذاشتن یک گیره و نوک در پایینش پیشرفت داد و در سال ۱۸۵۵[۶] یک کتاب در این باره نوشت.
این روش بر اندازه‌گیریحجم دقیق یک محلول استوار است. در این روش محلول با غلظت معین که محلول استاندارد نام دارد دربورت ریخته می‌شود، و محلول با غلظت نامعلوم که محلول مجهول نام دارد در یکارلن ریخته می‌شود. فرآیند تیتر کردن که عبارت است از افزودن قطره قطره محلول معلوم به محلول مجهول، تا زمانی کهواکنش بین دو ماده کامل شود ادامه دارد. برای تشخیص کامل شدن واکنش روش‌های مختلفی به کار می‌رود که معروف‌ترین آن‌ها استفاده ازشناساگر‌های شیمیایی است.[۷]:
تیتراسیون وزن سنجی
تیتراسیون خنثی شدن
تیتراسیون کمپلکس سنجی
تیتراسیون پتانسیل سنجی
تیتراسیون اکسایش-کاهش
آنالیز نمونه‌خای خاک با تیتراسیون.
روش اولیه با یکبشر یاارلن که شامل مقدار مشخصی آنالیت و مقدار کمی شاخص که در زیر یکبورت یاپیپت کالیبره شامل تیترانت است، صورت می‌گیرد. مقدار کمی تیترانت به آنالیت و شاخص اضافه می‌شود تا وقتی که شاخص شروع به تغییر کند، که شروع نقطه هم‌ارزی (اکی والان) است. با توجه به نقطه هم‌ارزی مورد نظر، یک قطره یا کمتر از تیترانت می‌تواند اختلافی دائمی یا موقت در شاخص ایجاد کند. وقتینقطه هم‌ارزی واکنش فرا رسید، حجم مصرفی واکنش دهنده اندازه‌گیری شده و غلظت آنالیت با فرمول زیر حساب می‌شود.
کهCa غلظت آنالیت را به صورتمولار نشان می‌دهد،Ct غلظت مولار تیترانت،Vt حجم استفاده شده تیترانت در واحد لیتر، M ضریب تناسب که ازمعادله شیمیایی بدست می‌آید، وVa حجم آنالیت استفاده شده به لیتر است.[۸]
معمولا تیتراسیون به تیترانت و آنالیت به صورت مایع نیاز دارد. گرچه مواد جامد نیز در یک حلال آبی حل می‌شود، حلال‌های دیگر مثلاتانول واستیک اسید برای موارد دیگر استفاده می‌شود. (مانندپتروشیمی)[۹] آنالیت‌های تغلیظ شده برای بالا بردن دقت، رقیق می‌شوند.
تیتراسیون‌های بدون اسید، نیازمندپی‌اچ ثابت در طول واکنش هستند؛ بنابراین، ممکن استمحلول بافر به محفظه تیتراسیون اضافه شود تا پی‌اچ را ثابت نگه دارد.[۱۰]
برای مثال، وقتی ۲ واکنش‌گر ممکن است با تیترانت واکنش دهند، و فقط یکی به عنوان آنالیت مورد نظر است، یک پوشاننده جدا ممکن است به واکنش اضافه شود تا یون‌های ناخواسته نشان داده نشوند.[۱۱]
در بعضی از واکنش‌هایاکسایش ممکن است برای بالا بردنسرعت واکنش به محفظه گرما داده شود. برای مثال، برای اکسیداسیون بعضی حلال‌هایاگزالات نیاز به دمای ۶۰درجه سانتیگراد است تا سرعت واکنش معقول باشد.[۱۲]
منحنی معمول تیتراسیوناسید دیپروتیک که با پایه قوی تیتر می‌شود؛ که تیتر شدناکسالیک اسید باسدیم هیدروکسید نشان داده شده‌است. هر دو نقطه هم‌ارزی قابل مشاهده هستند. منحنی تیتراسیون منحنی است که محور x آن حجم تیترانتی را نشان می‌دهد که از اول واکنش اضافه شده‌است، و محور y هم غلطت آنالیت در آن حجم می‌باشد (در موارد اسیدی محور y پی‌اچ حلال را نشان می‌دهد.[۱۳]
در تیتراسیون اسیدی، منحنی تیتراسیون قدرت اسید و باز را نشان می‌دهد. برای یک اسید و باز قوی، منحنی ملایم و با شیب زیاد در نقطه هم‌ارزی خواهد بود. به همین دلیل، یک تغییر کوچک در حجم تیترانت در نزدیک نقطه هم‌ارزی، پی‌اچ را به شدت تغییر می‌دهد و شاخص‌های زیادی را برای آن می‌توان اختصاص داد (برای مثالکاغذ تورنسل،فنول فتالئین یابرموتیمول آبی).
اگر در شرایطی یکی از دو عامل اسید و باز قوی و دیگری ضعیف باشد، منحنی نامنظم خواهد بود و با تغییر کم حجم در نزدیکی نقطه هم‌ارزی، پی‌اچ کمتر تغییر می‌کند. برای مثال، منحنی تیتراسیون، اسید اگزالیک (اسید ضعیف) با سدیم هیدروکسید (باز قوی) نشان داده شده‌است. نقطه هم‌ارزی بین پی‌اچ ۸-۱۰ اتفاق می‌افتد، این موضوع نشان می‌دهد که حلال در نقطه هم‌ارزی خاصیت باز را دارد و نشان‌گر مورد نظرفنول فتالئین است. منحنی تیتراسیون برای یک اسد قوی و باز ضعیف نیز این چنین است و حلال خاصیت اسیدی گرفته و باید از شاخص‌هایمتیل اورانژ وبرموتیمول آبی استفاده شود.
تیتراسیون بین اسید ضعیف و باز ضعیف دارای نامنظمی شدید است، به همین دلیل، یک شناساگر قطعی برای این حالت وجود ندارد و از یکپی‌اچ سنج برای نشان دادن واکنش استفاده می‌شود.[۱۴]
تابعی که می‌توان برای توصیف منحنی استفاده کردتابع سیگموئید است.
تیتراسیون اسید- باز به خنثی شدن اسید و باز هنگامی که با حلال مخلوط شدند ربط دارد. علاوه بر نمونه،شناساگر پی‌اچ که به محلول اضافه می‌شود، در نشان دادن نقطه هم‌ارزی مؤثر است. شناساگر تیتراسیون اسید باز با تغییر رنگ، نقطه هم‌ارزی را نشان می‌دهد. نقطه پایانی و نقطه هم‌ارزی حتماً یکی نیستند، زیرا نقطه هم‌ارزی با استکیومتری واکنش مشخص می‌شود، ولی نقطه پایانی صرفا با تغییر رنگ مشخص می‌گردد؛ بنابراین برای کاهش خطا باید شناساگر مناسبی انتخاب شود. برای مثال، اگر نقطه هم‌ارزی در پی‌اچ ۸٫۴ باشد، استفاده از فنول فتالئین به جای آلیزارین زرد، خطا را کاهش می‌دهد. شناساگرهای معروف و رنگشان و پی‌اچ ای که تغییر رنگ می‌دهند، در جدول بالا آمده‌است.[۱۵]
برای جواب‌های دقیق‌تر، وقتی که یک اسید یا باز ضعیف موجود باشد، پی‌اچ سنج یا هدایت سنج مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برای بازهای خیلی قوی مانندهیدرید وآمینه آهن، آب به عنوان حلال مناسبی شناخته نمی‌شود، به جای آن از اسیدهای خیلی ضعیف و حلال‌های بی آب مانندتتراهیدروفوران برای تیترانت و شناساگر استفاده می‌شود.[۱۶][۱۷]
یک پتانسیومتر برای تخمین نقطه پایانی استفاده می‌شود، وقتی که یکی از ترکیبات که به عنوان اکسیدکننده استپتاسیم دی‌کرومات باشد. تغییر رنگ از نارنجی به سبز قطعی نیست، بنابراین از شناساگری مانند پتاسیم دی‌کرومات استفاده می‌شود.[۱۸] آنالیز شراب برایگوگرد دی‌اکسید به عنوان عمل اکسیداسیون به ید نیاز دارد، در این مورد ازنشاسته به عنوان شناساگر استفاده می‌شود، وقتی که ترکیب آبی شود نشانه نقطه پایانی است.[۱۹]
بعضی از تیتراسیون‌های اکسایش و کاهشی به دلیل رنگ شدید مواد، نیازی به شناساگر ندارند.[۲۰]
در این روش واکنش‌گرها را با یک گاز اضافی مخلوط می‌کنند، که جای تیترانت را می‌گیرد. در یک مثال مشهور تیتراسیون گازی،ازون گازی با نیتروژن اکسید طبق معادله زیر واکنش می‌دهد.
بعد از کامل شدن واکنش، تیترانت و فراورده‌ها اندازه‌گیری می‌شوند، که برای تخمین مقدار آنالیت اولیه استفاده می‌شود.
تیتراسیون گازی فوایدی نسبت به طیف‌سنجی نوری ساده دارد. اول، اندازه‌گیری به طول مسیر ربطی ندارد، زیرا، همان طول مسیر در اندازه‌گیری فراورده و تیترانت اضافی استفاده می‌شود. دوم، اندازه‌گیری به صورت خطی با جذب رابطه ندارد، بلکه طبققانون بیر-لامبرت تابعی از غلظت آنالیت است. سوم، در گونه‌هایی کهطول موج معمول آنالیت‌ها باهم تداخل دارند، بسیار کاربرد دارد.[۲۳]
تیتراسیون کمپلکس بهکمپلکس بودن آنالیت و تیترانت ربط دارد. عموماً شناساگر مورد نیاز با توجه به آنالیت یک کمپلکس ضعیف می‌باشد. برای مثالاریوکروم بلک تی برای تیتراسیونکلسیم ومنیزیم وکی‌لیت برای تیتراسیون آهن در حلال استفاده می‌شود.[۲۴]
تیتراسیون پتانسیل زتا، تیتراسیونی است که کامل شدن واکنش توسطپتانسیل زتا، در آن نشان داده می‌شود، نه توسط شناساگر، که برایهمگن‌های مشخص مثلکلوئیدها استفاده می‌شود.[۲۵] یکی از استفاده‌هایش تخمین زدننقطه ایزوالکتریک در زمان صفر شدنبار سطح می‌باشد، که به تغییر پی‌اچ و اضافه کردنماده فعال سطحی صورت می‌گیرد. یا برای تخمین زدن درجه مناسب درلخته سازی یاتثبیت سازی استفاده می‌شود.[۲۶]
از یک روش از حالت تیتراسیون زیست‌شناسی برای تخمین غلظتویروس‌ها وباکتری‌ها استفاده می‌شود. تا وقتی که آزمایش مثبتی برای حضور ویروس‌ها انجام نشود، رقیق سازی پیاپی در نسبت‌های ثابت انجام می‌شود. مثبت یا منفی بودن مقدار را می‌توان با بررسی بصری زیرمیکروسکوپ یا با روشتست الیزا فهمید. این مقدار همان تیتر نامیده می‌شود.[۲۷]
یکپی‌اچ سنج ابتدایی که برای نشان دادن واکنش‌ها استفاده می‌شود.
روش‌های مختلفی برای تخمین نقطه پایانی وجود دارد.[۲۸]
شناساگر: یک ماده که در اثر تغییر شیمیایی تغییر رنگ می‌دهد. یک شناساگر اسید - باز بر اثر تغییر پی‌اچ تغییر رنگ می‌دهد. شناساگر کاهشی هم به صورت یک قطره اضافه می‌شود و در نقطه پایانی تغییر رنگ می‌دهد.
پتانسیل سنج: یک ابزار که برای اندازه‌گیریپتانسیل الکترودها استفاده می‌شود. پتانسیل الکترودها در لحظه پایانی ناگهان تغییر خواهد کرد.
پی‌اچ سنج: یک پتانسیل سنج که پتانسیل الکترون‌ها به میزان وجود+H حلال بستگی دارد. پی‌اچ حلال در طول واکنش اندازه‌گیری می‌شود، و این خیلی دقیق‌تر از به کار بردن شناساگر است. و در نقطه پایانی پی‌اچ ناگهان تغییر می‌کند.
هدایت الکتریکی: اندازه‌گیری یون‌های موجود در حلال. غلظت یون می‌تواند در تیتراسیون به صورت قابل توجهی تغییر کند، که تغییر در هدایت الکتریکی را باعث می‌شود. فقط یون‌های موجود در حلال باعث هدایت می‌شوند، نه همه یون‌های موجود. پیش‌بینی تغییرات سخت‌تر از محاسبه آن است.
تغییر رنگ: در بعضی واکنش‌ها حلال بدون اضافه کردن شناساگر رنگش عوض می‌شود. این معمولاً در اکسایش و کاهش دیده می‌شود، وقتی که فراورده واکنش رنگ متفاوتی با فراورده اکسایش داشته باشد.
ته‌نشینی: وقتی که فراورده جامد باشد، حین تیتراسیون ته‌نشینی رخ می‌دهد. به‌طور مثال، واکنش-Cl و+Ag در نمک غیرقابل حل AgCl است. ابر ته‌نشینی معمولاً تخمین نقطه پایانی را سخت می‌کند. در عوض، تیتراسیون ته‌نشینی باید به عنوان تیتراسیون برگشتی انجام شود.
تیتراسیون هم‌دمایی درکالری‌متر: یک وسیله برای اندازه‌گیری گرمای تولیدی یا مصرفی، برای تعیین نقطه پایانی. در تیتراسیون‌هایزیست‌شیمی مانند پیدا کردن نحوه اتصالپیش‌ماده بهآنزیم استفاده می‌شود.
تیتراسیون گرمایی: با تیتراسیون هم‌دما متفاوت است، چون از مقدار گرمای منتقل شده برای تخمین میزان آنالیت موجود در حلال نمونه استفاده نمی‌شود. در عوض، نقطه پایانی با سرعتانتقال گرما تخمین زده می‌شود.
طیف‌بینی: اگرطیف واکنش‌دهنده‌ها، فراورده‌ها و تیترانت معلوم باشد، برای اندازه‌گیریمیزان نور جذب شده در حلال استفاده می‌شود. غلظت مواد را می‌توان باقانون بیر-لامبرت بدست آورد.
آمپرمتر: فراوردهٔ واکنش تیتراسیون را به عنوان نتیجهٔ اکسایش یا کاهش آنالیت اندازه می‌گیرد. نقطه پایانی به عنوان تغییر در حال نمایش داده می‌شود. این روش در صورتی که تیترانت اضافی کاهش یابد، مفید خواهد بود. مانند تیتراسیونهالیدها با+Ag.
این اصطلاح‌ها در صورتی به جای هم استفاده می‌شوند که متفاوت باشند. نقطه هم‌ارزی هنگامی است که از لحاظ تئوری واکنش کامل شده‌است. تعدادمول آنالیت برابر تعداد مول تیترانت باشد. نقطهٔ پایانی همان است که واقعا اندازه‌گیری می‌شود. یک تغییر فیزیکی در حلال که توسط شناساگر یا ابزارهای اشاره شده در بالا مشخص می‌شود.[۲۹]
این تفاوت کوچکی در میان آن‌ها است. این خطا به شناساگر بستگی دارد و نامعلوم است.[۳۰]
تیتراسیونی است که در جهت عکس انجام می‌شود. به جای تیتراسیون نمونه اصلی، نمایان‌گر اضافی به حلال اضافه می‌شود و آن تیتراسیون می‌شود. این عمل وقتی مفید است که نقطه پایانی آن راحت‌تر از تیتراسیون معمولی پیدا شود. مانند واکنشته‌نشینی. و وقتی که واکنش میان تیترانت و آنالیت بسیار کند باشد. وقتی که آنالیت یک جامدانحلال ناپذیر باشد.[۳۱]
ارزش صابون‌سازی: جرم به میلی گرم KOH که برایصابون‌سازی یک گرم کربوکسیلیک اسید نمونه نیاز است؛ که در دمای بالا صورت می‌گیرد.
ارزش استر: یک خاصیت قابل حساب از طریق فرمول: ارزش استر= ارزش اسیدی- ارزش صابون‌سازی
ارزش آمینه: جرم به میلی گرم KOH که باآمین کردن یک گرم از نمونه می‌انجامد.
عدد هیدروکسیل: مقدار جرم KOH لازم برایهیدروکسیل کردن یک گرم از نمونه. آنالیت ابتدا بااستیک انیدرید استیله می‌شود، سپس با KOH عمل تیتراسیون انجام می‌شود.
آزمایش وینکر: برای تعیین اکسیژن حل شده در آب استفاده می‌شود. اکسیژن داخل آب با استفاده از سولفاتمنگنز(II) کاهش می‌یابد. و باپتاسیم یدید واکنش می‌دهد وید تولید می‌کند. ید نسبت به اکسیژن در نمونه آزاد می‌شود؛ بنابراین غلظت اکسیژن با تیتراسیون کاهشی ید و تیوسولفات و با شناساگر نشاسته، قابل تعیین است.[۳۴]
ویتامین ث: که به عنوان آسکوربیک اسید شناخته می‌شود، ویتامین ث یک عامل کاهشی قوی است. وقتی که بادی‌کلروفنول‌ایندوفنول آبی تیتراسیون تشکیل می‌دهد و بی‌رنگ می‌شود غلظتش به راحتی قابل تعیین است.[۳۵]
معرف بندیک:گلوکز اضافی در ادرار ممکن است نشانهدیابت در بیمار باشد. روش بندیک یک روش معمولی برای کم کردن گلوکز در ادرار است. در این تیتراسیون، گلوکزمس را کاهش می‌دهد تا باتیوسیانات پتاسیم واکنش دهد و رسوبات سفیدی ایجاد کند، که نشان‌گر نقطه پایان است.[۳۶]
عدد برم: اندازه اشباع در یک آنالیت، که میلی‌گرم برم را که ۱۰۰ گرم نمونه جذب می‌شود نشان می‌دهد.
عدد ید: اندازه اشباع در یک آنالیت، که میلی‌گرم ید را که ۱۰۰ گرم نمونه جذب می‌شود را نشان می‌دهد.
تیتراسیون کارل فیشر: یک روش پتانسیل سنجی که مقدار جا مانده آب را در ماده آنالیز می‌کند. یک مثال حل شده درمتانول است که با روش کارل فیشر تیتراسیون می‌شود. این روش شامل ید است که به خوبی در آب حل می‌شود. بنابراین مقدار آب را می‌توان با نشان دادنپتانسیل الکتریکی یودهای اضافی تخمین زد.[۳۷]
↑Verma, Dr. N.K.Comprehensive Chemistry XI. New Dehli: Laxmi Publications. pp. 642–645.ISBN81-7008-596-9.{{cite book}}:Unknown parameter|coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
↑Patnaik, P. (2004).Dean's Analytical Chemistry Handbook (2 ed.). McGraw-Hill Prof Med/Tech. pp. 2.11–2.16.ISBN0-07-141060-0.
↑Amerine, M.A.; M.A. Joslyn (1970).Table wines: the technology of their production. Vol. 2 (2 ed.). University of California Press. pp. 751–753.ISBN0-520-01657-2.
↑German Chemical Society. Division of Analytical Chemistry (1959).Fresenius' Journal of Analytical Chemistry (به آلمانی). Vol. 166–167. University of Michigan: J.F. Bergmann. p. 1.
↑Hänsch, T.W. (2007).Metrology and Fundamental Constants. IOS Press. p. 568.ISBN1-58603-784-6.
↑"Gas phase titration". Bureau International des Poids et Mesures. Retrieved29 September 2001.
↑DeMore, W.B.; M. Patapoff (September 1976). "Comparison of Ozone Determinations by Ultraviolet Photometryand Gas-Phase Titration".Environmental Science & Technology.10 (9): 897–899.doi:10.1021/es60120a012.{{cite journal}}:line feed character in|title= at position 61 (help)
↑Khopkar, S.M. (1998).Basic Concepts of Analytical Chemistry (2 ed.). New Age International. pp. 63–76.ISBN81-224-1159-2.
↑Somasundaran, P. (2006). "Calculation of Zeta-Potentials from Electrokinetic Data".Encyclopedia of Surface and Colloid Science (2 ed.). CRC Press.2: 1097.ISBN0-8493-9607-7.
↑Dukhin, A.S.; P.J. Goetz (2002).Ultrasound for Characterizing Colloids: Particle sizing, Zeta potential, Rheology. Studies in Interface Science. Vol. 15. Elsevier. pp. 256–263.ISBN0-444-51164-4.
