Termometrik titrasyon – yapbozun eksik parçası
26 Eki 2020
Ürün
Makaleyi paylaş
Titrasyon, her kimya öğrencisine öğretilen köklü bir analiz tekniğidir. Neredeyse her analitik laboratuvarda manuel titrasyon, fotometrik titrasyon veya potansiyometrik titrasyon olarak gerçekleştirilmektedir. Bu blog makalesindea, daha önce duymadığınız ek bir titrasyon türünü (termometrik titrasyon) sunmak istiyorum; bu tür, titrasyon bulmacasının eksik parçası olarak kabul edilebilir.
Burada aşağıdaki konuları ele almayı planlıyorum:
- Termometrik titrasyon nedir?
- Termometrik titrasyonu neden düşünmelisiniz?
- Pratik uygulama örnekleri
Termometrik titrasyon nedir?
İlk bakışta termometrik titrasyon (TET), normal bir titrasyon gibi görünmekte ve çok fazla (veya herhangi bir) fark ortaya koymamaktadır. Potansiyometrik titrasyonla karşılaştırıldığında farklar ayrıntılardadır.
TET, entalpi değişimi (ΔH) prensibine dayanmaktadır. Her kimyasal reaksiyon entalpideki bir değişiklikle ilişkilidir ve bu da sıcaklıkta bir değişikliğe neden olmaktadır. Bir titrasyon sırasında, analit ve titrant ya ekzotermik (sıcaklık artışı) ya da endotermik (sıcaklık azalması) olarak reaksiyona girmektedir.
Termometrik titrasyon sırasında titrant sabit bir hızda eklenmekte ve analit ile titrant arasındaki reaksiyonun neden olduğu sıcaklık değişimi ölçülmektedir. Eklenen titrant hacmine karşı sıcaklığın grafiğini çizerek, dönüm noktası titrasyon eğrisindeki bir kırılmayla belirlenebilmektedir. Şekil 1, hem ekzotermik hem de endotermik durumlar için idealleştirilmiş termometrik titrasyon eğrilerini göstermektedir.
Termometrik titrasyon sırasında neler olmaktadır?
Ekzotermik titrasyon reaksiyonu sırasında, analit mevcut olduğu sürece titrant ilavesiyle sıcaklık artmaya devam etmektedir. Analitin tamamı tükendiğinde, çözelti atmosferik sıcaklıkla dengelendiğinden ve/veya çözeltinin titrantla seyreltilmesinden dolayı sıcaklık düşmektedir (Şekil 1, sol grafik). Bu sıcaklık düşüşü ekzotermik bir dönüm noktasına neden olmaktadır.
Aksine, endotermik bir titrasyon reaksiyonu için, analit hala mevcut olduğu sürece titrant ilavesiyle sıcaklık düşmektedir. Analitin tamamı tüketildiğinde, çözelti atmosferik sıcaklıkla dengelendiğinde ve/veya çözeltinin titrantla seyreltilmesi nedeniyle sıcaklık artmaktadır (Şekil 1, sağ grafik). Bu sıcaklık düşüşü endotermik bir dönüm noktasına neden olmaktadır.
Titrasyon için mutlak sıcaklığın bilinmesi nedeniyle, titrasyon kabının yalıtılması veya titrasyon kabının termostatlanması gerekli değildir.
Titrasyon sırasındaki küçük sıcaklık değişimlerini ölçmek için yüksek çözünürlüklü, çok hızlı tepki veren bir termistör gereklidir. Bu sensörler 0.001 °C'nin altındaki sıcaklık farklarını ölçebilme özelliğine sahiptir ve her 0.3 saniyede bir ölçüm noktası toplanmasına olanak sağlamaktadır (Şekil 2).
Agresif numune çözümlerinde bile kullanılabilen hızlı, hassas Thermoprobe ürünlerimiz hakkında daha fazla bilgiyi aşağıda bulabilirsiniz.
TET'in arkasındaki teori hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız termometrik titrasyona ilişkin ücretsiz kapsamlı monograf yayınımızı indirebilirsiniz.
Termometrik titrasyonu neden düşünmelisiniz?
Potansiyometrik ve fotometrik titrasyon, enstrümantal titrasyon teknikleri olarak zaten iyi bir şekilde yerleşmiştir; öyleyse neden bunun yerine termometrik titrasyon düşünülmelidir?
TET herhangi bir enstrümantal titrasyon tekniğiyle aynı avantajlara sahiptir:
- Ucuz analizler: Titrasyon cihazlarının satın alınması ucuzdur ve diğer elementel analiz cihazlarıyla (örneğin HPLC veya ICP-MS) karşılaştırıldığında yüksek çalıştırma ve bakım maliyetlerine sahip değildir.
- Mutlak yöntem: Titrasyon mutlak bir yöntemdir, bu durum sistemi sık sık kalibre etmenin gerekli olmadığı anlamına gelmektedir.
- Çok yönlü kullanım: Titrasyon, çeşitli endüstrilerde birçok farklı analitin belirlenmesinde kullanılabilen evrensel bir yöntemdir.
- Otomatikleştirilmesi kolay: Titrasyon kolayca otomatikleştirilebilir, böylece laboratuvarınızda tekrarlanabilirlik ve verimlilik artar.
Titrasyonların otomatikleştirilmesinin laboratuvar iş yükünüze nasıl yardımcı olabileceği hakkında daha fazla bilgiyi önceki blog makalemizde bulabilirsiniz.
Neden basit titrasyonlar için bile otomasyonu düşünmelisiniz?
Klasik enstrümantal titrasyonla karşılaştırıldığında termometrik titrasyonun birkaç ek avantajı vardır:
- Hızlı titrasyonlar: Sürekli titrant ilavesi nedeniyle termometrik titrasyonlar çok hızlıdır. Tipik olarak termometrik titrasyon 2-3 dakika sürmektedir.
- Tek sensör: Titrasyon reaksiyonundan bağımsız olarak (örn. asit-baz, redoks, çökeltme,…), hepsi için aynı sensör (Termoprob) kullanılabilmektedir.
- Bakım gerektirmeyen sensör: Thermoprobe bakım gerektirmemektedir. Kalibrasyon veya elektrolit doldurma gerektirmez ve kuru olarak saklanabilir.
- Daha az solvent: Tipik olarak termometrik titrasyonlarda 30 mL veya daha az solvent kullanılmaktadır. Çözücü miktarının az olması seyreltmenin en aza indirilmesini ve entalpi değişikliklerinin güvenilir bir şekilde tespit edilebilmesini sağlamaktadır. Ek bir fayda olarak daha az atık üretilmektedir.
- Ek titrasyonlar mümkündür: Entalpi değişimi herhangi bir kimyasal reaksiyon için evrensel olduğundan, termometrik titrasyon uygun bir renk indikatörü veya indikatör elektrod bulmakla sınırlı değildir. Bu durum, diğer titrasyon türlerinin kapsayamayacağı ek titrasyonların yapılmasına olanak sağlamaktadır.
- Daha kolay numune hazırlama: TET daha yüksek titrant konsantrasyonları kullandığından, daha büyük numune miktarlarının kullanılması mümkündür, bu da tartım ve seyreltme hatalarını azaltmaktadır. Filtrasyon gibi sıkıcı numune hazırlama adımları da atlanabilir.
Aşağıda en güvenilir TET belirlemeleri için 859 Titrotherm sistemi hakkında daha fazla bilgi edinin.
Pratik uygulama örnekleri
Bu bölümde TET'in uygulanabileceği bazı pratik örnekler göstereceğim.
Asit numarası ve baz numarası
Asit numarası (AN) ve baz numarası (BN), petrol endüstrisindeki iki önemli parametredir. Titrant olarak sırasıyla KOH veya HClO4 kullanılarak susuz ortam asit-baz titrasyonu ile belirlenmektedirler.
Bu tür tespitler sırasında çok zayıf asitler (AN analizi için) ve bazlar (BN analizi için) yalnızca küçük entalpi değişiklikleriyle titre edilmektedir. Katalitik bir indikatör kullanılarak bu zayıf asitler ve bazlar da TET ile belirlenebilmektedir.
ASTM D8045 asit sayısının termometrik titrasyon yoluyla analizini açıklamaktadır. Bu titrasyonu gerçekleştirmenin faydaları şunlardır:
- Daha az solvent (60 veya 120 mL yerine 30 mL), daha az atık anlamına gelmektedir.
- Hızlı titrasyon (1–3 dakika)
- Sensör koşullandırmaya gerek duymamaktadır.
ASTM D8045'e göre AN belirleme sonuçlarının ASTM D664 ile ne kadar iyi korelasyon gösterdiği hakkında daha fazla bilgi edinmek isterseniz, aşağıdaki broşürümüzün yanı sıra ücretsiz White Paper yayınımızı indirebilirsiniz.
Titrasyonun kendisi hakkında daha ayrıntılı bilgi için aşağıdaki ücretsiz uygulama bültenlerimizi indirin.
AB-405: Petrol ürünlerinde toplam baz sayısının belirlenmesi
Sodyum
Geleneksel titrasyon kullanılarak, gıda maddelerindeki tuz içeriği genellikle yalnızca klorür içeriğine dayalı olarak belirlenebilmektedir. Ancak gıdalar genellikle ek sodyum kaynakları içermektedir; örn. monosodyum glutamat (“MSG” olarak da bilinir). TET ile sodyumun doğrudan titre edilmesi ve böylece çeşitli ülkelerde şart koşulduğu gibi gıda maddelerindeki gerçek sodyum içeriğinin ucuz bir şekilde belirlenmesi mümkün hale gelmektedir.
Sodyum tayini hakkında daha fazla bilgi edinmek isterseniz Metrohm LabCast videomuzu izleyebilirsiniz:
Titrasyonun kendisi hakkında daha ayrıntılı bilgi için ücretsiz uygulama bültenimizi buradan indirin.
AB-298: 859 Titrotherm ile çeşitli gıdalarda otomatik sodyum tayini
Gübre analizi
Gübreler, bitki büyümesi için önemli olan fosfor, azot ve potasyum dahil olmak üzere çeşitli besin maddelerinden oluşmaktadır. TET, titrasyonun temeli olarak klasik gravimetrik reaksiyonları (örneğin, sülfatın baryum ile çökeltilmesi) kullanarak bu besin maddelerinin analizini sağlamaktadır. Bu durum, çökeltinin kurutulması ve tartılmasına dayanan geleneksel prosedürlerde olduğu gibi, sonuç için saatlerce beklemeye gerek kalmadan hızlı bir tespit yapılmasına olanak tanımaktadır.
Besinler
TET tarafından analiz edilebilecek olanlar şunları içermektedir:
- Fosfat
- Potasyum
- Amonyak azotu
- Üre azotu
- Sülfat
Gübrelerin termometrik titrasyonla analizi hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Bu konuyla ilgili aşağıdaki ücretsiz white paper yayınımızı indirebilirsiniz.
White Paper yayını: Gübrelerde çok parametreli analiz – Termometrik titrasyonla hızlı ve kolay
Farklı gübre uygulamalarına ilişkin daha detaylı bilgi için Metrohm Uygulama Bulucuya göz atın:
Metal-organik bileşikler
Grignard reaktifleri veya bütil lityum bileşikleri gibi metal-organik bileşikler, aktif farmasötik bileşenlerin (API'ler) sentezlenmesi veya polibütadien gibi polimerlerin üretilmesi için kullanılmaktadır. TET ile bu hassas türlerin analizi, 2-bütanol ile inert gaz altında titre edilerek hızlı ve güvenilir bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir.
Bu konu hakkında daha fazla bilgi edinmek isterseniz, ilgili ücretsiz uygulama notumuza göz atabilirsiniz.
Metal-organik bileşiklerin belirlenmesi
Bunlar, termometrik titrasyonun çok yönlü kullanımını gösterme olanakları hakkında sadece birkaç örnektir. Daha ayrıntılı bir seçim için Uygulama Bulucumuza bir göz atın.
Özetlemek gerekirse:
- TET, entalpi değişimine dayalı alternatif bir titrasyon yöntemidir.
- Ekzotermik ve endotermik dönüm noktalarını belirlemek için hızlı ve hassas bir Termoprob kullanılır.
- Termometrik titrasyon, 3 dakikadan kısa sürede sonuç veren hızlı bir analiz tekniğidir.
- Termometrik titrasyon, başka türlü gerçekleştirilemeyen titrasyonlar da dahil olmak üzere çeşitli analizler için kullanılabilir (örneğin, sodyum tayini).
Umarım bu genel bakış size termometrik titrasyon (titrasyon bulmacasının eksik parçası) hakkında daha iyi bir fikir vermiştir.
Bilgi birikiminiz
Monograf yayını: Pratik termometrik titrimetri
White Paper yayını: Gübrelerde çok parametreli analiz – Termometrik titrasyonla hızlı ve kolay
