การไทรเทรต

การไทเทรตเป็นการวิเคราะห์หาความเข้มข้นของสารละลายที่ยังไม่ทราบความเข้มข้นจากสารละลายที่ทราบความเข้มข้นแล้วหรือที่เรียกกันว่าสารละลายมาตรฐาน อุปกรณ์ที่ใช้ในการไทเทรตก็คือบิวเรตต์ตามปกติจะบรรจุสารละลายที่ต้องการหาความเข้มข้นลงในบิวเรตต์ ส่วนสารละลายมาตรฐานบรรจุอยู่ในฟลาส ต่อไปนี้จะขอกล่าวถึงเทคนิคการไทเทรตเป็นข้อดังนี้
1. ล้างบิวเรตต์ให้สะอาดแล้วตั้งบิวเรตต์ให้มีลักษณะดังภาพ


2. เติมสารละลายที่ต้องการจะหาความเข้มข้นลงในบิวเรตต์ (ใช้กรวยกรอง) ให้มีปริมาตรเหนือขีดศูนย์เล็กน้อย
3. ปล่อยสารละลายออกทางปลายบิวเรตต์อย่างช้า ๆ ลงในบีกเกอร์เพื่อไล่ฟองอากาศที่ อยู่ทางปลายบิวเรตต์ออกไปให้หมด แล้วปรับระดับสารละลายในบิวเรตต์ให้อยู่ตรงขีดศูนย์พอดี
4. ใช้ปิเปตต์ดูดสารละลายมาตรฐานตามปริมาตรที่ต้องการใส่ลงในฟลาส แล้วหยดอินดิเคเตอร์ 2-3 หยดเพื่อใช้เป็นตัวบอกจุดยุติ
5. หยดสารละลายในบิวเรตต์ลงในฟลาสอย่างช้า ๆ พร้อมทั้งแกว่งฟลาสด้วยมือขวาให้วนไปในทิศทางเดียวกัน จนกระทั่งถึงจุดยุติ

หมายเหตุ
1. การจับบิวเรตต์เพื่อปล่อยสารละลายออกจากบิวเรตต์ ควรจัดให้ถูกวิธีคือจับบิวเรตต์ด้วยมือซ้าย จับฟลาสด้วยมือขวาขณะไทเทรตปลายบิวเรตต์จะต้องจุ่มอยู่ในปากฟลาส


2. ขณะไทเทรตควรใช้กระดาษสีขาววางไว้ใต้ฟลาส เพื่อให้สังเกตการเปลี่ยนแปลง สีได้อย่างชัดเจน
3. ในระหว่างการไทเทรตควรมีการล้างผนังด้านในของฟลาสเพื่อให้เนื้อสารที่ติดอยู่ข้าง ๆ ไหลลงไปทำปฏิกิริยากันอย่างสมบูรณ์

4. เมื่อการไทเทรตใกล้ถึงจุดยุติควรหยดสารละลายลงในบิวเรตต์ทีละหยดหรือทีละหนึ่ง หยด เพื่อป้องกันการเติมสารละลายลงไปมากเกินพอ การหยดสารละลายทีละครึ่งหยดทำได้โดยเปิดก๊อกเพียงเล็กน้อย เมื่อสารละลายเริ่มไหลมาอยู่ที่ปลายบิวเรตต์ก็ปิดก๊อกทันที แล้วเลื่อนฟลาสมาแตะที่ปลายบิวเรตต์ใช้น้ำฉีดล้างลงไปในฟลาส (ดูภาพที่ 67)
5. เมื่ออินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี ควรตั้งสารละลายทิ้งไว้ประมาณ 30 วินาที หากสีไม่เปลี่ยนแปลงแสดงว่าถึงจุดยุติแล้ว
6. อ่านปริมาตรของสารละลายที่ใช้ในการไทเทรตโดยดูตรงส่วนโค้งเว้าต่ำสุดว่าตรงกับขีดบอกปริมาตรใด

ข้อแนะนำ
ตามปกติการไทเทรตจะต้องทำซ้ำ 2-3 ครั้ง ดังนั้นเพื่อความสะดวกและรวดเร็วในการทดลอง การไทเทรตครั้งแรกอาจไขสารละลายจากบิวเรตต์ลงไปอย่างรวดเร็ว เพื่อหาจุดยุติอย่างคร่าว ๆ หรือหาปริมาตรของสารละลายโดยประมาณก่อน ในการไทเทรตครั้งที่ 2 หรือ 3 ตอนแรกอาจไขสารละลายจากบิวเรตต์เร็วได้แต่พอใกล้จะถึงจุดยุติก็หยดสารละลายลงไปทีละหยดเพื่อให้ปริมาตรที่ใช้ในการไทเทรตมีความเที่ยงตรงและไม่มากเกินพอ
 

 

ที่มา http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet5/titrate.html

 

 

การไทเทรตกรด-เบส (Acid-base titration)

การไทเทรตกรด-เบส หมายถึง กระบวนการหาปริมาณสาร โดยวิธีใช้สารละลายมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่
แน่นอน ให้ทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง โดยอาศัยหลักการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากันพอดี ทำให้คำนวณหาความเข้มข้นหรือปริมาณของสารตัวอย่างดังกล่าวได้
วิธีการไทเทรตกรด-เบส คือ นำสารละลายกรดหรือเบสตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์หาปริมาณ มาทำการไทเทรตกับสารละลายเบสหรือกรดมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่แน่นอน กล่าวคือ ถ้าสารละลายตัวอย่างเป็นสารละลายกรด ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นเบส นำมาทำการไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกัน จากนั้นนำไปคำนวณหาปริมาณของสารตัวอย่างต่อไป หรือทางตรงกันข้าม ถ้าใช้สารละลายตัวอย่างเป็นเบส ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นกรด
ตัวอย่างเช่น การหาค่าสารละลายกรด HCl ว่ามีความเข้มข้นเท่าใดเราอาจใช้สารละลายมาตรฐาน NaOH เข้มข้น 0.100 โมล/ลิตร มาทำการไทเทรตกับสารละลาย HCl ตัวอย่าง จำนวนหนึ่ง (อาจจะเป็น 50 cm) เมื่อทราบปริมาตรของ NaOH ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกับ HCl จำนวน 50 cmนี้โดยอินดิเคเตอร์เป็นตัวบอกจุดยุติ แล้วเราก็สามารถคำนวณหาความเข้มข้นของกรด HCl ได้
สารละลายมาตรฐาน ที่ทราบความเข้มข้นแน่นอน บรรจุอยู่ในเครื่องแก้วที่เรียกว่า บิวเรตต์ ซึ่งจะมีก๊อกไขปิด-เปิดเพื่อหยดสารละลายมาตรฐานมายังขวดรูปกรวยที่บรรจุสารละลายตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์ ในการไทเทรต ค่อยๆ หยดสารละลายมาตรฐานลงมาทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่างในขวดรูปกรวย เขย่าหรือหมุนขวดรูปกรวยเพื่อให้สารผสมกันพอดี ไทเรตจนกระทั่งอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีก็หยุดไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรสารละลายมาตรฐานที่ใช้ เพื่อนำไปคำนวณหา pH สารละลายต่อไป
เครื่องแก้วเชิงปริมาตร ที่ใช้ในการถ่ายเทของเหลวตัวอย่าง ลงในขวดรูปกรวยจะใช้เครื่องแก้วที่สามารถ อ่านปริมาตรได้ค่าที่ละเอียด และมีค่าถูกต้องมากที่สุด นั่นคือจะใช้ ปิเปตต์ (จะไม่ใช้กระบอกตวงเพราะให้ค่าที่ไม่ละเอียด และความถูกต้องน้อย) ซึ่งมีขนาดต่างๆ ให้เลือกใช้ เช่น ขนาด 1 cm3 , 5, 10, 25, 50 cmเป็นต้น วิธีใช้ปิเปตต์จะใช้ลูกยางช่วยในการดูดสารละลาย โดยในตอนแรก บีบอากาศออกจากลูกยาง ที่อยู่ปลายบนของปิเปตต์ แล้วจุ่มปลายปิเปตต์ ลงในสารละลายที่ต้องการปิเปตต์ แล้วค่อยๆ ปล่อยลูกยาง สารละลายจะถูกดูดขึ้นมาในปิเปตต์ เมื่อสารละลายอยู่เหนือขีดบอกปริมาตร ดึงลูกยางออก รีบใช้นิ้วชี้กดที่ปลายปิเปตต์ค่อยๆ ปล่อยสารละลายออกจนถึงขีดบอกปริมาตรบน จากนั้นก็ปล่อยสารละลาย ออกจากปิเปตต์สู่ขวดรูปกรวยจนหมด


การไทเทรตกรด-เบส 

 


รูปแสดงการใช้ปิเปตต์ 

 


รูปแสดงการใช้บิวเรตต์

::กลับด้านบน:

 

อินดิเคเตอร์กับการไทเทรตกรด-เบส

อินดิเคเตอร์กรด-เบส ที่เหมาะสมกับปฏิกิริยาการไทเทรตจะต้องมีค่า pH ที่จุดกึ่งกลางช่วงการเปลี่ยนสีใกล้เคียงหรือเท่ากับ pH ที่จุดสมมูลของปฏิกิริยา นอกจากนี้ การเลือกใช้อินดิเคเตอร์กรด-เบส ต้องพิจารณาสีที่ปรากฎ จะต้องมีความเข้มมากพอที่จะมองเห็นได้ง่าย หรือเห็นการเปลี่ยนสีได้ชัดเจน ช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ จะเกิดขึ้นในช่วง 2 หน่วย pH
ตัวอย่างเช่น การไทเทรตกรดแก่กับเบสแก่ pH ของสารละลายผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาการไทเทรต เมื่อถึงจุดสมมูลมีค่าใกล้เคียง 7 ก็ควรเลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสีใกล้เคียงกับ 7 เช่น อาจใช้โบรโมไทมอลบลูหรือ ฟีนอล์ฟทาลีน ซึ่งจะเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็นสีชมพู ในช่วง pH 8.20-10.00 เป็นต้น ดังนั้น ถ้าทราบ pH ของสารละลายที่จุดสมมูลของปฏิกิริยาการไทเทรตก็สามารถเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้
การเลือกอินดิเคเตอร์ ก็ขึ้นอยู่กับชนิดของปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส เพราะที่จุดสมมูลของแต่ละปฏิกิริยานั้น มีค่า pH ที่ต่างกัน
การฟของการไทเทรตจะช่วยในการเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้ดี เพราะกราฟจะแสดงค่า pH ของสารละลายขณะไทเทรต ตั้งแต่ก่อนจุดสมมูล ที่จุดสมมูล และหลังจุดสมมูล จุดที่ pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลงมาก ซึ่งเป็นจุดสมมูลนั้น จะบอกช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ที่จะเลือกใช้ ในการพิจารณาเลือกอินดิเคเตอร์ จากกราฟของการไทเทรต จะแบ่งออกตามชนิดของปฏิกิริยาดังนี้

1.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก

รูปกราฟของการไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่ จะแสดง pH ที่จุดสมมูลอยู่ที่ pH ใกล้เคียง 7

       จากกราฟ จะเห็นว่าค่า pH เปลี่ยนแปลงรวดเร็วที่จุดใกล้ๆ จุดยุติ (ตั้งแต่ pH 4-10) ดังนั้นอินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนแปลงสีระหว่าง 4 ถึง 10 ก็สามารถนำมาใช้ได้ ซึ่งอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมที่อาจใช้ได้ ได้แก่ เมทิลเรด (4.4-6.2) โบรโมไทมอลบลู (6.0-7.5) และฟีนอล์ฟทาลีน(8.2-10.0) ดังแสดงในภาพ แต่เรามักจะนิยมใช้ฟีนอล์ฟทาลีน เพราะสังเกตการเปลี่ยนแปลงสีได้ชัดเจน สำหรับ โบรโมคลีซอล กรีน (3.8-5.4) ไม่เหมาะสมที่จะใช้เป็นอินดิเคเตอร์สำหรับกรดแก่และเบสแก่ เพราะช่วงเปลี่ยนสีที่เป็นรูปเบสของอินดิเคเตอร์ จะเกิดก่อนจุดสมมูล ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการบอกจุดยุติ

2.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่

การเลือกอินดิเคเตอร์สำหรับการไทเทรตกรดอ่อน เช่น กรดแอซิติก กับเบสแก่ เช่น NaOH จะมีข้อจำกัดมากกว่าที่จุดสมมูลของการไทเทรต สารละลายจะมีโซเดียมแอซิเตต ทำให้สารละลายเป็นเบส มี pH มากกว่า 7

 

รูปกราฟแสดงการไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่และอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสม

       จากกราฟจะเห็นได้ว่า เมทิลเรด จะเปลี่ยนสีก่อนจุดสมมูลจึงไม่เหมาะที่จะใช้เป็นอินดิเคเตอร์สำหรับกรดแอซิติกกับ NaOH (เข้มข้น 0.100 M) ฟีนอล์ฟทาลีนเปลี่ยนสีที่ช่วงจุดสมมูลพอดี โบรโมไทมอลบลู อาจจะใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้ดี เมื่อใช้สีมาตรฐานเทียบ

3.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน

การเปลี่ยนแปลง pH ของสารละลายขณะไทเทรตเบสอ่อน เช่น NH3 กับกรดแก่ เช่น HCl จะค่อยๆ ลดลง เมื่อใช้ HCl เป็นสารมาตรฐาน ที่จุดยุติจะได้เกลือ NH4Cl และ pH < 7 ในการไทเทรต 0.100 M NH3 กับ 0.100 M HCl จะได้กราฟของการไทเทรต (ดังภาพ)

 

 

รูปกราฟของการไทเทรตระหว่าง 0.1000 M NH3 กับ 0.1000 M HCl
จากกราฟ เราสามารถพิจารณาชาวง pH 3-7.5 ในการเลือกอินดิเคเตอร์ ซึ่งเราอาจใช้โบรโมไทมอลบลูหรือเมทิลเรดได้ แต่ไม่ควรใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเพราะช่วง pH ของฟีนอล์ฟทาลีนมากกว่า 7 ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการบอกจุดสมมูล

 

ตัวอย่างที่ 1 กำหนดช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ให้ดังนี้

 

 

จงเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดในการไทเทรตระหว่างสารละลาย 0.1 โมล/ลิตร HCN จำนวน 50 cm3 กับ 0.1 โมล/ลิตร จำนวน 50 cm3 กำหนดค่า Ka ของกรด HCN = 7.2 x 10-10 ที่ 25 0C และ log 8.4 = 0.92
วิธีทำ
HCN (aq) + NaOH(aq) NaCN (aq) + H2O (l)

เพราะฉะนั้นจำนวนโมลของ HCN = = 5 x 10-3 โมล
เพราะฉะนั้นจำนวนโมลของ NaOH = = 5 x 10-3 โมล

ดังนั้นสารละลายทั้งสองทำปฏิกิริยากันพอดีด้วยจำนวนโมลเท่ากันได้ผลิตภัณฑ์เป็น NaCN = 5 x 10-3 โมล ในปริมาตร 50 + 50 = 100 cm3

เพราะฉะนั้น [NaCN] = x 5 x 10-3      = 0.05 โมล/ลิตร

NaCN แตกตัวได้ 100 % ดังนี้
NaCN (aq)  Na(aq) + CN (aq)
0.05                0.05         0.05 โมล/ลิตร

CN (aq) + H2HCN (aq) + OH (aq)
ความเข้มข้นเริ่มต้น                   0.05                        0              0
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนไป                -x                         +x            +x
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล           0.05-x                      x              x

1.4 x 10-5 =
1.4 x 10-5 =  (  x มีค่าน้อยมาก 0.05-x 0.05)

x = 8.4 x 10-4 = [OH]
pOH = -log[OH] = -log[8.4 x 10-4] = -0.92 + 4 = 3.08
pH = 14 – pOH = 14 – 3.08 = 10.92
เนื่องจาก pH ของสารละลายหลังไทเทรตเท่ากับ 10.92 ดังนั้นจะต้องเลือกใช้อินดิเคเตอร์ไทมอลทาลีน ซึ่งมีช่วงการเปลี่ยนแปลง pH อยู่ระหว่าง 10.2-11.7 จึงจะเหมาะสมที่สุด

ตัวอย่างที่ 2 นำสารละลาย HA ซึ่งเป็นกรดอ่อนชนิดหนึ่งปริมาตร 50.00 cm3 ไปไทเทรตกับสารละลายมาตรฐาน NaOH เข้มข้น 0.15 โมล/ลิตร พบว่าเมื่อเติม NaOH ลงไป 12.00 cm3 จะทำให้สารละลายที่ได้มี pH 7 และเมื่อเติม NaOH ลงไป 16.00 cm3 จะถึงจุดยุติพอดี สารละลายกรด HA มีความเข้มข้นเริ่มต้นเท่าใด และการไทเทรตกรด-เบสคู่นี้ควรใช้อินดิเคเตอร์ชนิดใด (กำหนด Ka ของกรดอ่อน HA = 1.7 x 10-6) กำหนดให้

 

วิธีทำ
ที่จุดยุติจำนวนโมล NaOH = 0.1500 x  mol
สมมติความเข้มข้นเริ่มต้นของ HA = X โมล/ลิตร
HA + NaOH NaA + H2O
จำนวนโมล HA : NaOH = 1 : 1
เพราะฉะนั้นจำนวนโมล HA = 0.1500 x  ด้วย
= X(  )
X( ) = 0.1500 x 
X = 0.048
ความเข้มข้นเริ่มต้น = 0.048 โมล/ลิตร
เพราะฉะนั้นความเข้มข้นของ NaA = 0.048 โมล/ลิตร
การไทเทรตกรดอ่อนกับเบสแก่ที่จุดยุติ มี NaA ซึ่งแตกตัวให้ A
A (aq) + H2O (l)  HA (aq) + OH(aq)
ความเข้มข้นเริ่มต้น                   0.048                          0              0
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนไป                 -x                            +x             +x
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล          0.048-x                          x              x


5.88 x 10-9 = 
1.4 x 10-5 = ( x มีค่าน้อยมาก 0.048-x  0.048)
x = 1.68 x 10-5 = [OH-]
pOH = -log[OH] = -log[1.68 x 10-5] = 4.77
pH = 14 – pOH = 14 – 4.77 = 9.22
ดังนั้น ควรใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์

 

ที่มาhttp://www.il.mahidol.ac.th/e-media/acid-base/C11-1.HTM

 

การไทเทรต กรด – เบส (Acid-Base Titration)

เป็นกระบวนการวิเคราะห์หาปริมาณของกรดหรือเบส โดยให้สารละลายกรดหรือเ บสทำปฏิกิริยาพอดีกับสารละลายมาตรฐาน เบสหรือกรดซึ่งทราบความเข้มข้นที่แน่นอน และใช้อินดิเคเตอร์เป็นสารที่บอกจุดยุติ ด้วยการสังเ กตจากสีที่เปลี่ยน ขณะไทเทรต pH จะเปลี่ยนไป ถ้าเลือกใช้อินดิเคเตอร์เหมาะสม จะบอกจุดยุติใกล้เคียงกับจุดสมมูล

จุดสมมูล ( จุดสะเทิน = Equivalence point)

คือจุดที่กรดและเบสทำปฏิกิริยาพอดีกัน จุดสมมูลจะมี pH เป็นอย่างไร< wbr> นั้นขึ้นอยู่กับชนิดของกรดและเบสที่นำมาไทเทรตกัน และขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรดและเบส

จุดยุติ (End point)

คือจุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี ขณะไทเทรตกรด- เบสอยู่ จุดยุติจะใกล้เคียงกับจุดสมมูลได้นั้น จะ ต้องเลือกอินดิเคเตอร์เหมาะสม ในทางปฏิบัติถือว่าจุดยุติ เป็นจุดเดียวกับจุดสมมูล

จุดยุติ (End point)

การที่จะทราบว่า ปฏิกิริยาการไทเทรตถึงจุดสมมูลหรือยังนั้น จะต้องมีวิธีการที่จะหาจุดสมมูล วิธีการหนึ่งคือ การใช้อินดิเคเตอร์ โดยอินดิเคเตอร์จะต้องเปลี่ยนสีที่จุดที่พอดีหรือใกล้เคียงกับจุดสมมูล นั่นคือ จุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี จะเรียกว่า จุดยุติ

 

การหาความเข้มข้นของกรดไฮโดรคลอริก โดยการไทเทรตชัน

a) ตวงปริมาตรของสารละลายกรดด้วยปิเปดต์ใส่ขวดชมพู่
b) ไทเทรตสารละลายมาตรฐานจากบิวเรตต์ลงในขวดชมพู่ที่มีสารละลายกรดไฮโดรคลอริกอยู่ด้วย
c) การไทเทรตกรด- เบสจนถึงจุดยุติโดยสังเกตจากอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี
d) อ่านปริมาตรของสารละลายเบส ( สารละลายมาตรฐาน) ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกับสารละลายกรดนี้ บันทึกข้อมูล

วิธีการไทเทรตกรด – เบส คือ นำสารละลายกรดหรือเบสตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์หาปริมาณ มาทำการไทเทรตกับสารละลายเบสหรือกรดมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่แน่นอน กล่าวคือ ถ้าสารละลายตัวอย่างเป็นสารละลายกรด ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นเบส นำมาทำการไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกัน จากนั้นนำไปคำนวณหาปริมาณของสารตัวอย่างต่อไป หรือทางตรงกันข้าม ถ้าใช้สารละลายตัวอย่างเป็นเบส ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นกรด

ตัวอย่างเช่น การหาค่าสารละลายกรด HCl ว่ามีความเข้มข้นเท่าใดเราอาจใช้สารละลายมาตรฐาน NaOH เข้มข้น 0.100 โมล/ ลิตร มาทำการไทเทรตกับสารละลาย HCl ตัวอย่าง จำนวนหนึ่ง ( อาจจะเป็น 50 cm 3 ) เมื่อทราบปริมาตรของ NaOH ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกับ HCl จำนวน 50 cm 3 นี้โดยอินดิเคเตอร์เป็นตัวบอกจุดยุติ แล้วเราก็สามารถคำนวณหาความเข้มข้นของกรด HCl ได้

รูปที่ 1 การไทเทรตกรด- เบส

สารละลายมาตรฐาน ที่ทราบความเข้มข้นแน่นอน บรรจุอยู่ในเครื่องแก้วที่เรียกว่า บิวเรตต์ ซึ่งจะมีก๊อกไขปิด- เปิดเพื่อหยดสารละลายมาตรฐานมายังขวดรูปกรวยที่บรรจุสารละลายตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์ ในการไทเทรต ค่อยๆ หยดสารละลายมาตรฐานลงมาทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่างในขวดรูปกรวย เขย่าหรือหมุนขวดรูปกรวยเพื่อให้สารผสมกันพอดี ไทเรตจนกระทั่งอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีก็หยุดไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรสารละลายมาตรฐานที่ใช้ เพื่อนำไปคำนวณหา pH สารละลายต่อไป

เครื่องแก้วเชิงปริมาตร ที่ใช้ในการถ่ายเทของเหลวตัวอย่าง ลงในขวดรูปกรวยจะใช้เครื่องแก้วที่สามารถ อ่านปริมาตรได้ค่าที่ละเอียด และมีค่าถูกต้องมากที่สุด นั่นคือจะใช้ ปิเปตต์ ( จะไม่ใช้กระบอกตวงเพราะให้ค่าที่ไม่ละเอียด และความถูกต้องน้อย) ซึ่งมีขนาดต่างๆ ให้เลือกใช้ เช่น ขนาด 1 cm 3 , 5, 10, 25, 50 cm 3 เป็นต้น วิธีใช้ปิเปตต์จะใช้ลูกยางช่วยในการดูดสารละลาย โดยในตอนแรก บีบอากาศออกจากลูกยาง ที่อยู่ปลายบนของปิเปตต์ แล้วจุ่มปลายปิเปตต์ ลงในสารละลายที่ต้องการปิเปตต์ แล้วค่อยๆ ปล่อยลูกยาง สารละลายจะถูกดูดขึ้นมาในปิเปตต์ เมื่อสารละลายอยู่เหนือขีดบอกปริมาตร ดึงลูกยางออก รีบใช้นิ้วชี้กดที่ปลายปิเปตต์ค่อยๆ ปล่อยสารละลายออกจนถึงขีดบอกปริมาตรบน จากนั้นก็ปล่อยสารละลาย ออกจากปิเปตต์สู่ขวดรูปกรวยจนหมด

 

 

ปฏิกิริยาในการไทเทรตกรด – เบส

ปฏิกิริยา ที่เกี่ยวข้อง ในการไทเทรตกรด- เบสต่างๆ ได้แก่

1. ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่

2. ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน

3. ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่

 

สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อนไม่นิยมนำมาใช้ในการไทเทรตกรด- เบส เพราะที่จุดสมมูล หรือจุดที่กรดและเบสทำปฏิกิริยาพอดีกัน สังเกตการเปลี่ยนแปลงได้ไม่ชัดเจน

ปฏิกิริยาระหว่างกรด- เบส เขียนแทนด้วยสมการ

H + (aq) + OH – (aq)  H­ 2O (l)

 

การคำนวณเกี่ยวกับการไทเทรตกรด – เบส

การคำนวณเกี่ยวกับการไทเทรต จะเกี่ยวข้องกับการคำนวณต่อไปนี้

1. การคำนวณความเข้มข้นของกรดหรือเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากันพอดี

ปริมาณของกรดหรือเบสจะคำนวณได้จากปริมาณสัมพันธ์ในสมการของปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบส m กรด + n เบส  p เกลือ + q น้ำ

 

จากปฏิกิริยาอัตราส่วนระหว่างกรดและเบสเป็นดังนี้

 = 

หรือ

M aV a =  (M bV b)

เมื่อ

M a , M b คือ ความเข้มข้นเป็น โมล/ ลิตร ของกรดและเบส ตามลำดับ

V a , V b คือ ปริมาตรเป็น ลิตร ของสารละลายกรดและเบส ตามลำดับ

m , n คือ จำนวนโมลของกรดและเบส ตามลำดับ

 

 

 

 

2. การคำนวณเกี่ยวกับ pH ของสารละลายและการสร้างกราฟของการไทเทรต

กราฟของการไทเทรต

เป็นกราฟที่ได้จากการเขียนระหว่าง pH ของสารละลายที่เปลี่ยนไปขณะไทเทรต กับปริมาตรของสารละลายมาตรฐาน จะได้กราฟที่มีรูปร่างเปลี่ยนแปลง ขึ้นอยู่กับความแรงของกรด และเบสที่เกี่ยวข้องในการทำไทเทรต ความเข้มข้นของกรดและเบส สภาวะที่เกิดเป็นบัฟเฟอร์ และการเกิดไฮโดรไลซีสของเกลือ จุดประสงค์ของการเขียนกราฟของการไทเทรต เพื่อศึกษาดูว่า การไทเทรตระหว่างกรด- เบสคู่นั้นจะทำได้หรือไม่ และยังใช้เป็นส่วนหนึ่งในการเลือกใช้อินดิเคเตอร์อีกด้วย ซึ่งกราฟของการไทเทรตนี้ แบ่งออกได้เป็น 3 ช่วง คือ

1. ก่อนถึงจุดสมมูล

2. ที่จุดสมมูล จำนวนโมลของกรดจะทำปฏิกิริยาพอดีกับเบส

3. หลังจุดสมมูล

 

1. การไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่

การไทเทรตกรดแก่ด้วยเบสแก่นั้น ทั้งกรดแก่และเบสแก่ต่างก็แตกตัวได้หมด ตัวอย่างเช่น การไทเทรตสารละลายกรดเกลือ (HCl) ด้วยสารละลายมาตรฐานเบส NaOH ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ


HCl(aq) + NaOH(aq) ฎ H 2O (l) + NaCl (aq)

การไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่ สารละลายผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นเกลือที่ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส ดังนั้น การหาค่า pH ก็คำนวณจากปริมาณ H 3O + หรือ OH – ที่มีอยู่ในสารละลายนั้นโดยตรงและมี pH ของสารละลายเท่ากับ 7

. การไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่

การไทเทรตกรดอ่อนกับเบสแก่ เช่น กรดแอซิติก (CH 3COOH) กับโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เมื่อถึงจุดสมมูล สารละลายที่ได้จะมีโซเดียมแอซิเตต ซึ่งเกิดไฮโดรไลซีสได้ และสารละลายจะมี pH > 7

 

3. การคำนวณ pH ของสารละลายจากปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน

การไทเทรตกรดแก่กับเบสอ่อน เช่น กรด HCl กับ NH 3 จะได้เกลือ NH 4Cl ซึ่งเกิดไฮโดรไลซีสได้สารละลายที่เป็นกรดมี pH < 7 ที่จุดสมมูล

 

 

การไทเทรตกรดพอลิโปรติก

กรดโพลิโปรติกสามารถให้โปรตอน (H +) กับเบสได้มากกว่า 1 โปรตอน ตัวอย่างเช่น กรดซัลฟิวริก (H 2SO 4) เป็นกรดไดรโปรติก ให้โปรตอนได้ 2 ตัว กรดฟอสฟอริก (H 3PO 4) เป็นกรดไตรโปรติก ใหโปรตอนได้ 3 ตัว สมการแสดงภาวะสมดุลของกรดพอลิโปรติก สามารถเขียนได้ดังนี้

 H 2M + H 2O  H 3O + + HM –

HM – + H 2O  H 3O + + M 2-

H 2M เป็นกรดไดโปรติก มีค่าคงที่การแตกตัว K 1 และ K 2 ในการไทเทรตกรไดโปรติกนี้กับเบสกรดจะทำปฏิกิริยากับเบสเป็น 2 ขั้นด้วยกัน และมีจุดสมมูลเกิดขึ้น 2 จุดด้วยกัน

  • จุดสมมูลที่หนึ่ง โปรตอนตัวแรกทำปฏิกิริยาพอดีกับเบส
  • จุดสมมูลที่สอง โปรตอนตัวที่สองทำปฏิกิริยาพอดีกับเบส

ความเข้มข้นของ H + ในสารละลาย หรือ pH ของสารละลายจะขึ้นอยู่กับค่า K 1 และ K 2 ในการไทเทรตกรดพอลิโปรติกนี้ ถ้า  < 10 3 จะเกิดความคลาดเคลื่อนได้ โดยเฉพาะที่จุดสมมูลที่หนึ่ง

อินดิเคเตอร์กับการไทเทรตกรด – เบส

อินดิเคเตอร์กรด- เบส ที่เหมาะสมกับปฏิกิริยาการไทเทรตจะต้องมีค่า pH ที่จุดกึ่งกลางช่วงการเปลี่ยนสีใกล้เคียงหรือเท่ากับ pH ที่จุดสมมูลของปฏิกิริยา นอกจากนี้ การเลือกใช้อินดิเคเตอร์กรด- เบส ต้องพิจารณาสีที่ปรากฎ จะต้องมีความเข้มมากพอที่จะมองเห็นได้ง่าย หรือเห็นการเปลี่ยนสีได้ชัดเจน ช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ จะเกิดขึ้นในช่วง 2 หน่วย pH

 

การประยุกต์การไทเทรตกรด – เบสเพื่อหาปริมาณสารในชีวิตประจำวัน

การไทเทรตกรด- เบส ใช้ประยุกต์หาปริมาณสารที่เป็นสารอินทรีย์ สารอนินทรีย์

และสารชีวโมเลกุลได้

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ ได้แก่ การหาปริมาณกรดอ่อนในน้ำส้ม น้ำมะนาว และในไวน์ การหาปริมาณเบส Mg(OH) 2 , MgO ในยาลดกรด หรือการหาปริมาณโปรตีนในอาหาร

  • การหาปริมาณกรดอ่อนในน้ำสม ทำได้โดยการปิเปตต์น้ำส้มเจือจางด้วยน้ำกลั่นประมาณ 5 เท่า แล้วไทเทรตกับสารละลายมาตรฐาน NaOH เข้มข้น 0.1000 M โดยใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์ ไทเทรตจนสารละลายเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็นสีชมพู แล้วคำนวณหาร้อยละของกรดแอซิติก (CH 3COOH) โดยมวลต่อปริมาตร
  • การหาปริมาตรกรดอ่อนในมะนาวและในไวน์ ก็ทำได้โดยวิธีเดียวกับการหาปริมาณกรดแอซิติกในน้ำส้ม การรายงานผล จะรายงานเป็นร้อยละของกรดแอซิติก ( ในน้ำมะนาว) และกรดทาร์ทาริก ( ในไวน์)
  • การหาปริมาณ Mg(OH) 2 ก็ทำได้โดยการไทเทรตกับสารละลายมาตรฐานโดยตรง เช่น ไทเทรตกับกรด HCl สำหรับการหาปริมาณ MgO จะต้องเปลี่ยนให้เป็น Mg(OH) 2 โดยการใช้เบส แล้วค่อยไทเทรตกับสารละลายกรดมาตรฐาน
  • การหาปริมาณโปรตีนในอาหาร ต้องใช้วิธีทางอ้อมในการวิเคราะห์ โดยการหาปริมาณไนโตรเจนที่อยู่ในเอมีน ซึ่งเป็นกรดอะมิโนในโปรตีน การหาปริมาณไนโตรเจนนี้ทำได้โดยการเปลี่ยนไนโตรเจนให้อยู่ในรูปของ NH 3 แล้วไทเทรตกับ

 

ที่มา http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem22/ti.htm

ข้อความนี้ถูกเขียนใน การไทรเทรต คั่นหน้า ลิงก์ถาวร

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s