تیتراسیون

مقدمه

تیتر کردن از روش‌های تجزیه حجمی است. در تجزیه حجمی ابتدا جسم را حل کرده و حجم معینی از محلول آن را با محلول دیگری که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد نامیده می‌شود، می‌سنجند. در تیتراسیون محلول استاندارد به‌طور آهسته از یک بورت به محلول حاوی حجم مشخص یا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه می‌شود.

افزایش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه می‌یابد تا مقدار آن از نظر اکی‌والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکی‌والان نقطه ای است که در آن

تیتراسیون

روشی که توسط آن ، محلولی با غلظت مشخص به محلولی دیگر اضافه می‌شود تا واکنش شیمیایی بین دو ماده حل شده کامل گردد، تیتراسیون نامیده می‌شود.

مقدمه

تیتر کردن از روش‌های تجزیه حجمی است. در تجزیه حجمی ابتدا جسم را حل کرده و حجم معینی از محلول آن را با محلول دیگری که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد نامیده می‌شود، می‌سنجند. در تیتراسیون محلول استاندارد به‌طور آهسته از یک بورت به محلول حاوی حجم مشخص یا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه می‌شود.

افزایش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه می‌یابد تا مقدار آن از نظر اکی‌والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکی‌والان نقطه ای است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شیمیایی برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. این نقطه را نقطه پایان عمل از نظر تئوری یا نقطه هم ارزی نیز می‌گویند.

روش تیتر کردن

در عمل تیتر کردن ، محلول استاندارد را از یک بورت به محلولی که باید غلظت آن اندازه گرفته می‌شود، می‌افزایند و این عمل تا وقتی ادامه دارد تا واکنش شیمیایی بین محلول استاندارد و تیتر شونده کامل شود. سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تیتر شونده ، غلظت محلول تیتر شونده را حساب می‌کنند.

یک مثال

نقطه اکی‌والان در عمل تیتر کردن NaCl با نقره تیترات وقتی مشخص می‌شود که برای هر وزن فرمولی ^-Cl در محیط یک وزن فرمول ⁺Ag وارد محیط عمل شده باشد و یا در تیتر کردن ، سولفوریک اسید (H₂SO₄ ) با سدیم هیدروکسید ( NaOH ) نقطه اکی‌والان وقتی پدید می‌آید که دو وزن فرمولی اسید و دو وزن فرمولی باز وارد محیط عمل شوند.

تشخیص نقطه اکی‌والان

نقطه اکی‌والان در عمل بوسیله تغییر فیزیکی ( مثلا تغییر رنگ ) شناخته می‌شود. نقطه ای که این تغییر رنگ در آن روی می‌دهد، نقطه پایان تیتر کردن است. در تیتراسیون اسید و باز شناساگرها برای تعیین زمان حصول نقطه اکی‌والان بکار می‌روند. تغییر رنگ معرف ، نشانگر نقطه پایانی تیتراسیون می‌باشد.

انواع تیتر کردن

بر حسب واکنش‌هایی که بین محلول تیتر شونده و استاندارد صورت می‌گیرد، تجزیه‌های حجمی (تیتراسیون) به دو دسته تقسیم می‌شوند:

·         روش‌هایی که بر اساس ترکیب یون‌ها هستند. یعنی تغییر ظرفیت در فعل و انفعالات مربوط به آن صورت نمی‌گیرد. این روش‌ها عبارت اند از:

1.       واکنش‌های خنثی شدن یا واکنش‌های اسید و باز

2.       واکنش‌های رسوبی

3.       واکنش‌هایی که تولید ترکیبات کمپلکس می‌کنند.

·         روشهایی که بر اساس انتقال الکترون هستند؛ مانند واکنش‌های اکسایش و کاهش

تیتر کردن واکنش های اسید و باز یا خنثی شدن

تیتر کردن ، عبارت است از تعیین مقدار اسید یا باز موجود در یک محلول که با افزایش تدریجی یک باز به غلظت مشخص یا بر عکس انجام می‌گیرد. موقعی که محلول یک باز دارای یونهای ^-OH است به محلول اسید اضافه کنیم، واکنش خنثی شدن انجام می‌شود:
‌

                                                                                                                   OH^- +H₃O⁺ -à2H₂O

محاسبات

معمولا حجم مشخص (V) از محلول اسید با نرمالیته مجهول (N) انتخاب کرده ، به‌کمک یک بورت مدرج به‌تدریج محلو ل یک باز به نرمالیته مشخص (N) به آن اضافه می‌کنند. عمل خنثی شدن وقتی کامل است که مقدار اکی‌والان گرم های باز مصرفی برابر مقدار اکی‌والان گرم های اسید موجود در محلول شود.

برای این که عمل تیتراسیون بدقت انجام شود، باید عمل افزایش محلول باز درست موقعی متوقف گردد که تساوی فوق برقرار شود. روش معمول و همگانی برای تعیین پایان تیتراسیون استفاده از شناساگرهاست. دستگاه PH متر نیز برای محاسبات دقیق در تعیین نقطه اکی والان کاربرد دارد.

آزمایش تیتر کردن اسید و باز در ادامه ی مطلب

ادامه مطلب

+ نوشته شده توسط عبادی در شنبه نوزدهم آبان 1386 و ساعت 13:4 | 2 نظر

تعادل اسید و باز در بدن

غذایی که ما مصرف می کـنیم با اکسیژن ترکیب گردیده وانـرژی تـولید میـکند امـا پـس ازسوختن، غذا تبدیل به یک
پسـماند اسیدی شده و وارد جریان خون میگردد. این مواد زائد از طریق تعریق و ادرار دفع می گردند اما همیشه بدن قادر نیست تا با این افزایش اسیدیته مقابله کند. این مواد زائد اسیـدی غالبا از اسیـدهـای چـرب، کـلستــرول، اسید اوریـک، سـنگهای کلیه، فسفاتها و سولفاتها تشکیل یافته اند. تجمع این مواد زائد در بافتهای بدن روند پیری را سرعت میبخشند.

علت کلسترول بالا کم تحرکی و مصرف نان و پاستای بیش از حد-علت اسید اوریک مصرف گوشت-علت اسید فسفریک مصرف برنج، برخی غلات و نوشابه های گازدارو منشاء اسید سولفوریک مصرف زرده تخم مرغ میباشد. اسید فسفریک و اسید سولفوریک برای بدن سمی میباشند و میبایست توسط مواد معدنی خنثی گردند تا به بدن آسیب نرسانند. کلا بدن برای متعادل نگه داشتن سطح PH خون یا مواد اسیدی را در بافتهای بدن رسوب میدهد که با تداوم این روند اسیدیته اینگونه بافتها افزایش یافته و نهایتا به مرگ سلولها و سرطانی شدن آنها  می انجامد و یا به کمک مواد معدنی و قلیایی ارگانها و استخوانها آنها را خنثی میسازد. کلسیم، منیزیوم، سدیم و پتاسیم از مهمترین مواد معدنی قلیایی میباشند که بدن برای خنثی کردن مواد اسیدی از آنها استفاده میکند. در واقع با ترکیب اسید و باز یک نمک خنثی تشکیل شده و از کلیه ها دفع میگردد. بدن برای خنثی سازی مواد اسیدی از کلسیم استخوانها برداشت میکند که نهایتا به پوکی استخوان منجر خواهد شد.

درجه PH  از 0 تا 14 متغیر میباشد. اعداد بالای 7 قلیایی (باز) و اعداد پایین 7 اسیدی محسوب میگردند.PH 7 نیز خنثی نامیده میشود. خون، لنف و مایع مغزی-نخاعی در بدن به گونه ای طراحی گردیده اند که در محیطی اندکی قلیایی (بازی) میبایست بسر ببرند. نسبت ایده آل اسید به باز در خون میبایست 20:80 باشد.PH طبیعی خون نیز 7.4 میباشد.

اسیدی شدن PH خون علل گوناگونی دارد:

1- استرس هیجانی. استرس و تنش اسیدیته خون را افزایش میدهد.

2- رژیم غذایی اسیدی کننده خون.

3-تجمع مواد سمی.

4-واکنش سیستم ایمنی بدن.

بدن برای جبران PH اسیدی از املاح معدنی قلیایی استفده میکند. چنانچه رژیم غذایی حاوی مواد معدنی کافی برای جبران نباشد، همانطور که توضیح داده شد  تجمع اسید در  سلولهای بدن و یا آزادسازی  مواد معدنی استخوانها را در پی خواهد داشت. جالب است بدانید که PH 6.9 خون میتواند منجر به مرگ انسان گردد. هنگامی که اسیدیته خون و مایعات بدن از حد معمول افزایش می یابند مشکلات بسیاری را در بلند مدت برای فرد پدید می آورد که به برخی از آنها اشاره می کنیم:

1- پیری زود رس.

2-آسیب به سیستم قلبی-عروقی-افزایش تصلب شرایین.

3- افزایش وزن، چاقی و دیابت.

4-سنگ کلیه و نارساییهای کلیوی و مثانه ای.

5-کاهش عملکرد سیستم ایمنی بدن.

6-افزایش آسیبهای رادیکالهای آزاد خون.

7-پوکی استخوان.

8- درد مفاصل، آرتروز، درد عضلات و تجمع اسید لاکتیک.

9-خستگی مزمن-سردرد-سر گیجه-ترش کردن(رفلکس معده)-گاستریت معده-کاهش انرژی.

10-افزایش ترشحات مخاطی.

11-افزایش تنش واسترس-بی خوابی.

12-خشکی پوست ومو-ناخنهای شکننده.

13-افزایش بروز سرطان.

14-کاهش توانایی بدن در جذب مواد معدنی و دیگر مواد مغذی.

البته بیش از حد قلیایی شدن خون نیز برای بدن مضر میباشد و باید سعی شود تا تعادل اسید و باز بدن با مصرف رژیم غذایی مطلوب حفظ گردد. از آنجایی که بدن در محیط اندکی قلیایی تر بهترین کارایی را داراست بنابراین باید بیشتر از غذاهایی که پس از گوارش یافتن تولید باز  میکنند  استفاده شود. میزان اسیدی و قلیایی بودن مواد غذایی پس از گوارش  آنها تغییر می یابد. مثلا پرتغال که یک میوه بسیار اسیدی ست پس از متابولیزه شدن ادرار را قلیایی میکند.

مواد غذایی که پس از مصرف بدن را اسیدی میکنند (20 تا 40 درصد رژیم غذایی را باید شامل گردد):

شیرین کننده های مصنوعی-گوشت-نوشابه های گازدار-غلات و حبوبات فاقد سبوس-شکلات-سیگار-قهوه-داروها-ماهی-مربا-ژله ها-پاستا-شیرینی و کیک-نمک-شکر سفید-چای  سیاه-سرکه سفید-شیر-تخم مرغ-لبنیات (به غیر از ماست)-ذرت-عدس-زیتون-زغال اخته-آلو-بستنی-سوسیس و کالباس-آسپرین-غذاهای سرخ کرده-آجیل-آب میوه های غیر طبیعی (موجود در سوپر مارکتها)-روغنها(بویژه زیتون)-خردل-ترشی ها.

مواد غذایی که پس از مصرف بدن را قلیایی میکنند (60 تا 80 درصد رژیم غذایی را باید شامل گردد):

تمام میوه ها به غیر از آلو-تمام سبزیجات-جوانه ها-ادویه جات-نخود فرنگی-لوبیا-آجیل(بادام)-ماست-سینه مرغ-تخم مرغ پخته-عسل.

*با خیساندن آجیلها (مغزها) درون ظرف آب به مدت چند ساعت میتوانید از خاصیت تولید اسید این مواد غذایی بکاهید.

*با طولانی کردن مدت جویدن غلات میتوانید از خاصیت اسید سازی آنها بکاهید. (هر لقمه را 40 بار بجوید).

+ نوشته شده توسط عبادی در سه شنبه هفدهم مهر 1386 و ساعت 0:0 | 5 نظر

برخی از کاربردهای اسیدها

اسید سولفوریک

یکی از اسیدهای معدنی قوی با فرمول H₂SO₄ ، مایعی روغنی‌شکل و بی‌رنگ است. یک متاع سودمند صنعتی است که از آن در حد وسیعی در پالایش نفت و در کارخانجات تولید کننده کودها ، رنگها ، رنگدانه‌ها ، رنگینه‌ها و مواد منفجره استفاده می‌شود.

اسید استیک

یک اسید آلی بصورت مایعی تند و بی رنگ با فرمول CH₃COOH ، که اساس ترشی سرکه نیز می‌باشد. قسمت اعظم اسیداستیک تولیدی دنیا ، مصرف واکنش با الکلها به منظور تولید استرهایی می‌گردد که از آنها بعنوان بهترین حلال‌ها در رنگ و جلا استفاده می‌شود. همچنین در کارخانجات داروسازی، عمل آوردن لاستیک طبیعی و تهیه چرم مصنوعی و به عنوان حلال برای بسیاری از ترکیبات آلی از اسید استیک استفاده می‌شود.

اسید نیتریک

یک اسید قوی معدنی با فرمول HNO₃ می‌باشد که این اسید در کارخانجات تولید کودهای نیترات و فسفات آمونیوم ، مواد منفجره نیترو ، پلاستیکها ، رنگینه‌ها و لاکها کاربر دارد.

اسید سولفونیک

این اسیدها با فرمول عمومی HSO₃R که R می‌تواند متان یا بنزن و ... باشد، محلول در آب ، غیر فرار و جاذب الرطوبه‌اند و به عنوان عوامل امولسیون کننده ، مواد افزودنی و روغنهای روان ‌کننده و به عنوان جلوگیری از خوردگی و زنگ زدگی استفاده می‌گردد.

اسید کلریدریک

یکی از اسیدهای معدنی قوی با فرمول HCl ، که مایعی بی‌رنگ یا اندکی زردرنگ ، بسیار خورنده و غیر آتشگیر است. این اسید در آب ، الکل ، بنزن حل می‌شود و در اسیدی کردن (فعال کردن) چاههای نفت ، پاک کردن رسوبات دیگهای بخار ، صنایع غذایی ، تمیز کردن فلزات و ... استفاده می‌شود.

+ نوشته شده توسط عبادی در دوشنبه شانزدهم مهر 1386 و ساعت 23:57 | نظر بدهید

اسید و باز

تعاریف اسید و باز

کلمه «اسید» (به انگلیسی:acid) از واژه لاتین acidus به معنای «ترش مزه» آمده‌است. تعاریف گوناگونی برای اسید و باز وجود دارد، از جمله تعاریف آرنیوس، لوری-برونستد و لوییس.

تعریف قدیمی: اسیدها موادی ترش مزه اند خاصیت خورندگی دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و بازها را خنثی می کنند. بازها موادی با مزهٔ گس-تلخ اند حالتی لزج دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و اسیدها را خنثی می کنند.

لی بیگ: اسیدها موادی اند که در ساختار خود هیدروژن یا هیدروژن هایی دارند که در واکنش با فلزها توسط یون های فلز جایگزین می شوند.

آرنیوس: اسیدها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون +H آزاد می کنند. بازها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون -OH آزاد می کنند.این تعریف فقط به موادی محدود می‌شود که در آب قابل حل باشند. حدود سال ۱۸۰۰، شیمی دانان فرانسوی از جمله آنتوان لاووازیه، تصور می کرد که تمام اسیدها دارای اکسیژن هستند. شیمی دانان انگلیسی از جمله سر همفری دیوی، معتقد بود که تمام اسیدها دارای هیدروژن هستند. شیمی دان سوئدی، سوانت آرنیوس، از این عقیده برای گسترش تعریف اسید استفاده نمود.

لوری-برونستد: اسید گونه ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می دهد و باز گونه ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می پذیرد. لوری و برونستد این تعریف را بیان کردند، که از آن بر خلاف تعریف آرنیوس می‌توان در محیط غیر آبی هم استفاده کرد.

لوییس: اسیدها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی پیوند داتیو می پذیرند. بازها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی پیوند داتیو می دهند.تعریف لوییس را با نظریه اوربیتال مولکولی هم می‌توان بیان کرد. به طور کلی، اسید می‌تواند یک جفت الکترون از بالاترین اوربیتال خالی در پایین اوربیتال خالی خود دریافت کند. این نظر را گیلبرت ن. لوییس مطرح کرد. با وجود این که این تعریف گسترده ترین تعریف است، تعریف لوری-برونستد کاربرد بیشتری دارد. با استفاده از این تعریف می‌توان میزان قدرت یک اسید را هم مشخص نمود. از این مفهوم در شیمی آلی هم استفاده می‌شود (مثلاً در کربوکسیلیک اسید).

نام گذاری

اسیدها بر اساس آنیون هایشان نام گذاری می‌شوند. پسوند یونی را حذف و با پسوندی جدید جایگزین می‌کنیم (گاهی اوقات پیشوند)، طبق جدول زیر. برای مثال، HCl دارای آنیون کلرید است، پس پسوند -ید نام را به صورت هیدروکلریک اسید درمی آورد.

پیشوند آنیون	پسوند آنیون	پیشوند اسید	پسوند اسید	مثال
پر	ات	پر	یک اسید	پرکلریک اسید (HClO۴)
	ات		یک اسید	کلریک اسید (HClO۳)
	یت		و اسید	کلرو اسید (HClO۲)
هیپو	یت	هیپو	و اسید	هیپوکلرو اسید (HClO)
	ید	هیدرو	یک اسید	هیدروکلریک اسید (HCl)

خواص شیمیایی

در آب بین اسید (HA) و آب تعادل زیر اتفاق می‌افتد، که آب به عنوان یک باز رفتار می‌کند:

HA(aq) ⇌ H_۳O⁺(aq) + A^-(aq)

ثابت اسید (یا ثابت تفکیک اسید) همان ثابت تعادل واکنش اسید (HA) و آب است:

اسیدهای قوی دارای مقدار بزرگی برای K_a هستند (یعنی واکنش تعادلی به سمت راست پیشروی می‌کند و اسید تقریباً به طور کامل به H_۳O⁺ و A^- تفکیک می‌شود).

اسیدهای ضعیف دارای مقدار کوچکی برای K_a هستند (یعنی مقدار چشمگیری از HA و A⁻ و مقداری متعادلی از H_۳O⁺ در انتهای واکنش باقی می‌ماند؛ اسید به طور جزئی واکنش می‌دهد). برای مثال K_a برای استیک اسید برابر ۱٫۸ x ۱۰^-۵ است. تمام اسیدهای آلی اسیدهای ضعیف هستند. نیتریک اسید، سولفوریک اسید، و پرکلریک اسید همه اسیدهای قوی هستند در حال که نیترو اسید و سولفورو اسید و هیپوکلرو اسید ضعیف هستند.

·         قدرت یک اسید را با ثابت تفکیک اسید (K_a) و یا هم‌ارزش آن pK_a می‌سنجند، (pK_a= - log(K_a)).

·         pH یک محلول معیاری برای تعیین غلظت هیدرونیوم است.

اسیدهای چندپروتونی

اسیدهای چندپروتونی ترکیب هایی هستند که دارای بیش از یک هیدروژن اسیدی هستند و به طور متوالی تفکیک می شوند.

اسیدهای تک پروتونی تنها یک واکنش تکفکیک دارند و فقط یک ثابت تفکیک اسید دارند:

HA(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + A⁻(aq)         K_a

یک اسید دوپروتونی (در این جا آن را با H_۲A نشان می‌دهیم) بسته به مقدار pH می‌تواند یک یا دو واکنش تکفکیک داشته باشد. هر واکنش یک ثابت تفکیک اسید دارد، K_a۱ و K_a۲:

H_۲A(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + HA⁻(aq)       K_a۱

HA⁻(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + A^۲−(aq)       K_a۲

ثابت تفکیک اولی همواره بیشتر از دومی است، یعنی K_a۱ > K_a۲. برای مثال سولفوریک اسید (H_۲SO_۴) می‌تواند یک پروتون بدهد و به آنیون بی‌سولفات (HSO_۴⁻) تبدیل شود. هنگامی که K_a۱ بسیاز بزرگ باشد، در این صورت می‌تواند دومین پروتون خود را بدهد و به آنیون سولفات (SO_۴^۲−) تبدیل شود. (SO_۴^۲−) هم مقدار متوسطی دارد. مقدار بزرگ K_a۱ در اولین تفکیک باعث می‌شود که سولفوریک اسید، اسیدی قوی باشد. همانند این، مقدار کوچک کربنیک اسید (H_۲CO_۳) می‌تواند اولین پروتون را بدهد و به آنیون بی‌کربنات (HCO_۳⁻) تبدیل شود و دومین پروتون را بدهد و به کربنات (CO_۳^۲−) تبدیل شود. هر دو مقدار K_a کوچک هستند اما داریم K_a۱ > K_a۲.

یک اسید سه‌پروتونی (H_۳A) می‌تواند یک یا دو یا سه پروتون بدهد و سه مقدار ثابت تفکیک برای آن وجود دارد، به طوری که K_a۱ > K_a۲ > K_a۳>:

H_۳A(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + H_۲A⁻(aq)        K_a۱

H_۲A⁻(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + HA^۲−(aq)       K_a۲

HA^۲−(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + A^۳−(aq)         K_a۳

یک مثال غیرآلی از اسید سه‌پروتونی فسفریک اسید (H_۳PO_۴) است. تمام پروتون‌ها می‌توانند از دست داده شوند و به H_۲PO_۴⁻، سپس HPO_۴^۲−، و در آخر PO_۴^۳− تبدیل شود. یک مثال آلی از اسید سه‌پروتونی اسید سیتریک است، که می‌توانند تمام پروتون‌های خود را بدهد و در انتها به یون فسفات تبدیل شود.

خنثی کردن

خنثی کردن واکنش میان مقادیر برابری اسید و باز است و به تولید نمک و آب می‌انجامد. برای مثال هیدروکلریک اسید و سدیم هیدروکسید، آب و سدیم کلرید را می‌دهند:

HCl(aq) + NaOH(aq) → H_۲O(l) + NaCl(aq)

خنثی کردن پایه تیتراسیون (سنجش حجمی) است، که شناساگر pH نقطه هم‌ارزی را مشخص می‌کند.

اسیدهای رایج

اسیدهای قوی معدنی

·         هیدروبرمیک اسید

·         هیدروکلریک اسید

·         هیدرویدیک اسید

·         نیتریک اسید

·         سولفوریک اسید

·         پرکلریک اسید

اسیدهای ضعیف معدنی

·         بوریک اسید

·         کربنیک اسید

·         کلریک اسید

·         هیدروفلوریک اسید

·         فسفریک اسید

·         نیترو اسید

·         هیدروسیانیک اسید

·         فسفرو اسید

·         هیپو فسفرو

اسیدهای ضعیف آلی

به طور کلی تمام اسیدهای آلی اسیدی ضعیف هستند. مانند:

·         استیک اسید

·         بنزوئیک اسید

·         بوتیریک اسید

·         سیتریک اسید

·         فرمیک اسید

·         لاکتیک اسید

·         مالئیک اسید

·         مندلیک اسید

·         اگزالیک اسید

·         پروپانوئیک اسید

·         پیروئیک اسید

·         والریک اسید