Volumetrik Analizler:
Gravimetri kütle ölçme esaslı analiz yöntemi idi, volumetri hacım ölçme esaslı analiz yöntemleri bütünüdür. Volumetrik analizler genelde nicel analizlerdir. Gravimetri hem nitel hem nicel bir analiz yöntemi olmasına rağmen volumetri genelde nicel (kantitatif) analiz yöntemleri topluluğudur.
Volumetrinin klasik lab. Uygulamaları arasında en önemli kısmını titrimetrik analizler adını verdiğimiz analizler oluşturur.
Titrimetri büret adı verilen ucu musluklu ve hacım ölçmeye yarayan bir laboratuar malzemesi yardımıyla gerçekleştirilir. Bir büret aşağıdaki fotoğrafta görülüyor.
Alt taraftaki ince kısım musluk ucu, üst taraftaki kısım eklenen çözelti hamcını ölçebilmek için derecelenmiş olan kısımd
Titrimetrik analizler , analitin bilinen bir reaktif ile tepkimeye sokulması tepkimenin sonuna kadar reaktif maddeden eklenmesi, tepkimenin sonuna gelindiğinde reaktif eklemeye son verilmesi ve eklenen reaktif hamcının ve derişiminin bilinmesinden yararlanarak bilinmeyen analitin derişiminin veya mikatarının belirlenmesi işlemi olarak tanımlanır.
A + B → C +D şeklinde yürüyen bir tepkimede B analit olacak olursa A büretten eklenen reaktif maddedir ve buna genel olarak titrant adı verilir. Büretten eklenen maddenin derişimi C, hamcı V mL olarak ölçülmüş ise V x C = büretten eklenen titrantın mmol sayısıdır (eğer hacım L olarak verilse idi sonuç mol olarak bulunurdu, büretler genelde 5-250 mL hacımda üretildiklerinden eklenen titrant miktarı burada mL olarak verilmiştir, bu durumda çarpım sonucu mol’ün 1/1000 ‘ni olan mmol olarak çıkacaktır.
A titrantı B ile tepkimeye girmiştir ve tepkimenin sonunda ekleme işlemi kesilmiştir. Bu durmda tşitrantın mmol sayısı bellidir. Bu titrant ile tepkimeye giren analitin mol sayısıda bellidir, yukarıdaki tepkimede 1 mol A, 1 mol B ile tepkimeye girmiştir. Bu durumda B analitinin mol sayısı A nın mol yada mmol sayısı kadar olmalıdır. Bundan yararlanarak B analitinin miktarı bulunabilir. Genel titrimetrik analizlerde,
Analitin miktarı (g)= Vbüretten eklenen x Cbüretten eklenen x Analitin mmol miktarı Eşitliğinden analitin gram mikatarı bulunabilir. Ancak bu formülde analit ve titrantın birer molünün tepkimeye girdiği dikkate alınmıştır, eğer analit ve titrantın tepkimeye giren mol sayıları birbirinden farklı ise hesabın o orana göre düzeltilmesi gerekir. C derişimi molarite birimi olarak kullanılır.
A + 2B → C + D şeklinde bir tepkimede titrantın bir molü ile analitin 2 molü tepkimeye girdiğinden analit miktarı hesaplanırken yukarıdaki çarpım 2 ile çarpılmalıdır.
Titrimetrik tepkimelerde tepkimenin sona erdiğini anlayabilmek için ortama eklenen yardımcı maddeler vardır bu maddelere indikatör adı verilir. İndikatörler görsel olarak izlenen
titrasyonlarda ortamın rengini değiştiren boyar maddeler , renkli veya renklendiren reaktiflerdir.
Titrimetrik analizler yardımı ile,
1-Asitlerin ve bazların miktarları veya derişimkleri bulunabilir, bu şekilde gerçekleştirilen titrasyonlara nötralimetrik titrasyonlar adı verilir.
2-Suda az çözünen tuzlar oluşturularak bazı maddeler örneğin bir akarsu veya göl suyundaki tuz veya soda miktarı belirlenebilir. Bu tür titrasyonlara çökelme titrasyonları veya daha özel bir isim olan arjantometri adı verilir.
3- Bazı yükseltgen ve indirgenler direkt yahut dolaylı olarak belirlenebilir. Bu tür titrasyonlara redoksimetrik titrasyonlar adı verilir. Redoksimetrik titrasyonlar kullanılan titrantın adına göre,
- Titrant olarak KI ve Na2S2O3 (Sodyum tiyosülfat) kullanılıyorsa İyodometri, - Titrant olarak KMnO4 kullanılıyorsa Manganimetri adını alır. Bu iki titrasyon
redoksimetride en sık kullanılan titrantlardır. Bunların dışında K2Cr2O7 ve Ce4+
kullanılan titrasyonlarda vardır.
4- Ortamda renkli kompleks oluşturacak bir titrant kullanılıyorsa bu titrasyon türüne Kompleksometri adı verilir.
Nötralimetrik Titrasyonlar:
Miktarı veya derişimi bilinmeyen bir asidin derişimi belli bir baz yardımıyla veya tersi derişimi veya miktarı bilinmeyen bir bazın derişimi belli bir asit yardımıyla miktarının veya derişiminin bulunmasına yönelik titrasyon türüne nötralimetri adı verilir.
Nötralimetrik titrasyonlarda indikatör olarak pH indikatörleri adını verdiğimiz organik boyar maddeler kullanılır. Bu organik boyar maddeler ortamın pH değerine bağlı olarak renk değiştirirler. Aşağıdaki çizelgede birkaç tane pH indikatörü örneği verilmiştir.
İndikatör Bazik ortamdaki renk Asidik ortamdaki renk Renk dönüşüm pH değeri Metil oranj sarı turuncu 4,3-4,4 Metil kırmızısı sarı kırmızı 6,3-6,4 Fenol ftalein pembe renksiz 8,2-8,3 Bromofenol mavisi mavi sarı yeşil 3,2-4,5
Nötralimetrik titrasyonlara bir örnek verecek olursak örneğin miktarı veya derişimi
bilinmeyen bir NaOH çözeltisi içindeki NaOH miktarını bulmak istersek bunun için derişimi belli bir HCl çözeltisine sahip olmamız gerekir.
HCl + NaOH → NaCl + H2O tepkimesinden yararlanabiliriz.
Bürete HCl çözeltisi doldurulur. Analit bir erlenmayer kabına aktarılır, bir PH indikatörü örneğin metil kırmızısı yanında titrasyon yapılır. Titrasyon sonunda HCl asidinin bir damla fazlasında renk sarıdan kırmızıya döner, bu titrasyonun sona erdiğini gösterir.
Metil kırmızısı indikatörünün asidik ve bazik ortamdaki renkleri. Kırmızı asidik ortamı, sarı bazik ortamı gösteriyor.
Titrasyon için miktarı veya derişimi belirlenecek baz çözeltisi bir erlenmayer kabına konur, bunun üzerine birkaç damla seyreltik metil kırmızısı eklenir.
Görüldüğü gibi erlenmayer kabına konan NaOH baz olduğundan metil kırmızısının rengi sarıya döner.
Daha sonra büretten derişimi belli HCl büretin musluğu hafifçe açılarak damla damla eklenir.
Titrasyonun sonuna yaklaşyıkça eklenen HCl damlasının yarattığı kırmızı renk uzun sğrede kaybolmaya başlar.
Titrasyonun sonunda erlenmayer içindeki çözeltinin rengi sarı ile kırmızı arası bir renk arasında olur.
Bu noktadan sonra eklenen bir veya iki damla fazla asit ile renk kırmızıya dönüşür. Bu noktada HCl eklenmesine son verilir.
Büretten eklenen hacım okunarak hesaplama yapılır.
HCL ‘nin derişimi CHCl ise, büretten eklenen hacım VHCl ise Ve NaOH’ın mmol sayısı=(40/1000)=0,040 g olduğundan NaOH miktarı (g)= VHCl x CHCl x 0,040 eşitliğinden bulunur.
Eğer NaOH’ın derişimini belirlemek istiyorsak ,erlenmayere konan NaOH’ın hamcı VNaOH ise CNaOH = (VHCl x CHCl)/VNaOH eşitliğinden hesaplanır.
Örnekler:
1- Bir NaOH numunesi içindeki NaOH’ın saflık derecesini bulabilmek amacıyla numuneden 0,120 g tartılıyor ve 50 mL su içinde çözülüyor. Bu çözelti 0,150 M HCl çözeltisi ile metil kırmızısı yanında titre ediliyor. Titrasyonda 19,20 mL HCl sarfedildiğine göre NaOH’ın saflık derecesini hesaplayınız.
Çözüm: NaOH miktarı (g) = VHCl x CHCl x 0,040
NaOH miktarı (g)= 19,20 x 0,150 x 0,040 = 0,1152 g NaOH bulunur. Bu NaOH başlangıçta 0,120 g tartıldığından saflık derecesi % olarak= (0,1152/0,120) x 100= % 96 olarak hesaplanır.
2- Bir Çamaşır sodası örneğinden 0,225 g tartılarak alınıyor ve 50 mL su içinde çözülüyor. Bu çözelti 0,112 M HCl çözeltisi ile metil oranj indikatörü yanında titre ediliyor. Titrasyonda 30,32 mL HCl harcandığına göre çamaşır sodasının saflığını hesaplayınız.
Tepkime: 2HCl + Na2CO3 → 2 NaCl + H2O + CO2
2 mol HCl 1mol çamaşır sodası ile tepkimeye girmiştir. Yani HCl ‘nin mmol sayısının yarısı kadar Na2CO3 ‘ün mmol sayısı vardır.
Na2CO3 miktarı (g)= (VHCl x CHCl)/2 x 106/1000 106 Na2CO3’ün mol kütlesidir Na2CO3 miktarı (g)= (30,32 x 0,112 /2) x 0,106 = 0,180 g
Bu durumda saflık = (0,180/0,225)x100= % 80.
