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

การไทเทรตกรด-เบส

 

การใช้ปิเปตต์

 

การใช้บิวเรตต์

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

 

การคำนวณเกี่ยวกับการไทเทรตกรด - เบส

การคำนวณเกี่ยวกับการไทเทรต จะเกี่ยวข้องกับการคำนวณต่อไปนี้

1. การคำนวณความเข้มข้นของกรดหรือเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากันพอดี

ปริมาณของกรดหรือเบสจะคำนวณได้จากปริมาณสัมพันธ์ในสมการของปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบส

m กรด + n เบส p เกลือ + q น้ำ

 

จากปฏิกิริยาอัตราส่วนระหว่างกรดและเบสเป็นดังนี้

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