Genel Analitik Kimya - Titrimetrik Yönetemler ( sunu ) ANAL İT İK KİMYA DERS NOTLARI Yrd.Doç.Dr. Hüseyin ÇEL İKKAN 7. BÖLÜM : T İTR İMETR İK YÖNTEMLERT İ TR İ METR İ K YÖNTEMLER Titrimetrik y ö ntemler , deri şimi bilinen bir çö zeltinin analit ile reaksiyona giren miktar n n ö l çü m ü ne dayanan nicel analiz i şlemleridir. Analit ile tamamen reaksiyona giren ve deri şimi bilinen bir çö zeltinin hacmi, b ü ret gibi bir ö l çü m aletiyle yap l yorsa volumetrik titrimetri ad n al r. Standart çö zelti (veya standart titrant), titrimetrik analizlerde kullan lan deri şimi bilinen çö zeltidir. Bir titrasyon , standart çö zeltinin bir b ü retten veya s v ak tmaya yarayan ba şka bir aletten, analit çö zeltisine, ikisi aras ndaki reaksiyonun tamamland ğ anla ş l ncaya kadar yava ş yava ş ilave edilmesiyle yap l r. Bazen, standart titrant n a ş r s n il â ve etmek ve sonra bu a ş r miktar ikinci bir standart titrant kullanarak geri titrasyon la tayin etmek gerekir. Analit ile ilk reaktifin reaksiyonun yava ş oldu ğ u durumlarda tercih edilen geri titrasyon i şlemi bazen de uygun indikat ö r olmad ğ durumlarda faydal d r. Tan ı mlarE ş de ğ erlik Noktas D ö n ü m Noktas Eklenen titrant n miktar , kimyasal olarak numunedeki analit miktar na e şde ğ er oldu ğ u anda, titrasyonun e şde ğ erlik noktas na ula ş lm ş olur. Eklenen titrant n miktar , kimyasal olarak numunedeki analit miktar na e şde ğ er oldu ğ u anda, titrasyonun e şde ğ erlik noktas na ula ş lm ş olur. Bir titrasyonun e şde ğ erlik noktas , deneysel olarak tayin edilemeyen teorik bir noktad r. Bu noktan n yerini, e şde ğ erlik şart ile ilgili bir fiziksel de ğ i şimi g ö zleyerek bulabiliriz. Bu de ğ i şime titrasyonun d ö n ü m noktas denir. E şde ğ erlik noktas ile d ö n ü m noktas aras ndaki hacim veya k ü tle fark na titrasyon hatas ad verilir. E şde ğ erlik noktas nda (veya yak n nda), g ö zlenebilir bir fiziksel de ğ i şim (d ö n ü m noktas ) meydana getirmek i ç in, analit çö zeltisine genellikle bir indikat ö r eklenir. Primer standart , volumetrik ve titrimetrik y ö ntemlerde referans madde olarak kullan lan ve safl ğ ç ok y ü ksek olan bir maddedir. Standart çö zeltiler , primer standart maddeler kullan larak haz rlanan, deri şimi tam ve hassas olarak bilinen ve uzun s ü re kararl olarak saklanabilen çö zeltilerdir. Primer standart olmayan bir maddeden, standart çö zelti haz rlanmak isteniyorsa, bu çö zelti haz rland ktan sonra primer standart bir maddeye g ö re mutlaka ayarlanmal d r. Bu şekilde haz rlanan çö zelti, ikincil standart çö zelti ad n al r. Ayarlama i şlemi de yine basit bir titrasyon i şlemidir ve çö zelti deri şiminin hassas (az d ö rt anlaml de ğ ere sahip) bi ç imde bulunmas n sa ğ lar. Tan ı mlarTitrimetride kullan lan standart çö zeltiler i ç in, genelde, ya molarite (C veya M) ya da normalite (N) kullan r z. Molarite, bir litre çö zeltideki reaktifin mol say s n verirken, normalite ayn hacim çö zeltideki reaktifin e şde ğ er say s n verir. VOLUMETR İ K HESAPLAMALARTitrasyon E ğ rilerinin Tipleri Titrimetrik y ö ntemlerde iki t ü rl ü titrasyon e ğ risi (bu nedenle de iki t ü rl ü d ö n ü m noktas ) ile kar ş la ş l r. Birincisinde, e ş de ğ erlik noktas n n civar nda ç ok dar b ö lgede (±0,1'den ±0,5 mL'ye kadar) bir sigmoidal e ğ ri g ö zlenir. Reaktifin p- fonksiyonunun reaktif hacmine g ö re grafi ğ e ge ç irildi ğ inde bu sigmoidal e ğ ri daha da belirginle ş ir ve bir S e ğ risine d ö ner. T İ TR İ METR İ K Y Ö NTEMLERDE T İ TRASYON E Ğ R İ LER İ Do ğ rusal - k s ml e ğ riler ad n alan ikinci tip e ğ riler i ç in d üş ey eksende, reaktifin deri şimiyle do ğ ru orant l olan cihazdan okunan ö l çü m de ğ erleri yer al r. D ö n ü m noktas , e şde ğ erlik noktas ndan uzakta olan bu do ğ rular n kesi şmeleriyle elde edilen noktad r. Sigmoidal e ğ rilerin olu ş umu, Çö kt ü rme Titrimetrisi Yandaki s ü tunda, 50,00 mL 0,1000 M g ü m üş nitrat çö zeltisinin 0,1000 M potasyum tiyosiyanat (titrant) ile titrasyonunda, g ü m üş iyonu deri şimi verilmi ştir. Çö kt ü rme reaksiyonu a şa ğ daki gibidir: Yandaki şekil, Ag + (analit) ve SCN - (titrant) n p fonksiyonuna kar ş l k, titrant hacminin grafi ğ e ge ç irimesiyle elde edilmi ş titrasyon e ğ risidir.N Ö TRALLE Ş ME T İ TRASYONLARI Asit-Baz Titrasyonlar İ ç in Çö zeltiler ve İ ndikat ö rler Titrasyon Çö zeltileri (Titrantlar) : N ö tralla şme reaksiyonlar nda kullan lan standart çö zeltiler, kuvvetli asitler veya kuvvetli bazlard r. Çü nk ü , bunlar n çö zeltileri zay f asit ve zay f baz çö zeltilerine g ö re analit ile tam olarak reaksiyona girer ve bu y ü zden, d ö n ü m noktalar daha keskindir. Asitlerin standart çö zeltileri, deri şik hidroklorik asit, perklorik asit veya s ü lf ü rik asitin seyretilmesi ile haz rlan r. Nitrik asit, y ü kseltgeme ö zelli ğ inden dolay , istenmeyen yan reaksiyonlara sebep oldu ğ undan pek kullan lmaz. Bazlar n standart çö zeltileri ise genellikle kat sodyum ve potasyum hidroksitten haz rlan r. Kuvvetli asitlerden hem de kuvvetli bazlardan haz rlanan titrasyon çö zeltileri, primer standart de ğ ildir . Bunun i ç in primer standart bir maddeye g ö re ayarlanmalar gerekir. Kuvvetli baz çö zeltilerinin ayarlanmas nda s k ç a kullan lan primer standartlar okzalik asit, potasyum hidrojen ftalat ve benzoik asit bile şikleridir. Kuvvetli asit çö zeltilerinin ayarlanmas nda en ç ok sodyum karbonat kullan l r. Bunun d ş nda, ayarl bir asit veya baz çö zeltisi titre edilerek de haz rlanan titrant çö zeltisi ayarlanabilir.Asit-Baz İ ndikat ö rleri : Sentetik ve do ğ al maddelerin bir ç o ğ u, bulunduklar çö zeltilerin pH's na ba ğ l olarak farkl renkler g ö sterirler. Bir asit/baz indikat ö r ü , iyonla şmam ş t ü r ü n ü n rengi konj ü ge asitinin veya konj ü ge baz n n renginden farkl olan zay f bir organik asit veya zay f bir organik bazd r. Bir asit tipi indikat ö r ü olan HIn'nin davran ş a şa ğ daki denge ile g ö sterilebilir : Baz tipi bir indikat ö r olan in maddesinin dengesi ise şö yledir : Bir asit tipi indikat ö r ü n iyonla şmas ile ilgili denge sabiti ifadesi a şa ğ daki gibi yaz labilir : Bu e şitlik hidronyum iyonu deri şimi i ç in d ü zenlenir :G ö r ü ld ü ğ ü gibi indikat ö r ü n asit formunun konj ü ge baz formuna oran , hidronyum iyonu deri şimi taraf ndan belirlenir. Bu da, çö zeltinin rengini kontrol eder. [HIn] / [In - ] oran 10’ dan b ü y ü k veya 0,1’ den k üçü k oldu ğ u zaman, insan g ö z ü In ve HIn kar ş m n i ç eren bir çö zeltideki renk farklar na ç ok duyarl de ğ ildir. Bu nedenle, bir indikat ö r ü n asit rengi veya baz renginin g ö zlenebilmesi i ç in a şa ğ daki oranlar ge ç erlidir: veya İ ndikat ö r ü n pH aral ğ n bulmak i ç in, yukar daki her iki e şitli ğ in eksi logaritmas al narak a şa ğ daki e şitlikler elde edilir: Fenolftalein i ç in renk de ğ i şimine yol a ç an yap sal de ğ i şim Do ğ ru İ ndikat ö r Tercihi Fenolftalein indikat ö r ü i ç in d ö n ü m noktas pH: 8,2 - 9,8 Metil k rm z s indikat ö r ü i ç in d ö n ü m noktas pH: 4,2- 6,2Alizarin sar s indikat ö r ü i ç in d ö n ü m noktas pH: 10,0 – 12,0 Krezol k rm z s indikat ö r ü i ç in d ö n ü m noktas pH: 1,0- 2,0 Yanl ş İ ndikat ö r Tercihi (Sistematik Hata)