Titrimetrik Analiz PDF

Titrimetrik Analiz Titrimetrik Analiz Derişimi bilinen bir çözeltinin analit ile reaksiyona giren miktarının ölçümüne dayanan kantitatif analiz yöntemleridir. Volumetrik analizlerde aranan maddenin belli bir miktarı veya belli bir hacimdeki çözeltisi, derişimi belli başka bir çözeltinin...

Titrimetrik Analiz Titrimetrik Analiz Derişimi bilinen bir çözeltinin analit ile reaksiyona giren miktarının ölçümüne dayanan kantitatif analiz yöntemleridir. Volumetrik analizlerde aranan maddenin belli bir miktarı veya belli bir hacimdeki çözeltisi, derişimi belli başka bir çözeltinin (ayıracın) aranan maddeye eşdeğer madde içeren hacmi ile tepkimeye sokulur. Standart çözelti reaksiyon tamamlanıncaya dek ortama yavaş yavaş eklenir. Tepkimenin tam bitim noktasının belirlenebilmesi için, indikatör adı verilen ve bu noktada renk değiştiren veya ortamdaki iyon derişimini gösteren belirteçler kullanılır. Titrimetrik Analiz Yöntemleri Volumetrik Titrimetri: Standart reaktifin hacminin ölçülmesi temeline dayanan bir titrimetrik yöntemdir. İndirgenme-Yükseltgenme reaksiyonları Asit Baz reaksiyonları Kompleks oluşum reaksiyonları Çöktürme titrasyonları Gravimetrik Titrimetri: Standart reaktifin kütlesinin ölçülmesine dayanan titrimetrik yöntemdir. Kulometrik Titrimetri: Analit ile bir reaksiyonun tamamlanması için gerekli kulon cinsinden yük miktarının ölçüldüğü titrimetrik yöntemdir. Volumetrik Analiz Şartları Volumetrik analizin gravimetrik analizlere göre birçok üstünlükleri vardır. Bunların en önemlisi, ayıraç ve örnek analize hazırlandıktan sonra analizin çok kısa sürede tamamlanabilmesidir. Bir kimyasal olaydan volumetride yararlanabilmek için, o kimyasal olayın bazı koşulları sağlaması gerekir. Bunlar: Tepkime stokiyometrik olmalıdır. Tepkime hızlı olmalıdır. Tepkime tam olmalıdır. Uygun bir indikatör bulunabilmelidir. Teknik Terimler Doğrudan Titrasyon: Geri Titrasyon: Ayıracın fazlası, aranan maddenin veya başka bir maddenin derişimi belli çözeltisi ile titre edilir. Bu işleme geri titrasyon denir. Bu durumda ayıracın eklenen miktarından, geri titre edilen miktarı çıkarılarak işlem yapmak gerekir. Teknik Terimler Standart çözelti: Titrimetrik analizde kullanılan derişimi bilinen çözeltidir. Titrasyon: Bir analit çözeltisine standart reaktifin reaksiyon tamamlanıncaya kadar eklendiği işleme verilen addır. İndikatör: Titrasyon sırasında çözeltideki bir türün derişimine bağlı olarak eşdeğerlik noktası civarında renk değiştiren maddedir. Titrasyonun tamamlandığını belirlemek için kullanılır. Eşdeğerlik noktası: Eklenen reaktif miktarının analit derişimine kimyasal olarak eşit olduğu noktadır. Dönüm noktası: Kimyasal eşdeğerlik noktasında fiziksel bir değişimin gözlendiği noktadır. Titrasyon hatası: Et = Veş – Vdön Veş: Titrasyonun eşdeğerlik noktasına ulaşmak için eklenmesi gereken standart çözeltinin teorik hacmi. Vdön: Dönme noktasına kadar eklenen standart çözelti hacmi.  Standart çözeltiler: Derişimi bir defa belirlendikten sonra uzun süre değişmeden kalabilmeli, Analit ile reaksiyonu hızlı olmalı, Analit ile seçici olarak reaksiyona girmeli, reaksiyon basit kimyasal denklemle gösterilebilmeli, Analit ile tamamen reaksiyona girmeli ve iyi bir dönüm noktası olmalı.  Birincil standart: Bir titrimetrik analizde referans olabilecek çok yüksek saflıkta bir bileşiktir. Çok saf olmalı Kararlı olmalı Hidrat suyu olmamalı Pahalı olmamalı Yüksek bir eşdeğer ağırlığı olmalı İkincil standart: Saflık derecesi bir kimyasal analizle belirlenmiş olan titrimetrik analizde referans madde olarak kullanılabilecek bir bileşiktir.  İndikatörler: İndikatörler karmaşık yapıda boyar maddelerdir. Bir asit baz indikatörünün 1 proton kaybetmesi ya da kazanması sonucu elektronik yapısında bir çevrilme olur ve bunun sonucu ışık absorpsiyon özelliği dolayısıyla rengi değişir. Bütün reaksiyonlar iyoniktir ve yalnızca proton ile elektron kaymaları olur. HIn + H2O ↔ In- + H3O+ Asit rengi Baz rengi In + H2O ↔ InH+ + OH- Baz rengi Asit rengi İndikatör eşdeğerlik noktası pH sı civarında renk değiştirmelidir.  İndikatörler: Hesaplamalar Örnek: Antiasit ilaç tabletlerinin ana bileşeni CaCO 3’tır. 0,542 g olarak tartılan bir tablet HCl ile titre edildiğinde, reaksiyonun tamamlanması için 38,5 mL 0,200 M HCl harcandığına göre tablet içindeki CaCO3 yüzdesi nedir? (Ca:40 g/mol, C:12 g/mol, O:16 g/mol) CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2CO3 Cevap: % 71 Örnek: 0,9862 g sirke örneği 0.1200 M NaOH’in 26,28 mL’si ile titre edilmiştir. Sirkedeki asetik asit yüzdesi nedir? (CH3COOH: 60 g/mol) Cevap: % 19,16  Örnek: 0,2879 g sodyum okzalatı (Na2C2O4) asidik çözeltide aşağıdaki redoks tepkimesine göre titre etmek için 25,12 mL KMnO4 çözeltisi harcandığına göre KMnO4’ın molaritesi nedir? (Na: 23 g/mol. C:12 g/mol, O:16 g/mol) C2O42- + MnO4- + H+ → Mn2+ + CO2 + H2O Cevap: 0,034 M Örnek: 50,0 mL 0,0648 M NaH2PO4 çözeltisi 0,0864 M NaOH çözeltisinin kaç mL’si ile titre edilebilir? Cevap: 37 mL Örnek: 0,860 gramlık bir örnekteki azot Kjeldahl yöntemi ile tayin edilmiş ve işlem sonunda 0,111 M HCl’den 36,6 mL gerektiği görülmüştür. Buna göre örnekteki amonyak yüzdesi nedir? (N: 14 g/mol) Cevap: % 6,62 N, % 8,03 NH3  Örnek: 22,5 mL sirke örneği 100 ml’ye seyreltilmiş ve 45,0 mL 0,1026 M NaOH ile titre edilmiştir. Buna göre sirkedeki asetik asit miktarı g/L cinsinden nedir? (CH3COOH: 60 g/mol) Cevap: 12,3 g/L Örnek: Katı KOH örneğinin 0,2080 gramını titre etmek için 0,1125 M HCl çözeltisinden 32,75 mL kullanılmıştır. Örnekteki KOH yüzdesi nedir? (K: 39 g/mol, O:16 g/mol, H: 1 g/mol, Cl:35,5 g/mol) Cevap: % 99,04  Örnek: 0,39 g badem örneğindeki azot önce amonyuma sonra amonyağa dönüştürülmektedir. Sonra üzerine aşırı (0,1 M 20 mL) HCl ekleniyor. HCl’in aşırısı 0,1 M 9,3 mL NaOH ile geri titre edilmektedir. Bademdeki protein yüzdesi (w/w) nedir? (N: 14 g/mol) (6,3 g proteinde 1 g N) Cevap: %24,2 Örnek: 25,0 mL NaOH çözeltisi 24,7 mL 0.097 M sülfürik asit ile nötrleştirilmektedir. 25,0 mL amonyum sülfat çözeltisine 50,0 mL NaOH eklenip kaynatıldıktan sonra bazın fazlasını nötrleştirmek için asitten 30,5 mL gerekmiştir. Buna göre amonyum sülfatın derişimi g/litre olarak nedir? ((NH4)2SO4: 132 g/mol) Cevap. 9,716 g/L Nötralleşme Titrasyonları Bir asit ve bazın reaksiyona girerek su ve tuz oluşturmasına nötralleşme reaksiyonu denir. Nötralleşme reaksiyonlarında kullanılan standart çözeltiler kuvvetli asit veya kuvvetli bazlardır. Standart çözeltiler HCl, H2SO4, HClO4, NaOH, KOH ve Ba(OH)2 den hazırlanabilir. Dönüm noktası asit-baz indikatörü ile belirlenebilir. Bu indikatörler ortamın proton iyonu derişimine göre renk alan zayıf organik asitlerdir. Bir maddenin asit baz indikatörü olarak kullanılabilmesi için dar bir pH aralığında renk değiştirmesi ve kolayca fark edilebilecek asidik ve bazik bölgede faklı renklere sahip olması gerekir. Titrasyon Eğrileri Kuvvetli Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonları Titrasyon Eğrileri Derişim etkisi İndikatör seçimi Titrasyon Eğrileri Kuvvetli Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonu Zayıf Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonları Titrasyon Eğrileri Zayıf Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonları İndikatör seçimi ve reaksiyon tamlığının etkisi Reaksiyon tamlığının etkisi Kuvvetli Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonlarında Hesaplamalar Başlangıç Eşdeğerlik Noktası Öncesi Eşdeğerlik Noktası Eşdeğerlik Noktası Sonrası Kuvvetli Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonlarında Hesaplamalar Örnek: 50,0 mL 0,05 M HCl çözeltisi 0,1 M NaOH ile titre edilmektedir. 0 mL baz ilavesi, 10 mL baz ilavesi, 20 mL baz ilavesi, 25 mL baz ilavesi 30 mL baz ilavesi ve 40 mL baz ilavesi durumlarında ortamın pH’ını hesaplayınız ve titrasyon eğrisini çiziniz.  Örnek: 30 mL 0,1 M NaOH’in 0,1 M HCl ile titrasyonunu inceleyiniz. Titrasyon eğrisini çiziniz. Başlangıç pH=13 10 mL sonra pH=12,7 20 mL için pH=12.30 29,0 mL için pH=12.23 30 mL için, ortam nötral olduğundan pH=7 31 mL için pH=2,78 Örnek: 0,2 M 25 mL HCl’in 0,2 M 15 mL Ca(OH)2 ile titrasyonunda pH nedir? Cevap: 12,4 Zayıf Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonlarında Hesaplamalar Zayıf Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonları 4 durum söz konusudur. 0 ml baz ilavesi pH zayıf asidin Ka değerinden normal olarak hesaplanır Eşdeğerlik noktası öncesi pH oluşan tampon çözeltiye göre hesaplanır Eşdeğerlik noktasında pH Hidroliz olayına göre hesaplanır Eşdeğerlik noktası sonrası pH artan baz derişiminden hesaplanır Zayıf Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonlarında Hesaplamalar Örnek: 50 mL 0,1 M asetik asit 0,1 M NaOH ile titre ediliyor. Aşağıdaki durumlarda çözeltinin pH’ ını hesaplayınız ve titrasyon eğrisini çiziniz. Asetik asit için Ka=1,8.10-5 0 mL baz ilavesi, 10 mL baz ilavesi 45 mL baz ilavesi 50 mL baz ilavesi 55 mL baz ilavesi Çöktürme Titrasyonları Az çözünen iyonik bileşiklerin oluştuğu reaksiyonlara dayanan volumetrik analiz türüdür. Çöktürücü olarak AgNO3’ın kullanıldığı titrimetrik metotlara Arjentometrik metotlar denir. Titrasyon Eğrileri Tek bir anyon için, titrasyon eğrisi hesabında oluşan çökeleğin çözünürlük çarpımı kullanılır Eşdeğerlik noktası öncesi: Eklenen Ag+, anyon ile çökelek oluşturur, anyon ortamda fazladır ve Ag+ konsantrasyonu artan anyon miktarı üzerinden çökeleğin çözünürlük çarpımı kullanarak hesaplanır. Eşdeğerlik noktasında: Ag+ ve anyon iyonları birbirleri ile tam olarak reaksiyona girdiğinden her ikisinin konsantrasyonu çözünürlük çarpımından hesaplanır. Eşdeğerlik noktası sonrası: Ortamda Ag+ iyonları fazladır, ve artan Ag+ iyonu konsantrasyonu hesaplanır. Titrasyon Eğrileri Anyon karışımları için titrasyon eğrileri Farklı anyonların gümüş bileşiklerinin çözünürlükleri farklıdır, dolayısıyla önce bir anyon çökerken diğeri çözeltide kalır, ikinci anyonun çökelmeye başladığı anda Ag+ konsantrasyonunda ani bir değişim görülür ve bu birinci dönüm noktasıdır, daha sonra diğer anyon çökmeye başlar ve çökme tamamlandığında Ag+ konsantrasyonunda ki ani değişimle 2. dönüm noktası belirlenir. Hesaplamalar Örnek: 50 mL 0,005 M NaBr’ün 0,01 M AgNO3 ile titrasyonunda, 0,0 mL, 5,0 mL, 25,0 mL ve 25,1 mL AgNO3 ilavelerinde ortamdaki Ag+ ve Br- konsantrasyonlarını hesaplayınız ve titrasyon eğrisini çiziniz. AgBr için Kçç= 5,2.10-13 Arjentometri Titrasyonlarda Dönüm Noktaları Potansiyometrik: Gümüş elektrot ve referans elektrotla çözeltide değişen potansiyelin ölçülmesiyle dönüm noktası tayin edilir. Amperometrik: Çözeltiye daldırılmış bir çift gümüş elektrot arasında oluşan akım ölçülmesine karşı eklenen reaktif hacmi grafiğinden dönüm noktası belirlenir. Kimyasal: Uygun indikatörler kullanarak dönüm noktası belirlenir. Üç türlüdür: Mohr metodu: İndikatör olarak CrO 2- kullanılır, örneğin klorür ve kromat varlığında AgCl önce çöker ve çökme 4 tamamlandıktan sonra eklenen Ag+ iyonu CrO42- ile kırmızı renkli AgCrO4 çökeleğini oluşturur. Fajans metodu (adsorpsiyon indikatörü kullanımı): Dönüm noktasında floresein gibi renkli bir indikatör çökelek yüzeyine adsorbe olarak çökeleği renklendirir. Volhard Metodu: Çözeltiye eklenen aşırı Ag+ iyonlarının Fe3+ varlığında SCN- ile geri tirasyonu yapılır ve analit için harcanan Ag+ konsantrasyonu bulunduktan sonra analit konsantrasyonu hesaplanır. Geri titrasyonunda Ag + ile SCN- AgSCN olarak çöker çökme bittikten sonra Fe3+ ile SCN- iyonları koyu kırmızı renkli FeSCN2+ kompleksi oluşur. Kullanılacak Fe3+ konsantrasyonu AgSCN için Kçç ve FeSCN kompleks oluşum sabiti kullanılarak hesaplanabilir  Örnek: Saf olmayan SrCl2 numunesinden 0,500 g alınıp biraz suda çözüldükten sonra, 50 mL 0,21 M AgNO3 ekleniyor ve çöken AgCl süzülüyor. Süzüntüde Volhard metodu ile titrasyonda 25,5 mL 0,28 M KSCN harcandığına göre örnekteki SrCl2 yüzdesi nedir? (SrCl2:159 g/mol) Cevap: % 53,4 Kompleks Oluşumu Titrasyonları Analiz edilecek madde ile titre edici arasındaki reaksiyon kompleks oluşumuna dayanır. Bu özellikten yararlanarak birçok metal katyonları ayarlı EDTA çözeltisi ile tayin edilebilir. Kompleks: Bir kovalent bağ oluşumunda bağ yapımında kullanılan elektronlar, sadece bir tür tarafından sağlanıyorsa bu bağa koordinasyon bağı oluşan bileşiğe de kompleks denir. Ligant: Metal iyonu ile kompleks oluşturmak için bağa elektron veren tür. Şelat: Bir metalin bir ligantla bağlanarak oluşturduğu halkalı kompleks tir Bağlanma Sayısı: Metal ile ligant arasındaki bağ sayına koordinasyon sayısı yada diş denir. EDTA: Etilendiamain tetraasetikasit vaya etilendinitrilo tetraasetik asit olarak adlandırılır. EDTA nın 4 iyonlaşma sabiti vardır: K1= 1,02.10-2 K2= 2,14.10-3 K3= 6,92.10-7 K4= 5,50.10-11 https://www.youtube.com/watch?v=xnUBhEwaD9E https://slideplayer.biz.tr/slide/10359516/ Redoks Titrasyonları Bu tür analizlerde yükseltgenme veya indirgenme söz konusudur. Birden fazla yükseltgenme basamağı bulunan elementler ayarlı bir yükseltgen veya indirgen ile titre edilerek analiz edilebilirler. Demirin permanganatla tayini bu tür bir volumetrik analizdir. https://youtu.be/ziN1Qc0zecY