Titrasyon ve Uygulamaları

Titrasyon ve ph değişimi takibi nasıl yapılır? Mol sayısı ve nötralleşme, titrasyon ve indikatör kullanımı hakkında bilgi.

Titrasyon ve Uygulamaları

Çözeltilerin pH değerlerini belirlemek için farklı pH değerlerinde farklı renk alabilen boyar maddeler kullanılır. Bu tür maddelere indikatör (belirteç) adı verildiğini bir önceki bölümde ifade etmiştik. indikatörler genellikle organik bileşiklerdir.

Not Nötrleşme tepkimeleri sırasında çözeltinin pH değeri değişir. Bir asit çözeltisine, baz çözeltisi eklenirse pH değeri artar. Bir baz çözeltisine, asit çözeltisi eklenirse, pH değeri azalır.

1. Mol Sayısı ve Nötralleşme

Asitler ve bazlar suda az ya çok iyonlaşabilen maddelerdir. Bu nedenle çözündükleri miktar kadar suda $\displaystyle {{H}^{+}}$ veya $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu oluştururlar.

***Bir kuvvetli asidin oluşturduğu $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonu ile kuvvetli bazın oluşturduğu $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu nötrleşme olayında suyu (H20) oluşturur.

***Birbiri ile karıştırılan asit ve bazın içerdikleri $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonunun mol sayısı ile $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonunun mol sayısı eşit olduğunda hem asit hem de baz tükenir. Bu noktada indikatör renk değiştirdiğinden dönüm noktası adı verilir.

***Kuvvetli asit ve kuvvetli baz çözeltilerinin karıştırılması sonucunda dönüm noktasına ulaşıldığında pH değeri 7 olur.

Eşit mol sayısında $\displaystyle {{H}^{+}}$ ve $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu içeren kuvvetli asit ve bazlar karıştırıldığında yani dönüm noktasında bulunduklarında,

$\displaystyle {{n}_{{{H}^{+}}}}={{n}_{O{{H}^{-}}}}\Rightarrow pH=pOH=7$

Örneğin birer litresinde eşit mol sayısında bir değerli kuvvetli asit ve bir değerli kuvvetli baz içeren çözeltiler karıştırılırsa gerçekleşen nötralleşme tepkimesi sonucunda oluşan son çözelti nötrdür ve pH = 7 olur.

Kural

***Eğer kuvvetli asidin $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonu mol sayısı, kuvvetli bazın $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu mol sayısından fazlaysa, $\displaystyle O{{H}^{-}}$ ve $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonları arasında tam nötrleşme olmaz. Bir miktar $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonu artar. Böylece ortamda artan miktar kadar asitten gelen H+ iyonu bulunur. Bu durumda çözelti asidiktir ve pH < 7 dir. $\displaystyle {{n}_{{{H}^{+}}}}>{{n}_{O{{H}^{-}}}}\Rightarrow pH<7$ ***Eğer kuvvetli bazın $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu mol sayısı, kuvvetli asidin $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonu mol sayısından fazlaysa, $\displaystyle O{{H}^{-}}$ ve $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonları arasında tam nötrleşme olmaz. Bir miktar $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu artar. Böylece ortamda artan miktar kadar bazdan gelen $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu bulunur. Bu durumda çözelti baziktir ve pH > 7 dir.

$\displaystyle {{n}_{O{{H}^{-}}}}>{{n}_{{{H}^{+}}}}\Rightarrow pH>7$

***1 mol HCI asidi 1 mol $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonu ve 1 mol NaOH bazı 1 mol $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu içerir.

Buna göre 1 mol HCI ve 1 mol NaOH tepkimeye girerse nötralleşme tam olur.

$\displaystyle HC{{l}_{\left( suda \right)}}+NaO{{H}_{\left( suda \right)}}\to NaC{{l}_{\left( suda \right)}}+{{H}_{2}}{{O}_{\left( s \right)}}$

***1 mol $\displaystyle HN{{O}_{3}}$ asidi 1 mol $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonu ve 1 mol $\displaystyle Ba{{\left( OH \right)}_{2}}$ bazı 2 mol $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu içerir.

Buna göre nötralleşmenin tam olması için 2 mol $\displaystyle HN{{O}_{3}}$ asidi ile 1 mol $\displaystyle Ba{{\left( OH \right)}_{2}}$ bazı tepkimeye girmelidir.

$\displaystyle 2HN{{O}_{3}}_{\left( suda \right)}+Ba{{\left( OH \right)}_{2}}_{\left( suda \right)}\to Ba{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}_{\left( suda \right)}+2{{H}_{2}}{{O}_{\left( s \right)}}$

***1 mol $\displaystyle {{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ asidi 2 mol $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonu ve 1 mol KOH bazı 1 mol $\displaystyle O{{H}^{-}}$ iyonu içerir.

Buna göre nötralleşmenin tam olması için 1 mol $\displaystyle {{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ asidi ile 2 mol KOH bazı tepkimeye girmelidir.

$\displaystyle {{H}_{2}}S{{O}_{4}}_{\left( suda \right)}+2KO{{H}_{\left( suda \right)}}\to {{K}_{2}}S{{O}_{4}}_{\left( suda \right)}+2{{H}_{2}}{{O}_{\left( s \right)}}$

2. Titrasyon ve İndikatör Kullanımı

Kuvvetli asit ve bazların karıştırılmasında dönüm noktasına ulaşılıp ulaşılmadığı uygun indikatör kullanılarak belirlenebilir. Kuvvetli asitlerin dönüm noktasını belirlemek İçin pH = 7 nin hemen altında veya hemen üstünde renk değiştiren indikatörler kullanılabilir.

Örneğin, bromtimol mavisi pH < 6,0 değerlerinde sarı renkli, pH > 7,6 değerlerinde ise mavi renklidir. 6,0 < pH < 7,6 aralığında ise bromtimol mavisi geçiş rengi olan yeşil renklidir.

Bir asit ya da baz çözeltisinin dönüm noktasını belirlemek için uygun bir indikatör kullanılarak bir asit çözeltisine yavaş yavaş baz veya bir baz çözeltisine yavaş yavaş asit eklenmesi işlemine titrasyon denir. Titrasyon genellikle çözeltilerin derişimlerini belirlemek için yapılır. Derişimi bilinmeyen çözelti derişimi bilinen bir referans çözelti ile titre edilerek bilinmeyen derişim bulunur.

Örneğin

***pH değeri 1 olan HCI çözeltisine bromtimol mavisi atıldığında pH < 6,0 olduğundan renk sarı olur.

***Bu aside büret yardımıyla pH değeri 13 olan NaOH kuvvetli baz çözeltisinden yavaş yavaş eklendiğinde nötrleşme olacağından $\displaystyle {{H}^{+}}$ iyonu derişimi azalır ve pH yavaş yavaş yükselir. pH değeri 6,0 yı geçtiğinde çözelti rengi yeşil olur. NaOH eklenmeye devam edilir.

***Öyle bir an gelir ki bir damla NaOH çözeltisi eklendiğinde dönüm noktası (pH = 7) geçilir ve çözeltinin pH değeri 7,6 ya ulaşır ve geçer.

***Bu noktada indikatörün rengi maviye dönüşür.

***Bu anda NaOH eklenmesi bırakılır. Çünkü dönüm noktasına ulaşılmıştır.

Titrasyonlarda eklenen çözelti hacmi ile karışımın pH değerindeki değişimi gösteren grafikler çizilir. Bu tür grafiklere pH grafikleri adı verilir. Yukarıdaki HCI çözeltisinde bromtimol mavisi indikatörlüğünde NaOH çözeltisi eklenerek yapılan titrasyonun pH grafiği aşağıdaki gibidir.