የቲትሬሽን ስሌቶች፦ ከቡሬት መጠን እስከ የአናላይት መጠን

እያንዳንዱ የቲትሬሽን ስሌት የሚያስፈልጉት ሦስት ቁጥሮች

በቲትሬሽን ውስጥ የታወቀ ክምችት ያለው መፍትሔ (ቲትራንቱ) በመካከላቸው ያለው ምላሽ እስኪጠናቀቅ ድረስ ከቡሬት ወደሚለካው ንጥረ ነገር (አናላይቱ) ይጨመራል። እያንዳንዱ ስሌት ሦስት መረጃዎችን ይጠቀማል፦ የቲትራንቱን ክምችት፣ የተጨመረውን የቲትራንት መጠን፣ እንዲሁም ከተመጣጠነው እኩልታ የሚገኘውን የሞል ሬሾ።

መንገዱ ሁልጊዜ ተመሳሳይ ነው። የቲትራንቱን መጠን ወደ ሊትር ይቀይሩና የቲትራንቱን ሞሎች ለማግኘት በክምችቱ ያባዙ፣ n = c × V። ወደ አናላይቱ ሞሎች ለመቀየር የሞል ሬሾውን ይጠቀሙ። ከዚያ ጥያቄው ወደሚጠይቀው ይቀይሩ፦ ክምችት፣ ክብደት ወይም የናሙና መቶኛ።

የእኩልነት ነጥብ የተጨመረው ቲትራንት ከአናላይቱ ጋር በስቶይኪዮሜትሪ ሬሾው በትክክል የሚመጣጠንበት ነጥብ ነው። የመጨረሻ ነጥብ ደግሞ በእውነቱ የሚመለከቱት ነው፤ ለምሳሌ የአመልካች ቀለም መለወጥ። ጥሩ ዘዴ ሁለቱን ከሞላ ጎደል እንዲገጣጠሙ ያደርጋል፤ በመካከላቸው ያለው ትንሽ ልዩነትም የቲትሬሽን ስህተት ይባላል።

ሶዲየም ሃይድሮክሳይድን በፖታሲየም ሃይድሮጂን ፍታሌት ስታንዳርዳይዝ ማድረግ

ጠጣሩን በመመዘን ትክክለኛ የሶዲየም ሃይድሮክሳይድ መፍትሔ መሥራት አይችሉም። የNaOH ጥራጥሬዎች ከአየር ውሃና ካርቦን ዳይኦክሳይድ ይመጥጣሉ፤ ስለዚህ ክብደታቸው በሙሉ NaOH አይደለም። በምትኩ በግምት የተዘጋጀ መፍትሔ ስታንዳርዳይዝ ይደረጋል፦ በቀጥታ ለመመዘን በቂ ንጹህና የተረጋጋ ከሆነ ንጥረ ነገር፣ ማለትም ከዋና መደበኛ ንጥረ ነገር፣ አንጻር ቲትሬሽን ይደረግበታል።

ፖታሲየም ሃይድሮጂን ፍታሌት፣ KHC₈H₄O₄ (ብዙውን ጊዜ KHP ተብሎ የሚጠራ)፣ የተለመደ ምርጫ ነው። አንድ አሲዳማ ሃይድሮጂን ያለው፣ የተረጋጋና እርጥበት የማይስብ ጠጣር ነው፤ NIST የእሱን አንድ ደረጃ እንደ አሲዲሜትሪክ ዋና መደበኛ ንጥረ ነገር (SRM 84L) ያረጋግጣል። ትልቁ የሞላር ክብደቱም የተለመደ ናሙና ግማሽ ግራም ገደማ እንዲመዝን ያደርጋል፤ ስለዚህ አንጻራዊው የመመዘን ስህተት ትንሽ ነው።

የተሠራ ምሳሌ 1። 0.5106 g የKHP ናሙና የፌኖልፍታሊን የመጨረሻ ነጥብ ላይ ለመድረስ 24.68 mL የNaOH መፍትሔ ይፈልጋል። ምላሹ 1:1 ነው፦ KHC₈H₄O₄(aq) + NaOH(aq) → KNaC₈H₄O₄(aq) + H₂O(l)። የIUPAC መደበኛ የአቶም ክብደቶችን (K 39.098፣ C 12.011፣ H 1.008፣ O 15.999) በመጠቀም M(KHP) = 204.22 g/mol ነው። n(KHP) = 0.5106 g ÷ 204.22 g/mol = 2.500 × 10⁻³ mol፤ ይህም ከn(NaOH) ጋር እኩል ነው። c(NaOH) = 2.500 × 10⁻³ mol ÷ 0.02468 L = 0.1013 mol/L፤ ክብደቱም መጠኑም እያንዳንዳቸው አራት ጉልህ አሃዞች ስላሏቸው በአራት ጉልህ አሃዞች ይገለጻል።

ዳይፕሮቲክ አሲዶች የሞል ሬሾውን ይቀይራሉ

ሰልፈሪክ አሲድ በእያንዳንዱ ሞለኪውል ሁለት ፕሮቶኖችን ለሃይድሮክሳይድ ይሰጣል፦ H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)። ስለዚህ እያንዳንዱ ሞል አሲድ ሁለት ሞል ቤዝ ይፈጃል፤ የሞል ሬሾውም መምጣት ያለበት ከዚህ እኩልታ ነው እንጂ ቲትሬሽኖችን እንደ 1:1 የመውሰድ ልማድ አይደለም።

የተሠራ ምሳሌ 2። 25.00 mL የሰልፈሪክ አሲድ ናሙና ከምሳሌ 1 በተገኘው 0.1013 mol/L NaOH ቲትሬሽን ይደረግበታል፤ የመጨረሻ ነጥቡም በ18.45 mL ላይ ይደርሳል። n(NaOH) = 0.1013 mol/L × 0.01845 L = 1.869 × 10⁻³ mol። n(H₂SO₄) = 1.869 × 10⁻³ mol ÷ 2 = 9.345 × 10⁻⁴ mol። c(H₂SO₄) = 9.345 × 10⁻⁴ mol ÷ 0.02500 L = 0.03738 mol/L። በስህተት 1:1 ሬሾ መጠቀም 0.07476 mol/L ይሰጥ ነበር፤ ይህም ከእውነተኛው እሴት በትክክል እጥፍ ነው።

ደካማ ፖሊፕሮቲክ አሲዶች የበለጠ ጥንቃቄ ይፈልጋሉ። በፎስፎሪክ አሲድ ውስጥ ፕሮቶኖቹ በግልጽ በተለያዩ እርከኖች ይለቀቃሉ፤ ስለዚህ ሬሾው አመልካችዎ የትኛውን የእኩልነት ነጥብ እንደሚለይ ይወሰናል። የሞል ሬሾውን ከመምረጥዎ በፊት ያንን የመጨረሻ ነጥብ ይግለጹ።

የሪዶክስ ቲትሬሽኖች፦ ፐርማንጋኔትና ብረት(II)

ቲትሬሽኖች በአሲዶችና በቤዞች ብቻ የተወሰኑ አይደሉም። በአሲዳማ መፍትሔ ውስጥ ፐርማንጋኔት ብረት(II)ን ኦክሳይድ ያደርጋል፦ MnO₄⁻(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H₂O(l)። ማንጋኒዝ አምስት ኤሌክትሮኖችን በማግኘት ከ+7 ወደ +2 ይሄዳል፤ እያንዳንዱ ብረት ደግሞ አንድ ኤሌክትሮን ያጣል፤ ስለዚህ አንድ የፐርማንጋኔት አዮን ከአምስት የብረት(II) አዮኖች ጋር ምላሽ ይሰጣል።

ፐርማንጋኔት የራሱ አመልካች ሆኖ ያገለግላል። የMnO₄⁻ አዮን ደማቅ ወይን ጠጅ ሲሆን Mn²⁺ ደግሞ ቀለም አልባ ለማለት ይቻላል፤ ስለዚህ የመጀመሪያው ትርፍ ጠብታ ብልቃጡን ዘላቂ ፈዛዛ ሮዝ ያደርገዋል። ፖታሲየም ፐርማንጋኔት ዋና መደበኛ ንጥረ ነገር አይደለም፤ መፍትሔዎቹም ቀስ በቀስ ይበሰብሳሉ፤ ስለዚህ ከአገልግሎት በፊት ትክክለኛ ክምችታቸው በስታንዳርዳይዜሽን ይወሰናል፤ በተለምዶ በሶዲየም ኦክሳሌት አንጻር።

የተሠራ ምሳሌ 3። 1.2084 g የብረት ማዕድን ናሙና ይሟሟል፤ በውስጡ ያለው ብረት በሙሉም ወደ Fe²⁺ ይቀነሳል። ቲትሬሽኑ 26.34 mL 0.02150 mol/L KMnO₄ ይፈልጋል። n(MnO₄⁻) = 0.02150 mol/L × 0.02634 L = 5.663 × 10⁻⁴ mol። n(Fe²⁺) = 5 × 5.663 × 10⁻⁴ mol = 2.832 × 10⁻³ mol። Fe 55.845 g/mol በመጠቀም የብረቱ ክብደት 0.1581 g ነው፤ ማዕድኑም 0.1581 g ÷ 1.2084 g × 100 = 13.09 በመቶ ብረት በክብደት ይይዛል።

ቀስ ብለው ምላሽ ለሚሰጡ ጠጣሮች የኋላ ቲትሬሽን

አንዳንድ ናሙናዎች ለቀጥታ ቲትሬሽን በበቂ ፍጥነት አይሟሙም ወይም ምላሽ አይሰጡም። በፀረ-አሲድ ክኒን ውስጥ ያለው ካልሲየም ካርቦኔት ምሳሌ ነው፦ ከአሲድ ጋር ምላሽ ይሰጣል፤ ነገር ግን ጠጣር ነው፤ ምላሹም ካርቦን ዳይኦክሳይድ ይለቃል፤ ይህም የጠራ የመጨረሻ ነጥብ ለማየት አስቸጋሪ ያደርገዋል። በኋላ ቲትሬሽን ውስጥ የአንድን ሬጀንት የተለካ ትርፍ ይጨምራሉ፣ ምላሹ እንዲጠናቀቅ ይተዋሉ፣ ከዚያም የተረፈውን ሁሉ በቲትሬሽን ይለካሉ።

የተሠራ ምሳሌ 4። 0.5000 g የተፈጨ የፀረ-አሲድ ክኒን ክፍል በ50.00 mL 0.2000 mol/L HCl ይታከማል፤ ይህም በውስጡ ካለው CaCO₃ ሁሉ ጋር ምላሽ ለመስጠት ከበቂ በላይ ነው፦ CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)። CO₂ን ለማስወጣት መፍትሔው ከተፈላ በኋላ የተረፈው አሲድ 21.38 mL 0.1000 mol/L NaOH ይፈልጋል። የተጨመረው HCl፦ 0.2000 × 0.05000 = 1.000 × 10⁻² mol። የተረፈው HCl፣ ጥቅም ላይ ከዋለው NaOH ጋር እኩል የሆነው፦ 0.1000 × 0.02138 = 2.138 × 10⁻³ mol። ክኒኑ የፈጀው HCl፦ 1.000 × 10⁻² − 2.138 × 10⁻³ = 7.862 × 10⁻³ mol።

ካርቦኔቱ ከአሲድ ጋር በ1:2 ምላሽ ይሰጣል፤ ስለዚህ n(CaCO₃) = 7.862 × 10⁻³ ÷ 2 = 3.931 × 10⁻³ mol። M(CaCO₃) = 100.09 g/mol ሲሆን ክብደቱ 0.3935 g ነው (ከማጠጋጋት በፊት 0.39345 g)፤ ይህም ከ0.5000 g ክፍሉ 78.69 በመቶ ነው። የመቀነስ ስሌቱ በብዛት የሚዘለለው እርከን ነው። ያለ እሱ ክኒኑ የተጠቀመበትን አሲድ ሳይሆን በብልቃጡ ውስጥ የቀረውን አሲድ ያሰሉ ነበር።

የአመልካች ምርጫና የቡሬት አጠቃቀም ዘዴ

አመልካች ቀለሙን የሚቀይረው በግምት pKa ± 1 በሆነ ክልል ውስጥ ነው፤ ስለዚህ ክልሉ በቲትሬሽን ኩርባው ቁልቁለታማ ክፍል ላይ የሚወድቅ አመልካች ይምረጡ። ወደ 0.1 mol/L በሚሆን ክምችት ለጠንካራ አሲድና ለጠንካራ ቤዝ ቲትሬሽን የእኩልነት ነጥቡ pH 7.00 ላይ ነው፤ pH ደግሞ በአንድ ወይም በሁለት ጠብታ ውስጥ በበርካታ አሃዶች ይዘላል፤ ስለዚህ ብዙ የተለመዱ አመልካቾች የጠራ የመጨረሻ ነጥብ ይሰጣሉ፤ ፌኖልፍታሊንም ከእነዚህ አንዱ ነው። ለደካማ አሲድና ለጠንካራ ቤዝ ቲትሬሽን የእኩልነት ነጥቡ ቤዛማ ነው፦ OpenStax በ0.100 mol/L NaOH ቲትሬሽን ለተደረገለት 0.100 mol/L አሴቲክ አሲድ pH 8.72 ያሰላል። ከpH 8.3 ገደማ በላይ ሮዝ የሚሆነው ፌኖልፍታሊን ለዚያ ሁኔታ ተስማሚ ነው። ሜቲል ኦሬንጅ (በOpenStax Ka = 4.0 × 10⁻⁴፣ ስለዚህ pKa ≈ 3.4) ቀለሙን እጅግ ቀድሞ ይቀይር ነበር።

50 mL ቡሬት እስከ 0.01 mL ድረስ ይነበባል፤ ከቡሬቱ የሚለቀቀው እያንዳንዱ መጠንም የሁለት ንባቦች ልዩነት ነው። ወደ ±0.02 mL የሚሆን እርግጠኛ አለመሆን ከ25 mL የተለቀቀ መጠን 0.08 በመቶ ሲሆን ከ5 mL የተለቀቀ መጠን ግን 0.4 በመቶ ነው። ዘዴዎች የቲትራንቱ መጠን በቡሬቱ ክልል መሃል ላይ እንዲወድቅ ተደርገው የሚነደፉት ለዚህ ነው።

• ቡሬቱን ከመሙላትዎ በፊት በጥቂት ሚሊሊትሮች ቲትራንት ያለቅልቁት፤ ይህም የቀረ ውሃ ቲትራንቱን እንዳያቀጥነው ነው።
• ከመጀመሪያው ንባብ በፊት ከጫፉ ያለውን የአየር አረፋ ያስወግዱ።
• የሜኒስከሱን ታች በዓይን ደረጃ ያንብቡ፤ ልዩነቱን ብቻ ሳይሆን ሁለቱንም ንባቦች ይመዝግቡ።
• መጀመሪያ ግምታዊ ቲትሬሽን ያካሂዱ፤ ከዚያ ሁለት ጥንቃቄ የተሞላባቸው ቲትሬሽኖች በቅርበት እስኪስማሙ ድረስ ይድገሙ።

የቲትሬሽን ሒሳብ ስህተቶችና ፍተሻዎቻቸው

አብዛኞቹ የተሳሳቱ መልሶች የሚመጡት ከሞል ሬሾው ወይም ከአሃዶቹ ነው እንጂ ከኬሚስትሪው አይደለም። ከማስላትዎ በፊት የተመጣጠነውን እኩልታ ይጻፉና የቲትራንቱንና የአናላይቱን ብዜት ቁጥሮች በክብ ያስምሩ።

• ለቲትሬሽን C₁V₁ = C₂V₂ን መጠቀም። ያ አቋራጭ ለማቅጠን የሚያገለግል ሲሆን 1:1 ሬሾን ይገምታል፤ ይህም ለH₂SO₄፣ ለBa(OH)₂ እና ለMnO₄⁻/Fe²⁺ አይሠራም።
• ክምችቶች በmol/L ሲሆኑ መጠኖችን በሚሊሊትር መተው። ወደ ሊትር ይለውጡ፤ ወይም ሚሊሞሎችን በወጥነት ይጠቀሙ።
• በኋላ ቲትሬሽን ውስጥ የመቀነስ ስሌቱን መርሳት።
• የተሳሳተ ንጥረ ነገር የቀመር ክብደት መጠቀም፤ ለምሳሌ በስታንዳርዳይዜሽን ውስጥ በKHP ፈንታ የNaOHን።
• ቡሬቱና የመመዘኛ መሣሪያው ከሚደግፉት በላይ ጉልህ አሃዞችን መግለጽ። ለጥንቃቄ የተሞላ የመጠን መለኪያ ሥራ አራት የተለመደ ነው።
• በእያንዳንዱ የእኩልነት ነጥብ ላይ መፍትሔው ገለልተኛ ነው ብሎ መገመት። ይህ የሚሠራው ለጠንካራ አሲድ ከጠንካራ ቤዝ ጋር ብቻ ነው።