دستگاه تیتراتور آزمایشگاهی چیست؟ – انواع، کاربرد و قیمت
امروزه برای انجام عمل تیتراسیون که تعیین غلظت مجهول یک نمونه محلول از طریق غلظت مشخص یک محلول دیگر انجام می شود، از دستگاه تیتراتور آزمایشگاهی استفاده می شود. این دستگاه عمل تیتراسیون را با دقت بسیار بالا و به صورت خودکار انجام می دهد. دستگاه تیتراتور که دارای انواع مختلفی می باشد، فرآیندهای گوناگون تیتراسیون اسیدی – بازی، پتانسیومتری و کمپلکسومتری را می تواند انجام دهد. مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک زیر می تواند اطلاعاتی درباره دستگاه تیتراتور آزمایشگاهی و انواع آن را ارائه دهد.
فهرست مطالب :
۱- تیتراسیون چیست؟
۲- دستگاه تیتراتور آزمایشگاهی چیست؟
۳- انواع دستگاه های تیتراتور آزمایشگاهی
۱-۳- تیتراتور تک حالته
۱-۱-۳- تیتراتور کارل فیشر (Karl Fischer)
۲-۱-۳- تیتراتور پتانسیل سنجی (پتانسیومتری)
۳-۱-۳- تیتراتور اسید – باز
۲-۳- تیتراتور چند حالته
۴- انواع تیتراسیون
۵- کمپانی های تولیدی و قیمت خرید و فروش تیتراتورها
۶- کاربرد دستگاه تیتراتور آزمایشگاهی
۱- تیتراسیون چیست؟
یک روش ساده و بسیار معمول آزمایشگاهی که برای تعیین غلظت یک محلول ناشناخته از یک محلول، با غلظت مشخص استفاده می کنند، تیتراسیون نامیده می شود. در این روش یک محلول با غلظت مشخص به عنوان تیتراتور یا تیترانت برای تعیین غلظت یک آنالیت، استفاده می شود. برای تعیین زمان انجام پایان واکنش و تعیین نقطه اکی والان نیز یک معرف یا شناساگر به کار گرفته می شود. روش انجام به این ترتیب است که حجم مشخصی از یک آنالیت با غلظت مجهول به اضافه چند قطره شناساگر، داخل ارلن ریخته، با محلول استاندارد (با غلظت و نرمالیته مشخص) ی که داخل بورت ریخته شده است، عمل تیتر کردن انجام می شود. تغییر رنگ شناساگر، تعیین کننده نقطه پایانی تیتراسیون می باشد.
درنهایت حجم های مشخص آنالیت و تیتراتور و نرمالیته یا مولاریته مشخص تیتراتور با جایگذاری در فرمول زیر، غلظت یا نرمالیته مجهول آنالیت را به دست می آورد.
N۱ V۱ = N۲ V۲
۲- دستگاه تیتراتور آزمایشگاهی چیست؟
دستگاه تیتراتور آزمایشگاهی وسیله ای است که به طور خودکار می تواند غلظت مجهول یک محلول را با استفاده از غلظت مشخص یک محلول دیگر تعیین کند. این دستگاه دارای انواعی از شکل ساده گرفته تا انواع پیچیده ای می باشد که می توانند به طور همزمان چند تیتراسیون را با هم انجام دهد. تیتراسیون در این دستگاه ها با دقت و ظرافت بسیار بالایی انجام می شود. انجام تیتراسیون ها در این دستگاه ها به صورت های حجم ثابت (MET)، پتانسیل ثابت (DET) و تنظیم پتانسیل (SET) انجام می شود. در این دستگاه ها نقطه پایانی تیتراسیون، تغییر پتانسیل سنجی از قطب الکتریکی می باشد برخلاف تیتراسیون دستی که تغییر رنگ شناساگر نشان دهنده نقطه پایانی تیتراسیون می باشد.
۳- انواع دستگاه های تیتراتور آزمایشگاهی :
۱-۳- تیتراتور تک حالته :
یکی از انواع تیتراتورها تک حالته می باشد که در آزمایشگاه، برای مواردی که باید چندین بار آنالیز آن انجام شود، استفاده می شود. در زیر به بیان انواع تیتراتورهای تک حالته می پردازیم.
۱-۱-۳- تیتراتور کارل فیشر (Karl Fischer) :
برای تعیین مقدار بسیار کم آب در نمونه (مایعات، جامدات، گازها، مواد خمیری و روغن ها)، از تیتراتور کارل فیشر به عنوان یک تیتراتور کلاسیک استفاده می شود. این روش بسیار بادقت، سریع و کارآمد می باشد. این دستگاه می تواند ۱۰ برنامه تیتراسیونی از پیش تعیین شده تیتراسیونی را انجام دهد. همچنین می تواند میزان رطوبت و آب را با دقت بالا، از ۰,۱ میلی گرم تا ۱۰۰ درصد آب تعیین کند. دو سرنگ با ظرفیت ۵ میلی لیتری، در قسمت کناری دستگاه تیتراتور کارل – فیشر نصب است. تزریق محلول، تخلیه اضافات آزمایش و انجام مراحل تعیین فاکتور، از طریق این سرنگ ها و به شکل خودکار و توسط دو پمپ داخلی انجام می شود.
در این دستگاه با تیتر کردن نمونه با باز آلی و استخراج آن به داخل حلال، میزان رطوبت آن را تعیین می کند. حلال تیتراسیون در روش کارل – فیشر، متانول خشک می باشد. در صورت حل نشدن نمونه در متانول، از کلروفرم، دکانول، فرمالدهید و یا حلال های دیگر استفاده می شود. معرفی که در این دستگاه به کار گرفته می شود، ید است. در تکنیک های حجم سنجی و کولومتری از این نوع از تیتراتور استفاده می شود.
حجم سنجی :
در تیتراسیون حجم سنجی که طریقه انجام آن، اضافه شدن مستقیم تیترانت به نمونه محلول از بورت می باشد، از تیتراتورهای مختلفی استفاده می شود. به عنوان مثال از تیتراتور فشرده زمانی استفاده می شود که محیط آزمایشگاه کوچک باشد. اما وقتی از نظر جا و مکان، مشکلی نباشد، از تیتراتورهای استاندارد که ظرفیت بیشتری دارند استفاده می شود. همچنین این نوع از تیتراتورها دارای عملکرد بهتری نسبت به تیتراتورهای فشرده هستند. در تیتراسیون حجم سنجی، همچنین می توان از تیتراتورهای تک بورتی و یا چند بورتی نیز استفاده کرد. تیتراتورهای چند بورتی برای تیتراسیون های برگشتی و آنالیزهایی که نیاز به برگشتی سریع دارند، به کار گرفته می شود.
کولومتری :
تیترانت در تیتراسیون کولومتری از نوع کارل – فیشر، تولیدی به شکل الکتروشیمیای در سلول تیتراسیون داشته و خیلی کم می تواند سطح های آب را اندازه گیری کند. در کولومتری نیز می توان از تیتراتورهای فشرده و یا استاندارد با توجه به فضای آزمایشگاه استفاده کرد.
۲-۱-۳- تیتراتور پتانسیل سنجی (پتانسیومتری) :
در تیتراسیون پتانسیل سنجی به جای معرف، ولتاژ عبوری از آنالیت و محلول الکترولیت مورد اندازه گیری قرار می گیرد. در اندازه گیری میزان PH، تیتراسیون غلظت یونی، اکسیداسیون و کاهش، رسوبی و کمپلکسومتری از این تیتراتورها استفاده می شود. همچنین از این نوع دستگاه تیتراتور در صنایع نفت و روغن خودرو، روغن ترانسفورماتور، صنایع غذایی مانند اندازه گیری اسیدیته انواع نوشیدنی و آبمیوه، اندازه گیری اسید اسکوربیک در مواد غذایی، اندازه گیری سولفور دی اکسید، تعیین میزان کلسیم موجود در شیر و آبمیوه، اندازه گیری سدیم در کنسرو، در آب و فاضلاب برای اندازه گیری سختی آب، تعیین آمونیاک و کلرید آب آشامیدنی، تعیین میزان اکسیژن محلول در فاضلاب و موارد بسیار دیگر استفاده می شود.
۳-۱-۳- تیتراتور اسید – باز :
برخی از تیتراتورها مخصوص اندازه گیری میزان اسیدیدیته یک نمونه و برخی برای اندازه گیری میزان قلیاییت یک نمونه استفاده می شود. تیتراتورهایی هم وجود دارد که هم می تواند اسیدیته و هم بازیسیته را تعیین کند.
۲-۳- تیتراتور چند حالته :
در بعضی از مواقع که یک آنالیز انجام نمی شود و چند آنالیز با هم به صورت ترکیبی انجام می شود، از تیتراتورهای ترکیبی استفاده می شود. به عنوان مثال بعضی تیتراتورها هم برای پتانسیومتری و هم کارل – فیشر کاربرد داشته و برخی نیز هم برای پتانسیومتری و هم قابلیت هدایت، به کار گرفته می شود.
۴- انواع تیتراسیون :
تیتراسیون اسید – باز :
تعیین غلظت یک اسید با استفاده از یک باز و یا تعیین غلظت یک باز با استفاده از یک اسید با غلظت مشخص را، تیتراسیون اسید – بازی می گویند. این نوع از تیتراسیون که دارای انواع اسید و باز قوی، اسید و باز ضعیف، اسید ضعیف با باز قوی و اسید قوی با باز ضعیف می باشد، شامل واکنش خنثی شدن می باشد.
تیتراسیون اکسایش – کاهش (ردوکس) :
این تیتراسیون بر پایه گرفتن یا از دست دادن الکترون ها انجام می شود که به نام تیتراسیون کاهشی نیز خوانده می شود. در این نوع از تیتراسیون که شامل یک واکنش اکسایش – کاهش است، به دلیل رنگی بودن مواد، به اضافه کردن معرف نیازی نیست.
تیتراسیون رسوبی :
در این نوع از تیتراسیون، با اضافه کردن یک معرف، بعد از انجام واکنش، یک نوع جامد رسوبی تشکیل و از محلول جدا می شود. این تیتراسیون ها که برای تعیین غلظت عناصر به کار می روند، با تیترانت های غیر آلی انجام می شود.
کمپلکسومتری :
در این نوع از تیتراسیون یک واکنش کمپلکسی بین فلز با لیگاند انجام می شود.
یدو متری :
در تیتراسیون یدومتری ، ید به عنوان شناساگر بوده و هم اکسید می شود و تیترانت در این تیتراسیون، تیو سولفات می باشد.
۵- کمپانی های تولیدی و قیمت خرید و فروش تیتراتورها :
کمپانی های زیادی در کشورهای مختلف این دستگاه را ساخته و توسط نمایندگی های مختلف در کشورهای دیگر در بازار عرضه می کنند. قیمت های آن نیز با توجه به نوع برند و شرکت تولید کننده می باشد. کمپانی SI Analytics آلمان یکی از این کمپانی هاست. یکی دیگر از شرکت های تولید کننده تیتراتور، Labindia می باشد که که دارای ۱۴ نمایندگی و بیش از ۴۰۰ پرسنل می باشد. از کمپانی های دیگر تولید کننده تیتراتورها، Mettler Toledo سوئیس می باشد که بهترین و باتجربه ترین (بیش از ۸۰ سال) کمپانی می باشد. این شرکت با هزینه های کم و با استفاده از مواد با کیفیت در ساخت این دستگاه، از معتبرترین شرکت هاست.
۶- کاربرد دستگاه تیتراتور آزمایشگاهی :
این دستگاه ها برای انجام تیتراسیون خودکار در تمام صنایع مختلف غذایی، دارویی، تحقیقاتی، شیمیایی، آموزشی و آزمایشگاه های آب و فاضلاب و محیط زیست استفاده می شود. همچنین در تعیین غلظت ویروس ها، باکتری ها، آزمایش های شیمی، معدن و آزمایشگاه های تشخیص طبی کاربرد دارد.
