Volumetri

Volumetri analit ile reaksiyona girmek üzere ilave edilen bir titrantın stokiyonetrik olarak fazlası için gerekli ikinci titranı miktarının bulunması işlemidir.

Tanım

Konsantrasyonu (derişimi) bilinen bir çözeltinin titrasyon reaksiyonunun (tepkimesinin) tamamlanabilmesi için gerekli hacminin ölçülmesi esasına dayalı kantitatif (nicel) kimyasal analiz yöntemi.

Yöntem hacimsel (hacim=volume) olduğundan volumetri adını alır. Ayrıca titrasyona dayalı olduğu için titrimetri olarak da adlandırılır.

Miktarı belirlenecek madde çözeltisi genel olarak bir erlenmayer içine, derişimi bilinen çözelti ise bürete konur. Bir indikatör eşliğinde çözeltiler tepkimeye sokulur. Bu işleme titre etmek (titrasyon) denir.

Volumetrik analiz, kullanım alanı en yaygın kantitatif analiz yöntemidir. Birbirleriyle tepkimeye giren maddelerin eşdeğer gram sayılarının eşitliği esasına dayanır. Eşdeğer gram; bir maddenin 1 mol elektron alabilen veya verebilen miktarıdır.

Volumetrik analizler, titrasyon sırasında meydana gelen reaksiyon türüne göre 4 temel gruba ayrılır:

Nötralizasyon titrasyonları
1. Asidimetri
2. Alkalimetri
Redoks titrasyonları
1. Oksidimetri (Yükseltgeme)
  1. Manganometri
  2. Bromometri
  3. Serimetri
  4. İyodometri
  5. Kromometri
  6. İyodat ile yükseltgeme
2. Redüktimetri (İndirgeme)
  1. Titanometri
  2. İyodometri
  3. Hipovanadat ile indirgeme
  4. Krom II ile indirgeme
Çöktürme titrasyonları
Kompleksometri

Yöntem

Yöntemde önce miktarı tayin edilecek maddenin çözeltisi üzerine o maddenin tümünü reaksiyona sokuncaya kadar bu madde ile belli bir reaksiyona giren başka bir maddenin standart (derişimi kesin belli) bir çözeltisi ilave edilir. Tepkime belli bir reaksiyon denklemine göre yürüdüğünden maddenin tümünü reaksiyona sokuncaya kadar sarf edilen standart çözelti hacminden tayin edilecek maddenin, alınan hacim içerisindeki miktarı bulunur. Sonra da alınan örnek içerisindeki yüzdesi hesaplanır.

Tepkimenin sona erdiği (standart sarf çözeltisinin ortamdaki tayin edilecek maddenin tamamı ile reaksiyonunu tamamladığı an) bitiş noktasının doğru ve kesin bir şekilde saptanması için genellikle uygun bir indikatör (boyar madde) ya da fizikokimyasal bir yöntemden yararlanılır.

Volümetrik reaksiyonlar; Nötralleşme, redoks, çöktürme veya kompleks oluşumlarına göre alt bölümlere ayrılır.

Konsantrasyonu bilinen çözeltiye standart çözelti denir. Bürete doldurulan standart çözelti, analizi yapılacak çözeltiye damla damla ilave edilir. Bu sırada analiz çözeltisinin bulunduğu erlen çalkalanarak karışma sağlanır.

İşlem başlamadan önce ve reaksiyon tamamlandığında büretteki standart çözeltinin hacmi okunur. İkisi arasındaki fark sarfiyat olarak alınır. Cam ve su molekülleri arasındaki çekim kuvveti nedeniyle büretteki çözeltinin yüzeyi küreseldir. Renksiz çözeltilerde küresel yüzeyin en alt noktasındaki teğet esas alınarak hacim okuması yapılır. Renkli çözeltilerde ise en üst kesit dikkate alınır.

Sarf edilen çözeltinin hacmini ölçmede sıvılar için temel hacim ölçü birimi olan litre veya bunun askatları (genellikle mililitre) kullanılır.

Bir reaksiyonun volumetrik analizde kullanılabilmesi için;

reaksiyon tek ve basit bir denklemle ifade edilebilmelidir;
reaksiyon yeterince hızlı olmalıdır;
eşdeğer nokta (ekivalan nokta) olarak adlandırılan reaksiyonun tamamlandığı noktada, gözlenebilir fiziksel veya kimyasal bir değişme meydana gelmelidir, eğer bu gerçekleşmezse, eşdeğer noktada gözlenebilir değişim gösteren ve indikatör denilen maddeler kullanılabilmelidir;
eşdeğer noktada dengede kalan madde miktarı en çok başlangıçtakinin 1/1000'i kadar olmalıdır.

Titrasyon sırasında hataları azaltmak için uygun seyreltiklikte standart çözeltiler kullanılmalıdır. Titre edilen madde miktarına bağlı olarak genellikle 1 N; 0,1 N; 0,01 N vb. çözeltiler kullanılır.

Titrasyon sonunda yapılacak hesaplamaları kolaylaştırmak için özellikle rutin analizlerde konvensiyonel çözeltiler kullanılır. Konvensiyonel çözeltinin (standart çözelti) 1 mL'si titre edilen maddenin 1 mg'ına karşılık olacak şekilde ayarlanır. Böylece titrasyonda büretten okunan mL (mililitre) cinsinden sarfiyat, doğrudan doğruya tayin edilen maddenin mg (miligram) olarak miktarını verir.

0,1 N; 0,01 N vb. olacak şekilde hazırlanan standart çözeltiler, safsızlık, tartım hatası vb. nedenlerle genellikle tam istenen konsantrasyonda hazırlanamaz. Ya daha derişik ya da daha seyreltik çözeltiler elde edilir. Bu nedenle saf bir maddenin hassas olarak tartılan miktarları, hazırlanan çözelti ile titre edilerek gerçek normalite hesaplanır. Analiz sonucunun hesaplanmasında bu normalite kullanılabileceği gibi, buna en yakın basit rakam normalite olarak alınıp ayrıca bir düzeltme faktörü ile çarpılır. Bu düzeltme faktörüne volumetrik faktör denir.

Sonucun Hesaplanması

Volumetrik analizde titre edilen maddeye eşdeğer miktar standart çözeltinin içerdiği madde reaksiyona girdiğinde işlem tamamlanır.

Standart çözeltinin gerçek normalitesi N, titrasyonda tüketilen standart çözelti hacmi S(mL) ise, analizi yapılan madde miktarı; SxN mili eşdeğer gramdır.

Eğer gerçek normalite yerine basit rakamla ifade edilen standart çözeltinin hazırlanmasında tasarlanan normalite kullanılacaksa ve düzeltme faktörü de F ise, madde miktarı; SxNxF mili eşdeğer gramdır.

Madde kütlesi ise, mili eşdeğer gram cinsinden madde miktarının, tayin edilen maddenin eşdeğer tartısı (E) ile çarpılarak bulunur. Buna göre; m=SxNxFxE miligram veya m=SxNxFxE/1000 gram şeklinde madde miktarı hesaplanır.