تیتراسیون پتانسیومتری (پتانسیل سنجی):
تیتراسیون پتانسیومتری (پتانسیل سنجی) یکی از متداول‌ترین روش‌های تشخیص نقطه اکیوالان (هم ارزی) است. این روش، کل تیتراسیونهای آبی، غیر آبی، اسید و باز، اکسیداسیون (اکسایش) و احیا (کاهش)، رسوبی و کمپلکسومتری را پوشش می‌دهد.
اساس تشخیص نقطه اکی والان مبتنی بر دو الکترود می‌باشد، یکی الکترود شناساگر و دیگری الکترود مرجع و چیزی که در اینجا اندازه‌گیری می‌شود پتانسیل الکترودها نیست بلکه تفاضل پتانسیل بین الکترود شناساگر و الکترود کار در هر لحظه می‌باشد که این اختلاف پتانسیل بین دو الکترود، توسط یک ولتامتر اندازه‌گیری می‌شود که مقاومت داخلی بسیار بالایی دارد.
تعریف نقطه اکی والان (هم ارزی):
نقطه هم‌ارزی یا نقطه اکیوالان یا نقطه استوکیومتری؛ نقطه‌ای در تیتراسیون است که در آن، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شیمیایی برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. این نقطه را نقطه پایان عمل از نظر تئوری نیز می‌گویند یا به عبارت دیگر در آن نقطه، میلی اکیوالان های تیتر کننده با میلی اکی والان های تیتر شونده برابر است.
تفاوت نقطه اکی والان و نقطه پایان:
نقطه ی هم ارزی همان نقطه اکی والان است، اما نقطه پایانی و نقطه هم ارزی با هم متفاوتند.
نقطه پایانی نقطه ای است که شناساگر در آن تغییر رنگ می دهد. نقطه‌ی اکی والان یا نقطه هم‌ارزی نقطه‌ای است که در آن اسید و باز یکدیگر را کاملاً خنثی می‌کنند. به عبارت دیگر نقطه پایانی نقطه ای است که شما تیتراسیون را متوقف می کنید ولی نقطه هم ارزی نقطه‌ای است که اکی‌والان‌های اسید و باز با هم برابر می شود و ممکن است این نقطه دیرتر یا زودتر از نقطه ی پایانی باشد اما هنوز رنگ محلول تغییر نکرده باشد. نقطه پایانی از روی تغییر رنگ شناساگر تعیین می شود اما نقطه هم‌ارزی از روی نمودارهای سنجش حجمی تعیین می شود. در نقطه هم ارزی اسید و باز بطور کامل همدیگر را خنثی کرده اند. در این نقطه نه اسید نه باز هیچکدام واکنش دهنده‌ی اضافی نیستند و در محلول نمک و آب وجود دارد.
در نقطه پایانی امکان دارد اسید وباز همدیگر را کاملاً خنثی نکرده باشند زیرا دامنه تغییر رنگ پی‌اچ برای شناساگرها متفاوت است. ممکن است در یک سنجش حجمی اگر از شناساگرهای متفاوت استفاده شود نقطه های پایانی یکسانی بدست نیاید اما نقطه هم ارزی همیشه یک نقطه است.
روش های تشخیص نقطه اکی والان (هم ارزی):
اصولاً نقطه اکی والان (هم ارزی) زمانی بدست می‌آید که آنالیت (ماده مورد تجزیه) با تیترانت (واکنشگر) با نسبت استوکیومتری مربوطه به طور کامل واکنش دهند. اگر تیتراسیون را به عنوان شمارش یون‌ها یا مولکول‌ها بدانیم، بدست آوردن نقطه اکی والان باید خیلی مهم باشد. انجام این کار می‌تواند با استفاده از خواص بعضی محلول‌ها به عنوان شناساگر رنگی که در بهترین حالت در نقطه اکی والان تغییر رنگ می‌دهند، انجام شود. اما این تغییر رنگ در نقطه پایان اتفاق می‌افتد نه در نقطه اکیوالان با اینکه نقطه پایان بسیار نزدیک به نقطه اکیوالان است، اما همواره این روش با خطا همراه خواهد بود. از آن گذشته تشخیص افراد مختلف در تشخیص رنگ بسیار متفاوت است.
تشخیص نقطه اکیوالان به سه روش مرسوم انجام می‌پذیرد:
روش چشمی یا فوتومتری
روش پتانسیومتری
روش بی ولتامتری/بی آمپرومتری
روش پتانسیومتری:
تیتراسیونهایی که با دستگاه پتانسیومتر انجام می گیرد، تیتراسیونهای پتانسیومتری نام دارد. در تیتراسیونهای پتانسیومتری تغییرات پتانسیل الکترود شناساگر نسبت به الکترود مرجع، به ازای افزایش حجمهای معینی از تیتر کننده، سنجیده می شود. الکترود مرجع در تمام تیتراسیونها معمولاً یکی از الکترودهای مرجع آزمایشگاهی مانند الکترود کالومل اشباع یا نقره – نقره کلرید اشباع است. اما نوع الکترود شناساگر بستگی به نوع تیتراسیون دارد. برای مثال در تیتراسیونهای اسید – باز معمولاً از الکترود شیشه، در تیتراسیونهای اکسایش – کاهش از الکترود پلاتین، در تیتراسیونهای کمپلکسومتری از الکترود استخر کوچک جیوه و در تیتراسیونهای رسوبی از الکترود نقره استفاده می شود. اختلاف پتانسیل را می توان با یک پتانسیومتر معمولی یا pH متر سنجید. اما برای بدست آوردن نتیجه مطلوب، بهتر است از pH متر استفاده شود.
تیتراسیون پتانسیل سنجی
روش انجام یک تیتراسیون پتانسیومتری:
وسایل تیتراسیون: دستگاه پتانسیومتر، الکترود مرجع: کالومل اشباع یا نقره – نقره کلرید اشباع، الکترود شناساگر: نوع الکترود شناساگر بستگی به واکنش تیتراسیون دارد، همزن مغناطیسی و مگنت، بورت ۵۰ میلی لیتر، بشر ۲۰۰ میلی لیتر بلند و باریک، پایه و گیره های لازم برای نصب الکترودها و بورت.
توجه: قبل از استفاده از هر دستگاه پتانسیومتر، آشنایی با طرز کار آن امری ضروری است. جزئیات طرز کار هر دستگاه معمولاً در دفترچه راهنمای آن ذکر شده است. بهتر است آن را قبل از کار با دستگاه مطالعه کنید. سپس تیتراسیون را طبق مراحل زیر انجام دهید:
چند دقیقه قبل از شروع تیتراسیون دستگاه را روشن کنید تا گرم شود. زمان لازم برای گرم شدن دستگاه بستگی به نوع دستگاه دارد.
معمولاً برای تیتراسیونهای پتانسیومتری، دستگاه پتانسیومتر و الکترودها نیاز به درجه بندی ندارند.
بورت را بشویید، سپس آن را از محلول تیتر کننده پر کرده و روی صفر تنظیم کنید.
حجم لازم از محلول تیتر شونده را با پیست دقیق در بشر تیتراسیون بریزید و حجم آن را با آب مقطر به ۱۰۰ میلی لیتر برسانید (از درجه بندی تقریبی بشر استفاده شود.) بهتر است برای تیتراسیون از بشرهای نوع بلند و باریک استفاده کنید.
مگنت را بشویید و آن را به آرامی در بشر بیندازید.
بشر تیتراسیون را روی همزن مغناطیسی قرار دهید و الکترودها را در آن بگذارید. انتهای الکترود دست کم ۲ سانتیمتر با مگنت فاصله داشته باشد تا مگنت به هنگام چرخیدن، با الکترود برخورد نکند.
بورت را روی ظرف تیتراسیون سوار کنید.
دستگاه پتانسیومتر را روی مد دلخواه pH یا mV قرار دهید. همزن را روشن کنید و پتانسیل یا pH اولیه محلول را بخوانید و یادداشت کنید.
تیتراسیون را با افزایش حجمهای معینی از تیتر کننده و خواندن پتانسیل یا پی اچ ادمه دهید. تیتر کننده را در ابتدای تیتراسیون، یعنی زمانی که از نقطه هم ارزی فاصله زیادی دارید، به مقادیر زیاد بین ۱ تا ۲ میلی لیتر و در نزدیک نقطه هم ارزی، یعنی از هنگامی که پتانسیل یا پی اچ رو به افزایش یا کاهش می گذارد تا زمانی که تقریباً ثابت شود، به مقادیر بسیار کم در حدود ۱/۰ میلی لیتر اضافه کنید.
پس از عبور از نقطه هم ارزی تیتراسیون را تا افزودن ۱۰ میلی لیتر دیگر از تیتر کننده ادامه دهید. توجه: در صورتی که بتوانید تیتر کننده را در نزدیک نقطه هم ارزی به مقدار مساوی در دفعات مختلف، به محلول اضافه کنید، محاسبات راحتتر و منحنی بهتری بدست می آورید، ولی این کار ضرورتی ندارد.
پس از پایان هر تیتراسیون الکترودها را بشویید و در آب مقطر قرار دهید و دستگاه را خاموش کنید.