การไทเทรตกรด-เบส : การวิเคราะห์ทางเคมีเพื่อหาความเข้มข้นของสาร
การไทเทรตกรด-เบส (Acid-Base Titration) เป็นกระบวนการวิเคราะห์ทางเคมี การไทเทรตนี้มีจุดประสงค์เพื่อหาความเข้มข้นที่แท้จริงของสารละลายกรดหรือเบสที่ไม่ทราบ โดยอาศัยหลักการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากันพอดี ทำให้คำนวณหาความเข้มข้นหรือปริมาณของสารที่ยังไม่ทราบค่ากรดหรือเบส
หลักการของการไทเทรตกรด-เบส
การไทเทรตกรด-เบสมีพื้นฐานจากปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบส เมื่อกรดทำปฏิกิริยากับเบสจะเกิดสารประกอบน้ำและเกลือ โดยการไทเทรตจะเริ่มต้นจากการเตรียมสารละลายที่ต้องการวิเคราะห์ (เช่น กรดหรือเบสที่มีความเข้มข้นไม่ทราบแน่ชัด) และสารละลายมาตรฐาน (เช่น กรดหรือเบสที่มีความเข้มข้นรู้ล่วงหน้า)
ในกระบวนการนี้ เราจะค่อย ๆ เติมสารละลายมาตรฐานลงในสารละลายที่ต้องการวิเคราะห์ จนกระทั่งเกิดปฏิกิริยาเคมีที่สมบูรณ์ การสิ้นสุดของกระบวนการนี้เรียกว่า "จุดสิ้นสุด" (End Point) ซึ่งสามารถตรวจจับได้โดยใช้สารบ่งชี้ (Indicator) ที่จะเปลี่ยนสีเมื่อ pH ของสารละลายเปลี่ยนไปตามที่กำหนด
ขั้นตอนการไทเทรตกรด-เบส
การเตรียมสารละลาย
เริ่มต้นจากการเตรียมสารละลายกรดหรือเบสที่ไม่ทราบความเข้มข้นในปริมาณที่กำหนด และเลือกสารละลายมาตรฐานที่มีความเข้มข้นรู้แน่ชัด
การเลือกสารบ่งชี้ (Indicator)
สารบ่งชี้เป็นสารเคมีที่สามารถเปลี่ยนสีได้เมื่อค่า pH ของสารละลายเปลี่ยนไป ตัวอย่างเช่น ฟีนอล์ฟทาลีนจะเปลี่ยนจากสีใสเป็นสีชมพูเมื่อสารละลายเปลี่ยนจากสภาพเป็นกรดไปเป็นเบส
การเติมสารละลายมาตรฐาน
ในขั้นตอนนี้ สารละลายมาตรฐานจะถูกค่อย ๆ เติมลงในสารละลายที่ต้องการวิเคราะห์อย่างช้า ๆ ผ่านกระบอกไทเทรต (Burette) จนกว่าจะถึงจุดสิ้นสุด
การสังเกตการเปลี่ยนสี
เมื่อสารละลายถึงจุดสิ้นสุด สารบ่งชี้จะเปลี่ยนสีซึ่งบ่งบอกว่าการไทเทรตเสร็จสมบูรณ์แล้ว
การคำนวณความเข้มข้น
หลังจากการไทเทรตสิ้นสุดลง ความเข้มข้นของสารละลายที่ต้องการวิเคราะห์สามารถคำนวณได้จากปริมาณสารละลายมาตรฐานที่ใช้ และจากสมการเคมีที่เกี่ยวข้อง
ตัวอย่าง
การหาค่าสารละลายกรด HCl ว่ามีความเข้มข้นเท่าไร นำสารละลายมาตรฐาน NaOH เข้มข้น 0.100 โมล/ลิตร มาทำการไทเทรตกับสารละลาย HCl ตัวอย่าง จำนวนหนึ่ง (อาจจะเป็น 50 cm3) เมื่อทราบปริมาตรของ NaOH ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกับ HCl จำนวน 50 cm3นี้โดยอินดิเคเตอร์เป็นตัวบอกจุดยุติ แล้วเราก็สามารถคำนวณหาความเข้มข้นของกรด HCl ได้
การนำไปใช้ประโยชน์
การไทเทรตกรด-เบสมีบทบาทสำคัญในหลากหลายสาขา ตัวอย่างเช่น ในการผลิตอาหาร การควบคุมคุณภาพในอุตสาหกรรมเคมี และการวิเคราะห์ความเป็นกรด-ด่างในน้ำดื่มและน้ำเสีย นอกจากนี้ยังถูกใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยและการแพทย์เพื่อวัดระดับสารต่าง ๆ ในร่างกาย เช่น การตรวจสอบระดับกรดในเลือด
สรุป
การไทเทรตกรด-เบสเป็นกระบวนการวิเคราะห์ทางเคมีที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งช่วยให้สามารถวัดความเข้มข้นของสารละลายกรดหรือเบสที่ไม่ทราบแน่ชัดได้ โดยอาศัยหลักการทางปฏิกิริยาเคมีและการใช้สารบ่งชี้ จุดเด่นของกระบวนการนี้คือความแม่นยำและความสามารถในการใช้ได้กับหลากหลายสถานการณ์ในทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม
แหล่งที่มา :
https://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7200-acid-base
https://web.ku.ac.th/schoolnet/snet5/topic4/top46_1.html