İstenen sayfanın yerel versiyonuna yönlendirildiniz

Titrasyon sonuçlarınızın neden tekrarlanabilir olmadığını hiç merak ettiniz mi? Bu blog makalesi, bir titrasyon sırasında meydana gelebilecek en yaygın rastgele ve sistematik hataları ele almaktadır. Titrasyon deneylerinde bu hataların kaynaklarını belirlemeye ve en aza indirmeye yardımcı olmak için bir kılavuz görevi görebilecektir.

Giriş

Bir maddenin içeriğini analiz etmek için yaygın bir teknik olan titrasyon, 18. yüzyılda icat edilmiştir. Kısaca, bir cam büret (bir titrantla doldurulmuş) ve numuneyi içeren bir beher veya Erlenmeyer şişesi kullanılarak manuel olarak gerçekleştirilen bir tekniktir.

Manuel titrasyon sırasındaki ana hata kaynakları, paralaks hataları, görsel algı ve büret boyutunun seçimidir. Modern zamanlarda, bu hatalar genellikle manuel titrasyondan otomatik titrasyona geçilerek giderilmektedir. Ancak, hala manuel titrasyon kullanımını gerektiren bazı normlar ve standartlar vardır.

Titrasyonda hata kaynakları

Titrasyon yapmak için neler gerekli? Manuel titrasyon için sadece bir büret, bir beher veya Erlenmeyer şişesi ve bir indikatör gereklidir. Hata kaynakları çoğunlukla büretin, indikatörün ve titrantın hassasiyetinden kaynaklanmaktadır. Bu bireysel hatalar, dönüm noktasının hacmine bağlı olarak yaklaşık ±0,2 mL büyüklüğe kadar çıkabilmektedir.

Sonraki bölümlerde en yaygın hatalara daha yakından bakacağız.

Titrasyonda sistematik hatalar

Sistematik hatalar, belirli gereklilikleri karşılayarak önlenebilen hatalardır. Bu tür hatalar tanımlanabilir ve düzeltilebilir yapıya sahiptir.

Yaygın sistematik hatalar arasında sıcaklık değişikliği, standardizasyon, indikatör seçimi, paralaks hataları ve büret hacmi seçimi yer almaktadır. Bu hatalar aşağıda daha ayrıntılı olarak ele alınmaktadır.

Sıcaklık, özellikle bir analiz serisi sırasında önemli rol oynamaktadır. Her çözeltinin belirli bir termal genleşme katsayısı vardır. Katsayı şu şekilde tanımlanmaktadır:

V = V0 ∙ (1 + γ ∙ ∆T)

V belirli bir sıcaklıktaki hacime, V0 nominal hacme, γ termal genleşme katsayısına (10-3K-1 cinsinden) ve ∆T nominal hacim sıcaklığı (V0) ile ölçülen sıcaklık (K cinsinden) arasındaki sıcaklık farkına karşılık gelmektedir.

Termal genleşme katsayısına (γ) bağlı olarak, çözeltinin sıcaklığını sabit tutmak kritik bir nokta haline gelebilmektedir. Örneğin, n-heksanın katsayısı 1,35'tir. Çözeltinin 20 °C'de 1,000 L ve ortam sıcaklığının 25 °C olduğunu varsayarsak, çözeltinin hacmi bu sıcaklıkta 1,007 L'dir. Bu, %0,7'lik bir hataya karşılık gelmektedir.

Bu nedenle, bir çözeltinin termal genleşme katsayısı, laboratuvarda tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için sıcaklığı düzenlemek açısından yeterince önemli bir faktör olabilmektedir.

Titr tayini çoğu zaman kullanıcılar tarafından ihmal edilmekte ve şişenin üzerinde yazan nominal değer direkt titrasyon için kullanılmaktadır. Bu durum, bazı titrant çözeltileri için bir seçenek olabilir, ancak birçok titrant hala sonuçlarda büyük hatalardan kaçınmak için standardizasyon adımını gerektirmektedir. Genel olarak, titr tayini analizin bir parçasıdır ve düzenli olarak yapılmalıdır. Stabil asitler ve bazlar kullanıldığında, titr tayini haftalık olarak yapılabilir. İyot veya DPIP (diklorofenolindofenol) gibi diğer titrantlar için, titr konsantrasyonu UV radyasyonuna maruz kalma veya oksijenle reaksiyonla önemli ölçüde azaldığından, titr tayini günlük olarak yapılmalıdır.

Blog makalemizden titr tayini hakkında daha fazla bilgi edinebilrisiniz.

Titrrantı standardize ederken nelere dikkat edilmelidir?

HCl ile TRIS'in titrasyon eğrisi. Pembe çizgi fenolftalein indikatörünün renk değiştirdiği pH değerini gösterirken yeşil çizgi indikatörün ideal olarak renk değiştirmesi gereken pH değerini göstermektedir.
Şekil 1. HCl ile TRIS'in titrasyon eğrisi. Pembe çizgi fenolftalein indikatörünün renk değiştirdiği pH değerini gösterirken yeşil çizgi indikatörün ideal olarak renk değiştirmesi gereken pH değerini göstermektedir.

Doğru ve güvenilir bir analiz için doğru indikatörü seçmek esastır. Şekil 1, hidroklorik asitle TRIS'in (tris(hidroksimetil)aminometan) örnek bir titrasyon eğrisini göstermektedir.

TRIS, HCl'nin titr tayini için kullanılmaktadır. Bu durumda indikatör olarak fenolftalein kullanılırsa, dönüm noktası pH 8,2'de gözlemlenmektedir. Bu durum, 8 mL yerine yaklaşık 2 mL'lik bir dönüm noktası hacmine karşılık gelmektedir.

Doğru sonuçlar için, bu analiz yaklaşık pH 5'te rengini değiştiren bir indikatör gerektirir. Bu durumda daha uygun indikatör seçimi metil kırmızısı veya metil turuncusu olacaktır.

Dönüm noktası tespitleri hakkında daha fazla bilgiyi blog makalemizde bulabilirsiniz.

Dönüm noktalarının (EP) tanımlanması

Kullanıcı büret değerlerini farklı açılardan okursa paralaks hatası oluşur.
Şekil 2. Kullanıcı büret değerlerini farklı açılardan okursa paralaks hatası oluşur.

Paralaks hatası, laboratuvar analisti menisküse yatay olarak değil de açılı olarak bakarsa oluşmaktadır. Bu durumda okumalar bakış açısına bağlı olarak farklılık gösterebilmektedir (Şekil 2).

Birçok kişi titrasyona hazırlanırken büret boyutunu pek dikkate almaz. Sadece stoktaki en büyük büreti alır ve analizi gerçekleştirir.

Ancak, çok büyük bir büret kullanmaktan kaynaklanan hata, düşük sonuç kalitesine katkıda bulunabilir.

Örneğin, 10 mL hacimli büretlerin normalde ±0,02 mL'lik bir toleransı varken, 50 mL büretlerin toleransı ±0,05 mL'dir. Kesin bir analiz gerçekleştirmek için, uygun büret boyutunu kullanmaya dikkat etmelisiniz.

Titrasyon sırasında meydana gelebilecek tek hatalar sistematik hatalar değildir. Her zaman başa çıkılması daha zor olan rastgele hatalar da vardır. Titrasyondaki en yaygın rastgele hatalar bir sonraki bölümde ele alınmaktadır.

Titrasyonda rastgele hatalar

Rastgele hatalar, şans eseri oluşan ve her zaman aynı özgüllükte olmayan hatalardır ve sistematik hatalardan daha zor tespit edilirler.

Aşağıdaki bölümlerde, kontaminasyon, büretteki hava kabarcıkları, gazların emilimi ve görsel algı gibi rastgele hatalara dair bazı örnekler gösterilmektedir.

Kirlenme her zaman meydana gelmeyi bekleyen bir sorundur. Örneğin, titrasyondan sonra beheri temizlerken veya temizleme solüsyonu yıkamadan sonra düzgün bir şekilde giderilmemişse meydana gelebilir. Ek olarak, her zaman bir numunenin cama yapışması ve düzgün bir şekilde çıkarılamaması olasılığı da vardır. Bu sorunlar önemli bir titrasyon hatalarına yol açabilmektedir.

Sol: İçinde hava kabarcıkları olan bir büret. Bu tür hava kabarcıkları, titrasyon sırasında serbest bırakılırsa sonuçlarda hatalara yol açabilir. Bu nedenle, büret içinde hava kabarcığı olmadığından emin olun. Sağ: Hava kabarcığı olmayan düzgün doldurulmuş bir büret.
Şekil 3. Sol: İçinde hava kabarcıkları olan bir büret. Bu tür hava kabarcıkları, titrasyon sırasında serbest bırakılırsa sonuçlarda hatalara yol açabilir. Bu nedenle, büret içinde hava kabarcığı olmadığından emin olun. Sağ: Hava kabarcığı olmayan düzgün doldurulmuş bir büret.

Bu, çok kolay bir şekilde önlenebilen rastgele bir hatadır.

Cam büreti doldururken, büret çıkışında hava kabarcığı olup olmadığını gözlemleyin. Eğer varsa, cam bürette daha fazla hava kabarcığı olmadığından emin olmak için valfi birkaç kez açın.

Hava kabarcığı, boyutuna bağlı olarak önemli hatalara yol açabilmektedir.

Gazların emilimine yatkınlığı olan birçok titrant vardır. Örneğin, sodyum hidroksit ortam havasından karbondioksiti emer. Az miktarda sodyum hidroksit, sodyum karbonat oluşturur ve böylece titrantın konsantrasyonu azalır. Titr tayini düzenli olarak yapılmazsa, bu durum ek hatalara yol açar. Yine de, bu tür reaksiyonların ve hataların olmasını önlemek için bir emilim tüpüne paketlenebilen bazı malzemeler vardır. Bu malzemelerden bazıları Tablo 1'de listelenmiştir.

Tablo 1. Yaygın olarak kullanılan emilim tüpü paketleme malzemeleri ve kullanımları.
Dolgu malzemesi Koruyucu kullanımı
Moleküler elek Su
Soda kireci Karbon dioksit
Pamuk Toz

HCl'nin NaOH ve indikatör olarak fenolftalein ile titrasyonu. Her resim yalnızca bir damla NaOH eklenmesi bakımından farklılık göstermektedir.
Şekil 4. HCl'nin NaOH ve indikatör olarak fenolftalein ile titrasyonu. Her resim yalnızca bir damla NaOH eklenmesi bakımından farklılık göstermektedir.

Herkes renkleri ve renk yoğunluğunu farklı şekilde deneyimleyebilmektedir. Bu durum, titrasyonu gerçekleştiren kişiye bağlı olarak hafif sapmalara yol açabilmektedir. Bir örnek Şekil 4'te gösterilmiştir. Bu görüntülerde (1–5) elde edilen renkler yalnızca bir damla sodyum hidroksit eklenmesiyle farklılık göstermektedir.

Bu beş görüntüden «doğru» dönüm noktasının nerede seçilmesi gerektiği sorusu ortaya çıkmaktadır. Bu durum, farklı kullanıcılar tarafından aynı şekilde değerlendirilmediğinde sonuçların hassasiyeti zarar görebilmektedir.

Daha doğru ve tekrarlanabilir titrasyonlar için sıvı işleme adımlarının otomatikleştirilmesi hakkında daha fazla bilgi sunan blog makalemizi okuabilirsiniz.

Otomatik sıvı işleme: Doğru ve tekrarlanabilir sonuçların anahtarı

Otomatik titrasyon hataları nasıl azaltabilir?

Bu makalede tartışılan hataların çoğu otomatik titrasyona geçilerek önlenebilmektedir.

Otomatik titratörler kullanıldığında dozaj adımları için genellikle çok daha yüksek bir çözünürlük elde edilmekte, bu da hacim ölçümünü ve sonuçları daha doğru ve tekrarlanabilir hale getirmektedir. Ekivalens noktasını nesnel olarak tespit etmek için bir sensör kullanılmakta ve böylece bir indikatörün renk değişiminin bireysel algısına bağlı kalmaya gerek kalmamaktadır.

Otomatik titrasyon uygulanırken bu makalede tartışılan hata türlerinden yalnızca iki tanesi dikkate alınmalıdır: sıcaklık ve hava kabarcıklarıyla ilgili olanlar. Çoğu otomatik titratör, analizden önce kabarcıkları ortadan kaldırarak boruyu otomatik olarak hazırlama seçeneği sunmaktadır. Sıcaklık sensörleri çoğu otomatik titratöre bağlanabilimekte ve böylece sıcaklık kompansasyonu otomatik olarak yapılabilmektedir.

Manuel titrasyondan otomatik titrasyona geçmenin çok sayıda faydası vardır. Aşağıdaki içeriklerden daha fazla bilgi edinebilrisiniz.

Manuel titrasyonlar nasıl otomatik titrasyonlara dönüştürülebilir?

Manuel vs Otomatik Titrasyon: Geçişin Avantajları ve Avantajları

Sonuç

Titrasyon çok güvenilir, doğru ve kullanımı kolay bir analiz yöntemidir. Ancak yine de farklı hata kaynaklarından kaçınmak veya ortadan kaldırmak için dikkatli olunmalıdır. Sistematik hatalar belirli gereklilikleri karşılayarak kolayca ortadan kaldırılabilirken, rastgele hataların belirlenmesi ve önlenmesi daha zordur.

Laboratuvarda otomatik titrasyon kullanıldığında, bu makalede tartışılan hataların çoğu endişe verici olmaktan çıkmaktadır. Ayrıca, otomatik titrasyon zamandan tasarruf sağlamakta ve kullanıcılara daha doğru ve tekrarlanabilir sonuçlar vermektedir.

Bilgi kazanımlarınız

Monograf yayını: Pratik Titrasyon

Monograf yayını: Kompleksometrik (şelatometrik) Titrasyonlar

İsteğe bağlı webinar: Titrasyon sonuçlarınızı nasıl iyileştirebilirsiniz – Performansı optimize etme ve sorun giderme

İsteğe bağlı webinar: Titrasyonun temelleri

İsteğe bağlı webinar: Manuel titrasyondan otomatik titrasyona nasıl geçilir?

Manuel vs Otomatik Titrasyon: Geçişin Avantajları ve Avantajları

İndirmek için buraya tıklayın

Titrasyon en yaygın kullanılan analitik yöntemlerden biridir. Manuel, yarı-otomatik ve tam otomatik titrasyonlar iyi bilinen seçeneklerdir ve birçok akademik çalışmada ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu Whie Paper yayını, manuel titrasyona kıyasla otomatik titrasyonun avantajlarını ve faydalarını özetlemektedir. Ölçümlerin doğruluğu ve hassasiyetindeki artışın yanı sıra önemli zaman ve maliyet tasarrufları tartışılmaktadır.

Yazar
Kalkman

Iris Kalkman

Ttirasyon Kıdemli Ürün Uzmanı
Metrohm International Headquarters, Herisau, İsviçre

İletişim