Ayarlı (Standart) Çözeltilerin Hazırlanması ve Ayarlanması

Yöntemin Prensibi Titrasyonda kullanılan ve derişimi kesin olarak bilinen çözeltilere ayarlı (standart) çözeltiler denir. Hazırlanan bu çözeltilerinin derişiminin doğruluğu yapılan analizin doğruluğu anlamına gelmektedir. Bazı maddelerin çeşitli kimyasal özelliklerinden dolayı (nem çekici olması, kararlı olamaması, çabuk buharlaşması) direkt olarak ayarlı çözeltileri hazırlanamaz. Bu tür maddelerle hazırlanan çözeltilere seconder standart çözeltiler denir. Sekonder standart çözeltilerin ayarlaması başka bir primer standart çözelti ile yapılır. Saf, kararlı, nem çekici olmayan ve büyük eşdeğer ağırlığına sahip olan maddelere primer standart maddeler denir.  Primer standart maddelerle hazırlanan çözeltiler titrasyonda direkt olarak kullanılabilinir ve derişimi kesin bellidir. Ayarlama yapmaya gerek yoktur. Bu çözeltilerede primer standart çözelti denir. Ayarlama (Standartlaştırma) Sekoder bir çözeltinin derişiminin, primer standart çözeltisi kullanılarak bulunması işlemine ayarlama denir. Primer standart madde 90-100 °C sıcaklıktaki etüvde 2-3 saat bekletilir. Daha sonra desikatöre alınarak soğutulur. Hassas olarak  dört anlamlı rakama göre tartılır (0,1234 gibi) ve yaklaşık 50 mL saf su içerisinde çözündürülür. Üzerine o deney için kullanılacak indikatör çözeltisinden 2-3 damla eklenerek ayarı yapılacak çözelti ile dönüm noktasına kadar titre edilir ve harcanan hacim kaydedilir (V1).  Dönüm noktasında primer maddenin eşdeğer gram sayısı titrantın eşdeğer gram sayısına eşit olacak. Bu ilkeden yararlanılarak bilinmeyen çözeltinin derişimi hesaplanır. N titrant = (m / E) / V m = Alınan primert standart maddenin ağırlığı (g) E = Primer standart maddenin eşdeğer ağırlığı V = Ayarlaması yapılacak çözeltinin  titrasyon sırasında harcanan hacmi (mL) 0,1 N Sodyum Hidroksit (NaOH) Çözeltisinin Hazırlanması Behere 4 gr katı NaOH (Merck 1.06498) tartılır. Kaynatılmış soğutulmuş saf sudan 100 ml eklenerek çözülür. Çözelti 1 litrelik balon jojeye aktarılır. Beher birkaç kez saf su eklenerek çalkalanır ve balonjojedeki çözeltinin üzerine eklenir. Daha sonra 1 litrelik balonjoje hacim çizgisine kadar kaynatılmış soğutulmuş saf su eklenerek tamamlanır. Bu hesaptan yola çıkılarak değişik derişimlerde NaOH çözeltileri hazırlanabilir. 0,1 N NaOH Çözeltisinin Ayarlanması Ayarlama işlemi için primer standart olan potasyum hidrojenftalat (KHC8H4O4) (Merck 104874) veya okzalik asit dihidrat (H2C2O4.2H2O) (Merck 1.00495) kullanılır. Okzalik asit ile yapılan ayarlamada primer standartın etüvde kurutulması sırasında sorunlar yasandığı için potasyum hidojenftalat ile ayar yapılması önerilir. Potasyum hidrojenftalat deney yapılmadan önce 110 ºC da 2 saat kurutulur ve deney yapılana kadar desikatörde bekletilir.   Tartım işlemi hassas olacak şekilde virgülden sonra 4 anlamlı rakama göre yapılır (0,7845 gibi). 0,7-0.9 g arası ftalat erlene tartılır. Üzerine kaynatılmış soğutulmuş saf sudan 50 ml koyularak çözülür. Belirteç olarak 2-3 ml fenolftalein indikatör çözeltisi damlatılır. Bürete daha önce hazırlanmış NaOH çözeltisi doldurulur ve erlendeki çözelti ile titre edilir. Başlangıçtaki renksiz çözeltinin rengi, ilk pempeleştiği an titrasyon durdurulur. Erlen çalkalanır. Pembe renk 30 sn kalıcı olmalıdır . Eğer daha önce pembe renk kaybolursa 1-2 damla daha NaOH eklenir. Harcanan NaOH hacmi kaydedilir. KHC8H4O4  + NaOH  --> NaKC8H4O4  + H2O NaOH Çözeltisinin Derişiminin Hesaplanması KHC8H4O4 Molekül ağırlığı= 204.22 g/mol KHC8H4O4 nun eşdeğer ağırlığı= 204.22 N= (m / 0.204,22)/ Vtitrant m= Dört anlamlı rakama göre tartılan  KHC8H4O4 nun ağırlığı g Vtitrant=Dönüm noktasına kadar harcanan NaOH miktarı ml N= Ayarlı NaOH çözeltisinin kesin derişimi  0,1 N Hidroklorik Asit Çözeltisinin (HCl)  Hazırlanması   8.1 ml derişik HCl (Merck 1.00317) asitten alınarak 1 litrelik balonjojeye koyulur saf su ile balon çizgisine kadar tamamlanır.Bu hesaptan yola çıkılarak değişik derişimlerde HCl asit çözeltisi hazırlanabilir. 0,1 N HCl Asit Çözeltisinin Ayarlanması Ayarlama işlemi primer standart olan Na2CO3  (Merck 1.06392) ile yapılır. Na2CO3 deney öncesi 110 ºC da 2 saat kurutulur ve deney yapılana kadar desikatörde bekletilir. 0.100-0,1500 g arası Na2CO3 hassas olarak tartılır. Tartılan ağırlık virgülden sonra 4 anlamlı rakam olacak şekilde kaydedilir (0,1223 gibi). 50 ml damıtık suda çözülür. Üzerine belirteç olarak 3-4 damla bromkresol yeşili (Merck 1.08121) damlatılır.Bürete HCl asit koyularak titrasyona başlanılır. Titrasyon çözeltinin mavi renginin yeşile döndüğü ilk ana kadar devam ettirilir.Çözelti 1-2 dakika kaynatılır rengin yine mavi olması gerekir.Çözelti soğuduktan sonra tekrar çözeltinin rengi yeşil olana kadar titrasyona devam edilir. Harcanan HCl asit miktarı kaydedilir. Eğer aradaki kaynama işlemi yapıldığında renk maviye dönmezse başlangıçtaki asidin fazla kaçtığını gösterir ve deney tekrar edilir. HCl Asit Çözeltisinin Derişiminin Hesaplanması  NaCO3 ın molekül ağırlığı= 106,0 gr/mol                                                  NaCO3 ın eşdeğer ağırlığı= (  Molekül ağırlığı / Tesir değerliliği ) =  (106,0 / 2) =53  N= (m x 1000 / 53,0) / Vtitrant  m = Dört anlamlı rakama göre tartılan NaCO3 ın ağırlığı g Vtitrant = Dönüm noktasına kadar harcanan HCl miktarı ml N = Ayarlı HCl çözeltisinin kesin derişimi  Bu deney 3-4 paralelle çalışılır. Ve virgülden sonra anlamlı 3 hane aynı olana kadar deney tekrarlanır. Diğer bir yöntem ise daha çok kullanılan bir yöntem olan derişimi kesin olarak bilinen 0,1 N ayarlı sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi  ile titrasyonudur. 10 ml ayarı yapılacak HCl çözeltisinden bir erlene alınarak üzerine 2-3 damla fenolftalein indikatöründen damlatılır. Büretteki derişimi kesin olarak bilinen ayarlı 0,1 N NaOH çözeltisi ile erlende oluşacak pembe rengin 30 saniye kalıcı olduğu ana kadar titre edilir. Harcanan NaOH’din hacmi kaydedilir  MNaOH x VNaOH =  MHCl x VHCl      formülünden     MHCl =  (MNaOH x VNaOH) / VHCl HCl Asidin kesin derişimi bulunur.  0,1 N Gümüş Nitrat (AgNO3) Çözeltisinin Hazırlanması  Saf AgNO3 (Merck 1.01510) 2 saat 150ºC’ de etüvde bekletilir. Desikatöre alınarak oda sıcaklığına gelmesi beklenir.16,9890 g tartılıp 100 ml saf suda çözülür. Çözelti 1 litrelik balonjojeye alınarak hacim çizgisine kadar saf su ile tamamlanır. AgNO3 çözeltisi kahverengi şişede ve karanlıkta bekletilmelidir  Kullanılan gümüş nitratın saflığından emin olunduğu vakit primer standart olarak kullanılabilinir ve ayarlama yapmaya gerek yoktur. Değişik derişimlerde gümüş nitrat çözeltisi bu hesaplamandan yola çıkılarak hazırlanır. 0,1 N Potasyum Tiyosiyanat (KSCN) Çözeltisinin Hazırlanması  9,7 g KSCN (Merck 1.05125) 100 ml saf suda çözülüp1 litrelik balonjojeye alınarak hacim çizgisine kadar saf su ile tamamlanır.  KSCN Çözeltisinin Ayarlanması Hazırlanan 0,1 N AgNO3 çözeltisininden 25 ml hassas bir şekilde alınarak erlene aktarılır. Üzerine 75 ml saf su eklenerek toplam hacim 100 ml’ye tamamlanır. Erlene 5 ml 6 N HNO3ve 5 ml demir(III) amonyum sülfat indikatörü eklenir. Erlendeki AgNO3 çözeltisi büretteki yaklaşık normalitesi 0,1 N olan KSCN ile titre edilir. Erlende kırmızı-kahverengi renk gözlendiği anda titrasyon kesilir.  KSCN’ nin Derişiminin Hesaplanması  NKSCN x VKSCN = NAgNO3 x V AgNO3  NKSCN = NAgNO3 x V AgNO3 /  VKSCN NAgNO3 =  AgNO3  çözeltisinin derişimi VAgNO3 =  AgNO3 çözeltisinden alınan miktar VKSCN   = KSCN çözeltisinden harcanan  miktar  0,05 N Potasyum Hidroksit (KOH) Çözeltisinin   Hazırlanması   Behere 2,805 g katı KOH (Merck 1.05033) tartılır. Kaynatılmış soğutulmuş saf sudan 100 ml eklenerek çözülür. Çözelti 1 litrelik balon jojeye aktarılır. Beher birkaç kez saf su eklenerek çalkalanır ve balonjojedeki çözeltinin üzerine eklenir. Daha sonra 1 litrelik balonjoje hacim çizgisine kadar kaynatılmış soğutulmuş saf su eklenerek tamamlanır. Bu hesaptan yola çıkılarak değişik derişimlerde KOH çözeltileri hazırlanabilir.  KOH Çözeltisinin Ayarlanması Ayarlama işlemi için primer standart olan potasyum hidrojenftalat (KHC8H4O4) (Merck 104874) veya okzalik asit dihidrat (H2C2O4.2H2O) (Merck 1.00495) kullanılır. Okzalik asit ile yapılan ayarlamada primer standartın etüvde kurutulması sırasında sorunlar yasandığı için potasyum hidojenftalat ile ayar yapılması önerilir. Potasyum hidrojenftalat deney yapılmadan önce 110 ºC da 2 saat kurutulur ve deney yapılana kadar desikatörde bekletilir.   Tartım işlemi hassas olacak şekilde virgülden sonra 4 anlamlı rakama göre yapılır (0,7845 gibi). 0,7-0.9 g arası ftalat erlene tartılır. Üzerine kaynatılmış soğutulmuş saf sudan 50 ml koyularak çözülür. Belirteç olarak 2-3 ml fenolftalein indikatör çözeltisi damlatılır. Bürete daha önce hazırlanmış NaOH çözeltisi doldurulur ve erlendeki çözelti ile titre edilir. Başlangıçtaki renksiz çözeltinin rengi, ilk pempeleştiği an titrasyon durdurulur. Erlen çalkalanır. Pembe renk 30 sn kalıcı olmalıdır . Eğer daha önce pembe renk kaybolursa 1-2 damla daha NaOH eklenir. Harcanan KOH hacmi kaydedilir. KHC8H4O4  + KOH  --> K2C8H4O4  + H2O KOH Çözeltisinin Derişiminin Hesaplanması KHC8H4O4 Molekül ağırlığı= 204.22 g/mol KHC8H4O4 nun eşdeğer ağırlığı= 204.22 N= (m / 0.204.22)/ Vtitrant m= Dört anlamlı rakama göre tartılan  KHC8H4O4 nun ağırlığı g Vtitrant=Dönüm noktasına kadar harcanan KOH miktarı ml N= Ayarlı KOH çözeltisinin kesin derişimi  Primer standart olan okzalik asit dihidrat (H2C2O4.2H2O) (Merck 1.00495) kullanılmış ise Okzalik asit deney yapılmadan önce 110 ºC da 2 saat kurutulur ve deney yapılana kadar desikatörde bekletilir.   Tartım işlemi hassas olacak şekilde virgülden sonra 4 anlamlı rakama göre yapılır (0,1453 gibi). 0,1000-0,1500 g arası okzalik asit erlene tartılır. Üzerine kaynatılmış soğutulmuş saf sudan 50 ml koyularak çözülür. Belirteç olarak 2-3 mlfenolftalein indikatör çözeltisi damlatılır. Bürete daha önce hazırlanmış KOH çözeltisi doldurulur ve erlendeki çözelti ile titre edilir. Başlangıçtaki renksiz çözeltinin rengi, ilk pempeleştiği an titrasyon durdurulur. Erlen çalkalanır. Pembe renk 30 sn kalıcı olmalıdır . Eğer daha önce pembe renk kaybolursa 1-2 damla daha KOH eklenir. Harcanan KOH hacmi kaydedilir. KOH Çözeltisinin Derişiminin Hesaplanması H2C2O4.2H2O nun Molekül ağırlığı= 126,070 g/mol  H2C2O4.2H2O nun eşdeğer ağırlığı= (Molekül ağırlığı /Tesir değerliliği ) = 126,070 /2 = 63,035  N= (m x1000 /63,035)/ Vtitrant                                                             m= Dört anlamlı rakama göre tartılan H2C2O4.2H2O nun ağırlığı g  Vtitrant=Dönüm noktasına kadar harcanan KOH miktarı ml N= Ayarlı KOH çözeltisinin kesin derişimi  Bu deney 3-4 paralelle çalışılır.Ve virgülden sonra anlamlı 3. hane aynı olana kadar deney tekrarlanır.  0,1 N Sodyum Tiyosülfat (Na2S2O3.5H2O) Çözeltisinin Hazırlanması 1 litre saf su en az 5 dakika kaynatılır. Soğutulduktan sonra 24-25 g katı sodyum tiyosülfat (Na2S2O3.5H2O) (Merck 1.06516) çözülür ve 0,2 g Na2CO3 (Merck 1.06392) eklenir. Katı tam çözünene kadar karıştırılır ve kaynamış soğutulmuş su ile 1 litreye tamamlanır. Çözelti karanlıkta 1 hafta kullanılmadan bekletilir. Değişik derişimlerdeki tiyosülfat çözeltisi bu hesaplamadan yola çıkılarak yapılır. 0,1 N Sodyum Tiyosülfat (Na2S2O3.5H2O) Çözeltisinin AyarlanmasıTiyosiyanat seconder standart olduğu için bir primer standart ile ayarlanır. Primer standart katı potasyum dikromat (K2Cr2O7) (Merck 1.04952) birkaç saat 150-200 °C’ da kurutulur. Desikatöre alınarak soğutulur. Dört anlamlı rakam olacak şekilde (0,1235 gibi) hassas bir şekilde 0,1-0,12 g arası bir değer erlene tartılır. Üzerine 50 ml kaynatılmış soğutulmuş saf su eklenir. 2 g KI (Merck 1.05051) ve 5 ml derişik hidroklorik asit (HCl) (Merck 1.00317) eklenerek ağzı saat camıyla kapatılarak 5 dakika karanlıkta bekletilir. Daha sonra bürete doldurulan Na2S2O3.5H2O çözeltisi ile titre edilmeye başlanır. Titrantın erlene düştüğü yerde renk açılması görülene kadar (yaklaşık 5-6 ml harcanır) titre edilir. 3 ml %1’lik nişasta belirteci eklenir. Erlendeki çözeltinin rengi tekrar koyulaşır. Na2S2O3.5H2O ile titrasyona devam edilir.Yeşil renk gözlendiği zaman titrasyon durdurulur ve harcanan sodyum tiyosülfat hacmi kaydedilir. Sodyum Tiyosülfat Çözeltisinin Derişiminin Hesaplanması  K2Cr2O7’ ın Formül ağırlığı = 294,20  K2Cr2O7 ‘ ın eşdeğer ağırlığı =  (Molekül ağırlığı /Tesir değerliliği ) = 294,20 /6 = 49,04 N= ( m x 1000 / 49,04) / Vtitrant                                                            m = Dört anlamlı rakama göre tartılan K2Cr2O7 ın ağırlığı g  Vtitrant=Dönüm noktasına kadar harcanan Na2S2O3.5H2O hacmi ml  N= Ayarlı Na2S2O3.5H2O çözeltisinin kesin derişimi 0.1 N Permanganat  (KMnO4) Çözeltisinin Hazırlanması 1 litrelik balon jojeye 3.2 g katı KMnO4 ( Merck 1.05080)  tartılır. Üzerine 700 mL saf su eklenerek kaynama sıcaklığının (70°C) altında 5 dakika ısıtılır. Daha sonra 1 litrelik balonjoje hacim çizgisine kadar saf su eklenerek tamamlanır. Ve çözelti bu sıcaklıkta yarım saat bekletilir. Balonjojenin ağzı saat camı veya bir beherle kapatılarak bir gece bekletilir. İndirgenme neticesinde oluşan MnO2 süzülerek alınır. Süzme işlemi cam kroze veya gooch krozesinde yapılır. Kullanılan malzemelerin çok temiz olmasına dikkat edilir. Hatta malzemeler kullanılmadan önce bir miktar permanganat çözeltisi ile çalkanarak çözelti atılır.  0.1 N Permanganat  (KMnO4) Çözeltisinin Ayarlanması Ayarlama işlemi için primer standart olan sodyum okzalat (Na2C2O4) (Merck 1.06557) kullanılır. Sodyum okzalat deney yapılmadan önce 105 ºC da 2 saat kurutulur ve deney yapılana kadar desikatörde bekletilir.   Tartım işlemi hassas olacak şekilde virgülden sonra 4 anlamlı rakama göre yapılır (0,1453 gibi). 0,1000-0,1500 g arası okzalik asit erlene tartılır. Üzerine 200 ml saf su ve 30 mL 3 M H2SO4 (Merck 1.00731) koyularak çözülür. Bürete daha önce hazırlanmış olan KMnO4 çözeltisi sıcaklığı yaklaşık 70°C olacak şekilde doldurulur. Çözelti koyu renkli olduğu için menisküsun alt tarafı değilde üstü başlangıç noktası olarak kabul edilir. Başlangıçta eklenen permanganatın renginin kaybolması beklenir. Arada bir pisetle erlenin kenarı saf su ile yıkanır. Reaksiyonun sonuna doğru eklenen permanganatın rengi iyice kaybolmaya başlar. Bu anda ilk damlanın rengi kaybolmadan ikinci damla eklenmemelidir. Bir damla permanganatın rengi 30 sn kaldıktan sonra yok oluyorsa titrasyona son verilir. Harcanan permanganat hacmi not edilir. (V1) Tanık deney için bir erlene sodyum okzalat koyulmadan birinci deneydeki hacim kadar saf su ve H2SO4eklenerek titrasyon aynı şekilde yapılır. Harcanan permanganat hacmi not edilir. (V2) Permanganat  (KMnO4) Çözeltisinin Derişiminin Hesaplanması Sodyum okzalat miliekivalent gramı = 134/ (2 x 1000) = 0.0670 g NKMnO4  x mL KMnO4 = N Na2C2O4 x mL Na2C2O4 NKMnO4 x mL KMnO4 = (Primer standartın gramı / Primer standartın miliekivalent gramı) NKMnO4 = Primer standartın gramı/ [0,0670 x (V1- V2)] Kaynak: www.kimyaevi.org