טיטור
טיטור[1] (בלועזית: טיטרציה, באנגלית: Titration, בעברית: תהליך סתירה) היא שיטה לקביעת הריכוז של חומרים שונים בתמיסה.
החומר שאת ריכוזו בתמיסה רוצים לגלות נקרא אנליט (Analyte) והוא מצוי בתמיסה בריכוז לא ידוע. לתוך תמיסת הנעלם מוסיפים תמיסה של חומר בריכוז ידוע וקבוע. חומר זה נקרא טיטרנט (Titrant). בין החומרים מתרחשת תגובה וכל עוד בתמיסה יש שיירים של האנליט התגובה תצא לפועל.[2] אפשרות נוספת היא שיטה גרווימטרית - מדידת משקל הטיטרנט ולא הנפח. ההתפלגות של התוצאות החוזרות שונה בין השיטות.[3]
מרכיבי המערכת
[עריכת קוד מקור | עריכה]הטיטרנט
[עריכת קוד מקור | עריכה]חשוב כי תמיסת הטיטרנט תהיה בעלת ריכוז ידוע בדיוק רב, ושריכוז זה לא ישתנה (לא תהיה שקיעה של החומר, חמצון באוויר וכו') לשם כך נהוג להשתמש בחומר העונה על הקריטריונים של "סטנדרט ראשוני". ישנן כמה תכונות שנדרשות מהסטנדרט הראשוני: טיטרנט חייב להגיב עם האנליט בתגובה כימית ישירה ויחס מולקולות קבוע, ובמהירות המאפשרת הבחנה מיידית בשינויי צבע, הופעת עכירות משקע,או שחרור גז.
- תגובה כימית מהירה עם האנליט, שאיננה משאירה אנליט חופשי בסוף הטיטרציה. איננו מגיב עם מרכיבי התמיסה הנבדקת שאינם האנליט.
- יציב בתנאי המעבדה (לא סופח לחות (לא היגרוסקופי), שלא יתחמצן באוויר, נוח לאחסון, חיי מדף ארוכים).
- מומס היטב במדיום הנבדק. בתמיסות הידרופוביות (לא מימיות) האינדיקטור חייב להתמוסס היטב בתמיסה (כמו שמן, חלבון ועוד)
- מגיב במהירות ובשלמות עם האנליט.
- יוצר תגובה חד משמעית (צבע, משקע, או תגובה עם אלקטרודה ספציפית), שניתנים למדידה במכשיר מתאים.
האנליט
[עריכת קוד מקור | עריכה]החומר הנבדק: אם הוא בתמיסה יש להבטיח שהתמיסה לא כוללת תרכובות המגיבות עם הטיטרנט או עם האינדיקטור. לדוגמה מים המכילים סידן, ברזל או גופרית (מים שאינם מזוקקים) עשויים להגיב עם הטיטרנט ולהשפיע על תוצאות הסתירה. חסר צבע המפריע לקריאת התוצאות, חסר עכירות או קולואידים. אנליט בעל תכונות מחמצנות, כמו חומצה גופרתית, וחומצה היפוכלורית עשוי לבטל את פעולת האינדיקטור. תהליכי סתירה עשויים לשחרר אנרגיה כחום, ולכן לשבש את תנאי הבדיקה.
האינדיקטור
[עריכת קוד מקור | עריכה]אינדיקטור הוא תרכובת אשר משנה את צבעה, יוצרת משקע או עכירות בנוכחת הטיטרנט או האנליט. מקובל להשתמש באינדיקטור לזיהוי הנקודה שבה תהליך הסתירה הסתיים (לא נותרו עוד שיירי אנליט). בנקודה זו, המכונה "נקודת סוף טיטרציה", ניתן לחשב את ריכוז האנליט על ידי מציאת כמות המולקולות של האנליט, המבוטא ביחידות מולים (משקל מולקולרי המבוטא בגרמים) שהגיבו מתוך ידיעת הנפח והריכוז המדויקים של הטיטרנט.[4]
תהליך הטיטרציה
[עריכת קוד מקור | עריכה]הכנת המערכת
[עריכת קוד מקור | עריכה]טיטרציה מחייבת הכרה מעמיקה של התרכובת הנבדקת, נוכחות מומסים אחרים מלבד האנליט הנבדק, השפעת תנאי הסביבה (טמפרטורה) על הטיטרנט, האנליט והאינדיקטור. הדוגמה המקובלת היא טיטרציה של חומצה או בסיס בתמיסה מימית. יחס המולקולות המגיבות חייב להיות ידוע ועדיף יחס 1:1. כאשר האנליט היא חומצה הידרוכלורית (HCl) משתמשים בבסיס (NaOH) לפי הנוסחה. [5]
![{\displaystyle {\mathrm {NaOH} {}+{}\mathrm {HCl} {}-{}{}>{}\mathrm {NaCl} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a74d4e4205572e9c0fde7ec548801ea14f0885a8)
האינדיקטור במקרה זה הוא פנול-פטלאין או דומה המשנה צבע בהתאם לריכוז יוני ההידרוקסיל [-OH ] או המימן [+H]. כאשר האנליט משחרר 2 או יותר יוני מימן בתמיסה כמו חומצה גפריתית H2SO4, היחס יהיה 1:2, והטיטרציה תיעשה לפי שלבי תהליך הסתירה. קיימות אלקטרודות הרגישות לריכוז האנליט, כך שהן מחליפות את ביצוע הטיטרציה. כאשר לבדיקת חומציות או בסיסיות המים האלקטרודה מאופסת על Ph7 (ריכוז יוני המימן במים נייטרליים מזוקקים).
ביצוע טיטרציה
[עריכת קוד מקור | עריכה]לנפח ידוע של האנליט מוסיפים תחילה את האינדיקטור, שבדרך כלל יהיה שקוף, וישנה את צבעו רק כאשר תיגמר הטיטרציה. (לעיתים משתנה הצבע מאדום לכחול וכדומה) מטטרים את תמיסת האנליט בריכוז ידוע של הטיטרנט עד לסיום התגובה. מכפלת ריכוז הטיטרנט בכמותו (במיליליטר), מאפשרת חישוב הערכיות של האנליט, ומכאן את ריכוזו בתמיסה. לעיתים ניתן לקצר את התהליך, על-ידי הוספת עודף של טיטרנט, הנותן צבע ברור, ומטטרים אותו " בחזרה" על-ידי הוספת האנליט עד העלמות הצבע.[6]
עקומת הטיטרציה
[עריכת קוד מקור | עריכה]
עקומת הטיטרציה היא גרף המציג את ריכוז אחד החומרים, או מדד אחר בתמיסת אנליט (כגון pH, מוליכות וכו') כנגד כמות הטיטרנט המוסף. מבחינים בין תגובה לוגריתמית לתגובה ליניארית. לעיתים התגובה מורכבת משלבים, הנובעים מהתהליך הכימי. למשל בחומצות רב ערכיות (ולנטיות) נעשית הסתירה בשלבים לפי עצמת הקשר בין היונים לאניונים.[8] טיטרציות שאינן יוניות, למשל בשמנים מבוססות על ריאקציות אחרות כמו חמצון - חיזור. בתחילת הטיטרציה הלוגריתמית ריכוז האנליט בתמיסה יורד בהדרגה ומתקבל קו כמעט ליניארי,[9]בהמשך כמות הטיטרנט הנדרש קטנה ביחס לוגריתמי לנפח האנליט ככל שמתקרבים לנקודת שקילות (נקודה האקוויוולנטית). בנקודה האקוויוולנטית תהיה בגרף הפונקציה נקודת פיתול (הנקראת נקודת שקילות). לאחר העלייה התלולה בכמות הטיטרנט תהיה דעיכה איטית וריכוז התמיסה האנליטית שואף ל-0 כאשר הפונקציה היא אסימפטוטית. לחישוב מדויק של כמות האנליט, יש לחסר את כמות הטיטרנט והאינדיקטור שהוספו לנפח תמיסת הבדיקה.[10]
מערכות מודרניות למדידת ריכוז אנליטים
[עריכת קוד מקור | עריכה]מרבית הבדיקות לריכוז אנליטים, בתמיסות טהורות, סרום, דם ונוזלים ביולוגיים אחרים, תמיסות שומניות שאינן מימיות, מבוצעות היום באמצעות אלקטרודות הרגישות לאנליט בלבד, או לתהליך כימו שנגרם על-ידי האנליט. האלקטרודות נחלקות לשני סוגים עיקריים: וולטמטריות, ואמפרומטריות. הראשונות מראות שינויים במתח (V) העובר דרך האלקטורדה, והשני מודדות זרם (A) הנוצר מפעילות של חימצון - חיזור. לדוגמה אלקטודות לבדיקת אלקטרוליטים הן בדרך כלל וולטמטריות, בעוד תהליכים כימיים, כמו חיזור - חימצון נמדדים עליד מדידת המטענים החשמליים הנוצרים על פני האלקטרודה כתוצא מהתהליך (למשל בדיקת גלוקוז בדם)
לכן במעבדות רפואיות משתמשים במכשירים אוטומטיים הבודקים באמצעות שורת אלקטרודות ספציפיות לכ אנליט בבדיקה אחת. שיטת הטיטרציה משמשת בעיקר לכיול ולמחקר.[11]
טיטרציה בתמיסות ביולוגיות
[עריכת קוד מקור | עריכה]בדיקות של נוזלים ביולוגיים המכילים תרכובות רבות, מחייבות שימוש באינדיקטורים ייחודיים לאנליט הנבדק, ובריאקציות כימיות ייחודיות. למשל בדיקת גלוקוז בדם נעשה על-ידי מדידת חימצון-חיזור שנגרם בנוכחות גלוקוז.[12] במעבדות קיימות מערכות המבוססות על אלקטרודות המודדות את ריכוז האנליט הספציפי בדיוק מרבי, וחוסכות שימוש במערכת טיטרציה. כיום האלקטרודות מגלות ריכוזים נמוכים ומדויקים של מגוון אנליטים כמו הורמונים, אנזימים, אלקטרוליטים ועוד. ערכות דיאגנוסטיות מהירות לבדיקות אנליטים גם בשיטות אימונולוגיות מאפשרות בדיקה עצמית זולה ומהירה.[13]
ראו גם
[עריכת קוד מקור | עריכה]קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
- science/volumetric-analysis טיטור, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
הערכת שווי, דף שער בספרייה הלאומית
הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ↑ טִּטּוּר במילון כימיה כללית (תשמ"ה), באתר האקדמיה ללשון העברית
- ↑ Paula Rivera‐Quintero, Gregory S. Patience, Nicolas A. Patience, Daria C. Boffito, Xavier Banquy, Dalma Schieppati, Experimental methods in chemical engineering: Karl Fischer titration, The Canadian Journal of Chemical Engineering 102, 2024-09, עמ' 2980–2997 doi: 10.1002/cjce.25295
- ↑ Lukáš Kejla, Petr Svoboda, Jan Sedláček, Pavel Šimáček, Gravimetric titrations in a modern analytical laboratory: evaluation of performance and practicality in everyday use, Chemical Papers 76, 2022-04-01, עמ' 2051–2058 doi: 10.1007/s11696-021-02004-z
- ↑ Edmund Bishop, Indicators: International Series of Monographs in Analytical Chemistry, Elsevier, 2013-10-22, ISBN 978-1-4831-5139-7. (באנגלית)
- ↑ Wiley, Encyclopedia of Life Sciences, 1, Wiley, 2005-09-09, ISBN 978-0-470-01617-6. (באנגלית)
- ↑ Lennart Pehrsson, Folke Ingman, Axel Johansson, Acid-base titrations by stepwise additions of equal volumes of titrant with special reference to automatic titrations—I: Theory, discussion of the gran functions, the hofstee method and two proposed methods for calculating equivalence volumes, Talanta 23, 1976-11-01, עמ' 769–780 doi: 10.1016/0039-9140(76)80086-0
- ↑ GRAPHICAL METHOD FOR CONSTRUCTION OF TITRATION CURVES, Pergamon, 1977-01-01, עמ' 169–174. (באנגלית אמריקאית)
- ↑ Data analysis for acid-base titration of an unknown solution, ACS Publications, 1982-08-01 (באנגלית)
- ↑ B.E.Buell, Differential titration of acids and very weak acids in petroleum with tetrabutylammonium hydroxide and pyridine-benzene solvent, pubs.acs.org, 1967
- ↑ Louis Meites, James A. Goldman, Theory of titration curves: The locations of inflection points on acid-base and related titration curves, Analytica Chimica Acta 29, 1963-01-01, עמ' 472–479 doi: 10.1016/S0003-2670(00)88648-1
- ↑ N. V. Hemanth Ragav a , Palati Sinduja a*# and R. Priyadharshini a#, Automated Blood Analysers and Their Testing Principles: A Comparative Study, Journal of Pharmaceutical Research International 33(63A): Article no.JPRI.82308 ISSN 2456-9119 (Past name: British Journal of Pharmaceutical Research,, 2021, עמ' 294-301,
- ↑ Measurement of blood glucose: comparison between different types of specimens, Sage Journals, 2008 (באנגלית)
- ↑ matilyn Dupin et al, Impact of Serum and Plasma Matrices on the Titration of Human Inflammatory Biomarkers Using Analytically Validated SRM AssaysClick to copy article link, pubs.acs.org
| חומצות ובסיסים | ||
|---|---|---|
| לפי חוזק | חומצה (חלשה, חזקה, סופר חומצה) • בסיס (חלש, חזק, סופרבסיס) | |
| לפי סוג | חומצה (מינרלית, אורגנית) • בסיס (מינרלי, אורגני) | |
| לפי קאורדינטיביות | בסיס לואיס • חומצת לואיס | |
| אחר | חומצה מצומדת • בסיס מצומד • ערך הגבה • אמפוטריות | |
| צורונים במערכת המימית | הידרוניום • הידרוקסיד | |
| תגובות | פרוטונציה • דה-פרוטונציה • סתירה | |
| אנליזה כימית | אינדיקטור pH • מד pH • טיטרציה • בופר • משוואת הנדרסון-האסלבאך | |
| חומצות תעשייתיות חשובות | חומצה גופרתית • חומצה זרחתית • חומצה חנקתית • חומצה הידרוכלורית | |
| בסיסים תעשייתיים חשובים | נתרן הידרוקסידי • סידן הידרוקסידי • אמוניה • נתרן תת-כלורי | |
 | ||
