pH Titrasyonu - Trakya Üniversitesi

pH Titrasyonu
Biyofizik 2015
Amaç
Bu pratiğin amacı öğrencilerin pH, asit baz dengesi,
pH metre ve titrasyon hakkında bilgi sahibi olmalarını
sağlamak
Hedefler
Bu pratiğin sonunda öğrenciler,
Asit ve baz dengesinin yaşam için önemini,
H iyonu konsantrasyonunun normal değerlerini ve
patolojik durumlarını tanımlayabilmeli,
pH metre kullanımı hakkında bilgi sahibi olabilmeli
GİRİŞ
•
Hidrojen evrenin kütlece %75'ini, atom sayıca %90'nı
oluşturur ve bu oranlarıyla evrende en çok bulunan
elementtir.
• Hidrojen zehirsiz ve havadan
14,4 kez daha hafif bir gazdır.
Güneş ve diğer yıldızların
termonükleer tepkimeyle
vermiş olduğu ısının yakıtı
hidrojen olup, evrenin temel
enerji kaynağıdır. -252,77 °C'ta
sıvı hale getirilebilir.
• Sıvı hidrojenin hacmi gaz
halindeki hacminin sadece
1/700'ü kadardır.
Asitler, suyla hidrojen
iyonları üreten hidrojen
bileşimleridir. Hidrojen
iyonları çözeltiyi asidik yapar.
Bütün asitler hidrojen (H+)
içerir.
Bazlar, suda iyonlaştığında
Brønsted-Lowry asit-baz
teorisine göre ortama OH(hidroksit) iyonu, Lewis asitbaz teorisine göre ise elektron
çifti verebilen maddedir.
İlk modern tanım, İsveç'li
bilim adamı Svonte
ARHENİUS (1884)
tarafından
Sudaki çözeltilerine H+
iyonu veren maddeler
"asit"
Sudaki çözeltilerine OHiyonu veren maddeler
"baz"
İsveç'li kimyacı Sorensen
(1909) Hidrojen iyonu
derişimini
ölçmek için
pH SKALASI
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Asitler
Formülü
Yer (pH)
Hidroklorik asit HCl
Mide özsuyu (1)
Sitrik asit
C6 H8 O7
Limon suyu (2.2)
Fosforik asit
H3 PO4
Coca-Cola gibi
Asetik asit
CH3 COOH
Sirke (2.9)
Karbonik asit
H2 CO3
Gazoz (3.8)
Tartarik asit
C4 H6 O6
Şarap
Bazlar
Amonyak
Formülü
NH3
Kullanım Yeri
Gübre yapımı
Sodyum hidroksit NaOH
Sabun yapımı
Sodyum
NaHCO3 Cam yapımı, gübre yapım
bikarbonat
Asit-baz dengesinin korunması:
•
•
•
Tampon Sistemleri
Solunum
Renal Fonksiyon
o
pH’ın 7.36 – 7.44 arasındaki değişimler sıkı bir kontrol
altında idame ettirilir
pH mekanizmasının kontrolü:
•
Tampon sistemleri genellikle zayıf bir asit ve tuzu veya zayıf
bir baz ve tuzundan oluşur.
•
Vücutta 3 tane önemli kimyasal tampon sistemi mevcuttur.
Karbonik asit-bikarbonat tampon sistemi.
1.
•
Organik ve fiks asitlerinin neden olduğu değişimlerin
tamponlanması
Protein tampon sistemi
2.
•
•
Amino asit
Hemoglobin tampon sistemi tarafından H+ iyonlarının
tamponlanması
Fosfat
3.
•
İCF da pH’ ın tamponlanması
pH mekanizmasının kontrolü:
TAMPON
Asit
Konjüge baz Ana tampon etkisi
Hemoglobin HHb
Hb-
Eritrosit
Protein
HProt
Prot-
Hücre içi
Fosfat
H2PO4-
HPO42-
Hücre içi
HCO3-
Hücre dışı(ECF)
Bikarbonat CO2→H2CO3
Tampon Çözeltiler
•
Asit veya baz ilave edildiği zaman çok az pH değişikliği
gösteren çözeltilere “tampon çözeltiler” denir.
•
Tampon çözeltiler zayıf bir asit ile bu asidin yeterli
miktardaki tuzundan oluşmuşlardır. Örneğin, zayıf bir
asit olan asetik asit (CH3 COOH) ile bu asitin sodyum
tuzu olan sodyum asetat (CH3 COONa) belli oranlarda
karıştırıldığında tampon çözelti oluştururlar.
Tamponlama Gücü
•
Bir tampon sisteminin pH’ı sabit tutmadaki
etkililiğine tampon sisteminin “tamponlama
gücü” denir.
pH ÖLÇÜMÜ
•
Yaklaşık bir pH belirlemesi, pH seviyesi değiştikçe farklı
renk alan pH kağıtları veya göstergeleri ile elde edilebilir.
•
Bu tip göstergelerin doğruluklarında sınırlanmalar
mevcuttur.
•
Çünkü renkli veya koyu örneklerde doğru sonuçlar elde
etmek zorlaşır.
•
•
Daha doğru pH ölçümleri bir pH metre ile elde edilir.
pH metre, özel bir elektrot sistemi ile bu sistemde
meydana gelen membran potansiyel farklarını ölçen bir
voltmetreden oluşur.
•
İki elektrottan biri cam elektrot (pH ölçüm elektrotu),
diğeri de referans (calomel) elektrottur.
•
Cam elektrot,yalnız H+ iyonlarını geçiren cam
membran ile çevrili bir tüptür.
•
Referans (calomel) elektrot ise Hg metali, elektrolit
görevini yapan Hg2Cl2 (calomel)ve bir iyon
köprüsünden ibarettir.
•
•
Dengeleyici, KCl eriyiğinden oluşur.
Bileşik elektrotta hem cam hem calomel elektrot tek
gövde içinde bulunur.
•
Bir maddenin asit mi yoksa baz mı olduğunu
turnusol kağıdı, fenolftalein, metil oranj gibi
maddeler ile karşılaştırarak anlayabiliriz.
•
Bu maddeler asitler ve bazlarla farklı renk
verirler.Bunlara indikatör veya ayraç denir.
Sulu çözeltilerin pH’ı,
elektrometrik yöntemler denen,
iki elektrot arasındaki potansiyel
farkının bir galvanometre ile
ölçülmesi esasına dayanan
yöntemlerle daha hassas olarak
ölçülebilir.
pH metre denen aletlerde
elektrottan çıkan sinyal,
şiddetlendirilir ve pH’ı bilinen
bir çözelti tarafından oluşturulan
sinyal ile karşılaştırılır.
pH Ölçümü Nasıl Yapılır ?
pH, elektrik sinyali üreten bir araç (elektrot) kullanılarak
pH metre cihazı sayesinde bu elektriksel sinyali,
pH birimine çeviren potansiyometrik bir ölçümdür.
Üretilen ve ölçülen sinyal bir voltajdır. pH ölçümünü
yapabilmek için iki gerilime ihtiyaç vardır, pH ölçümü
için gerekli olan elektriksel sinyal bu iki gerilim
arasındaki fark ile oluşur.
Bu iki gerilim şunlardır:
1. Algılama elektrotu ürün içindeki hidrojen iyon
aktivitesinin logaritmasına oransal bir gerilim sağlar.
2. Referans elektrot ideal olarak ürünün aktivitesinden
bağımsız sabit ve sürekli bir gerilim sağlar.
3. Referans ve algılama elektrotu arasındaki bu gerilim
farkı ph metre tarafından ölçülür ve pH değerine
çevrilir.
pH Metre, pH Elektrotunun Verdiği Tepkiyi Nasıl Ölçer?
Referans elektrotu ve algılama elektrotu arasında oluşan gerilim farkı
çözeltideki hidrojen iyonlarının aktifliğine bağlıdır.
İdeal bir elektrot için, elektrotun tepkisi Nernst eşitliği ile ifade edilir:
E = E0 – 2.3 (RT/nF) log aH+
ifadesinde:
E: Referans elektrot ile algılama elektrot arasında
oluşan toplam gerilim (mV)
E0: aH+ = 1 mol /l deki elektrotun standart gerilimi
R: Gaz sabiti
T: Sıcaklık ͦ K
n: İyonun değerliği
F: Faraday Sabiti
aH+: Çözeltideki iyonun aktifliği
pH metre
Dijital pH metre. pH 0-14 arası ölçüm yapar
Titrasyon
•
Asit ve bazların bir çözeltideki derişimlerini ölçmek için
“titrasyon” denen işlemden yararlanılır.
•
Titrasyon işleminde, derişimi bilinen asit veya baz
çözeltisi bir cam düzenekten derişimi bilinmeyen asit
veya baz çözeltisine nötralizasyon tamamlanana kadar
yavaş yavaş ilave edilir.
•
Nötrolizasyon işleminin bitişi ise, bir pH metre veya bir
asit-baz indikatörü ile gözlenebilir.
•
Titrasyon eğrisi çiziminde pH değeri apsise, asit
damla sayısı ordinata olmak üzere grafiğe
yerleştirilir.
TÜTF BİYOFİZİK
Titrasyon Deneyi
pK1
pK2
Damla