প্রভাষক
১১ অক্টোবর, ২০২৬ ০৬:৫৩ অপরাহ্ণ
প্রভাষক
ধরনঃ সাধারণ শিক্ষা
শ্রেণিঃ দ্বাদশ
বিষয়ঃ রসায়ন ২য় পত্র
অধ্যায়ঃ অধ্যায় ৩
টাইট্রেশন বা অনুমাপন (যা টাইট্রিমেট্রি এবং ভলিউমেট্রিক অ্যানালাইসিস নামেও পরিচিত) হলো একটি প্রচলিত ল্যাবরেটরি পদ্ধতি, যা ব্যবহার করে একটি নির্দিষ্ট অ্যানালাইট (বিশ্লেষণযোগ্য পদার্থ)-এর ঘনমাত্রা পরিমাপ করা হয়। এখানে একটি রিএজেন্ট (যাকে টাইট্রান্ট বা টাইট্রেটর বলা হয়) পরিচিত ঘনমাত্রা ও ভলিউম সহ একটি স্ট্যান্ডার্ড দ্রবণ আকারে প্রস্তুত করা হয়। এই টাইট্রান্ট অ্যানালাইটের দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া করে, যাতে অ্যানালাইটের ঘনমাত্রা নির্ধারণ করা যায়। টাইট্রান্টের যে পরিমাণ ভলিউম অ্যানালাইটের সাথে বিক্রিয়া করে তাকে টাইট্রেশন ভলিউম বলে।
“টাইট্রেশন” শব্দটি এসেছে ফরাসি শব্দ titrer (১৫৪৩) থেকে, যার অর্থ ছিল মুদ্রায় স্বর্ণ বা রূপার পরিমাণ— অর্থাৎ বিশুদ্ধতার একটি মাপকাঠি। পরে এই শব্দ titre হয়ে যায়, যার অর্থ দাঁড়ায় মিশ্র ধাতব স্বর্ণের বিশুদ্ধতা এবং পরবর্তীতে একটি নির্দিষ্ট নমুনায় পদার্থের ঘনমাত্রা। ১৮২৮ সালে ফরাসি রসায়নবিদ Joseph Louis Gay-Lussac প্রথম “titre” শব্দটিকে ক্রিয়াপদ হিসেবে ব্যবহার করেন, অর্থাৎ “একটি নমুনায় পদার্থের ঘনমাত্রা নির্ধারণ করা”।
ভলিউমেট্রিক বিশ্লেষণের সূচনা হয় ১৮শ শতাব্দীর শেষের দিকে ফ্রান্সে। ১৭৯১ সালে François-Antoine-Henri Descroizilles প্রথম ব্যুরেট (গ্র্যাজুয়েটেড সিলিন্ডারের মতো) তৈরি করেন। পরে Gay-Lussac এটিকে উন্নত করেন, সাইড আর্ম যোগ করেন এবং “pipette” ও “burette” শব্দ চালু করেন। ১৮৪৫ সালে Étienne-Ossian Henry প্রথম আধুনিক ব্যুরেট উদ্ভাবন করেন। Karl Friedrich Mohr পদ্ধতিতে বড় পরিবর্তন এনে ব্যুরেটকে আরও সহজ ও ব্যবহারোপযোগী করেন এবং ১৮৫৫ সালে প্রথম টাইট্রেশন বিষয়ক পাঠ্যবই প্রকাশ করেন।
একটি সাধারণ টাইট্রেশন একটি বিকার বা এর্লেনমেয়ার ফ্লাস্ক(Erlenmeyer flask) দিয়ে শুরু হয় যাতে একটি অত্যন্ত সুনির্দিষ্ট পরিমাণ বিশ্লেষক থাকে এবং অল্প পরিমাণ নির্দেশক (যেমন ফেনলপ্থ্যালিন) একটি ব্যুরেট বা কেমিক্যাল পাইপটিং সিরিঞ্জের নিচে রাখা হয়।[৩] টাইট্রান্টের কম পরিমাণে তারপর বিশ্লেষক এবং নির্দেশক যোগ করা হয় যতক্ষণ না সূচকটি টাইট্রান্ট সম্পৃক্ততার থ্রেশহোল্ডের প্রতিক্রিয়ায় রঙ পরিবর্তন করে, যা টাইট্রেশনের সমাপ্তি বিন্দুতে আগমনের নির্দেশ করে, যার অর্থ টাইট্রান্টের পরিমাণ বর্তমান বিশ্লেষকের পরিমাণের সাথে ভারসাম্য বজায় রাখে উভয়ের মধ্যে প্রতিক্রিয়া। কাঙ্খিত প্রান্তবিন্দুর উপর নির্ভর করে, একক ড্রপ বা টাইট্রেন্টের একক ফোঁটার কম নির্দেশকের স্থায়ী এবং অস্থায়ী পরিবর্তনের মধ্যে পার্থক্য করতে পারে।
প্রস্তুতি
সাধারণত টাইট্রেশনের জন্য টাইট্রান্ট এবং অ্যানালাইট—উভয়কেই তরল (দ্রবণ) আকারে থাকতে হয়। যদিও কঠিন পদার্থ সাধারণত জলীয় দ্রবণে গলিয়ে নেওয়া হয়, বিশেষ ক্ষেত্রে (যেমন পেট্রোকেমিস্ট্রি, যেখানে পেট্রোলিয়াম নিয়ে গবেষণা হয়) অন্যান্য দ্রাবক যেমন https://en.wikipedia.org/wiki/Acetic_acid বা ইথানল(https://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol) ব্যবহৃত হয়।
ঘন অ্যানালাইট প্রায়ই নিখুঁততা বাড়ানোর জন্য পাতলা (dilute) করা হয়।
অনেক নন–অ্যাসিড–বেস টাইট্রেশনে বিক্রিয়ার সময় একটি নির্দিষ্ট pH বজায় রাখা জরুরি হয়। তাই, টাইট্রেশন চেম্বারে একটি বাফার দ্রবণ(https://en.wikipedia.org/wiki/Buffer_solution) যোগ করা হতে পারে যাতে pH অপরিবর্তিত থাকে।
যেসব ক্ষেত্রে নমুনায় থাকা দুটি বিক্রিয়ক টাইট্রান্টের সাথে বিক্রিয়া করতে পারে কিন্তু এর মধ্যে শুধুমাত্র একটি কাঙ্ক্ষিত অ্যানালাইট, সেখানে টাইট্রেশন চেম্বারে একটি আলাদা মাস্কিং দ্রবণ যোগ করা হয় যা অবাঞ্ছিত আয়নের প্রভাব দূর করে।
কিছু রিডাকশন–অক্সিডেশন (রেডক্স) বিক্রিয়ার জন্য নমুনার দ্রবণকে গরম করতে হয় এবং দ্রবণ গরম থাকা অবস্থায় টাইট্রেশন চালাতে হয় যাতে বিক্রিয়ার গতি বাড়ে। উদাহরণস্বরূপ, কিছু অক্সালেট দ্রবণের জারণের জন্য প্রায় ৬০°সে (১৪০°ফা) তাপমাত্রায় গরম করতে হয় যাতে একটি যুক্তিসঙ্গত বিক্রিয়া গতি বজায় থাকে
টাইট্রেশন কার্ভ
টাইট্রেশন কার্ভ হলো একটি গ্রাফ, যেখানে X-অক্ষ টাইট্রান্টের যোগকৃত ভলিউম ও Y-অক্ষ অ্যানালাইটের ঘনমাত্রা (অ্যাসিড-বেস ক্ষেত্রে pH) দেখায়।
| নির্দেশক[৪] | অম্লে রং | সীমা (pH) | ক্ষারে রং |
|---|---|---|---|
| মিথাইল ভায়োলেট | হলুদ | ০–১.৬ | বেগুনি |
| ব্রোমোফেনল ব্লু | হলুদ | ৩–৪.৬ | নীল |
| মিথাইল অরেঞ্জ | লাল | ৩.১–৪.৪ | হলুদ |
| মিথাইল রেড | লাল | ৪.৪–৬.৩ | হলুদ |
| লিটমাস | লাল | ৫-৮ | নীল |
| ব্রোমোথাইমল ব্লু | হলুর | ৬–৭.৬ | নীল |
| ফেনলপ্থ্যালিন | রংবিহীন | ৮–১০ | গোলাপী |
| অ্যালিজারিন ইয়েলো | হলুদ | ১০.১–১২ | লাল |
অ্যাসিড-ক্ষার টাইট্রেশন দ্রবণে মিশ্রিত হলে অ্যাসিড এবং বেসের মধ্যে প্রশমনের উপর নির্ভর করে। নমুনা ছাড়াও, টাইট্রেশন চেম্বারে একটি উপযুক্ত pH নির্দেশক যোগ করা হয়, যা সমতুল্য বিন্দুর pH পরিসরের প্রতিনিধিত্ব করে। অ্যাসিড-ক্ষার নির্দেশক রং পরিবর্তন করে টাইট্রেশনের সমাপ্তি বিন্দু নির্দেশ করে। সমাপ্তি বিন্দু এবং সমতা বিন্দু ঠিক একই নয় কারণ সমতা বিন্দুটি বিক্রিয়ার স্টয়শিওমেট্রি দ্বারা নির্ধারিত হয় যখন শেষ বিন্দুটি শুধুমাত্র নির্দেশক থেকে রঙ পরিবর্তন হয়। সুতরাং, নির্দেশকের একটি সতর্ক নির্বাচন ত্রুটি হ্রাস করবে। উদাহরণস্বরূপ, যদি সমতা বিন্দুটি ৮.৪ এর pH-এ থাকে, তাহলে অ্যালিজারিন ইয়েলোর পরিবর্তে ফেনলপ্থ্যালিন নির্দেশক ব্যবহার করা হবে কারণ ফেনলপ্থ্যালিন নির্দেশকের ত্রুটি কমিয়ে দেবে। সাধারণ সূচক, তাদের রং, এবং pH পরিসর যেখানে তারা রং পরিবর্তন করে উপরের টেবিলে দেওয়া হল। যখন আরও সুনির্দিষ্ট ফলাফলের প্রয়োজন হয়, অথবা যখন বিকারকগুলি একটি মৃদু অ্যাসিড এবং একটি মৃদু ক্ষার হয়, একটি pH মিটার বা একটি পরিবাহী মিটার ব্যবহার করা হয়।
টাইট্রেশনের সময় আনুমানিক pH তিন ধরনের গণনার মাধ্যমে আনুমানিক করা যেতে পারে। টাইট্রেশন শুরু করার আগে, কোনো ক্ষার যোগ করার আগে [H+] এর ঘনত্ব মৃদু অ্যাসিডের জলীয় দ্রবণে গণনা করা হয়। যখন ক্ষারের মোল সংখ্যা অ্যাসিড বা তথাকথিত সমতুল্য বিন্দুর মোলের সংখ্যার সমান হয়, তখন হাইড্রোলাইসিস এবং pH এর একটি একইভাবে গণনা করা হয় যেভাবে অ্যাসিড টাইট্রেটের সংযুক্ত ক্ষার গণনা করা হয়েছিল। শুরু এবং শেষ বিন্দুর মধ্যে, [H+] হ্যান্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণ থেকে প্রাপ্ত হয় এবং টাইট্রেশন মিশ্রণটিকে বাফার হিসাবে বিবেচনা করা হয়। হ্যান্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণে [অ্যাসিড] এবং [ক্ষার] কে মোলারিটি অনুযায়ী নেওয়া হয় যা বিয়োজন বা হাইড্রোলাইসিসের সাথেও থাকত। একটি বাফারে, [H+] সঠিকভাবে গণনা করা যেতে পারে তবে HA এর বিয়োজন, [A-] এর হাইড্রোলাইসিস এবং জলের স্ব-আয়নায়ন গণনার মধ্যে ধরতে হবে।[৫]
নিম্নলিখিত চারটি সমীকরণের সাহায্য নেওয়া হয়:[৬]
এখানে nA ও nB
হল বাফার দ্রবণে ব্যবহৃত অ্যাসিডের (HA) ও লবণের (XA, X ক্যাটায়ন) মোল সংখ্যা। V হল মোট আয়তন। ভরক্রিয়া সূত্র প্রয়োগ করে গণনা কার্য সাধন করা হয়। nBV
হল ক্যাটায়নের মোলারিটি।
এই টাইট্রেশনগুলি একটি জারক পদার্থ এবং একটি বিজারক পদার্থের মধ্যে একটি জারণ-বিজারণ প্রতিক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে। একটি পোটেনশিওমিটার বা একটি রেডক্স সূচক সাধারণত টাইট্রেশনের শেষ বিন্দু নির্ধারণ করতে ব্যবহৃত হয়, যখন উপাদানগুলির মধ্যে একটি জারক পদার্থ হল পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট। কমলা থেকে সবুজে দ্রবণের রঙের পরিবর্তন সুনির্দিষ্ট নয়, তাই সোডিয়াম ডাইফিনাইল্যামাইনের মতো একটি নির্দেশক ব্যবহার করা হয়। সালফার ডাই অক্সাইডের জন্য ওয়াইনের বিশ্লেষণের জন্য জারক হিসেবে আয়োডিন প্রয়োজন। এই ক্ষেত্রে, স্টার্চ একটি নির্দেশক হিসাবে ব্যবহৃত হয়; অতিরিক্ত আয়োডিনের উপস্থিতিতে একটি নীল স্টার্চ-আয়োডিন কমপ্লেক্স তৈরি হয়, যা সমাপ্তি বিন্দুকে সংকেত দেয়।
উপাদানগুলির তীব্র রঙের কারণে কিছু রেডক্স টাইট্রেশনের জন্য কোনও নির্দেশক প্রয়োজন হয় না। উদাহরণস্বরূপ, মারাত্মক জারক পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেট-এর রঙের কারণে পারম্যাঙ্গানোমেট্রি-এ সামান্য টিকে থাকা গোলাপী রঙ টাইট্রেশনের সমাপ্তি বিন্দুর সংকেত দেয়।[১০]
প্রধান কিছু রেডক্স টাইট্রেশন:
| রেডক্স টাইট্রেশন | টাইট্র্যান্ট |
|---|---|
| আয়োডোমেট্রি | আয়োডিন (I2) |
| ব্রোমাটোমেট্রি | ব্রোমিন (Br2) |
| সেরিমেট্রি | সেরিয়াম(IV) লবণ |
| পারম্যাঙ্গানোমেট্রি | পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেট |
| ডাইক্রোমেট্রি | পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট |