Boli ste presmerovaní na lokálnu verziu požadovanej stránky
Vyžiadať ponuku

Zamysleli ste sa niekedy nad tým, prečo nie sú vaše výsledky titrácie reprodukovateľné? Tento blogový príspevok pojednáva o najbežnejších náhodných a systematických chybách, ktoré sa môžu vyskytnúť počas titrácie. Mal by slúžiť ako návod, ktorý pomôže identifikovať a minimalizovať zdroje týchto chýb v titračných experimentoch.

Úvod

Titrácia, bežná technika na analýzu obsahu látky, bola objavená už v 18. storočí. Stručne povedané, vykonáva sa ručne pomocou sklenenej byrety (naplnenej titračnou látkou) a buď kadičky alebo Erlenmeyerovej banky, ktorá obsahuje vzorku.

Hlavnými zdrojmi chýb počas manuálnej titrácie sú chyby paralaxy, zrakové vnímanie a výber veľkosti byrety. V modernej dobe sa tieto chyby často prekonávajú prechodom z manuálnej titrácie na používanie autotitrácie. Stále však existujú niektoré normy a štandardy, ktoré vyžadujú použitie manuálnej titrácie.

Zdroje chýb pri titrácii

Čo je potrebné na vykonanie titrácie? Na manuálnu titráciu je potrebná len byreta, kadička alebo Erlenmeyerova banka a indikátor. Zdroje chýb pochádzajú hlavne z presnosti byrety, indikátora a titrantu. Tieto jednotlivé chyby môžu tvoriť spolu približne ±0,2 ml, čo môže byť dosť veľa v závislosti od objemu koncového bodu titrácie.

V ďalších častiach sa pozrieme bližšie na najčastejšie chyby.

Systematické chyby pri titrácii

Systematické chyby sú chyby, ktorým sa možno vyhnúť splnením určitých požiadaviek. Takéto chyby sú identifikovateľné a dajú sa opraviť.

Bežné systematické chyby zahŕňajú zmenu teploty, štandardizáciu, výber indikátora, chyby paralaxy a zvolený objem byrety. O týchto chybách sa podrobnejšie hovorí nižšie.

Teplota hrá dôležitú úlohu, najmä počas série analýz. Každý roztok má špecifický koeficient tepelnej rozťažnosti. Tento koeficient je definovaný takto:

V = V0 ∙ (1 + γ ∙ ∆T)

Kde V je objem pri určitej teplote, V0 nominálny objemu, γ je súčiniteľ tepelnej rozťažnosti (v 10-3K-1) a ∆T zodpovedá teplotnému rozdielu medzi teplotou nominálneho objemu (V0) a nameranou teplotou (v K).

V závislosti od koeficientu tepelnej rozťažnosti (γ) môže byť udržiavanie konštantnej teploty roztoku kritickým bodom. Napríklad n-hexán má koeficient 1,35. Za predpokladu, že roztok je má objem 1 ,000 l pri 20 °C, pri zmene okolitej teploty na 25 °C je objem roztoku je 1,007 l. To zodpovedá chybe 0,7 %.

Preto môže byť koeficient tepelnej rozťažnosti roztoku dostatočne dôležitým faktorom na reguláciu teploty v laboratóriu, aby sa dosiahli reprodukovateľné výsledky.

Stanovenie titra sa často zanedbáva a na titráciu sa potom použije nominálna hodnota, ktorá je napísaná na fľaši. Toto môže byť použiteľné pre určité titračné činidlá. Mnoho titračných čnidliel však stále vyžaduje štandardizáciu, aby sa predišlo veľkým chybám vo výsledkoch.

Vo všeobecnosti je stanovenie titra súčasťou analýzy a malo by sa vykonávať pravidelne. Pri použití stabilných kyselín a zásad sa môže stanovenie titra vykonávať týždenne. Pri iných titračných látkach, ako je jód alebo DPIP (dichlórfenolindofenol), by sa titer mal určovať denne, pretože koncentrácia titra sa výrazne znižuje vystavením UV žiareniu alebo reakcii s kyslíkom.


Viac o stanovení titra sa dozviete v našom blogovom článku.

Čo treba brať do úvahy pri štandardizácii titrantu

Titration curve of TRIS with HCl. The pink line shows the pH value where the phenolphthalein indicator changes color while the green line shows the pH value where the indicator should ideally change its color.
Obrázok 1. Titračná krivka TRIS s HCl. Ružová čiara zobrazuje hodnotu pH, pri ktorej indikátor fenolftaleínu mení farbu, zatiaľ čo zelená čiara zobrazuje hodnotu pH, pri ktorej by mal indikátor ideálne zmeniť farbu.

Výber správneho indikátora je nevyhnutný pre presnú a spoľahlivú analýzu. Obrázok 1 ukazuje príklad titračnej krivky TRIS (tris(hydroxymetyl)aminometánu) s kyselinou chlorovodíkovou.

TRIS sa používa na stanovenie titra HCl. Ak sa v tejto situácii použije fenolftaleín ako indikátor, koncový bod by sa pozoroval pri pH 8,2. To by zodpovedalo konečnému objemu približne 2 ml namiesto 8 ml.

Pre správne výsledky si táto analýza vyžaduje indikátor, ktorý mení svoju farbu približne pri pH 5. V tomto prípade by bola vhodnejšia voľba indikátora buď metylová červeň alebo metylová oranž.


Viac informácií o rozpoznávaní koncových bodov nájdete v našom blogovom článku.

Rozpoznanie koncových bodov (EP)

Parallax error occurs if the user reads the buret values from different angles.
Obrázok 2. Chyba paralaxy nastane, ak používateľ odčíta hodnoty byrety z rôznych uhlov.

Chyba paralaxy nastane, ak sa laborant nepozerá na meniskus horizontálne, ale z uhla. V tomto prípade sa hodnoty líšia v závislosti od uhla odčítania (Obrázok 2).

Mnoho ľudí pri príprave na titráciu skutočne nezohľadňuje veľkosť byrety. Len vezmú do zásoby najväčšiu byretu a vykonajú analýzu.

Avšak chyba spôsobená použitím príliš veľkej byrety môže prispieť k nízkej kvalite výsledku.

Napríklad 10 ml byrety majú normálne toleranciu ± 0,02 ml a 50 ml byrety majú toleranciu ± 0,05 ml. Ak chcete vykonať presnú analýzu, musíte dbať na to, aby ste použili vhodnú veľkosť byret.

Systematické chyby nie sú jediné, ktoré sa môžu vyskytnúť počas titrácie. Občas sa vyskytnú aj náhodné chyby, s ktorými je ťažšie sa vysporiadať. Najbežnejšie náhodné chyby pri titrácii sú diskutované v nasledujúcej časti.

Náhodné chyby pri titrácii

Náhodné chyby sú chyby, ku ktorým dochádza náhodne a nie vždy s rovnakou špecifickosťou. Identifikujú sa ťažšie ako systematické chyby.

V nasledujúcich častiach sú uvedené niektoré príklady náhodných chýb vrátane kontaminácie, vzduchových bublín v byrete, absorpcie plynov a vizuálneho vnímania.

Kontaminácia je vždy problém, ktorý čaká na to, kým nastane. Môže sa to stať napríklad pri čistení kadičky po titrácii alebo ak čistiaci roztok nebol po umytí riadne vypláchnutý. Okrem toho vždy existuje možnosť, že sa nejaká vzorka prilepila na sklo a nedala sa správne odstrániť. Tieto problémy môžu viesť k významnej chybe titrácie.

Left: a buret with air bubbles inside. Air bubbles such as these can lead to errors in the results if they are released during a titration. Therefore, ensure that no air bubbles are contained in the buret. Right: a properly filled buret without air bubbles.
Obrázok 3. Vľavo: bureta so vzduchovými bublinami vo vnútri. Takéto vzduchové bubliny môžu viesť k chybám vo výsledkoch, ak sa uvoľnia počas titrácie. Preto sa uistite, že v byrete nie sú žiadne vzduchové bubliny. Vpravo: správne naplnená byreta bez vzduchových bublín.

Ide o náhodnú chybu, ktorá sa dá veľmi jednoducho odstrániť.

Pri plnení sklenenej byrety sledujte, či na výstupe nie sú prítomné vzduchové bubliny. Ak áno, niekoľkokrát otvorte ventil, aby ste sa uistili, že v sklenenej trubici už nie sú prítomné žiadne vzduchové bubliny.

V závislosti od veľkosti vzduchových bublín to môže viesť k významným chybám.

Existuje mnoho titrantov, ktoré majú afinitu k absorpcii plynov. Napríklad hydroxid sodný absorbuje oxid uhličitý z okolitého vzduchu. Malé množstvo hydroxidu sodného tvorí uhličitan sodný, čím sa znižuje koncentrácia titračného činidla.

Ak sa stanovenie titra nevykonáva pravidelne, vedie to k ďalším chybám. Napriek tomu existujú niektoré materiály, ktoré môžu byť napnené do absorpčnej trubice, aby sa zabránilo takýmto reakciám a chybám. Niektoré z týchto materiálov sú uvedené v Tabuľke 1.

Tabuľka 1. Bežne používané plniace materiály absorpčných trubíc a ich použitie.
Plniaci materiál Chráni pred
Molekulárne sito
 Vlhkosťou
Nátronové vápno CO2
Bavlna
 Prachom

Titration of HCl with NaOH and phenolphthalein as indicator. Each picture differs only in the addition of one drop of NaOH.
Obrázok 4. Titrácia HCl s NaOH a fenolftaleínom ako indikátorom. Každý obrázok sa líši iba pridaním jednej kvapky NaOH.

Každý vníma farby a intenzitu farby inak. To môže viesť k miernym odchýlkam v závislosti od osoby, ktorá titráciu vykonáva. Príklad je znázornený na Obrázku 4. Farby získané na týchto obrázkoch (1–5) sa líšia iba pridaním jednej kvapky hydroxidu sodného.

Vynára sa otázka, kde by sa mal z piatich obrázkov vybrať „správny“ koncový bod. Ak s tým rôzni používatelia nebudú zaobchádzať rovnakým spôsobom, presnosť výsledkov bude trpieť.

Prečítajte si náš blogový článok, kde sa dozviete viac o automatizácii krokov pri manipulácii s kvapalinami na presnejšie a reprodukovateľnejšie titrácie.

Automatizovaná manipulácia s kvapalinami – kľúč k presným a reprodukovateľným výsledkom

Ako môže autotitrácia znížiť chyby

Väčšine chýb, o ktorých sa hovorí v tomto článku, sa dá vyhnúť prechodom na automatizovanú titráciu.

Vo všeobecnosti má autotitrátor oveľa vyššie rozlíšenie dávkovania, vďaka čomu je meranie objemu a výsledky presnejšie a reprodukovateľnejšie. Na objektívnu detekciu bodu ekvivalencie sa používa senzor (elektróda), takže nie je potrebné sa spoliehať na individuálne vnímanie zmeny farby indikátora.

Zo všetkých typov chýb diskutovaných v tomto článku je potrebné pri aplikácii autotitrácie zvážiť iba dve: chyby súvisiace s teplotou a vzduchovými bublinami. Väčšina automatických titrátorov ponúka možnosť automatickej prípravy byrety, čím sa pred analýzou eliminujú akékoľvek zostávajúce bubliny. K väčšine autotitrátorov je možné pripojiť teplotné snímače, takže teplotná kompenzácia sa môže vykonávať automaticky.


Pri prechode z manuálnej titrácie na automatickú titráciu je veľa výhod. Viac informácií nájdete nižšie!

Ako preniesť manuálnu titráciu na autotitrátor

Manuálna vs. automatizovaná titrácia: Prednosti a výhody prechodu

Záver

Titrácia je veľmi spoľahlivá, presná a ľahko použiteľná analytická metóda. Stále však treba dbať na to, aby ste sa vyhli rôznym zdrojom chýb alebo aby ste ich odstránili. Systematické chyby možno ľahko eliminovať splnením určitých požiadaviek, zatiaľ čo náhodné chyby je ťažšie identifikovať a vyhnúť sa im.

Použitím autotitrácie v laboratóriu sa pre väčšinu chýb uvedených v tomto článku už nemusíte znepokojovať. Automatická titrácia navyše šetrí čas a poskytuje používateľom presnejšie a reprodukovateľnejšie výsledky.

Vaše poznatky

Monografia: Practical Titration

Monografia: Complexometric (chelatometric) Titrations

Uložený webinar: How to improve your titration results – Optimizing performance and troubleshooting

Uložený webinar: Basics of titration

Uložený webinar: How to convert from manual to automatic titrations

Manuálna vs. automatizovaná titrácia: Prednosti a výhody prechodu

Pre stiahnutie kliknite sem

Titrácia je jednou z najčastejšie používaných analytických metód. Manuálne, poloautomatické a plne automatické titrácie sú dobre známe možnosti a sú podrobne preskúmané v niekoľkých akademických štúdiách. Táto biela kniha sumarizuje prednosti a výhody automatizovanej titrácie v porovnaní s manuálnou titráciou. Diskutuje sa o zvýšení presnosti a precíznosti meraní, ako aj o výraznej úspore času a nákladov.

Autor
Kalkman

Iris Kalkman

Sr. Product Specialist Titration
Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland

Kontakt