វិធីសាស្ត្រវិភាគបរិមាណ
ការវិភាគបរិមាណគឺជាបច្ចេកទេសសំខាន់មួយនៅក្នុងគីមីវិទ្យាវិភាគ ដែលត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់កំហាប់នៃសារធាតុដោយវាស់បរិមាណនៃដំណោះស្រាយសារធាតុប្រតិកម្មដែលត្រូវការដើម្បីឈានដល់ចំណុចសមមូល។ វិធីសាស្ត្រនេះមានកម្មវិធីជាច្រើន ចាប់ពីការធ្វើតេស្តគុណភាពទឹក និងការវិភាគអាហារ រហូតដល់កម្រិតសារធាតុសកម្មនៅក្នុងឱសថ រហូតដល់ការគ្រប់គ្រងគុណភាពឧស្សាហកម្ម។ ដោយសារតែវាពឹងផ្អែកលើការវាស់វែងបរិមាណសាមញ្ញ ការវិភាគបរិមាណគឺជាវិធីសាស្ត្រដែលមានប្រសិទ្ធភាព សន្សំសំចៃ និងត្រឹមត្រូវនៅពេលអនុវត្តបានត្រឹមត្រូវ។
និយមន័យ និងគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាន
ការវិភាគបរិមាណ (ទីទ្រីម៉ែត្រី) គឺជាវិធីសាស្ត្របរិមាណដែលវាស់បរិមាណនៃដំណោះស្រាយស្តង់ដារ (ទីត្រាន់) ដែលមានប្រតិកម្មស្តូគីយ៉ូម៉ែត្រីជាមួយសារធាតុដែលកំពុងវិភាគ (អាណាលីត)។ ប្រតិកម្មរវាងទីត្រាន់ និងអាណាលីតបន្តរហូតដល់លក្ខខណ្ឌសមមូលត្រូវបានឈានដល់ ពោលគឺនៅពេលដែលចំនួនម៉ូលនៃទីត្រាន់ដែលមានប្រតិកម្មស្មើនឹងចំនួនម៉ូលនៃអាណាលីត យោងទៅតាមសមីការប្រតិកម្ម។
គោលការណ៍សំខាន់ៗនៃបរិមាណរួមមាន៖
១. ប្រតិកម្មត្រូវតែជាក់លាក់ ហើយកើតឡើងយ៉ាងល្អឥតខ្ចោះ (ឬស្ទើរតែល្អឥតខ្ចោះ)។
២. ស្តូគីយ៉ូម៉ែត្រីនៃប្រតិកម្មត្រូវតែដឹងឱ្យច្បាស់លាស់ ដើម្បីឱ្យការគណនាកំហាប់អាចត្រូវបានអនុវត្ត។
៣. ចំណុចបញ្ចប់នៃការវាស់ស្ទង់ត្រូវតែកំណត់យ៉ាងច្បាស់លាស់ ជាធម្មតាដោយប្រើសូចនាករ ឬឧបករណ៍វាស់ (ឧ. ម៉ែត្រ pH)។
៤. ដំណោះស្រាយស្តង់ដារត្រូវតែមានកំហាប់ដែលគេស្គាល់យ៉ាងត្រឹមត្រូវ ដើម្បីឱ្យបរិមាណដែលបានប្រើអាចត្រូវបានបំប្លែងទៅជាបរិមាណសារធាតុ។
សមាសធាតុសំខាន់ៗក្នុងការវិភាគបរិមាណ
ដើម្បីឱ្យការវិភាគបរិមាណបង្កើតទិន្នន័យបានត្រឹមត្រូវ សមាសធាតុខាងក្រោមត្រូវតែពិចារណា៖
1. ដំណោះស្រាយស្តង់ដារ (Titrant)
ដំណោះស្រាយស្តង់ដារគឺជាដំណោះស្រាយដែលមានកំហាប់ដែលគេស្គាល់។ មានពីរប្រភេទ៖
– ស្តង់ដារបឋម ពោលគឺសារធាតុសុទ្ធដែលមានសមាសធាតុស្ថិរភាព និងអាចត្រូវបានថ្លឹងថ្លែងបានយ៉ាងត្រឹមត្រូវ ដើម្បីបង្កើតដំណោះស្រាយជាមួយនឹងកំហាប់ច្បាស់លាស់ (ឧទាហរណ៍ Na2CO3, K2Cr2O7 អាស៊ីតអុកសាលីកមួយចំនួន)។
– ស្តង់ដារបន្ទាប់បន្សំ ពោលគឺដំណោះស្រាយដែលកំហាប់របស់វាត្រូវបានកំណត់ដោយការធ្វើស្តង់ដារនីយកម្មទល់នឹងស្តង់ដារបឋម (ឧទាហរណ៍ HCl, NaOH, KMnO4 ក្រោមលក្ខខណ្ឌជាក់លាក់)។
២. វិភាគ
សារធាតុវិភាគ គឺជាសារធាតុដែលកំហាប់របស់វាត្រូវកំណត់។ វាអាចជាអាស៊ីត បាស អ៊ីយ៉ុងលោហៈ សារធាតុអុកស៊ីតកម្ម ឬសារធាតុកាត់បន្ថយ ឬអ្វីផ្សេងទៀត ដរាបណាវាមានប្រតិកម្មជាមួយទីត្រាន់តាមរបៀបដែលអាចវាស់វែងបាន។
៣. សូចនាករ និងវិធីសាស្ត្រកំណត់ចំណុចបញ្ចប់
ចំណុចបញ្ចប់គឺជាសញ្ញាដែលការ titration បានឈប់។ វិធីទូទៅមួយដើម្បីកំណត់វាគឺ៖
– សូចនាករពណ៌ ដូចជា ហ្វេណុលហ្វាធ្លីន ម៉េទីលអូរ៉ង់ និងមេទីលរ៉េដ។
– ប៉ូតង់ស៊ីយ៉ូម៉ែត្រី តាមដានការប្រែប្រួលនៃសក្តានុពលអគ្គិសនី ឬ pH។
– ចរន្តអគ្គិសនី, ការវាស់ស្ទង់ការប្រែប្រួលនៃចរន្តអគ្គិសនី។
– ចំណុចបញ្ចប់នៃការវាស់ស្ទង់ភាពច្របូកច្របល់/ទឹកភ្លៀង តាមដានការបង្កើតដីល្បាប់។
ការជ្រើសរើសសូចនាករគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ ពីព្រោះការផ្លាស់ប្តូរពណ៌នៃសូចនាករគួរតែកើតឡើងឱ្យជិតបំផុតតាមដែលអាចធ្វើទៅបានទៅនឹងចំណុចសមមូល។
៤. ឧបករណ៍វាស់បរិមាណ
កញ្ចក់ដែលប្រើជាទូទៅរួមមាន៖
– ប៊ូរ៉េត សម្រាប់ស្រក់ទឹកទីត្រាន់ដោយភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។
– បំពង់វាស់បរិមាណ ដើម្បីយកបរិមាណវិភាគត្រឹមត្រូវ។
– ដបវាស់ សម្រាប់រៀបចំដំណោះស្រាយស្តង់ដារក្នុងបរិមាណជាក់លាក់មួយ។
– Erlenmeyer ជាធុងប្រតិកម្មសម្រាប់វាស់កម្រិតប្រតិកម្មទីត្រាស។
ភាពត្រឹមត្រូវនៃការអានមេនីស្កុស អនាម័យនៃឧបករណ៍ និងបច្ចេកទេស titration (ឧទាហរណ៍ ការធ្លាក់ចុះយឺតៗឆ្ពោះទៅចំណុចបញ្ចប់) គឺជាកត្តាកំណត់នៅក្នុងគុណភាពនៃលទ្ធផល។
ប្រភេទនៃការវិភាគបរិមាណ
ការវិភាគបរិមាណអាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ដោយផ្អែកលើប្រភេទនៃប្រតិកម្មដែលកើតឡើង។
១. ការវាស់កម្រិតអាស៊ីត-បាស
ការវាស់អាស៊ីត-បាសគឺជាវិធីសាស្ត្រដែលប្រើញឹកញាប់បំផុត។ គោលការណ៍នេះគឺផ្អែកលើប្រតិកម្មបន្សាបរវាងអាស៊ីត និងបាស។ ឧទាហរណ៍នៃការអនុវត្ត៖
– កំណត់មាតិកា HCl ជាមួយនឹងសារធាតុទីត្រាន NaOH។
- កំណត់កម្រិតអាស៊ីតអាសេទិកក្នុងទឹកខ្មេះ។
- វាស់កម្រិតអាល់កាឡាំងក្នុងទឹក។
ការធ្វើតេស្តនេះទាមទារឱ្យមានការយល់ដឹងអំពីកម្លាំងអាស៊ីត/បាស (ខ្លាំង ឬខ្សោយ) ពីព្រោះវាប៉ះពាល់ដល់ខ្សែកោងធ្វើតេស្ត និងការជ្រើសរើសសូចនាករ។ ជាឧទាហរណ៍ ហ្វេណុលសាបថាលីន គឺសមរម្យសម្រាប់ការធ្វើតេស្តអាស៊ីតខ្សោយ-បាសខ្លាំង ខណៈពេលដែលមេទីលអូរ៉ង់ត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់សម្រាប់ការធ្វើតេស្តអាស៊ីតខ្លាំង-បាសខ្សោយ អាស្រ័យលើលក្ខខណ្ឌ។
2. ការធ្វើតេត្រាស្យុងរីដុកស៊ីត (អុកស៊ីតកម្ម-រ៉េដុកស៊ីត)
ការវាស់កម្រិតអុកស៊ីតកម្មលើសារធាតុផ្សេងៗពាក់ព័ន្ធនឹងការផ្ទេរអេឡិចត្រុង។ សារធាតុវាស់កម្រិតអុកស៊ីតកម្មដើរតួជាសារធាតុកត់សុី ឬសារធាតុកាត់បន្ថយ។ ឧទាហរណ៍ទូទៅរួមមាន៖
– វិធីសាស្ត្រពើម៉ង់ហ្គាណូម៉ែត្រីប្រើ KMnO4 ជាសារធាតុអុកស៊ីតកម្មខ្លាំង។ KMnO4 ក៏ត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់ជាសូចនាករដោយសារតែពណ៌របស់វា។
– អ៊ីយ៉ូដូមេទ្រី/អ៊ីយ៉ូឌីមេទ្រី ប្រើប្រាស់អ៊ីយ៉ូត ឬធីអូស៊ុលហ្វាត ដើម្បីកំណត់កម្រិតនៃសារធាតុអុកស៊ីតកម្ម ឬសារធាតុកាត់បន្ថយ។
– ឌីក្រូម៉ាតូមេទ្រីដោយប្រើ K2Cr2O7 ជាសារធាតុអុកស៊ីតកម្ម។
ការវាស់កម្រិតសារធាតុ Redox ត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ការវិភាគកម្រិតសារធាតុដូចជា Fe(II) វីតាមីន C ក្លរីនសេរី និងសូម្បីតែមាតិកានៃវត្ថុធាតុដើមអុកស៊ីតកម្មឧស្សាហកម្ម។
៣. ការវាស់ស្ទង់ទឹកភ្លៀង
ការវាស់ស្ទង់ទឹកភ្លៀងកើតឡើងនៅពេលដែលសារធាតុវាស់ស្ទង់មានប្រតិកម្មជាមួយសារធាតុវិភាគដើម្បីបង្កើតជាទឹកភ្លៀងរលាយមិនល្អ។ ឧទាហរណ៍បុរាណមួយគឺការវាស់ស្ទង់អាហ្សង់តូមេទ្រី ដោយប្រើ AgNO3 ដើម្បីកំណត់ហាលីដ (Cl⁻, Br⁻, I⁻)។ វិធីសាស្ត្រអាហ្សង់តូមេទ្រីមានភាពខុសគ្នា៖
– ម៉ូរ ដោយប្រើសូចនាករក្រូម៉ាត។
– Volhard ដោយប្រើការវាស់កម្រិតជាតិស្ករជាមួយនឹងសារធាតុ thiocyanate។
– ហ្វាចាន ដោយប្រើសូចនាករស្រូបយក។
ការធ្វើត្រាប់តាមប្រភេទនេះមានប្រយោជន៍ក្នុងការកំណត់មាតិកាអំបិល (ឧទាហរណ៍ ក្លរួក្នុងទឹក) និងវិភាគអាញ៉ូងជាក់លាក់។
៤. ការវាស់ស្ទង់កម្រិតស្មុគស្មាញ
ការវាស់កម្រិតស្មុគស្មាញរួមមានការបង្កើតស្មុគស្មាញដែលមានស្ថេរភាពរវាងអ៊ីយ៉ុងលោហៈ និងសារធាតុផ្សំ។ សារធាតុប្រតិកម្មដែលគេស្គាល់ច្បាស់បំផុតគឺ EDTA (អាស៊ីតអេទីឡែនឌីអាមីនតេត្រាអាសេទិក)។ វិធីសាស្ត្រនេះត្រូវបានប្រើដើម្បី៖
– កំណត់ភាពរឹងរបស់ទឹក (Ca²⁺ និង Mg²⁺)។
– ការវិភាគលោហធាតុនៅក្នុងដំណោះស្រាយឧស្សាហកម្ម។
– ការកំណត់អ៊ីយ៉ុងលោហៈនៅក្នុងសំណាកបរិស្ថាន។
សូចនាករស្មុគស្មាញម៉ែត្រិច (ឧ. Eriochrome Black T) ជួយបង្ហាញការផ្លាស់ប្តូរនៅពេលដែល EDTA ភ្ជាប់អ៊ីយ៉ុងលោហៈទាំងស្រុង។
ដំណាក់កាលទូទៅនៃនីតិវិធី titration
ខណៈពេលដែលប្រភេទនៃការវាស់ស្ទង់នីមួយៗមានព័ត៌មានលម្អិតខុសៗគ្នា លំហូរទូទៅនៃការវិភាគបរិមាណជាធម្មតារួមមាន៖
1. ការរៀបចំដំណោះស្រាយស្តង់ដារ (ឬស្តង់ដារនីយកម្មនៃសារធាតុ titrant ប្រសិនបើចាំបាច់)។
2. ការយកសំណាកវិភាគបានត្រឹមត្រូវដោយប្រើបំពង់កែវវាស់បរិមាណ។
៣. ការបន្ថែមសូចនាករ ឬការដំឡើងឧបករណ៍វាស់ (ម៉ែត្រ pH)។
៤. ការធ្វើតេស្តនីត្រាត៖ នីត្រាតត្រូវបានស្រក់ចេញពីប៊ូរ៉េតពេលកំពុងកូររហូតដល់វាខិតជិតចំណុចបញ្ចប់។
៥. ការសង្កេតចំណុចបញ្ចប់៖ ការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ដែលមានស្ថេរភាព ឬតម្លៃឧបករណ៍វាស់ឈានដល់លក្ខខណ្ឌជាក់លាក់មួយ។
៦. កត់ត្រាបរិមាណសារធាតុទីត្រាន់ដែលបានប្រើ ហើយគណនាកំហាប់សារធាតុវិភាគដោយផ្អែកលើស្តូគីយ៉ូម៉ែត្រី។
ការវាស់កម្រិតសារធាតុម្តងហើយម្តងទៀត (ជាធម្មតាយ៉ាងហោចណាស់ពីរទៅបីដង) គឺចាំបាច់ដើម្បីធានាបាននូវភាពអាចផលិតឡើងវិញបាន ដោយលទ្ធផលប្រែប្រួលបន្តិចបន្តួចប៉ុណ្ណោះ។
ការគណនាក្នុងការវិភាគបរិមាណ
ការគណនាកំហាប់សារធាតុវិភាគជាទូទៅប្រើគោលគំនិតនៃម៉ូល និងស្តូគីយ៉ូម៉ែត្រី។ និយាយឱ្យសាមញ្ញ ចំនួនម៉ូលនៃទីត្រាន់ដែលមានប្រតិកម្មគឺ៖
\[
n = M គុណ V
\]
ដោយ \(n\) = ម៉ូល, \(M\) = ម៉ូឡារីតេ, \(V\) = បរិមាណ (L)។ បន្ទាប់មក ម៉ូលនៃសារធាតុវិភាគត្រូវបានកំណត់ចេញពីសមាមាត្រនៃមេគុណប្រតិកម្ម។ ពីម៉ូលនៃសារធាតុវិភាគ កំហាប់ ម៉ាស់ ឬភាគរយនៃគំរូអាចត្រូវបានគណនា។
គុណសម្បត្តិ និងដែនកំណត់
ឧត្តមភាព
- លឿន និងមានតម្លៃថោកបើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ទំនើបៗ។
– ភាពត្រឹមត្រូវគឺខ្ពស់ណាស់ ប្រសិនបើសារធាតុ titrant ត្រូវបានធ្វើឱ្យមានស្តង់ដារល្អ។
- នីតិវិធីសាមញ្ញ និងអាចអនុវត្តបានចំពោះគំរូជាច្រើនប្រភេទ។
– ស័ក្តិសមសម្រាប់ការវិភាគជាប្រចាំក្នុងការគ្រប់គ្រងគុណភាព។
ដែនកំណត់
- តម្រូវឱ្យមានប្រតិកម្មច្បាស់លាស់ និងចំណុចបញ្ចប់ដែលងាយស្រួលសង្កេតឃើញ។
– គំរូពពកមួយចំនួនអាចធ្វើឱ្យពិបាកប្រើសូចនាករ។
– កំហុសតូចតាចក្នុងការអានប៊ូរ៉េត ឬការកំណត់ចំណុចបញ្ចប់អាចប៉ះពាល់ដល់លទ្ធផល។
– មិនតែងតែស័ក្តិសមសម្រាប់កំហាប់ទាបខ្លាំងនៃសារធាតុវិភាគដោយគ្មានបច្ចេកទេសបន្ថែមនោះទេ។
Penutup
វិធីសាស្ត្រវិភាគបរិមាណគឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះដ៏សំខាន់មួយនៅក្នុងគីមីវិទ្យាវិភាគ ពីព្រោះវាផ្សំគោលការណ៍ស្តូគីយ៉ូម៉ែត្រិចជាមួយនឹងការវាស់វែងបរិមាណដ៏ច្បាស់លាស់។ ជាមួយនឹងវិធីសាស្ត្រ titration ជាច្រើនប្រភេទ - អាស៊ីត-បាស រីដុក ទឹកភ្លៀង និងស្មុគ្រស្មាញម៉ែត្រិច - ការវិភាគបរិមាណអាចបំពេញតម្រូវការវិភាគរបស់មន្ទីរពិសោធន៍អប់រំ និងឧស្សាហកម្ម។ គន្លឹះនៃភាពជោគជ័យគឺស្ថិតនៅក្នុងការជ្រើសរើសប្រតិកម្មត្រឹមត្រូវ ការធ្វើឱ្យដំណោះស្រាយមានស្តង់ដារ ការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍បរិមាណដោយប្រុងប្រយ័ត្ន និងការកំណត់ចំណុចបញ្ចប់ឱ្យបានត្រឹមត្រូវ។ តាមរយៈការអនុវត្តនីតិវិធីត្រឹមត្រូវ ការវិភាគបរិមាណនៅតែជាបច្ចេកទេសដែលអាចទុកចិត្តបានសម្រាប់ការកំណត់បរិមាណកំហាប់សារធាតុក្នុងកម្មវិធីជាច្រើន។
