หลักการ
การไทเทรต (titration) คือกระบวนการหาปริมาณสารโดยวิธีใช้สารละลายมาตรฐานที่ทราบความเข้มข้นแน่นอนให้ทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง โดยอาศัยหลักการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารที่บรรจุในบิวเรต เรียกว่า ตัวไทเทรต หรือ ไทแทรนต์ (titrant) กับสารละลายที่อยู่ในขวดรูปชมพู่ เรียกว่า ตัวถูกไทเทรต
การไทเทรตปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส (acid-base titration) จึงเป็นการนำสารละลายกรดหรือเบสตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์หาปริมาณมาทำการไทเทรตกับสารละลายมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นแน่นอน กล่าวคือ ถ้าสารละลายตัวอย่างเป็นสารละลายกรด ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นเบส นำมาทำการไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกัน จากนั้นนำไปคำนวณหาปริมาณของสารตัวอย่างต่อไป หรือทางตรงกันข้าม ถ้าใช้สารละลายตัวอย่างเป็นเบส ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นกรด
ภาพที่ 12.1 การไทเทรตกรด-เบส. (ที่มา R. Belford. 2021. Acid-Base Titrations)
การหาปริมาณกรด (HA) ในสารละลายโดยการไทเทรตเป็นวิธีการนำสารละลายของกรดมาเติมอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมแล้วนำไปไทเทรตกับสารละลาย NaOH ก่อนถึงจุสมมูลจะมี HA เหลืออยู่และอินดิเคเตอร์จะแสดงสีที่อยู่ในรูปกรด หลังจากเติม NaOH ลงไป HA จะทำปฏิกิริยาและทำให้เกิด NaA จนกระทั่ง HA ถูกเปลี่ยนเป็น NaA หมดพอดี ที่จุดนี้เรียกว่า จุดสมมูล (equivalent point) ถ้าเติม NaOH ลงไปอีกเล็กน้อยก็จะทำให้สารละลายที่ได้เป็นเบส ซึ่งทำให้สีของอินดิเคเตอร์เปลี่ยนไปเป็นสีที่อยู่ในรูปเบส จุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีเรียกว่า จุดยุติ (end point)
ในการทดลองนี้เป็นการไทเทรตหาปริมาณกรดในน้ำส้มสายชูกลั่น น้ำส้มสายชูที่ผลิตขายในท้องตลาดมีอยู่สองประเภทคือ ประเภทที่หนึ่งเป็นน้ำส้มสายชูที่ได้จากการหมักพวกพืชตามวิธีโภชนาศาสตร์ ซึ่งจะมีกรดแอซีติก (acetic acid) สูตรเคมี CH3COOH เป็นองค์ประกอบใหญ่และมีสารอินทรีย์อื่น ๆ เจือปนอยู่ ส่วนอีกประเภทหนึ่งได้จากการนำกรดแอซีติกที่บริสุทธิ์มาทำการเจือจางด้วยน้ำให้มีความเข้มข้นร้อยละ 5 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร ในการทดลองนี้เป็นการวิเคราะห์โดยวิธีไทเทรตของปฏิกิริยากรด เบส โดยใช้สารละลาย NaOH เป็นตัวไทเทรต และมีฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์ จุดยุติของปฏิกิริยาจะเปลี่ยนจากสารละลายใสเป็นสีชมพูอ่อน การคำนวณปริมาณกรดจะคำนวณตามปริมาณสัมพันธ์ระหว่างกรดและเบส ดังสมการ
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
จากปฏิกิริยา 1 โมล NaOH ≡ 1 โมล CH3COOH
เมื่อ
V1 = ปริมาตรของสารละลาย NaOH (mL)
V2 = ปริมาตรของสารละลายน้ำส้มสายชู (mL)
M1 = ความเข้มข้นของสารละลาย NaOH (mol/L)
M2 = ความเข้มข้นของสารละลายตัวอย่าง (mol/L)
จำนวนโมลของ NaOH = M1V1 x10-3