השימושים בניתוח נפחי

ניתוח נפחי הוא מונח כללי לשיטה בניתוח כימי כמותי בה כמות החומר נקבעת על ידי מדידת הנפח שהחומר תופס. הוא משמש בדרך כלל לקביעת הריכוז הלא ידוע של מגיב ידוע. ניתוח נפחי מכונה לעיתים קרובות טיטרציה, טכניקת מעבדה בה נעשה שימוש בחומר אחד בעל ריכוז ונפח ידועים כדי להגיב עם חומר אחר בעל ריכוז לא ידוע.

ניתוח נפחי הוצג לראשונה על ידי ז'אן בפטיסט אנדרה דיומאס, כימאי צרפתי. הוא השתמש בו כדי לקבוע את שיעור החנקן בשילוב עם יסודות אחרים בתרכובות אורגניות, על פי אנציקלופדיה בריטניקה. דומא שרף דגימה של תרכובת במשקל ידוע בתנור בתנאים שהבטיחו את הפיכת כל החנקן לגז חנקן אלמנטרי או N2.

בניסוי של דומאס, החנקן מהתנור הובל אז בזרם של פחמן דו חמצני והועבר לתמיסה אלקלית חזקה. התמיסה ספגה את הפחמן הדו-חמצני ואפשרה לחנקן להצטבר בצינור. על פי Britannica.com, מסת החנקן חושבה אז מהנפח שתפס בתנאים הידועים של לחץ וטמפרטורה. כתוצאה מכך נקבע שיעור החנקן במדגם.

טיטרציה היא תהליך קבלת מידע כמותי מדגימה נתונה, על פי אוניברסיטת ווטרלו, הכרוך בתגובה כימית מהירה. כאשר התגובה כוללת חומצה ובסיס, השיטה מכונה טיטרציה של חומצה-בסיס. כאשר התגובה כוללת חמצון והפחתה, השיטה מכונה טיטרציה של חמצון.

ניתוח נפחי משמש במעבדות כימיה בתיכון ובמכללות כדי לקבוע ריכוזים של חומרים לא ידועים. הטיטרנט (הפיתרון הידוע) נוסף לכמות אנליטית ידועה (פתרון לא ידוע) ותגובה מתרחשת. ידיעת נפח הטיטרנט מאפשרת לתלמיד לקבוע את ריכוז החומר הלא ידוע. מעבדות רפואיות ובתי חולים משתמשים בציוד טיטרציה אוטומטי לאותה מטרה בעצם.

ניתוח וטיטרציה נפחיים נמצאים בשימוש נרחב במגוון תעשיות מכיוון שהם נחשבים לטכניקה בסיסית בכימיה אנליטית. לדוגמא, טיטרציה יכולה לשמש את תעשיית הביו-דיזל לקביעת החומציות של דגימת שמן צמחי. על ידי ידיעת כמות הבסיס המדויקת הדרושה לנטרול דגימת שמן צמחי, מדענים יודעים כמה בסיס להוסיף כדי לנטרל את הכמות כולה. לטיטרציה שימושים דומים בתעשיות פטרוכימיה ומזון. לדוגמא, ניתן להשתמש בטיטרציה של חומצה לקביעת תכולת חומצות שומן חופשיות בשמן; ניתן להשתמש בטיטרציה של חמצון כדי לקבוע את כמות חומצות השומן הבלתי רוויות; ושיטת הטיטרציה של קארל פישר עשויה לשמש לניתוח כמויות עקבות של מים הנמצאות בחומר.