Volumetrische analyse is een algemene term voor een methode in kwantitatieve chemische analyse waarbij de hoeveelheid van een stof wordt bepaald door de meting van het volume dat de stof inneemt. Het wordt vaak gebruikt om de onbekende concentratie van een bekende reactant te bepalen. Volumetrische analyse wordt vaak titratie genoemd, een laboratoriumtechniek waarbij een stof met bekende concentratie en volume wordt gebruikt om te reageren met een andere stof met onbekende concentratie.
Invoering
Volumetrische analyse werd voor het eerst geïntroduceerd door Jean Baptiste Andre Dumas, een Franse chemicus. Hij gebruikte het om het aandeel stikstof in combinatie met andere elementen in organische verbindingen te bepalen, volgens Encyclopedia Britannica. Dumas verbrandde een monster van een verbinding met bekend gewicht in een oven onder omstandigheden die ervoor zorgden dat alle stikstof werd omgezet in elementair stikstofgas of N2.
Geschiedenis
In het experiment van Dumas werd de stikstof uit de oven vervolgens in een stroom kooldioxide gebracht en in een sterke alkalische oplossing geleid. De oplossing absorbeerde het kooldioxide en zorgde ervoor dat de stikstof zich ophoopte in de buis. Volgens Britannica.com werd de massa van de stikstof vervolgens berekend uit het volume dat het innam onder de bekende omstandigheden van druk en temperatuur. Als resultaat werd het aandeel stikstof in het monster bepaald.
Titratie
Titratie is het proces van het verkrijgen van kwantitatieve informatie van een bepaald monster, volgens de Universiteit van Waterloo, dat een snelle chemische reactie met zich meebrengt. Wanneer de reactie een zuur en een base omvat, wordt de methode een zuur-base-titratie genoemd. Wanneer de reactie oxidatie en reductie omvat, wordt de methode een redoxtitratie genoemd.
Toepassingen
Volumetrische analyse wordt gebruikt in scheikundelaboratoria op middelbare scholen en universiteiten om concentraties van onbekende stoffen te bepalen. De titrant (de bekende oplossing) wordt toegevoegd aan een bekende hoeveelheid analyt (onbekende oplossing) en er vindt een reactie plaats. Door het volume van de titrant te kennen, kan de student de concentratie van de onbekende stof bepalen. Medische laboratoria en ziekenhuizen gebruiken geautomatiseerde titratieapparatuur voor in principe hetzelfde doel.
Voorbeelden
Volumetrische analyse en titratie worden veel gebruikt in een verscheidenheid aan industrieën omdat ze worden beschouwd als een basistechniek in de analytische chemie. Titratie kan bijvoorbeeld worden gebruikt door de biodieselindustrie om de zuurgraad van een monster plantaardige olie te bepalen. Door de precieze hoeveelheid base te kennen die nodig is om een monster plantaardige olie te neutraliseren, weten wetenschappers hoeveel base ze moeten toevoegen om de volledige hoeveelheid te neutraliseren. Titratie heeft vergelijkbare toepassingen in de petrochemische en voedingsindustrie. Een zuurtitratie kan bijvoorbeeld worden gebruikt om het gehalte aan vrije vetzuren van een olie te bepalen; een redoxtitratie kan worden gebruikt om de hoeveelheid onverzadigde vetzuren te bepalen; en de Karl Fischer-titratiemethode kan worden gebruikt om sporen van water in een stof te analyseren.