Waar wordt titratie gebruikt in de industrie?

Stel je voor dat je lid bent van een wetenschapsclub waarin mensen die graag over scheikunde praten steevast in drieën reizen. Je weet hoeveel trio's, en dus mensen, je club telt. Je club heeft een aankomend sociaal evenement gepland met een vergelijkbare groep in de stad, behalve dat deze groep natuurkunde bespreekt en leden altijd in tweetallen (paren) in plaats van drieën stuurt.

Bij het komende evenement weet je dat je groep en de natuurkundegroep elkaar zullen ontmoeten in een congrescentrum in de binnenstad en willekeurig zullen paren per groep, niet per persoon.

Helaas is de natuurkundegroep ongeorganiseerd en kan ze je niet van tevoren vertellen hoeveel mensen, en dus paren, ze naar het evenement zullen sturen. Het kan te veel, te weinig of precies de juiste hoeveelheid zijn voor het aantal chemtrio's dat u wilt leveren.

Je kunt je scheikundemensen het congrescentrum binnen laten filteren en paren met natuurkundige duo's tot dit is niet meer mogelijk omdat een of beide groepen geen ongepaarde sets meer hebben en er een rode vlag op gaat bij de deur.

Je herkent misschien dat als je bijhoudt aan hoeveel paren je trio's hebben deelgenomen, je kunt berekenen hoeveel paren, en dus mensen, de natuurkundegroep (minimaal) heeft aangeboden. Dit is de essentie van chemische titratie, een noodzakelijk proces in een hele reeks industrieën, en de analogie zal snel duidelijk worden dankzij die slimme chemiemensen!

Gezien de schaal van titratie in de industrie, is het belangrijk om te weten wat er op chemieniveau is.

Titratie is de naam voor een geprogrammeerde reactie die bedoeld is om de concentratie van een oplossing met een bekende samenstelling. Een oplossing genaamd a titrant (één reactant) met een precies bekende samenstelling en concentratie wordt langzaam toegevoegd aan de oplossing met onbekende concentratie (die de andere reactant wordt).

De sleutel is ook om te weten hoe de moleculen die de respectieve oplossingen vormen, op elkaar inwerken in termen van hun molaire verhoudingen. Bijvoorbeeld bij de titratie van een bekend volume azijnzuur met een onbekende concentratie met natriumhydroxide (hieronder alleen weergegeven als het hydroxide-ion OH⁻), water en acetaationen worden geleidelijk gevormd:

CH₃CO₂H + OH⁻CH₃CO₂⁻ + H₂O
Als u de toegevoegde concentratie natriumhydroxide kent, kunt u het aantal verbruikte mol zuur bepalen in een reeks ingewikkelde maar eenvoudige berekeningen. Bedenk hoe dit zich verhoudt tot het scenario dat in de inleiding is beschreven.

In de farmaceutische industrie worden verschillende industriële titratieprocedures gebruikt. Deze soorten titratie omvatten:

• Zuiverheidsanalyse, waarbij vaak zuur-basetitraties worden gebruikt. Een goed voorbeeld is de zuiverheidscontrole van het medicijn efedrine, dat in sommige hoestsiropen wordt aangetroffen. Een zuur genaamd perchloorzuur wordt gebruikt als de titrant in deze reactie.

• Inhoudsanalyse, waarbij redoxreacties (oxidatie-reductie) worden gebruikt om de zuiverheid van grondstoffen vast te stellen, inclusief bindende stoffen in orale medicatie, in plaats van het eindproduct zelf.

• Neerslagtitraties, die resulteren in de vorming van een vast product. Een voorbeeld is het antischimmelmiddel clotrimazol.

• De pH-stat titratie, die wordt gebruikt om de zuurgraad van medicijnen te bepalen, de zuiverheid van gemaakte enzymen te controleren en de snelheid en andere kenmerken van relevante chemische reacties te onderzoeken.

In de wijnindustrie, waar kwaliteit en dus chemische precisie voorop staan, wordt titratie gebruikt om de zuurgraad op meerdere manieren te bepalen en ook om het zwaveldioxidegehalte te evalueren.

Hoewel geavanceerde technieken zoals gaschromatografie of vloeistofchromatografie meestal niet beschikbaar zijn om de meeste wijnhuizen om praktische redenen, maar titratie is niettemin van cruciaal belang om de consistentie van producten te garanderen verkocht.