การวิเคราะห์เชิงปริมาตรเป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่สำคัญในวิชาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการวัดปริมาตรเพื่อกำหนดความเข้มข้นของสารในสารละลาย มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณ โดยมีเป้าหมายเพื่อค้นหาว่ามีสารชนิดใดชนิดหนึ่งมีอยู่ในปริมาณเท่าใด
เพื่อให้เข้าใจการวิเคราะห์เชิงปริมาตร จำเป็นต้องเข้าใจแนวคิดเรื่องโมล โมลเป็นหน่วยในวิชาเคมีที่แสดงถึงปริมาณเฉพาะของอนุภาค เช่น อะตอม โมเลกุล หรือไอออน จำนวนอนุภาคในหนึ่งโมลคือหมายเลขของอาโวกาโดร ซึ่งมีค่าประมาณ \(6.022 \times 10^{23}\) แนวคิดนี้มีความสำคัญในการวิเคราะห์เชิงปริมาตร เนื่องจากช่วยให้นักเคมีคำนวณความเข้มข้นของสารละลายได้
ความเข้มข้นมักแสดงเป็นโมลต่อลิตร (mol/L) ซึ่งแสดงถึงจำนวนโมลของตัวถูกละลายที่มีอยู่ในสารละลาย 1 ลิตร การวัดนี้เป็นพื้นฐานในการวิเคราะห์เชิงปริมาตรเพื่อกำหนดปริมาณของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยาเคมี
เทคนิคสำคัญอย่างหนึ่งในการวิเคราะห์เชิงปริมาตรคือการไทเทรต ซึ่งเกี่ยวข้องกับการค่อยๆ เติมสารละลายที่ทราบความเข้มข้น (ไทแทรนต์) ลงในสารละลายที่ไม่ทราบความเข้มข้น (สารวิเคราะห์) จนกว่าปฏิกิริยาจะเสร็จสมบูรณ์ จุดนี้เรียกว่าจุดสมมูลและสามารถตรวจจับได้โดยใช้ตัวบ่งชี้หรือเครื่องวัดค่า pH
สารละลายที่มีความเข้มข้นที่ทราบเรียกอีกอย่างว่าสารละลายมาตรฐาน การเตรียมสารละลายมาตรฐานที่มีความเข้มข้นที่ถูกต้องถือเป็นสิ่งสำคัญต่อความสำเร็จของการทดลองไทเทรต ความเข้มข้นของสารละลายที่ไม่รู้จักสามารถกำหนดได้ตามปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่จำเป็นในการไปถึงจุดสมมูล
ในการคำนวณความเข้มข้นของสารละลายที่ไม่รู้จักในการทดลองการไทเทรต คุณสามารถใช้สูตร:
\( C_1V_1 = C_2V_2 \)โดยที่ \(C_1\) คือความเข้มข้นของสารละลายมาตรฐาน (โมล/ลิตร) \(V_1\) คือปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่ใช้ (L) \(C_2\) คือความเข้มข้นของสารละลายมาตรฐานที่ไม่ทราบ (โมล /L) และ \(V_2\) คือปริมาตรของสารละลายที่ไม่รู้จัก (L)
ตัวอย่างเช่น ถ้าใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) มาตรฐาน 0.1 โมล/ลิตรในการไตเตรตสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ที่ไม่รู้จัก (HCl) จำนวน 25 มล. และต้องใช้สารละลาย NaOH 20 มล. ถึงจุดสมมูล ความเข้มข้น ของสารละลาย HCl สามารถคำนวณได้ดังนี้:
\( (0.1 \, \textrm{นางสาว}) \times (0.020 \, \textrm{ล}) = C_2 \times (0.025 \, \textrm{ล}) \)โดยการจัดเรียงสมการใหม่ เราจะสามารถหา \(C_2\) ซึ่งเป็นความเข้มข้นของสารละลาย HCl ที่ไม่รู้จัก
การไทเทรตกรด-เบสเป็นการวิเคราะห์เชิงปริมาตรประเภทหนึ่งทั่วไป โดยที่สารละลายกรดจะถูกไตเตรทด้วยเบส หรือในทางกลับกัน เพื่อหาความเข้มข้นของสารละลาย โดยทั่วไปจุดสมมูลจะถูกระบุโดยการเปลี่ยนแปลง pH อย่างรวดเร็ว ซึ่งสามารถตรวจจับได้โดยใช้ตัวบ่งชี้ที่เปลี่ยนสีที่ระดับ pH เฉพาะ
การไตเตรทรีดอกซ์เป็นการวิเคราะห์เชิงปริมาตรอีกประเภทหนึ่ง โดยที่กระบวนการไทเทรตเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยารีดอกซ์ระหว่างสารที่วิเคราะห์และไทแทรนต์ จุดสมมูลในการไตเตรทรีดอกซ์มักตรวจพบโดยใช้ตัวบ่งชี้ที่เปลี่ยนสีเมื่อมีการออกซิไดซ์หรือลดลง หรือโดยใช้อิเล็กโทรดเพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงศักย์ของสารละลาย
การวิเคราะห์เชิงปริมาตรถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ รวมถึงการทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม เภสัชภัณฑ์ และการวิเคราะห์อาหาร เพื่อระบุความเข้มข้นของสารมลพิษ สารออกฤทธิ์ หรือสารอาหาร ตามลำดับ เป็นเทคนิคพื้นฐานสำหรับการควบคุมคุณภาพและการปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรมและกฎระเบียบ
การวิเคราะห์เชิงปริมาตรโดยใช้แนวคิดแบบโมลเป็นเครื่องมืออันทรงพลังในการกำหนดความเข้มข้นของสารในสารละลาย การทำความเข้าใจหลักการของโมล สารละลายมาตรฐาน การไทเทรต และการคำนวณความเข้มข้น ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการดำเนินการวิเคราะห์เหล่านี้อย่างถูกต้องทั้งในห้องปฏิบัติการและในโรงงานอุตสาหกรรม
