Derişimi kesin olarak bilinen bir asit (veya baz) çözeltisi yardımıyla, derişimi bilinmeyen bir baz (veya asit) çözeltisinin derişimini tayin etme işlemine titrasyon denir. Kuvvetli asitler ile kuvvetli bazlar arasındaki titrasyonun temeli, ortama verilen $\text{H}^+$ ve $\text{OH}^-$ iyonlarının birbirini nötralleştirerek suya dönüşmesine dayanır:

1. Temel Titrasyon Kavramları

• Standart Çözelti (Titrant): Bürette bulunan, derişimi kesin olarak bilinen çözeltidir.

• Analit: Erlenmayerde bulunan, derişimi aranan hacmi belirli çözeltidir.

• Eşdeğerlik Noktası (Stokiyometrik Nokta): Asitten gelen $\text{H}^+$ mol sayısının, bazdan gelen $\text{OH}^-$ mol sayısına tam olarak eşitlendiği teorik andır ($n_{\text{H}^+} = n_{\text{OH}^-}$).

• Dönüm Noktası: Nötralleşmenin bittiğini gösteren indikatörün renk değiştirdiği deneysel andır.

• İndikatör: Ortamın pH değerine bağlı olarak renk değiştiren zayıf organik asit veya bazlardır (Kuvvetli asit – kuvvetli baz titrasyonlarında genellikle fenolftalein veya bromtimol mavisi kullanılır).

2. Eşdeğerlik Durumuna Göre Hesaplamalar

Asidin molar derişimi $M_a$, hacmi $V_a$, tesir (etki) değeri $Z_a$; bazın molar derişimi $M_b$, hacmi $V_b$, tesir değeri $Z_b$ olmak üzere:

• $n_{\text{H}^+} = M_a \cdot V_a \cdot Z_a$

• $n_{\text{OH}^-} = M_b \cdot V_b \cdot Z_b$

Karışım hazırlandığında 3 farklı durum ortaya çıkar:

A) Tam Nötralleşme (Eşdeğerlik Noktası: $n_{\text{H}^+} = n_{\text{OH}^-}$)

Asit ve baz tamamen tükenir. Kuvvetli asit ve kuvvetli bazın tepkimesinden nötr tuz ve su oluştuğu için hidroliz gerçekleşmez:

• $25\text{ }^\circ\text{C}$‘de $[\text{H}^+] = [\text{OH}^-] = 10^{-7}\text{ M}$

• $\text{pH} = 7$ ve $\text{pOH} = 7$

• Formül:

  $$M_a \cdot V_a \cdot Z_a = M_b \cdot V_b \cdot Z_b$$

B) Asidin Arttığı Durum ($n_{\text{H}^+} > n_{\text{OH}^-}$)

Eklenen baz asidin tamamını tüketmeye yetmemiştir; ortam asidiktir. Artan $\text{H}^+$ molü toplam hacme ($V_{\text{toplam}} = V_a + V_b$) bölünerek yeni derişim bulunur:

C) Bazın Arttığı Durum ($n_{\text{OH}^-} > n_{\text{H}^+}$)

Asit tamamen tükenmiş, ortamda baz artmıştır; çözelti baziktir:

3. Titrasyon Eğrisi (pH Grafiği)

Aşağıdaki grafik, erlende bulunan kuvvetli bir aside büretten damla damla kuvvetli bir baz eklendiğinde pH’ın değişim profilini gösterir:

  pH
   ^
14 |                                  .--- (Baz fazlalığı bölgesi)
   |                                 /
 7 |-------------------o------------/     (Eşdeğerlik Noktası: pH = 7)
   |                  /|
   |  (Asit bölgesi) / |
 1 |________________/  |
   0-------------------|------------------> Eklenen Baz Hacmi (V_b)
                      V_eş

• Başlangıç: Eklenen baz hacmi $0$ iken ortamda sadece kuvvetli asit vardır. pH düşüktür (genellikle $1$ veya $2$).

• Eşdeğerlik Bölgesi: $V_{\text{eş}}$ hacminde ani bir pH sıçraması yaşanır. Eğrinin büküm noktası tam olarak $\text{pH} = 7$ seviyesindedir.

• Eşdeğerlik Sonrası: Baz eklenmeye devam ettikçe çözelti bazikleşir ve eğri büretteki bazın pH değerine doğru yataylaşır.

Çözümlü Sorular

Soru 1: Eşdeğerlik Noktası ve Nötralleşme

$0{,}1\text{ M } 200\text{ mL } \text{HCl}$ sulu çözeltisini tam olarak nötralleştirmek için $0{,}2\text{ M } \text{Ba(OH)}_2$ çözeltisinden kaç $\text{mL}$ eklenmelidir?

Çözüm:

Tam nötralleşme anında $n_{\text{H}^+} = n_{\text{OH}^-}$ olmalıdır:

• $\text{HCl}$ için: $M_a = 0{,}1\text{ M}$, $V_a = 200\text{ mL}$, $Z_a = 1$

• $\text{Ba(OH)}_2$ için: $M_b = 0{,}2\text{ M}$, $V_b = ?$, $Z_b = 2$

Soru 2: Artanlı Titrasyon Problemi

$25\text{ }^\circ\text{C}$‘de $0{,}2\text{ M } 300\text{ mL } \text{HNO}_3$ çözeltisi üzerine $0{,}1\text{ M } 200\text{ mL } \text{NaOH}$ sulu çözeltisi ilave ediliyor.

Buna göre oluşan son karışımın pH değeri kaçtır?

Çözüm:

1. İyonların mol sayılarını bulalım:

   $$n_{\text{H}^+} = M_a \cdot V_a \cdot Z_a = 0{,}2\text{ mol/L} \cdot 0{,}3\text{ L} \cdot 1 = 0{,}06\text{ mol}$$
   $$n_{\text{OH}^-} = M_b \cdot V_b \cdot Z_b = 0{,}1\text{ mol/L} \cdot 0{,}2\text{ L} \cdot 1 = 0{,}02\text{ mol}$$

2. Kalan türü ve toplam hacmi belirleyelim:

   • $n_{\text{H}^+} > n_{\text{OH}^-}$ olduğundan asit artar ($0{,}06 > 0{,}02$).

     $$n_{\text{H}^+ (\text{kalan})} = 0{,}06 – 0{,}02 = 0{,}04\text{ mol}$$
     $$V_{\text{toplam}} = 300\text{ mL} + 200\text{ mL} = 500\text{ mL} = 0{,}5\text{ L}$$

3. Kalan $[\text{H}^+]$ derişimi ve pH:

   $$[\text{H}^+] = \frac{0{,}04\text{ mol}}{0{,}5\text{ L}} = 0{,}08\text{ M} = 8 \times 10^{-2}\text{ M}$$
   $$\text{pH} = -\log(8 \times 10^{-2}) = 2 – \log 8 = 2 – 3\log 2 \approx 2 – 0{,}9 = \mathbf{1{,}1}$$