Ćwiczenie 5 Alkalimetryczne oznaczanie kwasu solnego.

Transkrypt

1 Ćwiczenie 5 Alkalimetryczne oznaczanie kwasu solnego. Zasada doboru wskaźnika w alkacymetrii na przykładzie alkalimetrycznego oznaczania kwasu octowego zawartego w środku konserwującym E60. Alkalimetryczne oznaczanie mieszaniny kwasów różnej mocy. Acydymetryczne oznaczanie węglanu (IV) sodu. Literatura 1. Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. T.. Chemiczne metody analizy ilościowej. Wyd. 10. PWN, Warszawa Szmal Z.S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Wyd. VII poprawione i unowocześnione, PZWL, Warszawa Persona A.(red.) Chemia analityczna. Wyd. Medyk, Warszawa, Skrypt do ćwiczeń z chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej, pod redakcją E. Skrzydlewskiej, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku, Białystok Galus Z., Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej. Wyd. 9. WNT, Warszawa 007 Cel ćwiczenia: poznanie zasad miareczkowania alkacymetrycznego oraz praktycznego wykorzystania alkacymetrii w praktycznej analizie chemicznej. Zakres materiału: podstawy teoretyczne alkacymetrii i acydymetrii, zasada oznaczania kwasu solnego, mieszaniny kwasów różnej mocy, zasada oznaczanie węgalnu (IV) sodu, zasada nastawiania mian. Zasada doboru wskaźnika na przykładzie oznaczania kwasu octowego; znajomość obliczeń chemicznych alkacymetria; zagadnienia z wykładu dotyczącego podstaw analizy miareczkowej i alkacymetrii. I. Część teoretyczna ALKACYMETRIA Metody oznaczeń alkacymetrycznych oparte są na reakcjach kwas-zasada i dlatego nazywane są także metodami zobojętnienia. Titrantami w alkacymetrii są roztwory mocnych kwasów lub zasad. Alkacymetria obejmuje: alkalimetrię, tj. oznaczenia kwasów za pomocą mianowanych roztworów zasad acydymetrię, tj. oznaczenia zasad za pomocą mianowanych roztworów kwasów. Miareczkowanie alkacymetryczne stosowane jest powszechnie do oznaczania kwasów i zasad nieorganicznych i organicznych. Metodami tymi można oznaczyć również sole słabych kwasów i mocnych zasad aniony tych soli są wg teorii Brönsteda zasadami oraz sole mocnych kwasów i słabych zasad, których kationy są kwasami. Koniec miareczkowania, czyli moment osiągnięcia PR, w którym ilość kwasu równoważy ilość zasady, określa się metodami wizualnymi przy użyciu wskaźników ph lub metodami instrumentalnymi (np. potencjometryczną, konduktometryczną). Wskaźnikami ph (indykatorami) są słabe kwasy lub zasady organiczne, których jony mają inne zabarwienie cząsteczki nie zdysocjowane. Dysocjację wskaźnika o charakterze kwasu lub zasady wyrażają równania: 1

2 HInd H + + Ind IndOH Ind + + OH gdzie: HInd i IndOH oznaczają niezdysocjowaną, a Ind i Ind + odpowiednio anion i kation wskaźnika. W przypadku wskaźnika kwasowego wzrost stężenia jonów wodorowych przesuwa równowagę reakcji w lewą stronę, zwiększając stężenie HInd i na skutek tego roztwór przyjmuje barwę formy Kwas pikrynowy 0,1-1,0 Fiolet krystaliczny 0,1-1,8 Zieleń malachitowa 1,-1,8 11,3-13,0 Błękit tymolowy 1,-,8 8,0-9,6,4 Dinitrofenol,0-4,7 Błękit bromokrezolowy 3,6-5,0 Czerwień Kongo 3,0-5,0 Oranż metylowy 3,-4,4 Zieleń bromokrezolowa 3,8-5, Czerwień metylowa 4,5-6, Błękit bromotymolowy 6,0-7,6 Lakmus 4,5-7,6 Czerwień Krezolowa 7,1-8,8 Fenoloftaleina 8,-10,0 Ważniejsze wskaźniki ph niezdysocjowanej. Natomiast zmniejszenie stężenia jonów wodorowych, spowodowane dodatkiem zasady przesuwa równowagę reakcji w prawo, powodując prawie całkowitą dysocjację cząsteczek HInd i powstanie barwy odpowiadającej formie zdysocjowanej. Przedział ph, w którym zachodzą widoczne zmiany barwy roztworu wskaźnika nazywa się zakresem wskaźnikowym. Dla większości wskaźników zakres widzialnej zmiany barwy leży w granicach 1, 1,8 jednostek ph. Rozróżnia się wskaźniki jednobarwne, mające tylko jedną formę zabarwioną (druga jest bezbarwna) oraz dwu lub wielobarwne, w których dwie lub więcej form ma zabarwienie. Wskaźniki ph stosuje się same lub czasem w mieszaninie ze wskaźnikiem obojętnym, na którego tle zmiana zabarwienia wskaźnika ph jest wyraźniejsza. W tabeli podano zakresy zmiany barwy niektórych częściej używanych wskaźników. Tabela 1. Ważniejsze wskaźniki ph Wskaźnik Błękit tymolowy Zakres zmiany ph (X-Y) pkin Zabarwienie w roztworze ph X Y ph X ph Y 1,,8 1,7 czerwone pomarańczowe żółte 8,0 9,6 8,9 żółte zielone niebieskie Oranż metylowy 3,1 4,4 3,4 czerwone pomarańczowe żółte Czerwień metylowa 4, 6,3 5,0 czerwone pomarańczowe żółte Lakmus 5,0 8,0 6,5 czerwone różowo-filetowe niebieskie Błękit bromotymolowy 6, 7,6 7,1 żółte zielone niebieskie Czerwień fenolowa 6,8 8,4 7,9 żółte pomarańczowe czerwone Fenoloftaleina 8,1 10,0 9,4 bezbarwna różowe czerwone

3 skok krzywej miareczkowania Krzywe miareczkowania Zmiany wartości ph podczas miareczkowania można przedstawić graficznie w postaci tzw. krzywej miareczkowania, czyli zależności ph od stopnia zobojętnienia roztworu lub objętości dodanego titranta. Na podstawie przebiegu krzywych miareczkowania można znaleźć punkt równoważnikowy. Na rycinach zostały przedstawione krzywe miareczkowania kwasów i zasad o różnej mocy. Dla każdej krzywej charakterystyczne są gwałtowne zmiany wartości ph w obszarze bliskim punktowi równoważnikowemu i stosunkowo małe zmiany poza tym obszarem. Różnica wartości ph przed osiągnięciem i po osiągnięciu PR, spowodowana dodaniem niewielkiej ilości odczynnika miareczkującego, nazywa się skokiem miareczkowania. Skok ten jest tym większy im większa jest moc i stężenie reagujących ze sobą kwasów i zasad. Mocne kwasy i mocne zasady są w roztworze zdysocjowane całkowicie. Podczas miareczkowania zachodzi reakcja zobojętnienia, która w istocie polega na łączeniu się jonów wodorowych i wodorotlenowych na niezdysocjowane cząsteczki wody. Kationy zasady i aniony kwasu nie biorą udziału w reakcji i pozostają w roztworze nie zmienione; nie ulegają hydrolizie i dlatego roztwór w punkcie równoważnikowym ma odczyn obojętny (ph=7). Krzywe miareczkowania mocnego kwasu mocną zasada i odwrotnie są symetryczne Duży skok miareczkowania ph (4 10) pozwala na stosowanie w takim przypadku miareczkowania alkacymetrycznego szeregu wskaźników zmieniających barwę w tym zakresie ph (rysunek 1). Stężenie jonów wodorowych w dowolnym punkcie miareczkowania można łatwo obliczyć na podstawie ilości wprowadzonego roztworu mianowanego. ph 14 1 B A PR fenoloftaleina 4 oranż metylowy Rysunek 1. 0 A B % zobojętnienia AA krzywa miareczkowania mocnego kwasu mocną zasadą [HCl- 0,1 mol/l] [ 0,1 mol/l] BB krzywa miareczkowania mocnej zasady mocnym kwasem [ 0,1 mol/l] [HCl- 0,1 mol/l] W przypadku miareczkowania słabych kwasów mocnymi zasadami powstające sole ulegają reakcji hydrolizy, co jest powodem odmiennego niż przy miareczkowaniu mocnego kwasu mocna zasada przebiegu krzywych (rysunek ). W początkowej fazie reakcji, gdy stężenie kwasu jest znaczne, hydroliza powstałej soli zachodzi w niewielkim stopniu, jednak w miarę postępu reakcji zobojętniania, w pobliżu PR, wpływ hydrolizy soli zaznacza się wyraźniej i roztwór wykazuje odczyn zasadowy. Zasadowy odczyn roztworu jest wynikiem hydrolizy powstałej soli octanu sodu. Po przekroczeniu tego punktu krzywa miareczkowania pokrywa się z krzywą miareczkowania mocnego kwasu mocną zasadą. Przy miareczkowaniu słabego kwasu mocną zasadą najlepszym wskaźnikiem jest fenoloftaleina zmieniająca barwę po przekroczeniu ph=8,1, a więc przy wartości ph bliskiej wartości punktu równoważnikowego; nie nadaje się natomiast do zastosowania oranż metylowy, który przyjmuje barwę przejściową w zakresie ph (3,1 4,4), a więc kiedy jeszcze ponad połowa kwasu nie została zobojętniona. 3

4 Krzywa miareczkowania słabej zasady mocnym kwasem jest zwierciadlanym odbiciem wzdłuż linii zobojętnienia (neutralizacji) krzywej miareczkowania słabego kwasu mocną zasadą. Odczyn roztworu w punkcie równoważnikowym, w wyniku hydrolizy soli powstałej w reakcji zobojętnienia będzie słabo kwaśny (rysunek 3). Skok krzywej miareczkowania w tym przypadku występuje między ph=6, a ph=4,3. Najlepszym wskaźnikiem takiego oznaczenia alkacymetrycznego jest więc oranż metylowy. Zastosowanie fenoloftaleiny prowadziłoby do uzyskania błędnych wyników. ph 14 1 A 10 8 PR fenoloftaleina 6 4 A oranż metylowy 0 B % zobojętnienia Rysunek. AA krzywa miareczkowania słabego kwasu mocną zasadą [CH 3 COOH - 0,1 mol/l] [ - 0,1 mol/l] BA krzywa miareczkowania mocnego kwasu mocną zasadą [HCl - 0,1 mol/l] [ - 0,1 mol/l] ph B A fenoloftaleina 6 PR % zobojętnienia A oranż metylowy Rysunek 3. AA krzywa miareczkowania słabej zasady mocnym kwasem [NH3 aq. - 0,1 mol/l] [HCl - 0,1 mol/l] BA krzywa miareczkowania mocnej zasady mocnym kwasem [ - 0,1 mol/l] [HCl - 0,1 mol/l] 4

5 II. Część doświadczalna 1. ALKALIMETRIA Alkalimetria ilościowe oznaczanie w roztworze kwasów przy pomocy mianowanego roztworu zasady. Do nastawiania miana roztworów zasad stosować można: kwas, którego stężenie ustalono wcześniej przy użyciu substancji podstawowej np. boraksu substancję podstawową dwuwodny kwas szczawiowy (HCO4 HO), który jest substancję stałą, rozpuszczalną w wodzie, odporną na działanie CO i wilgoci Zasada oznaczenia 1.1. Oznaczanie zawartości kwasu solnego Alkalimetrycznie, za pomocą mianowanego roztworu wodorotlenku sodu, można oznaczać ilościowo mocne kwasy, czego przykładem jest oznaczanie zawartości kwasu solnego. W czasie miareczkowania zachodzi następująca reakcja: H + + Cl + Na + + OH Na + + Cl + HO W punkcie równoważnikowym odczyn roztworu jest obojętny i dlatego jako wskaźnika należy użyć oranżu metylowego, który w punkcie równoważnikowym powyższej reakcji zmienia barwę z czerwonej na pomarańczową (tj. barwa pośrednia, po przekroczeniu PR żółta). Wodorotlenek sodu jest higroskopijny i łatwo pochłania CO z powietrza. Z tego powodu nie można przygotować mianowanego roztworu o wymaganym stężeniu przez odważenie stałego i rozpuszczenie go w określonej ilości wody destylowanej. Miano nastawia się przy użyciu mianowanego kwasu solnego Przygotowanie mianowanego roztworu wodorotlenku sodu Przygotowanie roztworu obliczyć ile ml roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu mol l 1 należy dodać do wody, aby otrzymać 50 ml roztworu o stężeniu 0,1 mol l 1 do kolby miarowej o pojemności 500 ml za pomocą pipety odmierzyć obliczoną ilość o stężeniu mol l 1 (z zachowaniem szczególnej ostrożności), uzupełnić wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszać Nastawianie miana do kolby stożkowej na 100 ml odmierzyć ilościowo przy pomocy pipety 10 ml sporządzonego roztworu, dodać 3 krople czerwieni metylowej i miareczkować mianowanym roztworem kwasu solnego o stężeniu 0,1 mol l 1 do zmiany barwy roztworu z żółtej na pomarańczową ze skali biurety odczytać objętość zużytego do miareczkowania roztworu kwasu solnego miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie; jeżeli różnica pomiędzy dwoma kolejnymi wynikami miareczkowań (objętościami titranta odczytanymi z biurety) jest większa niż 0, ml miareczkowanie należy wykonać ponownie obliczyć średnią objętość zużytego kwasu solnego podczas miareczkowania Obliczenie miana roztworu Podczas miareczkowania zachodzi następująca reakcja: H + + Cl + Na + + OH Na + + Cl + HO 5

6 z której wynika, że kwas i zasada reagują ze sobą w stosunkach równomolowych: n = n HCl. Liczbę moli wodorotlenku sodu i kwasu solnego przedstawia się jako n = V Cm, a stężenie wodorotlenku sodu oblicza się następująco: stąd: C m V V C C m V HCl C m HCl 1 HCl mhcl mol l l 1 mol l V l Oznaczenie zawartości kwasu solnego otrzymany do analizy roztwór kwasu solnego przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 ml, uzupełnić wodą do kreski i dokładnie wymieszać 10 ml przygotowanego roztworu przenieść ilościowo pipetą do kolby stożkowej, dodać do niej 3 krople oranżu metylowego i miareczkować mianowanym roztworem do zmiany barwy roztworu od jednej kropli titranta, z czerwonej na pomarańczową; ze skali biurety odczytać objętość zużytego do miareczkowania roztworu wodotlenku sodu, miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie średnia objętość z trzech miareczkowań, zużytego na miareczkowanie roztworu służy do obliczenia masy HCl w analizowanym roztworze. Obliczenie zawartości kwasu solnego Z reakcji (1) wynika, że kwas i zasada reagują ze sobą w stosunku równomolowym. Liczbę moli wodorotlenku sodu oblicza się ze wzoru: n V C, a zawartość kwasu solnego można obliczyć na podstawie następującej proporcji: m 1mol reaguje z 36,5 g HCl V C m reaguje z x g HCl V Cm 36,5 x 1 l mol l g [g] 1 mol UWAGA! Obliczona wartość odpowiada 1/10 ogólnej ilości kwasu solnego w otrzymanej do analizy próbie. Całkowita zawartość kwasu solnego w próbce (y): y = 10 x Obliczenie błędu oznaczenia zawartości kwasu solnego Błąd bezwzględny różnica pomiędzy wartością: rzeczywistą i otrzymaną jest w takich samych jednostkach jak wielkość mierzona. E bwz. = y μ Błąd względny różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną dzielona przez wartość rzeczywistą i pomnożona przez 100%; wyrażony jest w %. gdzie: y całkowita zawartość kwasu w próbce μ wartość rzeczywista E wz. = y μ 100% μ 6

7 1.. Zasada doboru wskaźnika w alkacymetrii na przykładzie alkalimetrycznego oznaczania kwasu octowego zawartego w środku konserwującym E60 Zasada oznaczenia Alkalimetryczne oznaczanie kwasu octowego jest przykładem miareczkowania słabego kwasu mocną zasadą i zachodzi zgodnie z reakcjami: CH3COOH + OH - CH3COO - + HO (1) CH3COO + HO CH3COOH + OH (odczyn zasadowy) () W punkcie równoważnikowym w roztworze znajduje się octan sodu czyli sól mocnej zasady i słabego kwasu. Z punktu widzenia teorii Brὅnsteda jest to roztwór słabej zasady CH3COO -, który ulega w wodzie hydrolizie (), na skutek czego roztwór tej soli ma odczyn zasadowy. Na podstawie równania reakcji (), stałą dysocjacji zasadowej można opisać następująco: to: ph = ½ pkw + ½ pka + ½ log Cs ph roztworu soli słabego kwasu i mocnej zasady rośnie ze wzrostem: stężenia soli Cs pka, tzn. wraz z obniżeniem mocy kwasu od którego pochodzi sól przy czym stężenie soli (jonu octanowego) jest związane z wyjściowym stężeniem kwasu zależnością: C s = C 0 k V k gdzie: V 0 k początkowa objętość kwasu (ml); Vz objętość zasady (ml); Cs stężenie soli (mol/l); Ck stężenie kwasu (mol/l); pka=4,8 V k 0 +V z Zasady doboru wskaźnika: zakres zmiany jego barwy powinien znajdować się w obrębie skoku krzywej miareczkowania (Tabela ); punkt końcowy miareczkowania powinien znajdować się możliwie najbliżej punktu równoważnikowego; jeśli jest to możliwe, w miareczkowaniu danego roztworu badanego należy stosować ten sam wskaźnik, co do nastawiania miana titranta i kończyć miareczkowanie po osiągnięciu identycznego zabarwienia. 7

8 Wykonanie oznaczenia obliczyć ph w punkcie równoważnikowym miareczkowania 100 ml roztworu CH3COOH o stężeniu 0,1 mol/l roztworem o stężeniu 0,1 mol/l stosując w/w zasady doboru wskaźnika i na podstawie tabeli 1 dobrać dwa wskaźniki do oznaczenia: najwłaściwszy (++) i odpowiedni (+); wybór uzasadnić w sprawozdaniu otrzymany do analizy kwas octowy przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 ml, uzupełnić wodą do kreski i dokładnie wymieszać 10 ml tego roztworu przenieść ilościowo pipetą do kolby stożkowej i dodać 3 krople jednego z wybranych wskaźników przeprowadzać miareczkowanie mianowanym roztworem do momentu pojawienia się zmiany barwy roztworu od jednej kropli titranta; miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie średnia objętość z trzech miareczkowań służy do obliczenia masy kwasu octowego w analizowanym roztworze powtórzyć oznaczenie przy użyciu drugiego wybranego wskaźnika obliczyć błędy i porównać dokładność oznaczeń wykonanych przy użyciu obu wskaźników ocenić, który wskaźnik jest najwłaściwszy do danego oznaczenia porównać wnioski wynikające z eksperymentu z teoretycznymi założeniami doboru wskaźnika obserwacje i wnioski umieścić sprawozdaniu Tabela. Wskaźniki alkacymetryczne ( Chemia analityczna, pod. red. R. Kocjana, PZWL, W-wa 000) wskaźnik nieodpowiedni; + wskaźnik odpowiedni; ++ wskaźnik najwłaściwszy Rodzaje miareczkowania o stęż. 1mol Mocny kwas. l -1 o stęż. mocna zasada 0,1 mol HCl. l -1 o stęż. 0,001mol. l -1 Słaba zasada-mocny kwas NH 3 H O - HCl Słaby kwas-mocna zasada CH 3COOH- Skok miareczkowania 4,3 10,7 4,3 9,7 PR Oranż metylowy 3,1-4,4 Wskaźniki; zakres ph Czerwień Błękit bromotymolowy metylowa 4,4-6,3 6,-7,6 Fenoloftaleina 8,0-9, ,9 7, ,3 4,3 5, ,7 9,7 Obliczenie zawartości kwasu octowego dla miareczkowania przy użyciu wybranych wskaźników [odpowiedniego (+) i najwłaściwszego (++)] Z reakcji (1) wynika, że kwas i zasada reagują ze sobą w stosunkach równomolowych. Liczbę moli wodorotlenku sodu oblicza się ze wzoru n V C, a zawartość kwasu octowego obliczyć można na podstawie następującej proporcji: m 1 mol reaguje z 60 g CH3COOH V reaguje z x g CH3COOH C m V Cm 60 1 lmol l g x [g] 1 mol UWAGA! Obliczona wartość odpowiada 1/10 ogólnej ilości kwasu solnego w otrzymanej do analizy próbie. Całkowita zawartość kwasu octowego w próbce (y): y = 10 x 8

9 Obliczenie błędu oznaczenia zawartości kwasu octowego Błąd bezwzględny: Błąd względny: gdzie: y całkowita zawartość kwasu octowego w próbce μ wartość rzeczywista E bwz. = y μ E wz. = y μ 100% μ Analogiczne obliczenia wykonać także dla miareczkowania z drugim wybranym wskaźnikiem 1.3. Oznaczanie zawartości mieszaniny kwasów różnej mocy Zasada oznaczenia W wodnym roztworze kwas octowy i solny ulegają dysocjacji według następujących reakcji: CH3COOH H + + CH3COO HCl H + + Cl W przypadku miareczkowania mieszaniny tych dwóch kwasów zwiększenie stężenia jonów wodorowych na skutek dodania kwasu solnego do octowego powoduje cofnięcie dysocjacji kwasu octowego. Występuje on zatem głównie w formie niezdysocjowanej, a istniejące w roztworze jony wodorowe pochodzą z dysocjacji kwasu solnego. W związku z tym w pierwszym etapie miareczkowania zobojętnia się jony wodorowe pochodzące od kwasu solnego (miareczkowanie w obecności oranżu metylowego). Po ich zmiareczkowaniu zachodzi dysocjacja kwasu octowego, który jest odmiareczkowywany w następnym etapie (miareczkowanie prowadzimy w obecności fenoloftaleiny). Wykonanie oznaczenia: badaną próbę przenieść ilościowo do kolby miarowej na 100 ml, uzupełnić wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszać pobrać pipetą 10 ml uzyskanego roztworu, przenieść ilościowo do kolby stożkowej i dodać 3 krople oranżu metylowego przeprowadzić miareczkowanie za pomocą mianowanego roztworu do pojawienia się, od jednej kropli titranta barwy pomarańczowej (cebulkowej) odczytać z biurety ilość zużytego (V1), a następnie dodać 3 krople fenoloftaleiny i miareczkować dalej zasadą do zmiany barwy na różową ponownie odczytać ilość zużytego (V); całe miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie średnie objętości zużytego z trzech miareczkowań służą do obliczenia mas: kwasu solnego i octowego zawartych w analizowanym roztworze Obliczenie zawartości kwasu solnego i octowego Podczas miareczkowania zachodzą reakcje: H + + Cl + Na + + OH Na + + Cl + HO CH3COOH + Na + + OH CH3COO + Na + + HO (wobec oranżu metylowego) (wobec fenoloftaleiny) Z reakcji wynika, że oba kwasy reagują z zasadą w stosunkach równomolowych. Ilość zużytego z pierwszego odczytu odnosi się do kwasu solnego (V1). Różnica (w ml) w ilości zużytego między drugim a pierwszym odczytem (V V1), stanowi ilość zużytego na zmiareczkowanie 9

10 kwasu octowego. Liczbę moli reagującego z kwasem solnym oblicza się ze wzoru n V C. Zawartość kwasu solnego (x 1) oblicza się z następującej proporcji: 1 m 1 mol reaguje z 36,5 g HCl V reaguje z x g HCl 1 C m x 1 V C 1 m 1 36,5 l mol l mol 1 g [g] Zawartość kwasu octowego (x ) obliczyć w sposób analogiczny do obliczeń zawartości HCl, objętość wodorotlenku sodu na zmiareczkowanie kwasu octowego: (V V1), tj: x (V V 1 1 ) C m 60 l mol l mol 1 g [g] UWAGA! Obliczona wartość odpowiada 1/10 ogólnej ilości kwasów w otrzymanej do analizy próbie. Całkowita zawartość kwasu solnego w próbce (y1): Całkowita zawartość kwasu octowego w próbce (y): y1 = 10 x1 y = 10 x Obliczenie błędów oznaczenia zawartości kwasu solnego oraz kwasu octowego Błąd bezwzględny: E bwz. = y μ Błąd względny: y μ E wz. = 100% μ gdzie: y całkowita zawartość poszczególnych kwasów w próbce μ wartość rzeczywista 10

11 . ACYDYMETRIA Acydymetria ilościowe oznaczanie zasady za pomocą mianowanego roztworu mocnego kwasu. Mianowany roztwór kwasu można przygotować: rozcieńczając roztwór kwasu o wyższym stężeniu nastawiając miano za pomocą substancji podstawowej bezwodnego węglanu sodu boraksu [NaB4O7. 10HO] Zasada oznaczenia.1. Oznaczanie zawartości węglanu (IV) sodu Roztwór NaCO3 można traktować jako roztwór zasady przyłączania dwóch protonów podczas miareczkowania kwasem solnym: CO 3 H HCO 3 CO 3, zdolnej do stopniowego Podczas przyłączania pierwszego protonu występuje niewielki skok miareczkowania i pierwszy punkt równoważnikowy (przy ph 8,3). Przy dalszym dodawaniu kwasu zachodzi reakcja: HCO 3 H CO H O i następuje drugi skok miareczkowania (przy ph 4). W tym zakresie ph oranż metylowy zmienia barwę ze słomkowej na różową Przygotowanie mianowanego roztworu kwasu solnego Przygotowanie roztworu HCl: obliczyć ile ml kwasu solnego o stężeniu mol l 1 potrzebne jest do sporządzenia 100 ml kwasu o stężeniu 0,1 mol l 1 obliczoną objętość kwasu solnego mol l 1 przenieść do kolby miarowej o pojemności 50 ml, uzupełnić wodą do kreski i zawartość dobrze wymieszać Nastawianie miana HCl przy użyciu boraksu: obliczyć masę odważki boraksu potrzebną do sporzadzenia 100 ml roztworu o stężeniu 0,04 mol l 1 odważyć obliczoną ilość boraksu, przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 ml i rozpuścić w niewielkiej ilości wody; dopełnić kolbę wodą do kreski i wymieszać 10 ml przygotowanego roztworu boraksu przenieść ilościowo do kolbki stożkowej, dodać 0 ml wody destylowanej i 3 krople czerwieni metylowej za pomocą przygotowanego kwasu solnego przeprowadzić miareczkowanie do zmiany barwy wskaźnika, od jednej kropli titranta, z żółtej na pomarańczową ze skali biurety odczytać ilość zużytego do miareczkowania HCl, miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie obliczyć średnią objętość roztworu kwasu zużytego na zmiareczkowanie roztworu boraksu Obliczenie miana roztworu HCl Podczas miareczkowania zachodzi reakcja: HCl + NaB4O7 + 5HO 4 H3BO3 + NaCl Wynika z niej, że kwas solny reaguje z boraksem w stosunku molowym :1. Liczbę moli boraksu i kwasu solnego można obliczyć ze wzoru: n = V Cm; w związku z tym stężenie kwasu solnego oblicza się na podstawie proporcji: 11

12 to: C m 1 mol NaB4O7 reaguje z molami HCl V C reaguje z V HCl Na B O 4 7 mna B 4 O 7 HCl C mhcl VNa B O Cm NaB4O7 mol l l 1 [mol l ] VHCl l.1.. Oznaczanie zawartości węglanu (IV) sodu otrzymaną do analizy próbę zawierającą węglan (IV) sodu przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 ml, dopełnić wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszać 10 ml sporządzonego roztworu przenieść ilościowo pipetą do kolby stożkowej o pojemności 100 ml, dodać 3 krople oranżu metylowego i miareczkować mianowanym roztworem kwasu solnego do zmiany barwy ze słomkowej na różową; powtórzyć miareczkowanie jeszcze dwukrotnie średnia z trzech miareczkowań objętość zużytego HCl służy do obliczenia masy węglanu (IV) sodu w analizowanej próbie Obliczenie zawartości węglanu (IV) sodu Podczas miareczkowania zachodzi następująca reakcja: H CO3 H O CO Wynika z niej, że mole kwasu reagują z 1 molem węglanu. Liczbę moli kwasu solnego oblicza się jest ze wzoru: n V C, a zawartość węglanu można obliczyć na podstawie następującej proporcji: HCl HCl m HCl mole HCl reagują z 106 g NaCO3 VHCl C mhcl reaguje z x g NaCO3 VHCl Cm 106 x HCl 1 l mol l g [g] mol UWAGA: Obliczona wartość dotyczy 1/10 ogólnej ilości zawartości węglanu sodu w otrzymanej do analizy próbie. Całkowita zawartość węglanu sodu w próbce (y): y = 10 x Obliczenie błędu oznaczenia zawartości węglanu (IV) sodu Błąd bezwzględny: Błąd względny: gdzie: y całkowita zawartość węglanów (IV) w próbce μ wartość rzeczywista E bwz. = y μ E wz. = y μ 100% μ 1