CHEMIA ANALITYCZNA - część A -

Transkrypt

1 CHEMIA ANALITYCZNA - część A - Wersja 2.1, poprawiona i uzupełniona (luty 2017)

2

3 Spis treści Spis treści Regulamin pracowni chemii analitycznej... 3 Tematyka ćwiczeń laboratoryjnych... 4 Zagadnienia do kolokwiów... 5 Literatura... 7 Warunki zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych... 8 Efekty kształcenia... 9 ANALIZA JAKOŚCIOWA Zestaw sprzętu laboratoryjnego na stanowisku ĆWICZENIE 1. Wybrane reakcje kationów grup I-V ĆWICZENIE 2. Rozdział kationów I grupy analitycznej ĆWICZENIE 3. Rozdział kationów IV grupy analitycznej ĆWICZENIE 4. Analiza anionów oraz soli Materiały dodatkowe ANALIZA ILOŚCIOWA Zestaw sprzętu laboratoryjnego na stanowisku ĆWICZENIE 5. Pracownia problemowa. Przygotowanie roztworów do analizy ilościowej ĆWICZENIE 6. Acydymetryczne oznaczanie wodorotlenku sodu wobec oranżu metylowego ĆWICZENIE 7. Alkalimetryczne oznaczanie kwasu octowego z wizualną, pehametryczną i potencjometryczną detekcją punktu końcowego miareczkowania ĆWICZENIE 8. Kompleksonometryczne oznaczanie mieszaniny zawierającej jony wapnia i magnezu ĆWICZENIE 9A. Oznaczenie wagowe siarczanów(vi) w postaci siarczanu(vi) baru ĆWICZENIE 9B. Oznaczenie wagowe niklu(ii) w postaci dimetyloglioksymianu niklu(ii) ĆWICZENIE 10. Argentometryczne oznaczanie chlorków metodą Mohra ĆWICZENIE 11. Manganometryczne oznaczanie kwasu szczawiowego ĆWICZENIE 12. Jodometryczne oznaczanie bromianów(v) i miedzi(ii) ĆWICZENIE 13. Bromianometryczne oznaczanie glinu(iii) po strąceniu za pomocą 8-hydroksychinoliny Słowniczek pojęć z chemii analitycznej

4 Regulamin pracowni chemii analitycznej Regulamin pracowni chemii analitycznej 1. Ćwiczenia rozpoczynają się i kończą zgodnie z ustalonym podziałem godzin. 2. W pracowni mogą przebywać wyłącznie studenci należący do grupy wykonującej ćwiczenia. 3. Obecność w pracowni obowiązuje przez cały czas trwania ćwiczeń. Studentowi wolno opuścić pracownię po uprzednim zgłoszeniu osobie prowadzącej ćwiczenia. 4. Godziny ćwiczeń należy poświęcić intensywnej pracy. 5. Palenie tytoniu, papierosów elektronicznych i spożywanie posiłków na pracowni jest zabronione. 6. Pracować wolno tylko w wyznaczonym miejscu, posługując się chemikaliami i sprzętem przydzielonym do danego stanowiska. 7. Każdy student zobowiązany jest posiadać własny fartuch laboratoryjny, okulary ochronne, ścierki do szkła i stołu, niezmywalny pisak do szkła, mydło, ręcznik oraz środek myjący do szkła. 8. W pracowni należy utrzymywać wzorową czystość i porządek (dotyczy to nie tylko szkła laboratoryjnego, stołów, szafek, ale również półek, zlewu, podłogi, etc.). Wszelkie rzeczy osobiste (np. torby) należy przechowywać w wyznaczonych do tego celu szafkach. Wierzchnie okrycia należy pozostawić w szatni. Przed wyjściem z pracowni należy starannie umyć ręce. 9. Z odczynników należy korzystać zgodnie z zasadami pracy laboratoryjnej. 10. Ciecze żrące (np. resztki stężonych roztworów kwasów i zasad) należy zlewać do wyznaczonych w tym celu pojemników, a inne roztwory do zlewu, spłukując dobrze wodą. 11. Zabrania się wynoszenia jakichkolwiek odczynników z pracowni. 12. Prądu, gazu, wody wodociągowej oraz destylowanej należy używać jak najoszczędniej. 13. Wszystkie prace z substancjami łatwopalnymi, toksycznymi i cuchnącymi należy przeprowadzać pod wyciągiem. 14. Wychodząc z pracowni należy zgasić wszystkie palniki, skontrolować szczelność kurków gazowych oraz zamknąć główne zawory gazu i wody. 15. W przypadku pożaru nie należy wywoływać paniki. W miarę możliwości pożar zlokalizować, usunąć z najbliższego otoczenia materiały łatwopalne i przystąpić do gaszenia, stosując znajdujące się w pracowni środki gaśnicze (gaśnica). 16. O każdym skaleczeniu, oparzeniu i złym samopoczuciu należy niezwłocznie poinformować osobę prowadzącą ćwiczenia. 17. W pokoju wagowym wolno przebywać wyłącznie osobom odważającym. Ważenie na wagach technicznych i analitycznych powinno odbywać się zgodnie z obowiązującymi zasadami. 18. Każdy student waży tylko na tej wadze, do której został przydzielony. Przed rozpoczęciem ważenia student obowiązany jest wpisać się do zeszytu znajdującego się przy danej wadze. Każde nieprawidłowe działanie wagi oraz jej zanieczyszczenie należy zgłosić osobie prowadzącej ćwiczenia. 3

5 Tematyka ćwiczeń laboratoryjnych Tematyka ćwiczeń laboratoryjnych ĆWICZENIE 1. Omówienie regulaminu obowiązującego w pracowni chemii analitycznej oraz tematyki ćwiczeń laboratoryjnych i zagadnień do kolokwiów. Pokaz szkła i sprzętu laboratoryjnego używanego w analizie jakościowej i ilościowej. Wybrane reakcje kationów grup I-V (badania własne). ĆWICZENIE 2. ĆWICZENIE 3. ĆWICZENIE 4. Identyfikacja kationów I grupy analitycznej: Ag(I), Hg(I), Pb(II). Identyfikacja kationów IV grupy analitycznej: Ni(II), Co(II), Mn(II), Zn(II), Fe(II), Fe(III), Al(III), Cr(III). Badania własne anionów i identyfikacja soli. ĆWICZENIE 5. Pracownia problemowa. Przygotowanie roztworów do analizy ilościowej. ĆWICZENIE 6. Acydymetryczne oznaczanie wodorotlenku sodu wobec oranżu metylowego. ĆWICZENIE 7. Alkalimetryczne oznaczanie kwasu octowego z wizualną, pehametryczną i potencjometryczną detekcją punktu końcowego miareczkowania (zamiennie z ćwiczeniem 8). ĆWICZENIE 8. ĆWICZENIE 9A. ĆWICZENIE 9B. ĆWICZENIE 10. Kompleksonometryczne oznaczanie mieszaniny zawierającej jony wapnia i magnezu (zamiennie z ćwiczeniem 7). Oznaczanie wagowe siarczanów(vi) w postaci siarczanu(vi) baru (w pracowni 63). Oznaczenie wagowe niklu(ii) w postaci dimetyloglioksymianu niklu(ii) (w pracowni 61). Argentometryczne oznaczanie chlorków metodą Mohra. ĆWICZENIE 11. ĆWICZENIE 12. ĆWICZENIE 13. Manganometryczne oznaczanie kwasu szczawiowego. Jodometryczne oznaczanie bromianów(v) i miedzi(ii). Bromianometryczne oznaczanie glinu(iii) po strąceniu za pomocą 8-hydroksychinoliny. ĆWICZENIE 14/15. Odrabianie zaległych ćwiczeń i zaliczenie laboratorium z chemii analitycznej. 4

6 Zagadnienia do sprawdzianów Zagadnienia do kolokwiów I. KOLOKWIUM: Zagadnienia ogólne. Analiza jakościowa. (termin: 4 i 5 pracownia) 1. Określanie stężeń roztworów odczynników. Przeliczanie stężeń procentowych i molowych roztworów. 2. Rodzaje odczynników chemicznych: specyficzne, selektywne, maskujące, grupowe, charakterystyczne. 3. Podział kationów na grupy analityczne wg Freseniusa i Lipca-Szmala. 4. Rozdział i identyfikacja kationów należących do grup analitycznych od I do V wg zmodyfikowanego podziału opracowanego przez Lipca-Szmala. 5. Podział anionów na grupy analityczne wg Bunsena, analiza anionów i podstawowe reakcje chemiczne służące do ich identyfikacji. 6. Identyfikacja próbek stałych. II. KOLOKWIUM: Metody analizy ilościowej wykorzystujące reakcje kwas zasada. Alkacymetria. (termin: 6 i 7 pracownia) 1. Pojęcie kwasu i zasady. Teoria protonowa Brönsteda. 2. Stała i stopień dysocjacji. 3. Roztwory wodne kwasów i zasad. Wartość ph. 4. Roztwory buforowe. 5. Zagadnienia ogólne dotyczące analizy miareczkowej. Klasyfikacja metod miareczkowych. Błędy w analizie miareczkowej. 6. Reakcje zobojętniania i ich wykorzystanie w analizie miareczkowej: acydymetria i alkalimetria. 7. Substancje wzorcowe, roztwory wzorcowe, przygotowanie roztworów mianowanych w alkacymetrii. 8. Wskaźniki kwasowo-zasadowe. Teoria działania wskaźników Ostwalda i Hantzscha. 9. Krzywe miareczkowania alkacymetrycznego. 10. Acydymetria i alkalimetria przykłady oznaczeń. III. KOLOKWIUM: Metody analizy ilościowej wykorzystujące tworzenie się związków kompleksowych. Kompleksometria. (termin: 8 i 9 pracownia) 1. Tworzenie i budowa kompleksów. 2. Równowagi kompleksowania i ich wykorzystanie w analizie. 3. Stałe trwałości i stałe nietrwałości. 4. Miareczkowanie oparte na reakcjach kompleksowania. 5. Kwas etylenodiaminotetraoctowy, jego sole i kompleksy w chemii analitycznej. 6. Krzywa miareczkowania kompleksometrycznego. 7. Wskaźniki kompleksometryczne. 8. Kompleksonometria podstawy teoretyczne i przykłady oznaczeń. 9. Merkurymetria podstawy teoretyczne i przykłady oznaczeń. 5

7 Zagadnienia do sprawdzianów IV. KOLOKWIUM: Metody analizy ilościowej wykorzystujące reakcje strącania osadów. Analiza wagowa. Precypitometria. (termin: 10 i 11 pracownia) 1. Równowagi osad - roztwór i ich wykorzystanie w analizie. 2. Zasada analizy wagowej. Wagi i ważenie. 3. Rodzaje osadów. 4. Dobór warunków strącania osadów, sączenie, przemywanie, suszenie i prażenie osadów. 5. Zjawiska towarzyszące strącaniu osadów: adsorpcja, okluzja, strącanie następcze. 6. Strącanie z roztworów homogenicznych. 7. Klasyczny i termodynamiczny iloczyn rozpuszczalności. 8. Czynniki wpływające na rozpuszczalność osadów. 9. Przykłady oznaczeń wagowych. 10. Objętościowa analiza wytrąceniowa (precypitometria). Krzywa miareczkowania wytrąceniowego. 11. Wskaźniki w miareczkowaniu wytrąceniowym. 12. Argentometria i merkurometria przykłady oznaczeń. V. KOLOKWIUM: Metody analizy ilościowej wykorzystujące reakcję utleniania i redukcji. Redoksymetria. (termin: 12 i 13 pracownia) 1. Reakcje utleniania i redukcji. Utleniacze i reduktory. 2. Charakterystyka aktywności układów redoks. 3. Równanie Nernsta. 4. Stała równowagi reakcji redoks. 5. Czynniki wpływające na przebieg reakcji redoks. 6. Krzywa miareczkowania redoks. 7. Wskaźniki redoks. 8. Oksydymetria: manganometria, jodometria, bromianometria, jodanometria, chromianometria, cerometria podstawy teoretyczne i przykłady oznaczeń. 9. Reduktometria: ferrometria, tytanometria, askorbinometria podstawy teoretyczne i przykłady oznaczeń. 6

8 Literatura Literatura [1] Skoog D. A., West D. M., Holler F. J., Crouch S. R., Podstawy chemii analitycznej, tom 1 i 2, PWN, Warszawa 2007 [2] Minczewski J., Marczenko Z. Chemia analityczna, tom 1 i 2, PWN, Warszawa 1999 [3] Cygański A., Chemiczne metody analizy ilościowej, WNT, Warszawa 2013 [4] Szmal Z. S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, PZWL, Warszawa 1999 Karty charakterystyk stosowanych substancji są dostępne w pracowniach oraz na stronach internetowych: 7

9 Warunki zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych Warunki zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych z chemii analitycznej jest wykonanie wszystkich zadań przewidzianych w harmonogramie oraz uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwiów i sprawozdań. I. ANALIZA JAKOŚCIOWA W ramach każdych ćwiczeń student dostaje tylko jedną próbkę kontrolną. Za pozytywne wykonanie ćwiczeń student uzyskuje odpowiednią ilość punktów. Zadanie wykonane z jednym błędem zalicza się, przy czym liczbę punktów zmniejsza się o 1 punkt. I grupa kationów IV grupa kationów Próbki stałe 2 punkty 3 punkty 4 punkty W zależności od liczby uzyskanych punktów student otrzymuje następującą ocenę: 9 punktów bardzo dobry 8 punktów dobry+ 7 punktów dobry 6 punktów dostateczny+ 5 punktów dostateczny 4 punktów niedostateczny II. ANALIZA ILOŚCIOWA Każdą próbkę kontrolną student może powtórzyć jeden raz. W zależności od wykonania próby kontrolnej z odpowiednią dokładnością, podaną w sprawozdaniu jako błąd względny oznaczenia (%), student otrzymuje następującą ocenę: 0 1% bardzo dobry 1,1 2% dobry+ 2,1 3% dobry 3,1 4% dostateczny+ 4,1 5% dostateczny Uwaga: z wyjątkiem ćwiczeń, w których obowiązują inne kryteria ocen. 8

10 Efekty kształcenia Efekty kształcenia Student ma wiedzę dotyczącą praw chemicznych równowag chemicznych w roztworach wodnych (równowag kwasowo-zasadowych, jonowych i redoksowych), warunków strącania osadów, mechanizmów towarzyszących tworzeniu osadów. Student opanował umiejętność zapisu równań reakcji chemicznych oraz bilansów elektronowych. Student zna metody klasycznej analizy jakościowej wybranych kationów i anionów. Student zna wagowe i miareczkowe metody analizy chemicznej. Student potrafi posługiwać się szkłem i podstawowym sprzętem stosowanym w laboratorium analitycznym. Student potrafi samodzielnie przygotować roztwory do analizy wagowej i miareczkowej, zaproponować metodę analizy klasycznej w zależności od właściwości analitu oraz przeprowadzić analizę jakościową i ilościową wybranych analitów. Student potrafi dokonać podstawowych obliczeń z zakresu chemii analitycznej dotyczących rozcieńczania roztworów, obliczania stężenia przygotowywanych roztworów mianowanych, przeliczania stężenia procentowego na molowe i molowego na procentowe oraz obliczania zawartości analitu w wydanej próbce. Student samodzielnie interpretuje, opracowuje i dokonuje oceny statystycznej wyników w sprawozdaniach z zakresu analizy jakościowej i ilościowej. Student ma świadomość odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania związane z pracą zespołową oraz za bezpieczeństwo pracy własnej oraz innych w laboratorium analitycznym. Student rozumie podstawowe zasady etyki pracy w laboratorium analitycznym. 9

11 Analiza jakościowa ANALIZA JAKOŚCIOWA 10

12 Analiza jakościowa Zestaw sprzętu laboratoryjnego na stanowisku probówki duże 5 szt. probówki wirówkowe 5 szt. małe pipety szklane 5 szt. bagietka 1 szt. zlewka 250 ml 1 szt. zlewka 100 ml 1 szt. lejek szklany 1 szt. cylinder miarowy 10 ml 1 szt. małe szkiełko zegarkowe 1 szt. mała parowniczka porcelanowa 1 szt. płytka Feigla 1 szt. aparat do pochłaniania gazów 1 szt. tryskawka 1 szt. łapa do probówek 1 szt. UWAGA! Grupa studencka jest zobowiązana do posiadania na pracowni: - płynu do mycia naczyń, - niezmywalnego pisaka do szkła, - ręcznika papierowego lub ściereczki, - gąbki (zmywaka kuchennego), - mydła do rąk. Każdy student zobowiązany jest do posiadania: - fartucha laboratoryjnego, - rękawiczek gumowych - okularów ochronnych. 11

13 Analiza jakościowa ĆWICZENIE 1 Wybrane reakcje kationów grup I-V I. Odczynniki stosowane w chemii analitycznej a) Odczynniki grupowe są to odczynniki, które pozwalają na oddzielenie od siebie poszczególnych grup analitycznych, ponieważ w określonych warunkach wykazują zdolność wytrącania z roztworu jonów określonej kategorii. gr.i HCl o stęż. 3 mol/l Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego kation grupy I (wg Lipca-Szmala), dodać około 10 kropel 3 mol/l HCl. Efekt analityczny: wytrącają się białe osady chlorków. Ag + + Cl Hg Cl Pb 2+ + Cl gr.ii H 2 SO 4 o stęż. 1,5 mol/l Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego kation grupy II (wg Lipca-Szmala), dodać około 10 kropel 1,5 mol/l H 2 SO 4. Efekt analityczny: wytrącają się białe osady siarczanów(vi). Ba 2+ + SO 4 Sr 2+ + SO 4 Ca 2+ + SO 4 Pb 2+ + SO 4 gr.iii CH 3 CSNH 2 (AKT) w środowisku rozc. H 2 SO 4 + ogrzewanie Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego kation grupy III (wg Lipca-Szmala), dodać kilka kropel rozc. H 2 SO 4 do uzyskania odczynu kwasowego względem papierka wskaźnikowego oraz 20 kropel roztworu CH 3 CSNH 2 (AKT). Probówkę zatkać korkiem z pipetką i ogrzewać przez 15 min. (nie krócej) na wrzącej łaźni wodnej. Odwirować. Efekt analityczny: wytrącają się różnokolorowe osady siarczków. Hg 2+ + S Bi 3+ + S Cu 2+ + S Cd 2+ + S 12

14 Analiza jakościowa As 3+ + S As 5+ + S Sb 3+ + S Sb 5+ + S Sn 2+ + S Sn 4+ + S gr.iv CH 3 CSNH 2 (AKT) w środowisku NH 3 H 2 O i NH 4 Cl + ogrzewanie Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego kation grupy IV (wg Lipca-Szmala), dodać 1 ml 4 mol/l NH 4 Cl, kilka kropel stęż. NH 3 H 2 O do uzyskania odczynu zasadowego oraz 20 kropel roztworu CH 3 CSNH 2 (AKT). Probówkę zatkać korkiem z pipetką i ogrzewać przez 15 min. (nie krócej) na wrzącej łaźni wodnej. Odwirować. Efekt analityczny: wytrącają się białe/różnokolorowe osady siarczków oraz wodorotlenków. Zn 2+ + S Ni 2+ + S Co 2+ + S Mn 2+ + S Fe 2+ + S Fe 3+ + S Al 3+ + S + H 2 O Cr 3+ + S + H 2 O gr.v brak odczynnika grupowego b) Odczynniki charakterystyczne są to odczynniki, które pozwalają na rozdzielanie i wykrywanie jonów wewnątrz danej grupy analitycznej. Do poszczególnych probówek wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego wybrany kation grupy od I do V (wg Lipca-Szmala), dodać kilka kropel odczynnika charakterystycznego dla kationu z danej grupy analitycznej ( rozdział w instrukcji: MATERIAŁY DODATKOWE). Efekt analityczny: wytrącają się białe/różnokolorowe osady. Przykład reakcji charakterystycznych dla jonu Pb 2+ : Pb 2+ + SO 4 2 Pb 2+ + J Pb 2+ + CrO

15 Analiza jakościowa c) Odczynniki specyficzne są to odczynniki, które w określonych warunkach dają reakcję tylko z jednym jonem, tzn. pozwalają na wykrycie danego jonu w obecności innych. Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego jon NH 4 +, dodać kilka kropel KOH i ogrzewać na łaźni wodnej. Wydzielający się gazowy amoniak stwierdza się po zapachu lub zmianie barwy papierka lakmusowego z różowej na niebieską. NH OH - ogrzewanie Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego jon NH + 4, dodać kilka kropel KOH, a następnie kilka kropel tetrajodortęcianu(ii) potasu (odczynnik Nesslera). W obecności jonów NH + 4 strąca się brunatny osad. Reakcja jest bardzo czuła i specyficzna dla jonów NH + 4. NH K 2 HgI 4 + KOH Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego jon Ni 2+, dodać stężonego NH 3 H 2 O do otrzymania odczynu zasadowego oraz kilka kropel 1% alkoholowego roztworu dimetyloglioksymu (odczynnik Czugajewa). W obecności jonów Ni 2+ powstaje różowo-czerwony krystaliczny osad soli wewnątrzkompleksowej. Reakcja jest bardzo czuła i specyficzna dla jonów Ni(II). d) Odczynniki selektywne są to odczynniki, które w danych warunkach reagują i dają podobną reakcję z ograniczoną grupą jonów. Do dwóch probówek wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego jony Hg 2+ lub Cu 2+, dodać kilka kropel ditizonu (difenylotiokarbazonu), do jednej probówki wprowadzić kilka kropel NaOH (6 mol/l), a do drugiej - kilka kropel CH 3 COOH (6 mol/l). Efekt analityczny: jony Hg 2+ w środowisku kwasowym faza organiczna barwy żółtopomarańczowej, w środowisku zasadowym faza organiczna barwy purpurowoczerwonej; jony Cu 2+ w środowisku kwasowym faza organiczna barwy fioletowej, w środowisku zasadowym faza organiczna barwy czerwono-brunatnej. e) Odczynniki maskujące są to odczynniki, które służą do usuwania wpływu jonu ubocznego na daną reakcję, łączą się z danym jonem ubocznym, wiążąc go w dostatecznie trwały kompleks i tym samym wyłączają go z udziału w roztworze lub znacznie zmniejszają jego stężenie. 14

16 Analiza jakościowa Przykład: wykrywanie Co(II) obok Fe(III). Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego jony Co 2+ i Fe 3+, dodać kilka kropel KSCN o stęż. 5 mol/l. Po powstaniu krwistoczerwonego zabarwienia roztworu dodać NH 4 F aż do odbarwienia, a następnie kilka kropel alkoholu amylowego. Silnie wstrząsnąć probówką. Niebieskie zabarwienie warstwy alkoholowej świadczy o obecności jonu Co 2+ (reakcja Vogla). Fe 3+ + SCN - Fe(SCN) 6 3- Co 2+ + SCN - + F - Przykład: wykrywanie Sb(III) obok Sn(IV). Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego jony Sb 3+ i Sn 4+, dodać kilka kropel stęż. NH 3 H 2 O do zobojętnienia wobec papierka wskaźnikowego i stałego kwasu szczawiowego H 2 C 2 O 4. Następnie dodać 5 kropel roztworu CH 3 CSNH 2 (AKT) i ogrzewać przez 15 min. (nie krócej) na wrzącej łaźni wodnej. Powstanie pomarańczowego osadu świadczy o obecności jonu Sb 3+. Sn 4+ + C 2 O 4 Sb 3+ + S + H 2 O II. Reakcja hydrolizy AKT Odczynnikiem grupowym dla kationów III i IV grupy w przebiegu analizy jakościowej jest amid kwasu tiooctowego tzw. tioacetamid (CH 3 CSNH 2, AKT). Związek ten w środowisku kwasowym lub zasadowym hydrolizuje na gorąco z wydzieleniem siarkowodoru (H 2 S), który w chwili powstania wytrąca osady właściwych siarczków. Ogólnie reakcję hydrolizy AKT możemy przedstawić następująco: CH 3 CSNH 2 + H 2 O III. Reakcja rozdziału grupy III na podgrupy IIIA i IIIB Do jednej probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego kation należący do podgrupy IIIA (wg Lipca-Szmala), a do drugiej probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego kation należący do podgrupy IIIB. Dodać kilka kropel rozc. H 2 SO 4 do uzyskania odczynu kwasowego względem papierka wskaźnikowego oraz 20 kropel roztworu CH 3 CSNH 2 (AKT). Probówki zatkać korkiem z pipetką i ogrzewać przez 15 min. (nie krócej) na wrzącej łaźni wodnej. Osad odwirować i po stwierdzeniu zupełności wytrącenia po dodatkowym zakwaszeniu, oddzielić od roztworu. Roztwór wylać do zlewu. Następnie do obu probówek z osadem wprowadzić 1 ml 1 mol/l roztworu KOH i 5 kropel 3% H 2 O 2, zamieszać i ogrzać na łaźni wodnej ok 5 minut, po czym odwirować i obserwować efekt analityczny. 15

17 Analiza jakościowa Podgrupa IIIA osady siarczków mają charakter zasadowy i nie rozpuszczają się w KOH: HgS + OH - Bi 2 S 3 + OH - CuS + OH - CdS + OH - Podgupa IIIB osady siarczków mają charakter amfoteryczny z przewagą kwasowego, rozpuszczają się w KOH i jony kationów podgrupy IIIB przechodzą do roztworu: As 2 S 3 + OH - As 2 S 5 + OH - + H 2 O 2 Sb 2 S 3 + OH - Sb 2 S 5 + OH - SnS + OH - SnS 2 + OH - + H 2 O 2 IV. Właściwości amfoteryczne wodorotlenków grupy IV Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego jon Zn 2+, Al 3+ lub Cr 3+ i dodać kilka kropel NaOH (6 mol/l), a po strąceniu osadu jeszcze kilka kropel w nadmiarze aż do rozpuszczenia osadu. Efekt analityczny wodorotlenki rozpuszczają się w nadmiarze NaOH i powstają związki kompleksowe: Zn 2+ + OH - Al 3+ + OH - Cr 3+ + OH - Zn(OH) 2 + OH - Al(OH) 3 + OH - Cr(OH) 3 + OH - Do probówki wprowadzić 1 ml roztworu zawierającego jon Zn 2+, Al 3+ lub Cr 3+ i dodać kilka kropel NaOH (6 mol/l), a po strąceniu osadu dodać kilka kropel CH 3 COOH (6 mol/l) aż do rozpuszczenia osadu. Efekt analityczny wodorotlenki rozpuszczają się w CH 3 COOH i powstają sole: Zn 2+ + OH - Al 3+ + OH - Cr 3+ + OH - Zn(OH) 2 + H + Al(OH) 3 + H + Cr(OH) 3 + H + V. Reakcje barwne w płomieniu palnika Sprawdź zabarwienie płomienia palnika po wprowadzeniu kationu grupy I-V na druciku platynowym (Na - żółty; K - fioletowy; Li, Sr - karminowoczerwony; Ca - ceglastoczerwony; Ba, Mo - żółto-zielony; Cu, B, Tl - zielony; Cr, As, Sb, Pb, Sn - niebieski). 16

18 Analiza jakościowa ĆWICZENIE 2 Rozdział kationów I grupy analitycznej Próbka: do 1 ml badanego roztworu dodać około 10 kropel 3 mol/l HCl i po sprawdzeniu całkowitego wytrącenia osad odwirować i zdekantować. Osad I - AgCl, PbCl 2, Hg 2 Cl 2 : osad przemyć 1 mol/l HCl i odwirować, dodać 1 ml wody destylowanej i ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej przez minut, odwirować na gorąco i zdekantować. Osad II - Hg 2 Cl 2, AgCl: dodać ok. 10 kropel stęż. NH 3 H 2 O i odwirować. Osad III - HgNH 2 Cl + Hg: ciemny osad, który wskazuje na obecność Hg, rozpuszcza się w mieszaninie 6 kropel HCl o stęż. 6 mol/l i 2 kropel HNO 3 o stęż. 6 mol/l (woda królewska), ogrzewa się do rozpuszczenia osadu i odparowuje prawie* do sucha. Po rozpuszczeniu osadu w paru kroplach wody dodaje się 3 krople SnCl 2. Biały osad Hg 2 Cl 2 lub szary (Hg 2 Cl 2 + Hg) wskazuje na obecność Hg Roztwór I: o ile nie zawiera kationów grup II-V, wylać do zlewu. Roztwór III - Ag(NH 3 ) 2 +, Cl - i nadmiar NH 3 H 2 O: zakwasić 6 mol/l HNO 3 wobec papierka wskaźnikowego; wytrącenie białego osadu AgCl wskazuje na obecność Ag +. Roztwór II - PbCl 2 : Podzielić na 3 części i badać na obecność Pb 2+ następująco: 1) dodanie H 2 SO 4 wytrącenie białego osadu PbSO 4, 2) dodanie K 2 CrO 4 wytrącenie żółtego osadu PbCrO 4, 3) dodanie KI wytrącenie żółtego osadu PbI 2, rozpuszczalnego w nadmiarze KI. *- powstały HgCl 2 (sublimat) może się ulotnić 17

19 Analiza jakościowa ARKUSZ SPRAWOZDAWCZY DO ĆWICZEŃ Z ANALIZY JAKOŚCIOWEJ Analiza kationów I grupy analitycznej Imię i nazwisko... Grupa Próbka kontrolna:... (postać, barwa, odczyn) W sprawozdaniu należy napisać równania wszystkich reakcji chemicznych za pomocą których zidentyfikowano kationy I grupy analitycznej. Lp. Wykonywana czynność laboratoryjna Obserwacje efektów analitycznych Równania reakcji chemicznych Przypuszczenie lub pewność obecności kationów Wykryte kationy:... Zaliczenie:... 18

20 Analiza jakościowa ĆWICZENIE 3 Rozdział kationów IV grupy analitycznej Przed przystąpieniem do analizy kationów IV grupy analitycznej należy stwierdzić stopień utlenienia ewentualnie obecnego kationu żelaza (reakcja niewielkiej ilości próbki z KSCN). Do 1-2 ml badanego roztworu dodać 1 ml NH 4 Cl (4 mol/l) [1], kilka kropel stęż. NH 3 H 2 O do uzyskania odczynu zasadowego oraz kropel roztworu CH 3 CSNH 2 (AKT). Ogrzewać przez 15 min. (nie krócej) na wrzącej łaźni wodnej. Wytrącony osad odwirować, sprawdzić całkowitość wytrącenia i zdekantować. Osad przemyć dwukrotnie uprzednio przygotowanym roztworem*, za każdym razem odwirować i zdekantować. Roztwór wylać do zlewu, a osad odstawić na 5-10 min. Osad I - CoS, NiS, MnS, ZnS, FeS, Fe 2 S 3, Al(OH) 3, Cr(OH) 3 i ew. Mg(OH) 2 **: do osadu dodać 2 ml HCl o stężeniu 1 mol/l (nie mocniejszego [2] ). Mieszać bagietką przez 5 minut (nie ogrzewając!). Odwirować. Roztwór I: o ile nie zawiera kationów grupy V, wylać do zlewu. Osad II - CoS, NiS: przemyć 2 razy wodą destylowaną, dodać do osadu kropel HCl o stęż. 6 mol/l i 5-7 kropel 3% H 2 O 2. Ogrzewać na łaźni wodnej aż do rozpuszczenia osadu, następnie odsączyć od wydzielonej siarki. Przesącz podzielić na 3 części. a) badanie obecności Ni 2+ : dodać stęż. NH 3 H 2 O do otrzymania odczynu zasadowego oraz kilka kropel roztworu dimetyloglioksymu; różowo-czerwony osad świadczy o obecności Ni 2+. b) badanie obecności Co 2+ : dodać kilka kropel KSCN o stęż. 5 mol/l. W razie powstania czerwonego zabarwienia roztworu dodać NH 4 F [3] aż do odbarwienia, a następnie kilka kropel alkoholu amylowego. Roztwór II - Mn 2+,Zn 2+, Fe 2+, Fe 3+, Al 3+,Cr 3+ : nadmiar HCl, H 2 S i ew. Mg(OH) 2 : do roztworu dodać 10 kropel HNO 3 o stężeniu 3 mol/l i ogrzewać na wrzącej łaźni wodnej przez 10 minut [4]. Do roztworu dodać NaOH o stężeniu 6 mol/l do uzyskania odczynu zasadowego i 3 krople nadmiaru [5] oraz kilka kropel 3% H 2 O 2 [6]. Ogrzewać na łaźni wodnej aż do rozłożenia się nadmiaru H 2 O 2. Odwirować. Osad III - Fe(OH) 3, MnO MnO 2 i ew. Mg(OH) 2 : przemyć 2 razy wodą destylowaną, dodać 1 ml NH 4 Cl (4 mol/l) i mieszać bagietką ok. 5 min., odwirować. Osad IV - Fe(OH) 3, MnO MnO 2 : podzielić na 2 części. - 1-szą część rozpuścić w 6 mol/l HCl, badać na obecność Fe 3+ : a) dodać KSCN czerwonokrwiste zabarwienie świadczy o obecności Fe 3+ ; b) dodać K 4 [Fe(CN) 6 ] szafirowy osad błękitu pruskiego świadczy o obecności Fe 3+. Roztwór IV - Mg 2+ i nadmiar NH 4 + : - do roztworu dodać 3 krople stęż. NH 3 H 2 O i kilka kropel Na 2 HPO 4. Powstanie białego osadu MgNH 4 PO 4 świadczy o obecności Mg 2+. Roztwór III - Al(OH) 4 -, Zn(OH) 4, CrO 4, ew. Cr 2 O 7 i nadmiar NaOH: dodać CH 3 COOH (6 mol/l) do odczynu kwasowego i jeszcze 3-4 krople nadmiaru [8]. Następnie, jeżeli roztwór ma zabarwienie pomarańczowe, zbadać na obecność jonu Cr 2 O 7 : a) do 2 kropel roztworu dodać 2 krople Pb(CH 3 COO) 2 żółty osad PbCrO 4 świadczy o obecności Cr 3+ w próbce. Jeśli obecność jonów Cr 2 O 7 została stwierdzona, należy je usunąć w postaci BaCrO 4. W tym celu należy dodać kilka kropel Ba(NO 3 ) 2, odwirować i osad odrzucić (w razie niestwierdzenia obecności Cr 2 O 7, dodatek Ba(NO 3 ) 2 jest zbyteczny). 19

21 Analiza jakościowa Silnie wstrząsnąć probówką. Niebieskie zabarwienie warstwy alkoholowej świadczy o obecności Co 2+ (reakcja Vogla) c) kolejne badanie obecności Co 2+ : dodać 3 krople CH 3 COOH, 3 krople CH 3 COONa oraz ok. 0,2g stałego KNO 2. Powstanie żółtego osadu K 2 Na[Co(NO 2 ) 6 ] świadczy o obecności Co gą część osadu badać na obecność Mn 2+ : dodać stęż. H 2 SO 4 i ogrzewać, aż do ukazania się białych dymów [7] ; dodać stałego PbO 2 lub Pb 3 O 4 i 5 kropel stęż. HNO 3. Ogrzewać w parowniczce przez 1 min., następnie dodać wodę destylowaną i jeszcze raz ogrzać do wrzenia. Czerwono-fioletowe zabarwienie roztworu od powstałego MnO 4 - świadczy o obecności Mn 2+ (reakcja Cruma). Do roztworu, w którym znajdują się jony Al 3+ i Zn 2+, dodać stęż. NH 3 H 2 O do uzyskania odczynu zasadowego i kilka kropel nadmiaru [9]. Odwirować. Osad V - Al(OH) 3 : przemyć 2 razy wodą destylowaną, rozpuścić w 6 mol/l CH 3 COOH, dodać 4-5 kropel aluminonu, 3-4 krople (NH 4 ) 2 CO 3 i wstawić na kilka minut do wrzącej łaźni wodnej. Powstanie czerwonego osadu świadczy o obecności Al 3+. Roztwór V - Zn(NH 3 ) 6 2+ : roztwór podzielić na 2 części: część 1 dodać 10 kropel AKT lub (NH 4 ) 2 S, ogrzewać na wrzącej łaźni wodnej przez 10 min., powstanie białego osadu ZnS świadczy o obecności Zn 2+ ; część 2 dodać 3 mol/l HCl do odczynu kwasowego oraz kilka kropel (NH 4 ) 2 [Hg(SCN) 4 ] i 3 krople 0,02% CoCl 2. Powstanie niebieskawego krystalicznego osadu (czasem dopiero po kilku minutach) świadczy o obecności Zn 2+. * Roztwór do przemywania: do 5 kropel stęż. NH 3 H 2 O dodać 5 kropel CH 3 CSNH 2 (AKT), ogrzać do wrzenia i dodać 5 kropel NH 4 Cl (4 mol/l). ** W razie, gdy przy wytrącaniu wodorotlenków i siarczków IV grupy kationów ph roztworu przekroczy wartość 8,5 wytrąca się również częściowo Mg(OH) 2. Uwagi: [1] Dodatek NH 4 Cl obniża stężenie jonów OH -. Przy tak obniżonym ph roztworu nie wytrąca się Mg(OH) 2, natomiast nie rozpuszczają się amfoteryczne Al(OH) 3 i Cr(OH) 3. Poza tym obecność NH 4 Cl zapobiega tworzeniu się koloidowych roztworów wodorotlenków i siarczków. [2] W razie użycia HCl o wyższym stężeniu niż 1 mol/l, mogą się częściowo rozpuścić siarczki CoS i NiS. [3] Czerwone zabarwienie może powstać na skutek obecności jonów Fe 3+. NH 4 F wiąże jony Fe 3+ z utworzeniem trwałego, bezbarwnego jonu kompleksowego FeF 3-6. [4] Ogrzewanie roztworu z 3 mol/l HNO 3 powoduje utlenienie przeszkadzającego H 2 S do S 0. [5] Nadmiar NaOH jest konieczny w celu rozpuszczenia amfoterycznych wodorotlenków Al(OH) 3, Zn(OH) 2 i Cr(OH) 3. [6] Woda utleniona 3% roztwór H 2 O 2 powoduje utlenienie: Cr(OH) - 4 do CrO 4, Fe 2+ do Fe 3+ oraz Mn 2+ do Mn 4+. [7] Ukazanie się białych dymów SO 3 świadczy o tym, że bardziej lotny HCl został usunięty z roztworu. [8] CH 3 COOH jest potrzebny do rozpuszczenia wodorotlenków Zn(OH) 2 i Al(OH) 3 wg reakcji: Al(OH) H + Al(OH) 3 + H 2 O nadmiar jonów H + : Al(OH) 3 + 3H + Al H 2 O [9] 2+ Nadmiar NH 3 H 2 O jest konieczny do powstania rozpuszczalnego jonu kompleksowego Zn(NH 3 ) 6 (w odróżnieniu od Al(OH) 3 ). [10] Aluminon daje w podobnych warunkach osad z solami Fe 3+, Cr 3+ i Ca 2+, które w obecności (NH 4 ) 2 CO 3 rozkładają się. 20

22 Analiza jakościowa ARKUSZ SPRAWOZDAWCZY DO ĆWICZEŃ Z ANALIZY JAKOŚCIOWEJ Analiza kationów IV grupy analitycznej Imię i nazwisko... Grupa Próbka kontrolna:... (postać, barwa, odczyn) W sprawozdaniu należy napisać równania wszystkich reakcji chemicznych za pomocą których zidentyfikowano kationy IV grupy analitycznej. Lp. Wykonywana czynność laboratoryjna Obserwacje efektów analitycznych Równania reakcji chemicznych Przypuszczenie lub pewność obecności kationów Wykryte kationy:... Zaliczenie:... 21

23 Analiza jakościowa ĆWICZENIE 4 Analiza anionów oraz soli I. Analiza anionów Podział anionów na grupy analityczne wg Bunsena oparty jest na reakcjach anionów z jonami Ag + (roztwór AgNO 3 ) i Ba 2+ (roztwór Ba(NO 3 ) 2 ). Biorąc pod uwagę rozpuszczalność soli srebra(i) i baru, można zaliczyć anion do jednej z 7 grup analitycznych. Podział anionów na grupy analityczne wg Bunsena Grupa Reakcje z odczynnikami grupowymi Aniony I grupa II grupa III grupa IV grupa V grupa VI grupa VII grupa Jony Ag + wytrącają osad, nierozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3. Jony Ba 2+ osadu nie wytrącają. Jony Ag + wytrącają osad, rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3. Jony Ba 2+ osadu nie wytrącają. Jony Ag + wytrącają biały osad, rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3. Jony Ba 2+ wytrącają biały osad, rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3. Jony Ag + wytrącają barwny osad, rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3. Jony Ba 2+ wytrącają osad, rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3. Jony Ag + osadu nie wytrącają. Jony Ba 2+ osadu nie wytrącają. Jony Ag + osadu nie wytrącają. Jony Ba 2+ wytrącają osad, trudno rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3. Jony Ag + wytrącają żółty osad, rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3. Jony Ba 2+ wytrącają biały osad, rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3. Cl -, Br -, I -, ClO -, CN -, SCN -, Fe(CN) 6 4-, Fe(CN) 6 3- S, CH 3 COO -, NO 2 - SO 3, CO 3, C 2 O 4, C 4 H 4 O 6, BO 2 - S 2 O 3, CrO 4, Cr 2 O 7, AsO 3 3-, AsO 4 3-, PO 4 3- NO 3 -, MnO 4 -, ClO 3 -, ClO 4 - SO 4, F -, SiF 6 SiO 3 Przeprowadzić identyfikację anionów wykonując: a) badania wstępne z odczynnikami, które pozwalają na zakwalifikowanie lub wyeliminowanie całych grup anionów: reakcje z jonami srebra(i) - stosuje się roztwór azotanu(v) srebra(i) o stężeniu 0,1 mol/l. 22

24 Analiza jakościowa Do jednej probówki z badaną próbką dodać roztwór AgNO 3 i obserwować efekt analityczny. 2Ag + + S Ag 2 S (czarny osad) Ag + + CH 3 COO - CH 3 COOAg (biały osad) Ag NO 2 AgNO 2 (biały osad) reakcje z jonami baru - stosuje się roztwór azotanu(v) baru o stężeniu 0,25 mol/l. Do drugiej probówki z badaną próbką dodać roztwór Ba(NO 3 ) 2 i obserwować efekt analityczny. Ba 2+ + S reakcja nie zachodzi Ba 2+ + CH 3 COO - reakcja nie zachodzi Ba NO 2 reakcja nie zachodzi Osad jest rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO 3, więc anion należy do gr. II. reakcje z jodem Badaną próbkę lekko zakwasić H 2 SO 4 i dodać roztwór I 2 ; odbarwienie niebieskiego roztworu wskazuje na obecność anionów o właściwościach redukujących, np. Cl -, Br -, I -, CN -, SCN -, Fe(CN) 6 4-, S, NO 2 -, SO 3, C 2 O 4, C 4 H 4 O 6, S 2 O 3, AsO S + I 2/skrobia S + 2I - reakcje z manganianem(vii) potasu Badaną próbkę lekko zakwasić H 2 SO 4, dodać roztwór KMnO 4 i ogrzać na łaźni wodnej; odbarwienie fioletowego roztworu wskazuje na obecność anionów o właściwościach redukujących, np. Cl -, Br -, I -, CN -, SCN -, Fe(CN) 4-6, S, NO - 2, SO 3, C 2 O 4, C 4 H 4 O 6, S 2 O 3, AsO MnO 4 + 5S + 16H + 2Mn S + 8H 2 O - 2MnO 4 + 5SO 3 + 6H + 2Mn SO 4 + 3H 2 O reakcje z jodkiem potasu Badaną próbkę zakwasić rozcieńczonym H 2 SO 4, dodać kroplami rozcieńczony roztwór KJ oraz skrobię; niebieskie zabarwienie roztworu pochodzące od wydzielonego wolnego jodu wskazuje na obecność anionów o właściwościach utleniających, np. Fe(CN) 3-6, NO - 2, CrO 4, Cr 2 O 7, AsO 3-4, MnO - 4, ClO - 3, ClO - 4, BrO - 3, IO MnO I H + 2Mn I 2/skrobia + 8H 2 O Cr 2 O 7 + 6I H + 2Cr I 2/skrobia + 7H 2 O reakcje z rozcieńczonym kwasem siarkowym(vi) lub chlorowodorowym Badany roztwór zakwasić 0,5 mol/l HCl lub H 2 SO 4 i ogrzewać obserwując zachodzące reakcje, których produktami są często substancje gazowe. S + 2H + H 2 S (charakterystyczny zapach zgniłych jaj) CH 3 COO - + H + CH 3 COOH (charakterystyczny zapach octu) b) reakcje charakterystyczne (minimum 2) dla anionów tych grup, które dały pozytywny wynik z odczynnikami grupowymi, tj. jonami Ag + i Ba

25 Analiza jakościowa II. Analiza soli Jakościowa analiza chemiczna badanej soli polega na systematycznym, oddzielnym wykryciu kationu i anionu, które ją tworzą. Badaną próbkę dzielimy na trzy części. W jednej części przeprowadzamy analizę anionów, w drugiej - kationów, a trzecią część zostawiamy dla sprawdzenia. Wszystkie reakcje z odczynnikami grupowymi i charakterystycznymi wykonujemy w osobnych probówkach. Kolejność etapów analizy soli np. NaNO 2 1. Określ właściwości fizyczne soli: postać, barwę, zapach (ostrożnie!). 2. Przeprowadź analizowaną sól do roztworu rozpuszczając ją w wodzie na zimno lub na ciepło, a gdy próbka jest nierozpuszczalna w wodzie należy rozpuścić ją w kwasach (1 mol/l HCl lub HNO 3 ). Badając próbkę na rozpuszczalność w wodzie zimnej czy gorącej, zwracamy uwagę na zabarwienie roztworu które może pochodzić od rozpuszczalnych soli, np.: Cu(II) - niebieskie, Co(II) - różowe, Ni(II) - zielone, Mn(VII) - fioletowe, Fe(III) - żółte, Cr(III) - ciemnozielone, CrO 4 - żółte, Cr 2 O 7 - pomarańczowe, Fe(CN) żółtozielone, Fe(CN) żółte. NaNO 2 (roztwór bezbarwny) 3. Zbadaj odczyn roztworu po rozpuszczeniu soli w wodzie: odczyn zasadowy wskazuje na obecność wolnej zasady lub soli mocnej zasady i słabego kwasu (octan, węglan, siarczek, azotan(iii), fosforan(v), boran), NaNO 2 + H 2 O Na + + OH - + HNO 2 (odczyn zasadowy) odczyn kwasowy może wskazywać na obecność wolnego kwasu oraz niektórych wodorosoli lub soli, które hydrolizując powodują zakwaszenie roztworu (sole żelaza, cynku, glinu), odczyn obojętny wskazuje na obecność soli mocnych kwasów i mocnych zasad lub soli słabych kwasów i słabych zasad. 4. Określ grupę analityczną do której należy badany kation wykonując reakcje z odczynnikami grupowymi wg Lipca-Szmala: gr.i HCl o stęż. 3 mol/l; białe osady chlorków, gr.ii H 2 SO 4 o stęż. 1,5 mol/l; białe osady siarczanów(vi), gr.iii CH 3 CSNH 2 (AKT) w środowisku rozc. H 2 SO 4 + ogrzewanie; różnokolorowe osady siarczków, gr.iv CH 3 CSNH 2 (AKT) w środowisku NH 3 H 2 O i NH 4 Cl + ogrzewanie; białe i różnokolorowe osady siarczków oraz wodorotlenków, gr.v brak odczynnika grupowego. Badany kation nie daje reakcji z odczynnikami grupowymi, więc może należeć do gr. V. 5. Wykonaj reakcje charakterystyczne (minimum 2) potwierdzające obecność danego kationu oraz sprawdź zabarwienie płomienia palnika po wprowadzeniu próbki na druciku platynowym (Na - żółty; K - fioletowy; Li, Sr - karminowoczerwony; Ca - ceglastoczerwony; Ba, Mo - żółto-zielony; Cu, B, Tl - zielony; Cr, As, Sb, Pb, Sn - niebieski). 24

26 Analiza jakościowa Na + + Sb(OH) 6 - Na[Sb(OH) 6 ] (biały osad) Na + + Mg(UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 8 + CH 3 COO - + 9H 2 O NaCH 3 COO Mg(CH 3 COO) 2 3[UO 2 (CH 3 COO) 2 ] 9H 2 O (żółty osad) Na żółta barwa płomienia palnika Badanym kationem jest Na Określ grupę analityczną do której należy badany anion wykonując reakcje z odczynnikami grupowymi wg Lipca-Szmala (0,1 mol/l AgNO 3 i 0,25 mol/l Ba(NO 3 ) 2 ): do jednej probówki z badaną próbką dodać roztwór AgNO 3 i obserwować efekt analityczny: Ag + + NO 2 - AgNO 2 (biały osad, rozpuszczalny w rozc. HNO 3 ) do drugiej probówki z badaną próbką dodać roztwór Ba(NO 3 ) 2 i obserwować efekt analityczny: Ba 2+ + NO 2 - brak reakcji Badany anion należy do II grupy. 7. Wykonaj reakcje grupowe służące do wykrywania anionów o właściwościach redukujących: badaną próbkę lekko zakwasić H 2 SO 4, dodać roztwór KMnO 4 i ogrzać na łaźni wodnej; odbarwienie fioletowego roztworu wskazuje na obecność reduktorów, np. Cl -, Br -, I -, CN, SCN -, Fe(CN) 4-6, S, NO - 2, SO 3, C 2 O 4, C 4 H 4 O 6, S 2 O 3, AsO 3-3, - - 2MnO 4 + 5NO 2 + 6H + 2Mn NO 3 + 3H 2 O badaną próbkę lekko zakwasić H 2 SO 4 i dodać roztwór I 2 w obecności skrobi; odbarwienie niebieskiego roztworu jodoskrobiowego wskazuje na obecność reduktorów, np. Cl -, Br -, I -, CN -, SCN -, Fe(CN) 6 4-, S, NO 2 -, SO 3, C 2 O 4, C 4 H 4 O 6, S 2 O 3, AsO Wykonaj reakcję grupową służącą do wykrywania anionów o właściwościach utleniających: badaną próbkę zakwasić rozcieńczonym H 2 SO 4, dodać kroplami rozcieńczony roztwór KJ oraz skrobię; niebieskie zabarwienie roztworu pochodzące od wydzielonego wolnego jodu wskazuje na obecność utleniaczy, np. Fe(CN) 3-6, NO - 2, CrO 4, Cr 2 O 7, AsO 3-4, MnO - 4, ClO - 3, ClO - 4, BrO - - 3, IO 3 2I NO 2 + 4H + I 2 + 2NO + 2H 2 O Badany anion posiada właściwości redukujące i utleniające. 9. Wykonaj reakcje charakterystyczne (minimum 2) potwierdzające obecność danego anionu. Fe NO 2 + 2H + Fe 3+ + NO + H 2 O Fe 2+ nadmiar + NO Fe(NO) 2+ (brunatna obrączka) - NO 2 + 2Al + OH H 2 O NH 3 + 2Al(OH) 4 (zapach amoniaku lub niebieszczenie papierka lakmusowego) Badanym anionem jest NO Analizę soli kończymy na ustaleniu wzoru badanej soli. Badana sól to azotan(iii) sodu: NaNO 2. 25

27 Analiza jakościowa ARKUSZ SPRAWOZDAWCZY DO ĆWICZEŃ Z ANALIZY JAKOŚCIOWEJ Analiza soli Imię i nazwisko... Grupa Próbka kontrolna:... (postać, barwa, odczyn) W sprawozdaniu należy napisać równania wszystkich reakcji chemicznych za pomocą których zidentyfikowano kation i anion badanej soli. Lp. Wykonywana czynność laboratoryjna Obserwacje efektów analitycznych Równania reakcji chemicznych Przypuszczenie lub pewność obecności kationów i anionów Wykryte sole:... Zaliczenie:... 26

28 Analiza jakościowa MATERIAŁY DODATKOWE Podział kationów na grupy analityczne Według Freseniusa Odczynnik Grupa grupowy Kationy Strącone osady I HCl Ag +, Hg 2 2+, Pb 2+ AgCl, Hg 2 Cl 2, PbCl 2 II H 2 S w środowisku rozc. HCl II A: Hg 2+, Pb 2+, Cu 2+, Cd 2+, Bi 3+ HgS, PbS, CuS, CdS, Bi 2 S 3 II B: As 3+, As 5+, Sb 3+, As 2 S 3, As 2 S 5, Sb 2 S 3, Sb 2 S 5, Sb 5+, Sn 2+, Sn 4+ SnS, SnS 2 III (NH 4 ) 2 S III A: Zn 2+, Ni 2+, Co 2+, Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+ III B: Al 3+, Cr 3+ ZnS, NiS, CoS, MnS, FeS, Fe 2 S 3 Al(OH) 3, Cr(OH) 3 IV (NH 4 ) 2 CO 3 w środowisku NH 3 H 2 O i NH 4 Cl Ca 2+, Ba 2+, Sr 2+ V Brak Na +, K +, NH 4 +, Mg 2+ CaCO 3, BaCO 3, SrCO 3 Według Lipca Szmala Odczynnik Grupa grupowy Kationy Strącone osady I HCl Ag +, Hg 2 2+, Pb 2+ AgCl, Hg 2 Cl 2, PbCl 2 (białe osady) II H 2 SO 4 Ca 2+, Ba 2+, Sr 2+, Pb 2+ CaSO 4, BaSO 4, SrSO 4, PbSO 4 (białe osady) III CH 3 CSNH 2 (AKT) w środowisku rozc. H 2 SO 4 III A: Hg 2+, Cu 2+, Cd 2+, Bi 3+ III B: As 3+, As 5+, Sb 3+, Sb 5+, Sn 2+, Sn 4+ HgS, CuS (czarne osady) CdS (żółto-pomarańczowy osad) Bi 2 S 3 (brunatny osad) As 2 S 3, As 2 S 5 (żółte osady) Sb 2 S 3, Sb 2 S 5 (pomarańczowe osady) SnS (brunatny osad) SnS 2 (żółty osad) IV (NH 4 ) 2 S lub CH 3 CSNH 2 (AKT) w środowisku NH 3 H 2 O i NH 4 Cl Zn 2+, Ni 2+, Co 2+, Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+, Al 3+, Cr 3+ ZnS (biały osad) NiS, CoS, FeS, Fe 2 S 3 (czarne osady) MnS (cielisty osad) Al(OH) 3 (biały osad) Cr(OH) 3 (szarozielony osad) V Brak Na +, K +, NH 4 +, Mg 2+ 27

29 Analiza jakościowa Schemat rozdziału kationów I grupy analitycznej Przykładowe reakcje charakterystyczne kationów I grupy analitycznej Kation Odczynnik Reakcja chemiczna Efekt analityczny KI Ag + + I - AgI żółtawy osad Ag + K 2 CrO 4 2Ag + + CrO 4 Ag 2 CrO 4 czerwono-brunatny osad NaOH 2Ag + + 2OH - Ag 2 O +H 2 O brunatny osad KI Hg I - Hg 2 I 2 Hg 2 I 2 + 2I - HgI 4 + Hg żółtawo-zielony osad Hg 2 2+ K 2 CrO 4 Hg CrO 4 Hg 2 CrO 4 czerwony osad NaOH Hg OH - Hg 2 O +H 2 O HgO + Hg +H 2 O czarny osad SnCl 2 Hg Cl - Hg 2 Cl 2 Hg 2 Cl 2 + Sn Cl - biały, szarzejący osad 2Hg +SnCl 6 Pb 2+ KI Pb I - PbI 2 PbI 2 + 2I - PbI 4 żółty osad K 2 CrO 4 Pb 2+ + CrO 4 PbCrO 4 żółty osad NaOH Pb OH - Pb(OH) 2 biały osad 28

30 Analiza jakościowa Schemat rozdziału kationów II grupy analitycznej Grupa II Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+, Pb 2+ CaSO 4, SrSO 4, BaSO 4, PbSO 4 NaOH H 2 SO 4 CaSO 4, SrSO 4, BaSO 4 Pb(OH) 4 Nasycony r-r Na 2 CO 3 ogrzewanie CaCO 3, SrCO 3, BaCO 3 CH 3 COOH Reakcje charakterystyczne Reakcje charakterystyczne BaCrO 4 Ba 2+ HCl Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ K 2 CrO 4 Ca 2+, Sr 2+ Reakcje charakterystyczne (NH 4 ) 2 CO 3 CH 3 COOH CaCO 3, SrCO 3 Ca 2+, Sr 2+ Przykładowe reakcje charakterystyczne kationów II grupy analitycznej Kation Odczynnik Reakcja chemiczna Efekt analityczny K 2 CrO 4 Ba 2+ + CrO 4 BaCrO 4 żółty osad Ba 2+ K 2 Cr 2 O 7, CH 3 COONa 2Ba 2+ + Cr 2 O 7 + 2CH 3 COO - + H 2 O 2BaCrO 4 + 2CH 3 COOH żółty osad Lotne sole baru barwią płomień palnika na kolor żółto-zielony Sr 2+ Lotne sole strontu barwią płomień palnika na kolor karminowoczerwony K 4 [Fe(CN) 6 ], Ca 2+ NH 4 Cl Ca NH Fe(CN) 6 4- Ca(NH 4 ) 2 Fe(CN) 6 biały osad Lotne sole wapnia barwią płomień palnika na kolor ceglastoczerwony 29

31 Analiza jakościowa Schemat rozdziału kationów III grupy analitycznej III Hg 2+, Bi 3+, Cd 2+, Cu 2+, Sn 2+, Sn 4+, As 3+, As 5+, Sb 3+, Sb 5+ HgS, Bi 2 S 3, CdS, CuS, SnS, SnS 2, As 2 S 3, As 2 S 5, Sb 2 S 3, Sb 2 S 5 III A KOH + H 2 O 2, ogrzewanie AKT, rozcieńczony H 2 SO 4, ogrzewanie HgS, Bi 2 S 3, CdS, CuS Sn(OH) 6, SnS 3, AsO 4 3-, SbOS -, SbS 2 - III B HgS HgCl 4 Reakcje charakterystyczne 6 mol/l HNO 3 ogrzewanie woda królewska Bi(OH) 3 Reakcje charakterystyczne Bi 3+, Cd 2+, Cu 2+ NH 3 H 2 O stężony Cd(NH 3 ) 4 2+, Cu(NH 3 ) 4 2+ AKT K 2 CrO 4 CdS, CuS Reakcje charakterystyczne 6 mol/l HCl CuS CdCl 4 Przykładowe reakcje charakterystyczne kationów III grupy analitycznej (podgrupa A) Kation Odczynnik Reakcja chemiczna Efekt analityczny Hg 2+ KI SnCl 2 Hg I - HgI 2 HgI 2 + 2I - czerwony osad HgI 4 2Hg 2+ + Sn Cl - Hg 2 Cl 2 + SnCl 6 Hg 2 Cl 2 + Sn Cl - 2Hg +SnCl 6 biały, szarzejący osad Bi 3+ KI SnCl 2, NaOH Bi I - BiI 3 BiI 3 + I - - BiI 4 brunatno-czarny osad ciemnopomarańczowy roztwór Sn OH - Sn(OH) 2 Sn(OH) 2 + OH - - Sn(OH) 3 czarny osad 2Bi Sn(OH) OH - 2Bi + 3[Sn(OH) 6 ] Cd 2+ K 4 [Fe(CN) 6 ] 2Cd 2+ + Fe(CN) 6 4- Cd 2 [Fe(CN) 6 ] biały osad NH 3 H 2 O Cu (NH 3 H 2 O) Cu(OH) 2 + 2NH 4 + Cu(OH) 2 + 4(NH 3 H 2 O) Cu[(NH 3 ) 4 ] OH - + 4H 2 O niebieski osad ciemnoniebieski roztwór Cu 2+ KI 2Cu I - Cu 2 I 2 + I 2 biały osad, brunatny roztwór K 4 [Fe(CN) 6 ] 2Cu 2+ + [Fe(CN) 6 ] 4- Cu 2 [Fe(CN) 6 ] czerwono-brunatny osad 30

32 Analiza jakościowa III B Sn(OH) 6, SnS 3, AsO 4 3-, SbOS -, SbS 2 - AKT, HCl do zakwaszenia, ogrzewanie As 2 S 3, SnS, SnS 2 Sb 2 S 3 HCl stężony As 2 S 3 Sb 3+, SnCl 6 HNO 3 stężony AsO 4 3- Reakcje charakterystyczne Reakcje charakterystyczne Przykładowe reakcje charakterystyczne kationów III grupy analitycznej (podgrupa B) Kation Odczynnik Reakcja chemiczna Efekt analityczny Sn 2+ HgCl 2 Sn Hg Cl - Hg 2 Cl 2 + SnCl 6 Hg 2 Cl 2 + Sn Cl - 2Hg +SnCl 6 biały, szarzejący osad Sb 3+ CH 3 CSNH 2 (AKT) 2Sb H 2 S Sb 2 S 3 + 6H + pomarańczowy osad As 3+ AgNO 3 AsO Ag + + H 2 O Ag 3 AsO 3 + 2H + żółty osad As 5+ mieszanina magnezowa (MgCl 2 +NH 3 H 2 O+NH 4 Cl) As 5+ (NH 4 ) 2 MoO 4 w środowisku HNO 3 AsO Mg 2+ + NH + 4 MgNH 4 AsO 4 biały osad AsO NH MoO H + żółty osad (NH 4 ) 3 [As(Mo 3 O 10 ) 4 ] + 12H 2 O Ślady As (próba Marsha) Zn, H 2 SO 4 AsO Zn + 11H + AsH 3 +4Zn H 2 O 4AsH 3 As 4 + 6H 2 tworzenie lustra 31

33 Analiza jakościowa Schemat rozdziału kationów IV grupy analitycznej Grupa IV Reakcje charakterystyczne Ni 2+, Co 2+, Mn 2+, Zn 2+, Fe 2+, Fe 3+, Al 3+, Cr 3+ AKT, NH 3 H 2 O, NH 4 Cl, ogrzewanie NiS, CoS, MnS, ZnS, FeS, Fe 2 S 3, Al(OH) 3, Cr(OH) 3 NiS, CoS 1 mol/l HCl 6 mol/l HCl + H 2 O 2 ogrzewanie Fe(OH) 3, Mn 2 O 3 Ni 2+, Co 2+ Reakcje charakterystyczne Mn 2+, Zn 2+, Fe 2+, Fe 3+, Al 3+, Cr 3+ 6 mol/l NaOH (nadmiar) + H 2 O 2 ogrzewanie Zn(OH) 4, Al(OH) 4 -, CrO CH 3 COOH (nadmiar) Zn 2+, Al 3+, Cr 2 O 7 Reakcje charakterystyczne Al 3+ CH 3 COOH Zn 2+, Al 3+ nadmiar st.nh 3 H 2 O Al(OH) 3 Zn(NH 3 ) 2+ 6 Ba(NO 3 ) 2 BaCrO 4 Reakcje charakterystyczne Przykładowe reakcje charakterystyczne kationów IV grupy analitycznej Kation Odczynnik Reakcja chemiczna Efekt analityczny Ni 2+ Dimetyloglioksym NH 3 H 2O Ni (C 2H 4NO) 2 + 2(NH 3 H 2O) Ni(C 4H 7N 2O 2) 2 + 2NH H 2O różowo-czerwony osad Co 2+ KSCN, alkohol amylowy KNO 2 Co SCN - Co(SCN) 4 niebieskie zabarwienie warstwy alkoholu amylowego (reakcja Vogla) Co CH 3COOH + 7NO K + K 3[Co(NO 2) 6] + 2CH 3COO - + NO + H 2O żółty osad Mn 2+ PbO 2 2Mn PbO 2 + 4H + 2MnO Pb H 2O fioletowo-czerwone zabarwienie roztworu (reakcja Cruma) Zn 2+ K2[Hg(SCN)4], CoCl 2 Zn 2+ + Hg(SCN) 4 Zn[Hg(SCN) 4] Co 2+ + Hg(SCN) 4 Co[Hg(SCN) 4] niebieskawy osad kryształów mieszanych Zn[Hg(SCN) 4] i Co[Hg(SCN) 4] Fe 2+ Dipirydyl lub K 3[Fe(CN) 6] 3Fe Fe(CN) 6 Fe 3[Fe(CN) 6] 2 fenantrolina ciemnobłękitny osad (błękit Turnbulla) czerwone lub różowe zabarwienie roztworu Fe 3+ KSCN Fe SCN - 3- Fe(SCN) 6 krwistoczerwone zabarwienie roztworu K 4[Fe(CN) 6] 4Fe Fe(CN) 6 Fe 4[Fe(CN) 6] 3 ciemnoniebieski osad (błękit pruski) Cr 3+ H 2O 2, NaOH Cr OH - Cr(OH) 3 Cr(OH) 3 + OH - - Cr(OH) 4 2Cr(OH) H 2O 2 + 2OH - 2CrO 4 + 8H 2O żółte zabarwienie roztworu Cr 6+ H2O2, alkohol amylowy Cr 2O 7 + 4H 2O 2 + 2H + 2CrO 5 + 5H 2O niebieskie zabarwienie warstwy alkoholu amylowego Al 3+ aluminon Al 3+ + C 22H 23N 3O 9 AlC 22H 11O 9 + 3NH 4 + czerwony lub różowy osad 32

34 Analiza jakościowa Schemat rozdziału kationów V grupy analitycznej Jon NH 4 + przeszkadza przy wykrywaniu Na +, K +, Mg 2+. Usuwa się go działając zasadami np. NaOH, KOH i ogrzewając. NH OH - NH 3 H 2 O ogrzewanie NH 3 + H 2 O Stwierdza się go po zapachu lub zmianie barwy papierka lakmusowego z różowej na niebieską. Przeszkadzający jon Mg 2+ (np. przy oznaczaniu Na + ) usuwa się przez wytrącenie w postaci Mg(OH) 2 za pomocą KOH. Mg OH - Mg(OH) 2 Przykładowe reakcje charakterystyczne kationów V grupy analitycznej Kation Odczynnik Reakcja chemiczna Efekt analityczny NH 4 + K 2 HgI 4 czerwonobrunatny osad Na 2 HPO 4 Mg 2+ + HPO 4 + NH + 4 MgNH 4 PO 4 + H + Mg 2+ NH 3 H 2 O + H + NH H 2 O Jony NH 4 + zapobiegają wytrącaniu się Mg(OH) 2 K[Sb(OH) 6 ] Na Sb(OH) 6 Na + Mg(UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 8 Mg(OH) 2 + 2NH 4 + Mg (NH 3 H 2 O) Na[Sb(OH) 6 ] Na + + Mg(UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 8 + CH 3 COO - + 9H 2 O NaCH 3 COO Mg(CH 3 COO) 2 3[UO 2 (CH 3 COO) 2 ] 9H 2 O biały osad biały osad żółty osad Lotne sole sodu barwią płomień palnika na kolor żółty K + NaHC 4 O 4 H 6 K + + HC 4 O 4 H 6 - H 2 C 4 O 4 H 6 z dod. CH 3 COONa Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ] HClO 4 K + + ClO 4 - KHC 4 O 4 H 6 biały osad K + + H 2 C 4 O 4 H 6 KHC 4 O 4 H 6 + H + CH 3 COO - + H + CH 3 COOH biały osad 2K + + Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ] 3 K 2 Na[Co(NO 2 ) 6 ] + 2Na + żółty osad KClO 4 biały osad H 2 PtCl 6 2K + + PtCl 6 K 2 PtCl 6 żółty osad Na[B(C 6 H 5 ) 4 ] K + + B(C 6 H 5 ) 4 - K[B(C 6 H 5 ) 4 ] biały osad Lotne sole potasu barwią płomień palnika na kolor fioletowy 33

35 Analiza jakościowa Analiza płomieniowa Pierwiastek Na Płomień palnika żółty K, Cs fioletowy Li, Sr Ca Ba, Mo Cu, B, Tl Cr, As, Sb, Pb, Sn karminowoczerwony ceglastoczerwony żółto-zielony zielony niebieski Lit Cez Sód 34

36 Analiza jakościowa Podział anionów na grupy analityczne Według Bunsena Grupa Reakcje z odczynnikami grupowymi Aniony I Ag + wytrącają osad nierozp. w rozc. HNO 3 Ba 2+ nie wytrącają osadu Cl -, Br -, I -, CN -, SCN -, [Fe(CN) 6 ] 4-, [Fe(CN) 6 ] 3-, ClO - II Ag + wytrącają osad rozp. w rozc. HNO 3 Ba 2+ nie wytrącają osadu S, CH 3 COO -, NO 2 - III Ag + wytrącają biały osad rozp. w HNO 3 Ba 2+ wytrącają biały osad rozp. w HNO 3 SO 3, CO 3, C 2 O 4, C 4 H 4 O 6, BO 2 - IV Ag + wytrącają barwne osady rozp. HNO 3 Ba 2+ wytrącają osad rozp. w HNO 3 S 2 O 3, CrO 4, Cr 2 O 7, AsO 3 3-, AsO 4 3-, PO 4 3- V Ag + nie wytrącają osadu Ba 2+ nie wytrącają osadu NO 3 -, ClO 3 -, ClO 4 -, MnO 4 - VI Ag + nie wytrącają osadu Ba 2+ wytrącają osad SO 4, F -, SiF 6 VII Ag + wytrącają żółty osad rozp. HNO 3 Ba 2+ wytrącają biały osad rozp. w HNO 3 SiO 3 35

37 Analiza jakościowa Przykładowe reakcje charakterystyczne wybranych anionów Anion Odczynnik Reakcja chemiczna Efekt analityczny CN - (NH 4 ) 2 S 2, FeCl 3 CN - + S 2 SCN - + S Fe SCN - Fe(SCN) 6 3- krwistoczerwone zabarwienie roztworu Co(NO 3 ) 2, SCN - alkohol amylowy Fe(CN) 6 4- i SCN - FeCl 3 4SCN - + Co 2+ Co(SCN) 4 3Fe(CN) Fe 3+ Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 6SCN - + Fe 3+ Fe(SCN) 6 3- niebieskie zabarwienie warstwy alkoholu amylowego (reakcja Vogla) reakcja prowadzona na bibule; niebieska plamka w środku i krwistoczerwona obwódka Fe(CN) 6 3- AgNO 3 3Ag + + Fe(CN) 6 4- Ag 3 [Fe(CN) 6 ] pomarańczowoczerwony osad NO 2 - FeSO 4, rozcieńczony H 2 SO 4 NO Fe H + NO + Fe 3+ + H 2 O NO + Fe 2+ Fe(NO) 2+ brunatna obrączka NO 3 - FeSO 4, stężony H 2 SO 4 NO Fe H + NO + 3Fe H 2 O NO + Fe 2+ Fe(NO) 2+ brunatna obrączka PO 4 3- mieszanina magnezowa PO Mg 2+ + NH 4 + MgNH 4 PO 4 biały osad PO 4 3- (NH 4 ) 2 MoO 4 PO MoO H + + 3NH 4 + (NH 4 ) 3 [P(Mo 3 O 10 ) 4 ] + 12H 2 O jasnożółty osad 36

38 Analiza jakościowa Notatki 37

39 Analiza ilościowa ANALIZA ILOŚCIOWA 38

40 Analiza ilościowa Zestaw sprzętu laboratoryjnego na stanowisku biureta 25 ml 1 szt. kolba stożkowa 300 ml 3 szt. kolba miarowa 500 ml 1 szt. mały lejek do biurety 1 szt. lejek typu tulipan 1 szt. mała zlewka pod biuretę 1 szt. tryskawka 1 szt. dodatkowe szkło w zależności od ćwiczenia 39

41 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 5 Pracownia problemowa. Przygotowanie roztworów do analizy ilościowej Podstawowymi naczyniami miarowymi służącymi do dokładnego odmierzania objętości roztworu są kolby miarowe, pipety i biurety. Do odmierzania przybliżonej objętości cieczy służą cylindry miarowe. Cylindry miarowe Cylinder miarowy to naczynie laboratoryjne o kształcie cylindra otwartego z jednej strony i zamkniętego z drugiej, które ma narysowaną lub wyszlifowaną skalę objętości. Skala objętości w cylindrach jest zawsze robiona "na wylew" tzn. uwzględnia fakt, że po wylaniu odmierzonej cieczy pozostaje w naczyniu film przywarty do jego ścianek. Stąd, po wylaniu odmierzonej cieczy z cylindra, nie należy "strząsać" z niego tego, co pozostało na ściankach, ponieważ zmniejsza to precyzję pomiaru. Cylindrów używa się do odmierzania przybliżonej objętości cieczy np. przy sporządzaniu roztworów mianowanych, których dokładne stężenie określa się potem w wyniku mianowania na odpowiednie substancje wzorcowe. Pipety Pipeta służy do pobierania z jednego naczynia i przenoszenia do drugiego cieczy o ściśle określonej objętości. Pipety zaopatrzone są w jedną kreskę do odmierzania cieczy o stale takiej samej objętości (pipety jednomiarowe) oraz pipety mające skalę umożliwiające odmierzanie różnych objętości cieczy (pipety wielomiarowe). Odmierzanie cieczy pipetą (pipetowanie) należy wykonywać przy zachowaniu pewnych zasad. Prawidłowy sposób pipetowania polega na tym, że dokładnie oczyszczoną, przemytą wodą destylowaną (roztwór nie może pozostawać na ściankach wewnętrznych naczynia przy wylewaniu) i suchą na zewnątrz pipetę zanurza się dolnym końcem w cieczy pipetowanej trzymając jej górny koniec kciukiem i palcem wskazującym. Zasysa się ciecz do ok. 1/5 pojemności pipety wyciągając przez górny otwór powietrze z pipety za pomocą gruszki gumowej. Naczynie zamyka się palcem wskazującym, zmienia położenie pipety na poziome i dokładnie przemywa pipetę cieczą pipetowaną. Następnie ciecz wylewa się do zlewu lub do przygotowanych do tego celu naczyń na zlewki. Czynność tę należy powtórzyć, po czym przystępuje się do właściwego pipetowania. W tym celu suchą z zewnątrz pipetę zanurza się w roztworze na taką głębokość, aby podczas wciągania roztworu nie zassać powietrza w wyniku obniżenia poziomu cieczy w naczyniu, z którego się pipetuje. Następnie zasysa się roztwór do pipety, napełniając ją nieco powyżej kreski i zatyka pipetę palcem wskazującym. Wyjmuje się pipetę z kolby (lub innego naczynia, w którym znajduje się roztwór pipetowany), osusza z zewnątrz kawałkiem bibuły i ustawia się pipetę w pozycji pionowej dotykając jej końcem kolby. Zwalniając nieco palec zamykający pipetę, spuszcza się powoli nadmiar roztworu z pipety aż do ustalenia dolnego menisku cieczy na kresce pipety (ustawić oko na wysokości kreski), po czym zamyka się 40

42 Analiza ilościowa pipetę szczelnie dociskając palec wskazujący. Napełnioną pipetę przenosi się nad naczynie, do którego odmierza się roztwór. Trzymając pipetę lekko pochyloną, dotyka się jej końcem ścianki naczynia i odchyla palec wskazujący. Po swobodnym spłynięciu roztworu z pipety trzyma się ją jeszcze w tej samej pozycji przez 20 sekund aż spłynie cały roztwór zawarty w pipecie. Następnie wyjmuje się pipetę z pozostałą niewielką ilością roztworu w końcówce pipety. Nie wolno wytrząsać i wydmuchiwać z pipety, jak również dotykać końcem pipety cieczy w naczyniu. Pipetę należy opróżniać zawsze tym samym sposobem. Biurety Biureta to sprzęt laboratoryjny o kształcie zazwyczaj długiej i cienkiej rurki szklanej, z precyzyjną skalą objętości, który jest od dołu zakończony kranikiem i precyzyjnie wykonanym dzióbkiem. Zadaniem biurety jest precyzyjne odmierzanie cieczy w czasie miareczkowania. Biurety mają różną objętość i wysokość. W klasycznej analizie ilościowej używamy najczęściej biuret o pojemności 25 ml. Tradycyjnie biurety posiadają tzw. odwrotną skalę. Na szczycie skali jest pozycja 0, zaś na samym dole jej najwyższa wartość. Biuretę przed użyciem napełnia się roztworem do pozycji 0 (dolny menisk dla roztworów bezbarwnych, górny dla barwnych), a następnie wypuszcza się go po kropli w trakcie miareczkowania. Dzięki temu, że skala objętości jest do góry nogami, w każdej chwili widać, jaką objętość roztworu już się wkropliło. Jedna kropla roztworu, który wypływa z biurety ma ok. 0,05 ml. Wynik objętości roztworu mianowanego, zużytego podczas miareczkowania, podajemy z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku, przy czym na drugim miejscu może być tylko 0 lub 5. Kolby miarowe Kolby miarowe to naczynia płaskodenne kształtu kulistego lub gruszkowego z wąską szyjką. Pojemność kolby jest zaznaczona kreską wytrawioną na obwodzie, na ogół w połowie szyjki kolby. Na kolbie podana jest pojemność naczynia oraz temperatura kalibrowania. Pojemność kolb miarowych wynosi zwykle 100, 200, 250, 500, 1000, 2000 i 5000 ml, a pojemności kolbek miarowych 5, 10, 25 i 50 ml. W klasycznej analizie ilościowej używamy kolb miarowych o pojemności 100, 200, 250, 500, 1000 ml. Kolby miarowe służą do przyrządzania roztworów o określonym stężeniu oraz do rozcieńczania roztworów. Sporządzając roztwór ilościowo przenosi się odmierzoną pipetą objętość roztworu lub odważoną w naczynku wagowym substancję do kolby miarowej przez lejek z długą nóżką (tulipan), popłukując dokładnie naczynko i lejek. Po przeniesieniu ilościowym substancji do kolby, miesza się zawartość ruchem okrężnym do całkowitego rozpuszczenia substancji. W czasie rozpuszczania substancji dolewa się wody mieszając cały czas ruchem okrężnym. Po dopełnieniu do kreski (dolny menisk dla roztworów bezbarwnych, górny dla barwnych), zamyka się kolbę suchym, szczelnym korkiem i miesza się roztwór odwracając kilka razy kolbę z zawartością dnem do góry. Należy zwrócić uwagę na to, aby podczas odwracania powietrze przechodziło od korka do dna kolby i odwrotnie. Dopełniając kolbę miarową do kreski nie należy zwilżać szyjki kolby powyżej kreski. Dopełnianie kolby do kreski kończy się dodając ciecz wkraplaczem lub pipetą. 41

43 Analiza ilościowa Każda kolba powinna być zamknięta dokładnie dopasowanym korkiem niezależnie czy w niej jest jakiś roztwór czy jest pusta. Roztwór w kolbie powinien mieć jednakowe stężenie w całej objętości. Pobrana pipetą próbka roztworu musi mieć taki sam skład jak roztwór w kolbie. Złe wymieszanie roztworu w kolbie miarowej jest częstą przyczyną dużych błędów w analizie. Sporządzanie i mianowanie roztworów wzorcowych Roztwory odczynników o dokładnym znanym stężeniu, używane w analizie miareczkowej, to tzw. titranty. Można je otrzymać przez: dokładne odważenie substancji, której roztwór sporządzamy i rozpuszczenie jej w wodzie lub innym rozpuszczalniku tak, aby otrzymać ściśle określoną objętość roztworu, sporządzenie roztworu danej substancji o przybliżonym stężeniu i nastawienie miana na odpowiednią substancję wzorcową lub inny roztwór mianowany. Substancje wzorcowe Substancje wzorcowe (pierwotne i wtórne) to substancje o odpowiednich własnościach służące do sporządzania roztworów titrantów, których miano jest dokładnie znane bezpośrednio z odważonej ilości substancji lub też do mianowania roztworów wzorcowych służących jako titranty. Najważniejsze wymagania dotyczące substancji wzorcowych to: 1. Ilościowy przebieg reakcji chemicznej właściwej dla danej substancji wzorcowej. 2. Łatwość otrzymania substancji wzorcowej w stanie wysokiej czystości. 3. Trwałość w warunkach laboratoryjnych, tj. substancja wzorcowa nie powinna być higroskopijna oraz nie powinna wietrzeć. 4. Duża masa molowa. 5. Dobra rozpuszczalność w wodzie. 6. Uniwersalność tj. możliwość wykorzystania tej substancji jako wzorca w różnych działach analizy miareczkowej. Należy podkreślić, że od dokładności zmianowania roztworów titrantów zależy dokładność oznaczeń miareczkowych przy użyciu tych roztworów. Dokładność i precyzja nastawienia miana powinny być większe niż zwykłych oznaczeń miareczkowych. Aby osiągnąć dużą dokładność i precyzję nastawiania miana należy stosować następujące ogólne zasady mianowania: 1. Należy stosować odpowiednio dobraną, czystą substancję wzorcową (całkowita dopuszczalna zawartość zanieczyszczeń nie powinna przekraczać 0,02%, co odpowiada stopniowi czystości określonemu zawartością głównego składnika 100 0,02%). 2. Odważki substancji wzorcowej do nastawiania miana roztworów powinny być odpowiednio duże, tak aby błąd względny ważenia był jak najmniejszy. 3. Objętość mianowanego roztworu, zużyta do miareczkowania odważki substancji wzorcowej, nie powinna być zbyt mała (najlepiej 0,8 pojemności biurety) tak, aby błąd względny wyznaczenia tej wielkości był niewielki. 4. Miareczkowanie należy powtórzyć kilkakrotnie (3-5 razy), przez co zmniejsza się błąd przypadkowy miareczkowania. 42

44 Analiza ilościowa I. Przygotowanie tygli szklanych z dnem porowatym G4 do analizy ilościowej Sprzęt: Tygiel szklany z dnem porowatym G4. Waga techniczna (dokładność ważenia: 0,01 g). Waga analityczna (dokładność ważenia: 0,0001 g). Tygle szklane z dnem porowatym G4 suszyć w suszarce w temperaturze C. Ważyć należy najpierw na wadze technicznej, a następnie na wadze analitycznej do stałej masy (różnica między kolejnymi ważeniami powinna być mniejsza do 0,0004 g). Wysuszone tygle przechowuje się w eksykatorze. II. Przygotowanie roztworów do analizy ilościowej Szkło laboratoryjne: Cylinder miarowy o pojemności 100 i 500 ml. Kolby miarowe o pojemności 100 i 500 ml. Pipety wielomiarowe o pojemności 1, 5, 10 i 25 ml. Naczynka wagowe. Zlewka 1000 lub 1500 ml. Szkiełko zegarkowe oraz bagietka szklana. Lejek szklany oraz lejek typu tulipan. Sprzęt laboratoryjny: Waga techniczna (dokładność ważenia: 0,01 g). Waga analityczna (dokładność ważenia: 0,0001 g). Płyta grzewcza. Zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem (pompa, kolby ssawkowe, duży tygiel szklany z dnem porowatym G4, maska ochronna). Odczynniki: Roztwór wodny amoniaku o stężeniu 25%. Kwas chlorowodorowy o stężeniu 37% (12 mol/l) i gęstości 1,18 g/ml. Wodorotlenek sodu o stężeniu 50% i gęstości 1,52 g/ml. Chlorek baru cz.d.a. Chromian(VI) potasu cz.d.a. Manganian(VII) potasu cz.d.a. Azotan(V) srebra cz.d.a. Wersenian disodu cz.d.a. Woda destylowana świeżo przegotowana. Woda destylowana. 43

45 Analiza ilościowa 1. Przygotować 500 ml roztworu wodnego amoniaku (NH 3 H 2 O) w stosunku objętościowym 1+1 (tylko prac. 61). 2. Przygotować 500 ml roztworu kwasu chlorowodorowego (HCl) w stosunku objętościowym 1+1 (tylko prac. 61). 3. Przygotować 500 ml roztworu kwasu chlorowodorowego (HCl) o stężeniu 2 mol/l (tylko prac. 63). 4. Przygotować 500 ml roztworu chlorku baru (BaCl 2 )o stężeniu 5% (tylko prac. 63). 5. Przygotować 100 ml roztworu chromianu(vi) potasu (K 2 CrO 4 ) o stężeniu 5%. 6. Przygotować roztwór kwasu chlorowodorowego (HCl) o stężeniu 0,2 mol/l (2x500 ml na 3 osoby). Miano roztworu kwasu chlorowodorowego ustala się przez miareczkowanie odważek bezwodnego węglanu sodu. 7. Przygotować roztwór wodorotlenku sodu (NaOH) o stężeniu 0,2 mol/l (500 ml na 3 osoby). Wodorotlenek sodu jest substancją higroskopijną i łatwo przyłącza CO 2 z powietrza. Preparaty handlowe wodorotlenku sodu, nawet o dużym stopniu czystości, zawierają znaczne ilości węglanu sodu oraz wodę. Nie można zatem otrzymać mianowanego roztworu wodorotlenku sodu przez odważenie określonej ilości NaOH. Konieczne jest przygotowanie roztworu o stężeniu zbliżonym do żądanego, a następnie dokładne ustalenie jego miana przez miareczkowanie roztworem kwasu chlorowodorowego o ściśle określonym stężeniu. 8. Przygotować roztwór manganianu(vii) potasu (KMnO 4 ) o stężeniu 0,02 mol/l (500 ml na 4 osoby). Manganian(VII) potasu nie można otrzymać w postaci dostatecznie czystej, aby mógł być używany jako substancja do bezpośredniego przygotowania roztworu mianowanego. Zawiera zawsze domieszki manganu na innych stopniach utlenienia. Dlatego mianowane roztwory KMnO 4 nastawia się na inne substancje podstawowe jak: kwas szczawiowy, szczawian sodu, tlenek arsenu(iii) itp. Odważoną porcję odczynnika przenieść ilościowo do zlewki o pojemności 1500 ml, rozpuścić w wodzie destylowanej i uzupełnić wodą do 1000 ml. Naczynie przykryć szkiełkiem zegarkowym i gotować roztwór przez 1h. Ma to na celu utlenienie obecnych w roztworze śladów związków organicznych. Ostudzony roztwór przesączyć przez tygiel szklany z dnem porowatym G4 w celu oddzielenia wydzielonego MnO 2. Roztwór przechowywać w ciemnej butelce z doszlifowanym korkiem. 9. Przygotować roztwór azotanu(v) srebra (AgNO 3 ) o stężeniu 0,1 mol/l (500 ml na 3 osoby). Miano roztworu azotanu(v) srebra nastawia się przez miareczkowanie roztworem chlorku sodu o ściśle określonym stężeniu. 10. Przygotować roztwór wersenianu disodu (Na 2 H 2 Y 2H 2 O, EDTA) o stężeniu 0,05 mol/l (500 ml na 3 osoby). Miano roztworu wersenianu disodu nastawia się przez miareczkowanie roztworem chlorku wapnia o ściśle określonym stężeniu. 44

46 Analiza ilościowa Obliczenia 45

47 Analiza ilościowa ARKUSZ SPRAWOZDAWCZY DO ĆWICZEŃ Z ANALIZY ILOŚCIOWEJ... Imię i nazwisko... Grupa Temat laboratoryjnego zadania kontrolnego... I. Zasada oznaczania II. Wyniki III. Obliczenia... Wartość oznaczona Wartość rzeczywista Błąd względny oznaczenia (%)... Ocena i podpis sprawdzającego 46

48 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 6 Acydymetryczne oznaczanie wodorotlenku sodu wobec oranżu metylowego I. Zasada oznaczenia Acydymetryczne oznaczanie wodorotlenku sodu za pomocą kwasu chlorowodorowego jest przykładem miareczkowania mocnej zasady mocnym kwasem. NaOH + HCl NaCl + H 2 O W wyniku zachodzącej reakcji otrzymuje się roztwór obojętny o ph = 7. Wskaźnikiem punktu końcowego miareczkowania może być zarówno oranż metylowy jak i fenoloftaleina. W przypadku stosowania oranżu metylowego próbkę wodorotlenku sodu miareczkuje się mianowanym roztworem kwasu chlorowodorowego do pierwszej zauważalnej zmiany zabarwienia z żółtego na cebulkowe. II. Odczynniki i roztwory 1. Kwas chlorowodorowy o stężeniu 0,2 mol/l. 2. Węglan sodu bezwodny cz.d.a. 3. Roztwór wodny oranżu metylowego o stężeniu 0,1%. III. Ustalenie miana roztworu kwasu chlorowodorowego o stężeniu 0,2 mol/l Miano roztworu kwasu chlorowodorowego ustala się stosując substancje wzorcowe pierwotne, tj. bezwodny węglan sodu (Na 2 CO 3 ) i boraks (Na 2 B 4 O 7 10H 2 O). W naczynku wagowym odważyć na wadze analitycznej dokładnie 0,15 0,20 g Na 2 CO 3 (co odpowiada ml 0,2 mol/l HCl) i przenieść ilościowo do kolby stożkowej o pojemności 300 ml. Odważony węglan sodu rozpuścić w około 70 ml wody destylowanej i dodać 1-2 krople oranżu metylowego. Otrzymany roztwór miareczkować powoli kwasem chlorowodorowym. Miareczkowanie prowadzi się do pierwszej widocznej zmiany zabarwienia z żółtego na cebulkowe, po czym roztwór ogrzać do wrzenia na płycie grzewczej w celu odpędzenia powstałego w roztworze CO 2. Roztwór może ponownie przybrać barwę żółtą. Ostudzić roztwór i dokończyć miareczkowanie dodając roztwór kwasu chlorowodorowego do pierwszej zauważalnej zmiany zabarwienia. Podczas miareczkowania wobec oranżu metylowego przebiega reakcja: Na 2 CO 3 + 2HCl 2NaCl + H 2 O + CO 2 Należy wykonać co najmniej 3 oznaczenia. 47

49 Analiza ilościowa W przypadku trudności w ustaleniu końca miareczkowania należy przygotować roztwór porównawczy, tzw. wzorzec (świadek) miareczkowania, którym jest roztwór o objętości i stężeniu równym objętości i stężeniu roztworu miareczkowanego w końcu miareczkowania. W tym celu należy wziąć np. 70 ml NaCl o stężeniu 0,04 mol/l i dodać 1-2 krople oranżu metylowego. Roztwór pod koniec miareczkowania Na 2 CO 3 jest nasycony CO 2, więc do świadka należy dodać 1 kroplę roztworu HCl. Stężenie molowe roztworu HCl obliczyć ze wzoru: c HCl = 2 1 m Na 2CO 3 V HCl M Na 2CO3 (mol/l) gdzie: m Na2 CO 3 masa odważki Na 2 CO 3 (g) M Na2 CO 3 masa molowa Na 2 CO 3 (g/mol) V HCl średnia objętość roztworu HCl zużyta podczas miareczkowania (L) IV. Wykonanie oznaczenia Roztwór badany w kolbie miarowej o pojemności 100 ml, zawierający 0,30 0,70 g NaOH, uzupełnić do kreski wodą destylowaną. Po dokładnym wymieszaniu do trzech kolb stożkowych o pojemności 300 ml odmierzyć pipetą jednomiarową 20 ml roztworu dodać 3 krople oranżu metylowego i miareczkować mianowanym roztworem HCl do pierwszej zauważalnej zmiany zabarwienia z żółtej na cebulkową. Oznaczenie powtórzyć 3 razy. Zawartość NaOH w próbce obliczyć ze wzoru: m NaOH = V HCl C HCl M NaOH W (g) gdzie: V HCl średnia objętość roztworu HCl zużyta podczas miareczkowania (L) C HCl stężenie molowe roztworu HCl (mol/l) M NaOH masa molowa NaOH (g/mol) W=5 współmierność kolby miarowej z pipetą U w a g a : Mianowany roztwór HCl należy przechować do następnych ćwiczeń. 48

50 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 7 Alkalimetryczne oznaczanie kwasu octowego z wizualną, pehametryczną i potencjometryczną detekcją punktu końcowego miareczkowania I. Zasada oznaczenia Kwas octowy jest słabym kwasem (stała dysocjacji K a = 1, ), miareczkuje się go mianowanym roztworem wodorotlenku sodu. Zachodzi wówczas reakcja: CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H 2 O W wyniku zobojętnienia tworzy się octan sodu (CH 3 COONa), którego roztwór ma ph ok. 8,8. Punkt końcowy miareczkowania można określić metodą wizualną za pomocą fenoloftaleiny. II. Odczynniki i roztwory 1. Roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,2 mol/l. 2. Roztwór alkoholowy fenoloftaleiny o stężeniu 1%. 3. Roztwór kwasu chlorowodorowego o stężeniu 0,2 mol/l sporządzony i mianowany przy oznaczaniu acydymetrycznym NaOH. III. Ustalenie miana roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,2 mol/l Miano roztworu wodorotlenku sodu ustala się na roztwór wzorcowy wtórny tj. kwas chlorowodorowy (HCl) o ściśle określonym stężeniu. Do kolby stożkowej o pojemności 300 ml odpipetować 20 ml mianowanego roztworu kwasu chlorowodorowego, rozcieńczyć 50 ml wody destylowanej i dodać 1-2 krople fenoloftaleiny. Otrzymany roztwór miareczkować powoli roztworem NaOH, którego miano oznaczamy. Miareczkowanie prowadzić do pojawienia się różowego zabarwienia trwałego w czasie 30 sekund. Należy wykonać co najmniej 3 oznaczenia. Podczas miareczkowania wobec fenoloftaleiny zachodzi reakcja: NaOH + HCl NaCl + H 2 O Stężenie molowe roztworu NaOH obliczyć ze wzoru: c NaOH = V HCl C HCl V NaOH (mol/l) gdzie: V HCl objętość roztworu HCl (ml) C HCl stężenie molowe roztworu HCl (mol/l) V NaOH średnia objętość roztworu NaOH zużyta podczas miareczkowania (ml) 49

51 Analiza ilościowa IV. Wykonanie oznaczenia Roztwór badany w kolbie miarowej o pojemności 100 ml, zawierający 0,5 0,8 g CH 3 COOH, uzupełnić do kreski świeżo przegotowaną i ostudzoną wodą destylowaną. Po dokładnym wymieszaniu odpipetować 20 ml roztworu do kolby stożkowej o pojemności 300 ml, rozcieńczyć świeżą wodą destylowaną do około 70 ml, dodać 1-2 krople fenoloftaleiny i miareczkować mianowanym roztworem NaOH aż do pojawienia się różowego zabarwienia trwałego w czasie 30 sekund. Oznaczenie powtórzyć. Następnie wykonać porównawcze oznaczenie z pehametryczną i potencjometryczną detekcją PK miareczkowania. W tym celu do zlewki o pojemności 150 ml pobrać 20 ml badanego roztworu i uzupełnić wodą destylowaną do objętości 100 ml. Zlewkę umieścić na mieszadle magnetycznym i zanurzyć elektrodę kombinowaną w roztworze badanym. Uruchomić mieszadło magnetyczne, po czym wyłączyć i odczytać wartość ph i SEM badanego roztworu. Następnie miareczkować roztworem NaOH o stężeniu 0,2 mol/l dodając po 1 ml titranta. Po każdej dodanej porcji NaOH włączyć mieszadło. W pobliżu PK należy zmniejszyć ilość dodawanego titranta do 0,5 ml, następnie do 0,2 ml i 0,1 ml - zmniejszanie dodawanych porcji NaOH powinno następować z chwilą zwiększania się przyrostów ph lub zmniejszania SEM. Po zarejestrowaniu skoku ph należy dodać jeszcze 5 porcji NaOH po 1 ml. Otrzymane wyniki zapisać w tabeli: V NaOH ph SEM V ph SEM ph V SEM V Zawartość CH 3 COOH w próbce metodą wskaźnikową, pehametryczną i potencjometryczną obliczyć ze wzoru: m CH3 COOH = V NaOH c NaOH M CH3 COOH W (g) gdzie: V NaOH średnia objętość roztworu NaOH zużyta podczas miareczkowania (L) c NaOH stężenie molowe roztworu NaOH (mol/l) M CH3 COOH masa molowa CH 3 COOH (g/mol) W=5 współmierność kolby miarowej z pipetą 50

52 Analiza ilościowa Przykład oznaczenia CH 3 COOH metodą pehametryczną: V NaOH ph V ph ph V 0,00 3, ,00 3,48 1,00 0,32 0,32 2,00 3,78 1,00 0,30 0,30 3,00 3,99 1,00 0,21 0,21 4,00 4,18 1,00 0,19 0,19 5,00 4,35 1,00 0,17 0,17 6,00 4,46 1,00 0,11 0,11 7,00 4,57 1,00 0,11 0,11 8,00 4,69 1,00 0,12 0,12 9,00 4,76 1,00 0,07 0,07 10,00 4,88 1,00 0,12 0,12 11,00 4,93 1,00 0,05 0,05 12,00 5,02 1,00 0,09 0,09 13,00 5,20 1,00 0,18 0,18 14,00 5,40 1,00 0,20 0,20 14,50 5,60 0,50 0,20 0,40 15,00 5,81 0,50 0,21 0,42 15,30 6,01 0,30 0,20 0,67 15,50 6,20 0,20 0,19 0,95 15,70 6,43 0,20 0,23 1,15 15,90 6,92 0,20 0,49 2,45 16,00 7,77 0,10 0,85 8,50 16,05 9,25 0,05 1,48 29,60 16,10 9,65 0,05 0,40 8,00 16,30 10,20 0,20 0,55 2,75 16,50 10,55 0,20 0,35 1,75 16,70 10,80 0,20 0,25 1,25 17,00 10,96 0,30 0,16 0,53 17,50 11,15 0,50 0,19 0,38 18,00 11,30 0,50 0,15 0,30 19,00 11,49 1,00 0,19 0,19 20,00 11,53 1,00 0,04 0,04 51

53 ph/ V ph Chemia analityczna część A Analiza ilościowa Po ukończeniu miareczkowania sporządzić wykres zależności ph (SEM) od dodanej objętości titranta (V NaOH ). PK miareczkowania wyznaczyć metodą graficzną oraz metodą pierwszej pochodnej. a) wyznaczenie PK miareczkowania metodą graficzną: 12 Zależność ph od objętości dodanego titranta V NaOH ml titranta b) wyznaczenie PK miareczkowania metodą pierwszej pochodnej: 30 Zależność ph/ V od objętości dodanego titranta V NaOH ml titranta 52

54 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 8 Kompleksonometryczne oznaczanie mieszaniny zawierającej jony wapnia i magnezu I. Zasada oznaczania Zawartość wapnia i magnezu w badanej próbce oznacza się metodą miareczkową kompleksonometrycznie miareczkując próbkę mianowanym roztworem wersenianu disodu (EDTA). Miareczkując próbkę zawierającą jony wapnia i magnezu mianowanym roztworem EDTA w środowisku roztworu buforowego o ph 10 wobec czerni eriochromowej T, możemy oznaczyć sumę wapnia i magnezu. Natomiast miareczkując drugą próbkę mianowanym roztworem EDTA w środowisku NaOH wobec mureksydu, oznaczamy tylko zawartość wapnia. Z różnicy tych dwóch miareczkowań można obliczyć zawartość magnezu. II. Odczynniki i roztwory 1. Roztwór wersenianu disodu o stężeniu 0,05 mol/l. 2. Roztwór chlorku wapnia o stężeniu 0,05 mol/l. 3. Roztwór buforowy o ph Roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 1 mol/l. 5. Czerń eriochromowa T. 6. Mureksyd. III. Ustalenie miana roztworu EDTA o stężeniu 0,05 mol/l Miano przygotowanego roztworu EDTA, o stężeniu około 0,05 mol/l, nastawić na ściśle 0,05 mol/l roztwór chlorku wapnia znajdującego się na stacji miareczkowej. W tym celu do trzech kolb stożkowych o pojemności 300 ml odmierzyć po 20 ml roztworu CaCl 2 o stężeniu 0,05 mol/l, dodać 5 ml roztworu buforowego o ph 10, trochę wskaźnika czerni eriochromowej T i miareczkować roztworem EDTA do zmiany barwy z winnoczerwonej na niebieską. Stężenie molowe roztworu EDTA obliczyć ze wzoru: C EDTA = V CaCl2 C CaCl2 V EDTA (mol/l) gdzie: V CaCl2 objętość roztworu CaCl 2 (ml) C CaCl2 stężenie molowe roztworu CaCl 2 (mol/l) V EDTA średnia objętość roztworu EDTA zużyta podczas miareczkowania (ml) 53

55 Analiza ilościowa IV. Wykonanie oznaczenia Oznaczanie zawartości sumy jonów wapnia i magnezu Próbkę roztworu zawierającego jony wapnia i magnezu uzupełnić wodą destylowaną w kolbie miarowej o pojemności 100 ml. Z tego roztworu pobrać pipetą jednomiarową 20 ml badanego roztworu do dwóch kolb stożkowych o pojemności 300 ml. Następnie dodać 5 ml roztworu buforowego o ph 10, trochę wskaźnika czerni eriochromowej T i miareczkować mianowanym roztworem EDTA do zmiany barwy z winnoczerwonej na niebieską. Średnią objętość zużytego mianowanego roztworu EDTA oznaczyć jako V 1. Oznaczanie zawartości jonów wapnia Do dwóch kolb stożkowych o pojemności 300 ml odmierzyć po 20 ml badanej próbki, dodać 20 ml roztworu NaOH o stężeniu 1 mol/l, trochę wskaźnika mureksydu i następnie miareczkować mianowanym roztworem EDTA do zmiany barwy z czerwonej na lila. Średnią objętość zużytego mianowanego roztworu EDTA oznaczyć jako V 2. Zawartość jonów Ca 2+ w otrzymanej próbce obliczyć ze wzoru: m Ca 2+ = V 2 (EDTA) C EDTA M Ca 2+ W (g) Zawartość jonów Mg 2+ w otrzymanej próbce obliczyć ze wzoru: m Mg 2+ = (V 1 (EDTA) V 2 (EDTA) ) C EDTA M Mg 2+ W (g) gdzie: V x (EDTA) średnie objętości roztworu EDTA zużyte podczas miareczkowania (L) C EDTA stężenie molowe roztworu EDTA (mol/l) M Ca 2+ masa molowa jonu Ca 2+ (g/mol) M Mg 2+ masa molowa jonu Mg2+ (g/mol) W=5 współmierność kolby miarowej z pipetą 54

56 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 9A Oznaczenie wagowe siarczanów(vi) w postaci siarczanu(vi) baru I. Zasada oznaczania Metoda polega na wytrąceniu jonów siarczanowych(vi) chlorkiem baru ze środowiska rozcieńczonego kwasu chlorowodorowego w postaci trudno rozpuszczalnego siarczanu(vi) baru (K SO,BaSO4 = 1, ). SO 4 + Ba 2+- BaSO 4 Otrzymany osad siarczanu(vi) baru odsącza się na sączku bibułowym, przemywa i praży w temperaturze C do stałej masy. Z masy osadu siarczanu(vi) baru oblicza się zawartość siarczanu(vi) w badanej próbce. II. Odczynniki i roztwory 1. Roztwór kwasu chlorowodorowego o stężeniu 2 mol/l. 2. Roztwór chlorku baru o stężeniu 5%. 3. Roztwór kwasu azotowego(v) o stężeniu 2 mol/l. 4. Roztwór azotanu(v) srebra o stężeniu 0,01 mol/l. III. Wykonanie oznaczenia Roztwór zawierający jony SO 4 w ilości 0,5 1,0 g należy rozcieńczyć w kolbie miarowej o pojemności 100 ml wodą destylowaną do stałej objętości. Odpipetować 20 ml roztworu do dwóch zlewek o pojemności 400 ml, rozcieńczyć wodą do 250 ml i zakwasić roztworem HCl o stężeniu 2 mol/l tak, aby jego stężenie w próbce wynosiło 0,05 0,1 mol/l. Podgrzać roztwór do wrzenia na płycie grzewczej. Dodawać dość szybko 5% roztwór BaCl 2, mieszając jednocześnie badany roztwór pręcikiem szklanym. Nadmiar jonów baru powinien wynosić 10 20%. Następnie wykonać próbę na całkowite wytrącenie siarczanów(vi). W tym celu do badanego roztworu, w którym osad BaSO 4 opadł na dno zlewki, dodaje się kilka kropel roztworu BaCl 2 i obserwuje, czy nie pojawia się jeszcze zmętnienie. Następnie roztwór z osadem należy utrzymywać w temperaturze C na łaźni wodnej w ciągu 1h (tzw. starzenie osadu), po czym odsączyć osad na twardym sączku bibułowym. Osad przemywać gorącą wodą do całkowitego odmycia jonów Cl - (próba z roztworem AgNO 3 zakwaszonym HNO 3 ). Sączek z osadem umieścić w tyglu porcelanowym, spalić w niskiej temperaturze przy dostępie powietrza, a następnie wyprażać go w temperaturze C do stałej masy. 55

57 Analiza ilościowa Zawartość jonów SO 4 w próbce obliczyć ze wzoru: m SO4 2 = m BaSO4 F SO4 2 W (g) gdzie: m BaSO4 masa wyprażonego osadu BaSO 4 (g) F SO4 2 mnożnik analityczny do przeliczenia masy BaSO 4 na SO 4 F SO4 2 = M SO 4 2 M BaSO4 = 0,4115 W=5 współmierność kolby miarowej z pipetą 56

58 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 9B Oznaczenie wagowe niklu(ii) w postaci dimetyloglioksymianu niklu(ii) I. Zasada oznaczania Nikiel(II) wytrąca się dimetyloglioksymem w roztworze amoniakalnym lub słabo zakwaszonym kwasem octowym w postaci różowo-czerwonego osadu wewnętrznego chelatu. Reakcję wytrącania osadu dimetyloglioksymianu niklu(ii) można zapisać równaniem: Po przemyciu i wysuszeniu do stałej masy waży się osad dimetyloglioksymianu niklu(ii) o składzie (C 4 H 7 N 2 O 2 ) 2 Ni. II. Odczynniki i roztwory 1. Roztwór kwasu chlorowodorowego (1+1). 2. Roztwór amoniaku (1+1). 3. Roztwór alkoholowy dimetyloglioksymu o stężeniu 1%. III. Wykonanie oznaczenia Roztwór zawierający jony Ni 2+ w ilości 0,07 0,50 g należy rozcieńczyć w kolbie miarowej o pojemności 100 ml wodą destylowaną do kreski. Po wymieszaniu roztworu odpipetować 20 ml roztworu do zlewki o pojemności 250 ml, rozcieńczyć wodą do 150 ml i zakwasić 2 ml roztworu HCl (1+1). Roztwór podgrzać prawie do wrzenia na płycie grzewczej, po czym zdjąć z płyty i po chwili dodać 20 ml 1% roztworu alkoholowego dimetyloglioksymu. Następnie kroplami ciągle mieszając dodawać roztwór NH 3 H 2 O (1+1) do zobojętnienia (pojawia się różowo-czerwony osad) aż do wystąpienia wyraźnego jego zapachu w badanym roztworze i całkowitego strącenia osadu. Przykrytą szkiełkiem zegarkowym zlewkę z wytrąconym osadem pozostawić na łaźni wodnej w temperaturze C przez około 0,5 1h. Po ostygnięciu roztworu odsączyć osad przez tygiel szklany z dnem porowatym G4 wysuszonym do stałej masy. Osad przemyć gorącą wodą. Następnie tygiel z osadem suszyć w temperaturze C do stałej masy. 57

59 Analiza ilościowa Zawartość jonów Ni 2+ w próbce obliczyć ze wzoru: m Ni 2+ = m (C4 H 7 N 2 O 2 ) 2 Ni F Ni 2+ W (g) gdzie: m (C4 H 7 N 2 O 2 ) 2 Ni masa wyprażonego osadu (C 4 H 7 N 2 O 2 ) 2 Ni (g) F Ni 2+ mnożnik analityczny do przeliczenia masy (C 4 H 7 N 2 O 2 ) 2 Ni na Ni 2+ F Ni 2+ = M Ni 2+ M (C 4H7N2O2)2Ni = 0,2032 W=5 współmierność kolby miarowej z pipetą 58

60 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 10 Argentometryczne oznaczanie chlorków metodą Mohra I. Zasada oznaczania Oznaczanie chlorków metodą Mohra polega na bezpośrednim miareczkowaniu obojętnego roztworu zawierającego jony chlorkowe mianowanym roztworem azotanu(v) srebra w obecności chromianu(vi) potasu jako wskaźnika. W czasie miareczkowania wytrąca się najpierw trudno rozpuszczalny osad AgCl: Cl - + Ag + AgCl Gdy praktycznie cała ilość jonów Cl - zostanie wytrącona, nadmiar mianowanego roztworu AgNO 3 wytrąca chromian(vi) srebra, którego czerwono-brunatne zabarwienie wskazuje na koniec miareczkowania: 2Ag + + CrO 4 Ag 2 CrO 4 Odczyn roztworu powinien być obojętny, ponieważ w roztworze kwasowym jony wodorowe łączą się z jonami CrO 4 tworząc jony HCrO 4 - i Cr 2 O 7 : 2CrO 4 + 2H + 2HCrO 4 - Cr 2 O 7 + H 2 O Powoduje to zmniejszenie stężenia jonów CrO 4 i w kwasowych roztworach osad Ag 2 CrO 4 nie wytrąca się wcale. II. Odczynniki i roztwory 1. Roztwór azotanu(v) srebra o stężeniu 0,1 mol/l. 2. Roztwór chlorku sodu o stężeniu 0,1 mol/l. 3. Roztwór chromianu(vi) potasu o stężeniu 5%. III. Ustalenie miana roztworu azotanu(v) srebra o stężeniu 0,1 mol/l Miano przygotowanego roztworu azotanu(v) srebra, o stężeniu około 0,1 mol/l, nastawić na ściśle 0,1 mol/l roztwór chlorku sodu. W tym celu odważkę analityczną NaCl przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 1000 ml i uzupełnić do kreski wodą destylowaną. Po dokładnym wymieszaniu odpipetować po 20 ml przygotowanego roztworu do trzech kolb stożkowych o pojemności 300 ml i rozcieńczyć wodą destylowaną do 100 ml, dodać 1 ml 5% roztworu K 2 CrO 4 i miareczkować roztworem AgNO 3 do pojawienia się pierwszego trwałego czerwonobrunatnego zabarwienia. Aby móc dokładnie uchwycić punkt końcowy miareczkowania, należy prowadzić je wobec roztworu porównawczego. Może nim być próbka przemiareczkowana, do której dodano nieco chlorku sodu w celu cofnięcia barwy. 59

61 Analiza ilościowa Stężenie molowe roztworu AgNO 3 obliczyć z wzoru: C AgNO3 = V NaCl C NaCl V AgNO 3 (mol/l) gdzie: V NaCl objętość roztworu NaCl (ml) C NaCl stężenie molowe roztworu NaCl (mol/l) V AgNO3 średnia objętość roztworu AgNO 3 zużyta podczas miareczkowania (ml) U w a g a : Wszystkie odpadkowe roztwory zawierające jony Ag + przygotowanych w tym celu naczyń. należy zlewać do IV. Wykonanie oznaczenia Otrzymaną próbkę zawierającą 0,15 0,35 g Cl - rozcieńczyć w kolbie miarowej o pojemności 100 ml wodą destylowaną. Do trzech kolb stożkowych o pojemności 300 ml odpipetować po 20 ml roztworu badanego. Roztwory w kolbach stożkowych doprowadzić do odczynu obojętnego i rozcieńczyć wodą destylowaną do 100 ml. Dodać 1 ml 5% roztworu K 2 CrO 4 i miareczkować mianowanym roztworem AgNO 3 do pojawienia się pierwszego, trwałego, czerwono-brunatnego zabarwienia. Zawartość jonów Cl - w próbce obliczyć ze wzoru: m Cl = V AgNO3 C AgNO3 M Cl W (g) gdzie: V AgNO3 średnia objętość roztworu AgNO 3 zużyta podczas miareczkowania (L) C AgNO3 stężenie molowe roztworu AgNO 3 (mol/l) M Cl masa molowa jonu Cl - (g/mol) W=5 współmierność kolby miarowej z pipetą 60

62 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 11 Manganometryczne oznaczanie kwasu szczawiowego I. Zasada oznaczania Oznaczanie kwasu szczawiowego opiera się na reakcji, w której manganian(vii) potasu, w środowisku kwasu siarkowego(vi), utlenia jony szczawianowe do tlenku węgla(iv): 2MnO C 2 O H + 2Mn CO 2 + 8H 2 O W wyniku reakcji obserwuje się odbarwianie dodawanych porcji titranta. Na początku przebieg reakcji jest powolny. Dopiero po upływie czasu niezbędnego do powstania jonów manganu(ii), które katalizują reakcję utleniania jonów szczawianowych, obserwuje się wzrost szybkości reakcji analitycznej. W celu przyspieszenia tej reakcji należy roztwór ogrzać przed miareczkowaniem do około 70 C. Rolę wskaźnika w tym oznaczeniu pełni manganian(vii) potasu. Pierwsza kropla nadmiaru titranta barwi roztwór na kolor różowy. II. Odczynniki i roztwory 1. Szczawian sodu bezwodny wysuszony w temperaturze C do stałej masy. 2. Roztwór manganianu(vii) potasu o stężeniu 0,02 mol/l. 3. Roztwór kwasu siarkowego(vi) o stężeniu 1 mol/l. III. Ustalenie miana roztworu manganianu(vii) potasu o stężeniu 0,02 mol/l Miano przygotowanego roztworu manganianu(vii) potasu nastawia się na odważkę szczawianu sodu (Na 2 C 2 O 4 ). Szczawian sodu jest solą bezwodną niehigroskopijną, łatwą do otrzymania w stanie czystym i dlatego jest najdogodniejszą substancją podstawową do nastawiania miana KMnO 4. W naczynku wagowym odważyć na wadze analitycznej 0,12 0,15 g czystego Na 2 C 2 O 4 wysuszonego w temperaturze C. Następnie przenieść ilościowo do kolby stożkowej o pojemności 300 ml i rozpuścić w 20 ml wody destylowanej, dodać po 20 ml roztworu H 2 SO 4 o stężeniu 1 mol/l i podgrzać do temperatury 70 C. Przygotowany roztwór miareczkować na gorąco roztworem KMnO 4 aż do wystąpienia trwałego słabo różowego zabarwienia, utrzymującego się 30 sekund. Należy wykonać co najmniej 3 oznaczenia. Manganian(VII) potasu reaguje ze szczawianem sodu zgodnie z równaniem: 2MnO C 2 O H - 2Mn CO 2 + 8H 2 O Reakcja ta przebiega z kilkoma stadiami przejściowymi. Pierwsze krople dodanego titranta odbarwiają się bardzo wolno. Jednak po kilku kroplach szybkość wzrasta, gdyż wytwarzające się w reakcji jony Mn 2+ katalizują proces. W celu przyspieszenia reakcji roztwór miareczkowany ogrzewa się do temperatury 70 C. 61

63 Analiza ilościowa Stężenie molowe roztworu KMnO 4 obliczyć ze wzoru: C KMnO4 = 2 5 m Na 2C2O4 M Na 2C2O4 V KMnO 4 (mol/l) gdzie: m Na2 C 2 O 4 masa odważki Na 2 C 2 O 4 (g) M Na2 C 2 O 4 masa molowa Na 2 C 2 O 4 (g/mol) V KMnO4 średnia objętość KMnO 4 zużyta podczas miareczkowania (L) IV. Wykonanie oznaczenia Otrzymaną próbkę uzupełnić w kolbie miarowej o pojemności 100 ml wodą destylowaną i dokładnie wymieszać. Następnie odpipetować 20 ml tego roztworu do trzech kolb stożkowych o pojemności 300 ml, rozcieńczyć wodą destylowaną do objętości 50 ml, dodać 20 ml 1 mol/l H 2 SO 4, ogrzać do temperatury 70 C i miareczkować na gorąco mianowanym roztworem KMnO 4. Miareczkowanie prowadzić do wystąpienia trwałego różowego zabarwienia, utrzymującego się 30 sekund. Zawartość H 2 C 2 O 4 w próbce obliczyć ze wzoru: m H2 C 2 O 4 = c KMnO4 V KMnO4 1 2 M H 2 C 2 O 4 W (g) gdzie: c KMnO4 stężenie molowe manganianu(vii) potasu (mol/l) V KMnO4 średnia objętość KMnO 4 zużyta podczas miareczkowania (L) M H2 C 2 O 4 masa molowa H 2 C 2 O 4 (g/mol) W=5 współmierność kolby miarowej z pipetą 62

64 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 12 Jodometryczne oznaczanie bromianów(v) i miedzi(ii) I. Przygotowanie roztworu tiosiarczanu(vi) sodu o stężeniu 0,1 mol/l Tiosiarczan(VI) sodu (Na 2 S 2 O 3 5H 2 O) można otrzymać w stanie czystym, jednak hydrat tej soli nie jest trwały i nie można tego związku traktować jako substancji wzorcowej. Główną przyczyną nietrwałości roztworów tiosiarczanu(vi) jest obecność w wodzie CO 2 (ewentualnie innych kwasów) oraz bakterii. Kwas węglowy reaguje z tiosiarczanem(vi) powodując jego rozkład według reakcji: S 2 O 3 + H + HSO S Powstanie siarczanów(iv) zwiększa miano roztworu. Dlatego zaleca się przygotowanie roztworów tiosiarczanu(vi) przy użyciu wody destylowanej pozbawionej CO 2 przez gotowanie i dodanie niewielkiej ilości Na 2 CO 3 (0,1 g/l) w celu zalkalizowania roztworu. Aby uniknąć działania bakterii, które powodują również wydzielanie siarki, stosuje się dodatek środków aseptycznych np. jodek rtęci(ii), chloroform, alkohol amylowy itp. Na wadze technicznej należy odważyć 12,5 g krystalicznego tiosiarczanu(vi) sodu (Na 2 S 2 O 3 5H 2 O) i rozpuścić w 500 ml świeżo przegotowanej wody. Tak przygotowany roztwór należy przechowywać w butlach z ciemnego szkła. Miano roztworu tiosiarczanu(vi) sodu nastawić przez miareczkowanie odważek dichromianu(vi) potasu. II. Odczynniki i roztwory 1. Roztwór tiosiarczanu(vi) sodu o stężeniu 0,1 mol/l. 2. Dichromian(VI) potasu wysuszony do stałej masy w temperaturze 140 C. 3. Jodek potasu cz.d a. 4. Roztwór kwasu chlorowodorowego o stężeniu 1 mol/l. 5. Roztwór skrobi 0,5%. III. Ustalenie miana roztworu tiosiarczanu(vi) sodu o stężeniu 0,1 mol/l Miano tiosiarczanu(vi) sodu ustala się najczęściej stosując jod lub substancje podstawowe, które utleniają jodek potasu do jodu np. dichromian(vi) potasu, bromian(v) potasu, jodan(v) potasu. Dichromian(VI) potasu można otrzymać w bardzo czystej postaci, toteż jest on dobrą pierwotną substancją wzorcową. Roztwory wodne K 2 Cr 2 O 7 odznaczają się nieograniczoną trwałością. Nastawienie miana odbywa się drogą pośrednią przez wydzielanie jodu. W środowisku kwasowym K 2 Cr 2 O 7 reagując z jodkiem potasu wydziela wolny jod, który odmiareczkowuje się tiosiarczanem(vi) sodu. 63

65 Analiza ilościowa Na wadze analitycznej odważyć około 0,08 0,1 g K 2 Cr 2 O 7 wysuszonego w temperaturze 140 C do stałej masy. Odważkę przenieść ilościowo do kolby stożkowej o pojemności 300 ml i rozpuścić w 20 ml wody destylowanej. Do roztworu dodać 1 g stałego KI, 10 ml roztworu HCl o stężeniu 1 mol/l. Roztwór wymieszać i pozostawić przykryty szkiełkiem zegarkowym na 5 minut. Po tym czasie dodać 100 ml wody destylowanej i miareczkować roztworem Na 2 S 2 O 3. Pod koniec miareczkowania, gdy roztwór ma słabo żółte zabarwienie, dodać 3 ml 0,5% świeżo przygotowanego roztworu skrobi i dalej miareczkować do zmiany barwy z ciemnogranatowej na zieloną, która pochodzi od jonów Cr 3+. Należy wykonać co najmniej 3 oznaczenia. Reakcje nastawiania miana tiosiarczanu(vi) sodu przebiegają według schematu: Cr 2 O 7 + 6I H + 2Cr I 2 + 7H 2 O 3I 2 + 6S 2 O 3 6I - + 3S 4 O 6 Opierając się na stechiometrii zachodzących reakcji redoks 1 mol jonów Cr 2 O 7 odpowiada 3 molom I 2, które odpowiadają 6 molom jonów S 2 O 3. Stężenie molowe roztworu Na 2 S 2 O 3 obliczyć ze wzoru: C Na2 S 2 O 3 = 6 1 m K 2Cr2O7 M K 2Cr2O7 V Na 2S2O3 (mol/l) gdzie: m K2 Cr 2 O 7 masa odważki K 2 Cr 2 O 7 (g) M K2 Cr 2 O 7 masa molowa K 2 Cr 2 O 7 (g/mol) V Na2 S 2 O 3 średnia objętość roztworu Na 2 S 2 O 3 zużyta podczas miareczkowania (L) 64

66 Analiza ilościowa A. Jodometryczne oznaczanie bromianów(v) I. Zasada oznaczania W jodometrycznym oznaczaniu bromianów(v) wykorzystuje się ich własności utleniające. Potencjał normalny układu BrO 3 - /Br - (1,44V) jest wyższy od układu I 2 /2I - (0,535V). Jony BrO 3 - w roztworze o odczynie kwasowym utleniają jony I - do wolnego jodu. Wydzielony w równoważnej ilości jod odmiareczkowuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu(vi) sodu wobec skrobi. Zachodzące reakcje chemiczne można opisać następującymi równaniami: BrO I - + 6H + Br - + 3I 2 + 3H 2 O 3I 2 + 6S 2 O 3 6I - + 3S 4 O 6 II. Odczynniki i roztwory 1. Tiosiarczan(VI) sodu o stężeniu 0,1 mol/l. 2. Jodek potasu cz.d.a. 3. Roztwór kwasu chlorowodorowego o stężeniu 2 mol/l. 4. Roztwór skrobi 0,5%. III. Wykonanie oznaczenia - Otrzymaną próbkę zawierającą jony BrO 3 w ilości około 0,1 0,3 g uzupełnić wodą destylowaną w kolbie miarowej o pojemności 100 ml do kreski. Po dokładnym wymieszaniu odpipetować 20 ml roztworu do kolby stożkowej o pojemności 300 ml, dodać 1 g stałego KI, 10 ml roztworu HCl o stężeniu 2 mol/l, dobrze wymieszać i pozostawić przykryte szkiełkiem zegarkowym na 5 minut. Następnie dodać 100 ml wody destylowanej i miareczkować mianowanym roztworem Na 2 S 2 O 3 do barwy jasnożółtej, wprowadzić 3 ml 0,5% świeżo przygotowanego roztworu skrobi i miareczkować dalej aż do odbarwienia roztworu. Oznaczenie powtórzyć 3 razy. Zawartość jonów BrO 3 - w próbce obliczyć ze wzoru: m BrO3 = V Na2 S 2 O 3 c Na2 S 2 O M BrO 3 W (g) gdzie: V Na2 S 2 O 3 średnia objętość roztworu Na 2S 2 O 3 zużyta podczas miareczkowania (L) c Na2 S 2 O 3 stężenie molowe roztworu Na 2 S 2 O 3 (mol/l) M BrO3 masa molowa jonu BrO 3 - (g/mol) W=5 współmierność kolby miarowej z pipetą 65

67 Analiza ilościowa B. Jodometryczne oznaczanie miedzi(ii) I. Zasada oznaczania Miedź(II) oznacza się jodometrycznie metodą pośrednią. Do lekko kwasowego roztworu (ph 4-5) dodaje się nadmiar KI. Miedź(II) redukuje się do miedzi(i), tworząc trudno rozpuszczalny jodek miedzi(i). Jony jodkowe utleniają się do wolnego jodu, który miareczkuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu(vi) sodu. Zachodzące reakcje można zapisać następującymi równaniami: 2Cu I - 2CuI + I 2 I 2 + 2S 2 O 3 2I - + S 4 O 6 Potencjał normalny układu I 2 /2I - jest wyższy niż potencjał układu Cu 2+ /Cu +, ale na wskutek wytrącania się trudno rozpuszczalnego osadu CuI, potencjał układu Cu 2+ /Cu + ulega znacznemu podwyższeniu do około 0,76V i dlatego zachodzi reakcja ilościowego utleniania jodków do wolnego jodu. Reakcja powyższa jest odwracalna. Pod koniec miareczkowania dodaje się tiocyjanianu amonu, który tworząc mniej rozpuszczalny od jodku miedzi(i) tiocyjanian miedzi(i), powoduje jeszcze większy wzrost potencjału utleniającego układu Cu 2+ /Cu + i tym samym uzyskuje się ostrzejszy punkt końcowy miareczkowania. II. Odczynniki i roztwory 1. Roztwór amoniaku o stężeniu 6 mol/l. 2. Kwas siarkowy(vi) stężony cz.d.a. 3. Kwas octowy stężony cz.d.a. 4. Jodek potasu cz.d.a. 5. Tiosiarczan(VI) sodu o stężeniu 0,1 mol/l. 6. Roztwór skrobi 0,5%. 7. Tiocyjanian amonu cz.d.a. III. Wykonanie oznaczenia Próbkę zawierającą jony Cu 2+ należy odważyć na wadze analitycznej w ilości 1,5 2 g, przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 ml, rozpuścić w niewielkiej ilości wody destylowanej oraz dodać 4-5 kropel stężonego H 2 SO 4. Następnie uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Odpipetować 20 ml roztworu do kolby stożkowej o pojemności 300 ml, zobojętnić roztworem NH 3 H 2 O o stężeniu 6 mol/l aż do pojawienia się ciemnoniebieskiego zabarwienia aminokompleksu miedzi(ii), dodać stężonego CH 3 COOH aż do zniknięcia tego zabarwienia oraz dodatkowo 2 ml tego kwasu, następnie 1 g stałego KI, dobrze wymieszać, przykryć szkiełkiem zegarkowym i odstawić roztwór na 5 minut. Następnie odmiareczkować wydzielony jod mianowanym roztworem Na 2 S 2 O 3. Gdy brunatne zabarwienie roztworu przejdzie w jasnożółte, dodać 3 ml 0,5% roztworu skrobi oraz 0,5 g NH 4 SCN i kontynuować miareczkowanie mianowanym roztworem Na 2 S 2 O 3 aż do zniknięcia niebiesko-fioletowego zabarwienia. Oznaczenie powtórzyć 3 razy. 66

68 Analiza ilościowa Zawartość jonów Cu 2+ w próbce obliczyć ze wzoru: m Cu 2+ = V Na2S2O3 c Na 2S2O3 m próbki M Cu 2+ W (g Cu 2+ / g próbki) gdzie: V Na2 S 2 O 3 średnia objętość roztworu Na 2 S 2 O 3 zużyta podczas miareczkowania (L) c Na2 S 2 O 3 stężenie molowe roztworu Na 2 S 2 O 3 (mol/l) M Cu 2+ masa molowa jonu Cu 2+ (g/mol) m próbki masa próbki (g) W=5 współmierność kolby miarowej z pipetą 67

69 Analiza ilościowa ĆWICZENIE 13 Bromianometryczne oznaczanie glinu(iii) po strąceniu za pomocą 8-hydroksychinoliny I. Zasada oznaczania Glin(III) bromianometrycznie oznacza się metodą pośrednią. Jeżeli do słabo zakwaszonego roztworu soli glinu wprowadzi się 8-hydroksychinolinę wytrącają się ilościowo jony glinu(iii) w postaci żółtozielonego osadu zgodnie z reakcją: AlCl 3 + 3C 9 H 6 N(OH) (C 9 H 6 NO) 3 Al + 3HCl Otrzymany krystaliczny osad 8-hydroksychinolinianu glinu(iii) odsącza się, przemywa od nadmiaru odczynnika i rozpuszcza w kwasie chlorowodorowym, co powoduje uwolnienie 8-hydroksychinoliny. Brom, który powstaje w reakcji bromianu(v) potasu z bromkiem potasu, bromuje 8-hydroksychinolinę podstawiając w jej cząsteczce dwa atomy wodoru w pozycjach 5 i 7: BrO Br - + 6H + 3Br 2 + 3H 2 O + 2Br 2 + 2H + + 2Br - Nadmiar niezużytego w reakcji bromowania bromu wydziela równoważną ilość jodu. 2I - + Br 2 2Br - + I 2 Wydzielony w równoważnej ilości jod odmiareczkowuje się jodometrycznie mianowanym roztworem tiosiarczanu(vi) sodu wobec skrobi jako wskaźnika. I 2 + 2S 2 O 3 2I - + S 4 O 6 II. Odczynniki i roztwory 1. Roztwór kwasu chlorowodorowego (1+1). 2. Roztwór 8-hydroksychinoliny o stężeniu 5% w kwasie octowym o stężeniu 2%. 3. Roztwór octanu amonu o stężeniu 15%. 4. Bromian(V) potasu o stężeniu 0,016 mol/l. 5. Bromek potasu cz.d.a. 6. Roztwór wodny oranżu metylowego o stężeniu 0,1%. 7. Jodek potasu cz.d.a. 8. Tiosiarczan(VI) sodu o stężeniu 0,1 mol/l. 9. Roztwór kwasu chlorowodorowego o stężeniu 2 mol/l. 10. Roztwór skrobi 0,5%. 68