Ćwiczenie Jodometryczna ocena zawartości jonów siarczkowych w kosmetykach. Porównanie dokładności manganometrycznego i jodometrycznego oznaczania zawartości nadtlenku wodoru w płynie do dezynfekcji skóry i wodzie fryzjerskiej. Literatura 1. Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. T.2. Chemiczne metody analizy ilościowej. Wyd. 10. PWN, Warszawa 2011. 2. Szmal Z.S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Wyd. VII poprawione i unowocześnione, PZWL, Warszawa 1996.. Molski M., Chemia piękna, Wyd. PWN, Warszawa 2009. 4. Peters I.B., Kosmetyka, Podręcznik do nauki zawodu, Poradnik, REA, Warszawa 2002. 5. Galus Z., Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej. Wyd. 9. WNT, Warszawa 2007 6. Skrypt do ćwiczeń z chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej, pod redakcją E. Skrzydlewskiej, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku, Białystok 2010. I. Część wprowadzająca REDOKSYMETRIA Redoksymetria stanowi obszerny dział analizy miareczkowej, skupiający metody oparte na reakcjach utlenienia i redukcji. Redoksymetria w zależności od typu reakcji, jakiej ulega oznaczana substancja obejmuje dwa działy: oksydometrię oznaczanie substancji poprzez miareczkowanie roztworami utleniaczy Do typowych metod oksydometrycznych należą: o manganometria jako utleniacz stosowany jest KMnO4 o cerometria jako utleniacz stosowany jest Ce(SO4)2 o chromianometria jako utleniacz stosowany jest K2Cr2O7 lub K2CrO4 o bromianometria jako utleniacz stosowany jest KBrO reduktometrię oznaczanie substancji przez miareczkowanie roztworami reduktorów Do typowych metod reduktometrycznych należą: o tytanometria jako reduktor stosuje się najczęściej TiCl o ferrometria jako reduktor stosowany jest roztwór FeSO4 o jodometria jako reduktor stosowany jest roztwór Na2S2O o askorbinometria jako reduktor stosowany jest roztwór askorbinianu Wskaźniki w redoksymetrii Miareczkowanie redoks można prowadzić śledząc zmiany potencjału w toku miareczkowania potencjometrycznego lub wizualnie stosując barwne wskaźniki. 1
Niektóre utleniacze stosowane w miareczkowaniach redoks mają stosunkowo intensywną barwę własną, wówczas określenie PK miareczkowania nie wymaga stosowania dodatkowych wskaźników. W miareczkowaniach tych titrant może pełnić rolę wskaźnika, np. w manganometrii manganian (VII). W niektórych reakcjach, ze względu na brak zabarwienia reagujących roztworów lub brak zmiany barwy w punkcie równoważnikowym reakcji stosuje się wskaźniki redoks. Wskaźniki redoks można podzielić na dwa zasadnicze typy: niespecyficzne wskaźniki redoks specyficzne wskaźniki redoks Niespecyficzne wskaźniki redoks są to odwracalne lub nieodwracalne sprzężone układy redoks, których obie formy, zredukowana i utleniona, mają inną barwę i zmiana barwy wskaźnika jest w dużym stopniu niezależna od chemicznej natury zarówno substancji oznaczanej jak i titranta, natomiast zależy od zmian potencjału redoks reakcji zachodzących podczas miareczkowania. Specyficzne wskaźniki redoks są to wskaźniki, których zmiana barwy nie jest bezpośrednio wynikiem zmiany potencjału reakcji zachodzących podczas miareczkowania, lecz efektem procesu następczego w stosunku do reakcji redoks. Najbardziej znanym specyficznym wskaźnikiem redoks stosowanym w miareczkowaniu redoks jest skrobia, która tworzy z jodem kompleks dyspersyjny o intensywnym niebieskim zabarwieniu. Do specyficznych wskaźników redoks należą również nieodwracalne wskaźniki stosowane w bromianometrii, takie jak oranż metylowy, czerwień metylowa lub kwas indygosulfonowy. Odbarwienie takich wskaźników spowodowane jest bromowaniem pierścienia aromatycznego, powodującym nieodwracalną zmianę struktury wskaźnika przez brom wydzielający się w reakcji bromianów z bromkami. MANGANOMETRIA Manganian (VII) potasu i jego roztwory mianowane są podstawą manganometrycznych metod miareczkowania. Przebieg reakcji utleniania manganianem (VII) potasu zależy od środowiska reakcji. W środowisku kwaśnym manganian (VII) redukuje się do kationu Mn 2+ MnO4 + 8H + + 5e Mn 2+ + 4H2O W środowisku słabo kwaśnym, obojętnym lub słabo alkalicznym manganian ulega redukcji do tlenku manganu (IV) MnO4 + 4H + + e MnO2 + 2H2O W roztworze silnie alkalicznym jon manganianowy (VII) redukuje się do zielonego jonu manganianowego (VI) MnO4 + 1e MnO4 2 W manganometrii na ogół nie korzysta się ze wskaźników redoks, lecz wykorzystuje się zmianę intensywnego zabarwienia KMnO4 podczas zachodzącej reakcji redukcji Mn 7+ do Mn 2+ w środowisku kwaśnym, czemu towarzyszy odbarwienie roztworu. 2
JODOMETRIA Oznaczenia jodometryczne oparte są na odwracalnej reakcji: +2e I 2 2I 2e Oznaczenia jodometryczne można podzielić na dwie grupy, w zależności od kierunku przebiegu wyżej przedstawionej reakcji. W reakcjach, w których jod ulega redukcji do I stosuje się miareczkowanie bezpośrednie mianowanym roztworem jodu. Natomiast w reakcjach, w których dochodzi do utlenienia jonów jodkowych, w sposób pośredni oznacza się substancje utleniające, m.in. nadtlenek wodoru, związki miedzi (II). Do oznaczanych substancji dodaje się nadmiar jodku potasu i wydzielony, w równoważnej ilości, jod odmiareczkowuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu. Wskaźnikiem w oznaczeniach jodometrycznych jest skrobia, która z jodem tworzy adsorpcyjne połączenie o intensywnym ciemnoniebieskim zabarwieniu. II. Część doświadczalna 1. Jodometryczna ocena zawartości jonów siarczkowych w preparatach do pielęgnacji skóry Zasada oznaczenia Siarczki oznacza się jodometrycznie dodając do alkalicznego roztworu zawierającego siarczki nadmiar mianowanego roztworu jodu, zakwaszonego HCl. Nadmiar jodu odmiareczkowuje się następnie roztworem tiosiarczanu sodu. W środowisku kwaśnym siarczki przechodzą w siarkowodór, który jod utlenia do wolnej siarki. Jodometryczne oznaczanie siarczków opiera się na reakcji między jodem i siarkowodorem w kwaśnym środowisku: H2S + I2 S + 2I +2H + (1) Ponieważ, ze względu na lotność siarkowodoru nie można dodawać jodu do zakwaszonego roztworu siarczków, postępuje się odwrotnie. Badany roztwór siarczków w środowisku alkalicznym wprowadza się do odmierzonej ilości mianowanego roztworu jodu zakwaszonego kwasem solnym. Nadmiar jodu odmiareczkowuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu według reakcji: 2S2O 2 + I2 + S4O6 2 (2) Wydzielająca się w reakcji utleniania siarka adsorbuje niewielką część jodu, co utrudnia miareczkowanie. Dlatego jodometryczne oznaczanie siarczków należy przeprowadzać w stosunkowo rozcieńczonych roztworach. Oznaczaniu siarczków przeszkadzają siarczany (IV) i tiosiarczany, które są także utleniane przez jod. Jodometryczne oznaczanie siarczków można wykorzystać do pośredniego oznaczania wielu jonów metali np. cynku, kadmu, ołowiu (II), które strąca się jako siarczki, odsącza, przemywa i dodaje zakwaszonego roztworu jodu. Oznaczając siarkowodór w mieszaninie gazowej przepuszcza się określoną objętość gazu przez płuczkę ze znaną ilością zakwaszonego roztworu jodu.
Nastawianie miana roztworu Na2S2O Przygotowanie mianowanego roztworu tiosiarczanu sodu do kolby stożkowej wprowadzić 10 ml roztworu H2SO4 o stężeniu 1 mol/l i dodać 2 g KI; następnie dokładnie odmierzyć 10 ml roztworu KMnO4 o stężeniu 0,02 mol/l i odstawić kolbę w ciemne miejsce na około minuty, dodać 25 ml wody destylowanej, a wydzielony jod natychmiast miareczkować roztworem tiosiarczanu sodu do jasnożółtej barwy**, dodać krople roztworu skrobi (pojawi się ciemnoniebieskie zabarwienie) i dalej miareczkować do odbarwienia; miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie, z otrzymanych wyników obliczyć średnią objętość, którą należy wykorzystać w dalszych obliczeniach. ** wskaźnik dodaje się w trakcie miareczkowania, po zredukowaniu części wydzielonego jodu, czemu towarzyszy zmiana barwy z czerwonobrunatnej na żółtą. Wybór momentu dodania skrobi nie wpływa na jakość oznaczenia Obliczenie miana roztworu Na2S2O Podczas nastawiania miana tiosiarczanu sodu zachodzą kolejno reakcje: 2MnO4 + 10I + 16 H + 2Mn 2+ + 5I2 + 8H2O 5I2 + 10S2O 2 10I + 5S4O6 2 z których wynika, że w reakcji 2 moli KMnO4 z jonami jodkowymi otrzymuje się 5 moli I2, i ta ilość jodu jest redukowana przez 10 moli Na2S2O. Liczbę moli manganianu (VII) potasu, która wzięła udział w reakcji oblicza się ze wzoru nkmno 4 VKMnO 4 Cm KMnO 4, a stężenie molowe roztworu tiosiarczanu sodu można obliczyć z proporcji: 2 mole KMnO4 odpowiadają 10 molom Na2S2O V C odpowiadają V C C KMnO4 m KMnO4 V = C 10 Na 2 S 2 O KMnO4 mkmno4 m [ l mol l 1 mol Na 2S2O VNa 2 l mol 2S2O m Na 2S2O ] = mol l 1 Oznaczenie zawartości jonów siarczkowych w preparatach do pielęgnacji skóry Wykonanie oznaczenia do kolby stożkowej o pojemności 100 ml dodać 2 ml roztworu jodu w jodku potasu (płyn Lugola) o stężeniu 0,94 mol/l, dodać 50 ml świeżo przegotowanej i ostudzonej wody oraz 0,8 ml stężonego kwasu solnego, do kolby miarowej o pojemności 50 ml odważyć: ok. 1g siarczkowego płynu do kąpieli lub mydła lub ok. 1,5g mineralnego szamponu zdrojowego z dokładnością do 0,0001g, dodać 2,5 ml roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu 1 mol/l, uzupełnić wodą do kreski i dokładnie wymieszać, 10 ml tak sporządzonego roztworu siarczków przenieść do kolby stożkowej zawierającej kwaśny roztwór jodu w jodku potasu, zakwaszony roztwór jodu miareczkować roztworem tiosiarczanu sodu, w obecności roztworu skrobi jako wskaźnika**, do odbarwienia roztworu; miareczkowanie powtórzyć dwukrotnie, 4
objętość średnią zużytego do miareczkowania tiosiarczanu wykorzystać do obliczenia zawartości siarczków w analizowanym roztworze. Obliczenie zawartości jonów siarczkowych Liczbę moli jodu, który przereagował z jonami siarczkowymi (a moli) można obliczyć z różnicy liczby moli jodu wprowadzonego do roztworu i liczby moli jodu, który przereagował podczas miareczkowania z jonami tiosiarczanowymi: a 2 2 m 2S2O ( Na 0,002 0,94) - V Na C Z poniższego równania wynika, że jod reaguje z siarkowodorem w stosunku równomolowym, zatem zawartość jonów S 2 w próbie oblicza się wykorzystując następującą proporcję: S O 1 mol I2 reaguje z 2 g S 2 a moli I2 reaguje z x g S 2 2 x a 2 1 mol g mol g UWAGA! Obliczona ilość jonów siarczkowych dotyczy 1/5 całkowitej ilości jonów w próbie. Obliczyć całkowitą zawartość siarczków w próbie: y = 5 1 x Obliczenie błędu oznaczenia zawartości jonów siarczkowych Błąd bezwzględny różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną; wyrażony jest w takich samych jednostkach jak wielkość mierzona. E bwz. = y μ Błąd względny różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną podzielona przez wartość rzeczywistą i pomnożona przez 100%; wyrażony jest w %. gdzie: E wz. = y μ μ 100% y wartość otrzymana zawartości jonów siarczkowych w próbie μ wartość rzeczywista. 2.Manganometryczna i jodometryczna ocena nadtlenku wodoru 2.1. Oznaczanie zawartości nadtlenku wodoru metodą bezpośredniego miareczkowania manganometrycznego Zasada oznaczenia Nadtlenek wodoru zachowuje się wobec manganianu (VII) jak reduktor. W kwaśnym środowisku redukuje on Mn 7+ do Mn 2+, przy czym uwalnia się tlen. 5H2O2 + 2KMnO4 + H2SO4 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O (1) Reakcję tą katalizują jony Mn 2+, dlatego pierwsze krople manganianu (VII) odbarwiają się bardzo powoli*, lecz gdy stężenie jonów Mn 2+ zwiększy się, przebieg reakcji jest bardzo szybki. 5
Ze wzrostem rozcieńczenia maleje trwałość nadtlenku wodoru, dlatego miareczkowanie należy przeprowadzać bezpośrednio po odpipetowaniu próbki. W PK miareczkowania jedna kropla nadmiaru titranta zabarwia roztwór na kolor jasnoróżowy. *na początku miareczkowania titrant dodaje się po jednej kropli, przy czym następną kroplę można dodać dopiero po odbarwieniu poprzedniej Przygotowanie mianowanego roztworu manganianu (VII) potasu Przygotowanie roztworu kwasu szczawiowego obliczyć z dokładnością do 0,0001 g masę kwasu szczawiowego (H2C2O4 2H2O) potrzebną do sporządzenia 100 ml roztworu o stężeniu 0,05 mol/l, odważyć na wadze analitycznej obliczoną ilość kwasu szczawiowego i rozpuścić w wodzie destylowanej, w kolbie miarowej o pojemności 100 ml; jeżeli odważka nie będzie dokładna, należy obliczyć ścisłe stężenie otrzymanego roztworu. Przygotowanie roztworu kwasu siarkowego (VI) do zakwaszania roztworów miareczkowanych obliczyć ile ml kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 5 mol/l potrzebne jest do sporządzenia 150 ml roztworu o stężeniu 1 mol/l, odmierzyć obliczoną objętość kwasu pipetą i rozpuścić w takiej ilości wody, aby objętość końcowa roztworu wynosiła 150 ml. Nastawianie miana roztworu KMnO4 przy użyciu kwasu szczawiowego 10 ml roztworu przygotowanego kwasu szczawiowego przenieść ilościowo pipetą do kolby stożkowej, dodać 20 ml kwasu siarkowego o stężeniu 1 mol/l i ogrzewać do około 80 o C (odrywanie się pierwszych pęcherzyków gazu od dna naczynia) nie doprowadzając do wrzenia, sporządzony roztwór miareczkować bardzo powoli* roztworem manganianu (VII) potasu, ciągle mieszając, aż do wystąpienia trwałego jasnoróżowego zabarwienia; miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie, obliczyć średnią objętość zużytą podczas miareczkowania manganianu (VII). Obliczenie miana roztworu KMnO4 Podczas miareczkowania zachodzi następująca reakcja: 5H2C2O4 + 2MnO4 + 6H + 10CO2 + 2Mn 2+ + 8H2O z której wynika, że 5 moli H2C2O4 reaguje z 2 molami KMnO4. Liczbę moli reagującej substancji, oblicza się ze wzoru n=v Cm, a stężenie molowe roztworu KMnO4 można obliczyć z następującej proporcji: 5 moli H2C2O4 reagują z 2 molami KMnO4 C H2 C 2 O V 4 H 2 C 2 O 4 reaguje z C m V KMnO4 KMnO 4 2 V C H2C2O4 mh 2 C 2 O C 4 m KMnO = l mol -1 mol l [ -1 = mol l ] 4 5 V mol l KMnO4 6
Wykonanie oznaczenia Oznaczenie zawartości nadtlenku wodoru w preparacie do dezynfekcji skóry lub wodzie fryzjerskiej Wszystkie przygotowane roztwory do oznaczeń nadtlenku wodoru /A, B i C/ po wykonaniu oznaczeń manganometrycznych zachować do dalszych oznaczeń jodometrycznych A. Preparat do dezynfekcji skóry próbkę płynu do dezynfekcji skóry przenieść ilościowo do kolby miarowej na 100 ml, dopełnić wodą do kreski i dokładnie wymieszać, 10 ml sporządzonego roztworu przenieść ilościowo pipetą do kolby stożkowej i dodać 2 ml kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 1mol/l, miareczkować roztworem manganianu (VII) potasu o stężeniu 0,02 mol/l do trwałego różowego zabarwienia; miareczkowanie wykonać trzykrotnie, obliczyć średnią objętość zużytego podczas miareczkowania manganianu (VII), którą należy wykorzystać do obliczeń zawartości nadtlenku wodoru. B. Woda fryzjerska % i 6% do kolby miarowej o pojemności 100 ml odważyć ok. 0,5 g wody fryzjerskiej z dokładnością do 0,0001g, i uzupełnić wodą do kreski, 5 ml sporządzonego roztworu przenieść ilościowo pipetą do kolby stożkowej, dodać 5 ml wody oraz 2 ml kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 1mol/l, miareczkować roztworem manganianu (VII) potasu o stężeniu 0,002 mol/l do trwałego różowego zabarwienia; miareczkowanie wykonać trzykrotnie, obliczyć średnią objętość zużytego podczas miareczkowania manganianu (VII), którą należy wykorzystać do obliczeń zawartości nadtlenku wodoru. C. Woda fryzjerska 9% i 12% do kolby miarowej o pojemności 100 ml odważyć ok. 0,65 g wody fryzjerskiej z dokładnością do 0,0001g, 15 ml sporządzonego roztworu przenieść ilościowo pipetą do kolby stożkowej, dodać 5 ml wody oraz 2 ml kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 1mol/l, miareczkować roztworem manganianu (VII) potasu o stężeniu 0,02 mol/l do trwałego różowego zabarwienia; miareczkowanie wykonać trzykrotnie, obliczyć średnią objętość zużytego podczas miareczkowania manganianu (VII), którą należy wykorzystać do obliczeń zawartości nadtlenku wodoru. Obliczenie zawartości nadtlenku wodoru Z reakcji (1) wynika, że 2 mole manganianu (VII) potasu reagują z 5 molami nadtlenku wodoru. Liczbę moli KMnO4, która wzięła udział w reakcji oblicza się korzystając ze wzoru określającego stężenie molowe n = V C, a zawartość nadtlenku wodoru w KMnO 4 próbie oblicza się z następującej proporcji: KMnO 4 m KMnO4 2 mole KMnO4 reagują z 5 4,014 g H2O2 V C reaguje z x g H2O2 KMnO4 m KMnO4 7
VKMnO4 x = CmKMnO4 2 5 4,015 l mol l -1 g mol = [g] * Obliczona wartość stanowi 1/20 zawartości nadtlenku wodoru dla próby % i 6%; /20 dla próby 9% i 12% oraz 1/10 dla preparatu do dezynfekcji skóry otrzymanej do analizy. Obliczyć całkowitą zawartość nadtlenku wodoru w próbie: np.: y = x. 20 dla próby % i 6%. Obliczenie błędu oznaczenia zawartości nadtlenku wodoru Błąd bezwzględny różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną; wyrażony jest w takich samych jednostkach jak wielkość mierzona. E bwz. = y μ Błąd względny różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną podzielona przez wartość rzeczywistą i pomnożona przez 100%; wyrażony jest w %. gdzie: E wz. = y μ μ 100% y wartość otrzymana zawartości nadtlenku wodoru w próbie μ wartość rzeczywista 2.2. Oznaczanie zawartości nadtlenku wodoru metodą pośredniego miareczkowania jodometrycznego Zasada oznaczenia Nadtlenek wodoru w kwaśnym środowisku utlenia jony jodkowe do wolnego jodu, który odmiareczkowuje się roztworem tiosiarczanu sodu: H2O2 + 2I + 2H + I2 + 2H2O I2 + 2S2O 2 2I + S4O6 2 Reakcja zachodzi wolno i dlatego, w celu jej przyspieszenia, dodaje się do roztworu odpowiedniego katalizatora np. molibdenianu (VI) amonu. W PK miareczkowania, jedna kropla nadmiaru titranta powoduje zanik ciemnoniebieskiego zabarwienia roztworu, powstałego po dodaniu skrobi, na skutek całkowitego odmiareczkowania jodu. Oznaczenie zawartości nadtlenku wodoru w preparacie do dezynfekcji skóry lub wodzie fryzjerskiej Wykonanie oznaczenia A. Preparat do dezynfekcji skóry obliczyć ile g jodku potasu należy dodać do wody, aby otrzymać 40 ml 2% roztworu i sporządzić ten roztwór rozpuszczając obliczoną ilość jodku w 40 ml wody, 10ml rozcieńczonego płynu do dezynfekcji skóry (z kolby z próbą z oznaczenia manganometrycznego) przenieść ilościowo do kolby stożkowej, dodać 10 ml roztworu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 1 mol/l, 10 ml 2% roztworu KI i kryształek molibdenianu (VI) amonu, 8
kolbę przykryć szkiełkiem zegarkowym i odstawić na 5 minut w ciemne miejsce, odmiareczkować wydzielony jod roztworem Na2S2O o stężeniu 0,1 mol/l w obecności skrobi jako wskaźnika** do zaniku barwy; miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie, obliczyć średnią objętość tiosiarczanu zużytego do miareczkowania i wykorzystać do obliczenia zawartości nadtlenku wodoru w analizowanej próbie. B. Woda fryzjerska % i 6% obliczyć ile g jodku potasu należy dodać do wody, aby otrzymać 40 ml 2% roztworu i sporządzić ten roztwór rozpuszczając obliczoną ilość jodku w 40 ml wody, 5ml rozcieńczonego roztworu wody fryzjerskiej (z kolby z próbą z oznaczenia manganometrycznego) przenieść ilościowo do kolby stożkowej, dodać 5 ml wody, 10 ml roztworu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 1 mol/l, 10 ml 2% roztworu KI i kryształek molibdenianu (VI) amonu, kolbę przykryć szkiełkiem zegarkowym i odstawić na 5 minut w ciemne miejsce, odmiareczkować wydzielony jod roztworem Na2S2O o stężeniu 0,01 mol/l w obecności skrobi jako wskaźnika** do zaniku barwy; miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie, obliczyć średnią objętość tiosiarczanu zużytego do miareczkowania i wykorzystać do obliczenia zawartości nadtlenku wodoru w analizowanej próbie. C. Woda fryzjerska 9% i 12% obliczyć ile g jodku potasu należy dodać do wody, aby otrzymać 40 ml 2% roztworu i sporządzić ten roztwór rozpuszczając obliczoną ilość jodku w 40 ml wody, ml rozcieńczonego roztworu wody fryzjerskiej (z kolby z próbą z oznaczenia manganometrycznego) przenieść ilościowo do kolby stożkowej, dodać 8 ml wody, 10 ml roztworu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 1 mol/l, 10 ml 2% roztworu KI i kryształek molibdenianu (VI) amonu, kolbę przykryć szkiełkiem zegarkowym i odstawić na 5 minut w ciemne miejsce, odmiareczkować wydzielony jod roztworem Na2S2O o stężeniu 0,01 mol/l w obecności skrobi jako wskaźnika** do zaniku barwy; miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie, obliczyć średnią objętość tiosiarczanu zużytego do miareczkowania i wykorzystać do obliczenia zawartości nadtlenku wodoru w analizowanej próbie. Obliczenie zawartości nadtlenku wodoru Z reakcji (1) i (2) wynika, że 1 mol nadtlenku wodoru reaguje z 2 molami jonów jodkowych z powstaniem 1 mola jodu, który reaguje z 2 molami jonów tiosiarczanowych, zatem na 1 mol nadtlenku przypadają 2 mole tiosiarczanu. Wiedząc, że: n 2- = V 2- C S S m 2 O 2 O S2O 2- z poniższej proporcji można obliczyć zawartość nadtlenku wodoru w próbce: 4,014 g H2O2 odpowiadają 2 molom S2O 2 x g H2O2 odpowiada V 2- Cm molom S2O S 2 O S2O 2-2 x = V C S 2- m 2O S2O 2-2 4,014 l mol l mol 1 g g 9
* Obliczona wartość stanowi 1/20 zawartości nadtlenku wodoru dla próby % i 6%; /100 dla próby 9% i 12% oraz 1/10 dla preparatu do dezynfekcji skóry otrzymanej do analizy. Obliczyć całkowitą zawartość nadtlenku wodoru w próbie: np.: y = x. 20 dla próby % i 6%. Obliczenie błędu oznaczenia zawartości nadtlenku wodoru Błąd bezwzględny różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną wyrażony jest w takich samych jednostkach jak wielkość mierzona. E bwz. = y μ Błąd względny różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną; podzielona przez wartość rzeczywistą i pomnożona przez 100%; wyrażony jest w %. gdzie: y wartość otrzymana μ wartość rzeczywista E wz. = y μ μ 100% Porównanie dokładności uzyskanych wyników Dokładność zgodność otrzymanego wyniku z wartością rzeczywistą im mniejszy błąd tym większa dokładność Porównać wielkość błędu powstałego podczas oznaczeń manganometrycznych i jodometrycznych. Wyciągnąć wniosek, która metoda oznaczenia jest bardziej dokładna. 10
III. Obliczenia chemiczne w analizie miareczkowej 1. Jakie jest stężenie molowe i procentowe roztworu KMnO4, jeżeli na zmiareczkowanie odważki 257,4 mg dwuwodnego kwasu szczawiowego zużyto 41,2 cm roztworu manganianu (VII) potasu? [Cm = 0,0198 mol/dm ; C%= 0,1 %] 2. Ile gramów dwuwodnego kwasu szczawiowego (H2C2O4 2H2O) rozpuszczono w wodzie, jeśli uzyskano 100cm roztworu o mianie 0,001852g/cm względem bezwodnego kwasu? [0,259g]. Na zmiareczkowanie 25 cm roztworu kwasu szczawiowego, przygotowanego w kolbie o objętości 250 cm z odważki krystalicznego związku o masie 1,2578g, zużyto 26,4 cm KMnO4. Oblicz stężenie molowe oraz miano roztworu manganianu (VII) potasu. [0,0218 mol/dm,,5 10 - g/cm ] 4. Ile gramów stałego I2 należy odważyć w celu sporządzenia 1dm roztworu o stężeniu 0,05mol/dm wykorzystywanego jako titrant w jodometrii? [12,7g] 5. Ile miligramów H2O2 znajduje się w płynie do dezynfekcji skóry, jeżeli na jej zmiareczkowanie w środowisku kwaśnym zużyto 5,8cm roztworu KMnO4 o stężeniu 0,0208mol/dm? [6,mg] 6. Na zmiareczkowanie 10 ml próbki wody fryzjerskiej zawierającej H2O2 zużyto 47,2 ml roztworu 0,041 mol/l KMnO4. Obliczyć zawartość H2O2 w gramach w próbce oraz w litrze roztworu H2O2. [0,1645g; 16,45g] 7. Na miareczkowanie 0,1952 g kwasu szczawiowego zawartego w pilingu H2C2O4 2 H2O zużyto 1,24 cm mianowanego roztworu KMnO4. Obliczyć stężenie molowe KMnO4. [0,0198 mol/dm ]. 8. Na zmiareczkowanie 5 cm roztworu preparatu do depilacji owłosienia zawierającego H2O2 zużyto 46,27 cm 0,02086 mol/l KMnO4. Obliczyć zawartość H2O2 w g/100 cm w analizowanej próbce. [1,64%] 9. Ile gramów kwasu askorbinowego znajduje się w 100cm toniku, jeżeli na zmiareczkowanie 20cm próbki zużyto 5,5cm roztworu Ce(SO4)2 o stężeniu 0,1052mol/dm? [1,65g] 10. 5 g perhydrolu (H2O2) rozcieńczono do objętości 500 cm, pobrano 25 cm roztworu i miareczkowano w kwasowym środowisku zużywając 2,5 cm roztworu KMnO4 o stężeniu 0,0206 mol/dm. Ile gramów perhydrolu należy użyć, aby przygotować 200 g roztworu H2O2 o stężeniu %. [6,4g] 1
IV. Aspekt kosmetologiczny Znaczenie nadtlenku wodoru [H2O2] w kosmetologii Nadtlenek wodoru jest bezwonną, bezbarwną, syropowatą cieczą (w dużych stężeniach lekko niebieskawą). Jest to związek nietrwały, dobrze rozpuszczalny w wodzie. Przy zetknięciu się z niektórymi substancjami organicznymi (krew, kurz) rozkłada się z wydzieleniem tlenu, który ma właściwości utleniające i dezynfekujące. Nadtlenek wodoru jest wykorzystywany jako składnik różnych preparatów kosmetycznych. Postacie handlowe roztworów nadtlenku wodoru 0-6% - tzw. sucha woda utleniona (hydroperyt), w formie pastylek, jako stały nadtlenek wodoru, z mocznikiem, służący do sporządzania utleniaczy i utrwalaczy 0% - nazywany perhydrolem, wybiela skórę i włosy, 6, 9, 12 i 18% - stosowane w praktyce fryzjerskiej: w farbach do koloryzacji włosów (6-9%), w preparatach rozjaśniających (lotionach i tonikach -6%, szamponach 6%) do farbowania brwi i rzęs (%), do trwałej ondulacji (%), w wodzie fryzjerskiej (, 6, 9%) do produkcji utleniaczy w postaci emulsji, żelów i płynów (6, 9, 12, 18%). % - stosowny również: w płukankach płyny do dezynfekcji jamy ustnej, w kąpielach - reguluje powłokę skórną w egzemie, łuszczycy, zapaleniach skóry i wrzodach troficznych, łagodzi ból kręgosłupa, stawów i mięśni. w płynach do dezynfekcji skóry po zabiegach kosmetycznych, w środkach do depilacji owłosienia, jako środek dezynfekujący dodawany do wody, w której moczy się paznokcie podczas manicure, w emulsjach kosmetycznych, jako skuteczny środek dotleniający komórki naskórka, w środkach do utwardzania paznokci 0,1% - produkty do higieny jamy ustnej, pasty do zębów, produkty do wybielania zębów Nadtlenek wodoru wchodzi również w skład tzw. kremów tlenowych, które zapewniają szybkie nawilżenie i natlenienie skóry aż do poziomu skóry właściwej. Istotą kremów z nadtlenkiem wodoru jest wspomaganie naturalnych procesów regeneracji skóry. Kremy zawierają zwykle nadtlenek wodoru w stężeniu 1-%. Stosowane w codziennej pielęgnacji szybko zwiększają ilość kolagenu i poprawiają wygląd skóry, co potwierdzają badania mikroskopowe. Znaczenie siarki i jej związków (siarczków) w kosmetologii Siarka (S; łac. sulphur) to makroelement wchodzący w skład kości, zębów, włosów, paznokci, mięśni i skóry. Przy niedoborze siarki obserwuje się nadmierne rogowacenie naskórka, łamliwość i wypadanie włosów oraz choroby paznokci. Siarka nazywana jest pierwiastkiem piękności, ponieważ działa regenerująco na naskórek i hamuje starzenie się skóry. Przeciwdziała powstawaniu trądziku, a także innych chorób skóry. W kosmetyce używa się siarki mineralnej (strąconej i koloidalnej) oraz biosiarki. Siarka strącona, bardzo aktywna chemicznie, ma duże zastosowanie w medycynie i kosmetyce, np. wchodzi w skład płynów na trądzik do użytku zewnętrznego. Najdrobniejsza i najważniejsza z punktu widzenia kosmetyki jest siarka koloidalna, powstająca w wyniku zakwaszenia roztworu tiosiarczanu 2
sodowego i stabilizowana koloidami ochronnymi (białkiem, żelatyną, kleikiem skrobiowym). Siarka koloidalna wchodzi w skład szamponów i mydeł leczniczych. Biosiarka występująca w formie łatwo przyswajalnych substancji organicznych, wykazuje działanie przeciwdrobnoustrojowe oraz reguluje aktywność gruczołów łojowych w związku z tym stosowana jest w stanach łojotokowych skóry, łupieżu oraz przy wypadaniu włosów. Siarczki są solami kwasu siarkowodorowego. Są to substancje krystaliczne, często barwne, słabo lub bardzo słabo rozpuszczalne (z wyjątkiem siarczków litowców i wodorosiarczków) w wodzie. Mają właściwości redukujące. Są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie w postaci minerałów. Siarczki wchodzą w skład: naturalnych wód siarczkowych oraz siarczkowo-siarkowodorowych kosmetyków (biosiarczkowych): żeli głęboko oczyszczających do mycia twarzy, masek oczyszczająco-wygładzających do twarzy, szyi i dekoltu, kremów usuwających niedoskonałości skóry. Woda siarczkowa ma szerokie zastosowanie w lecznictwie (balneologii) i kosmetologii: ma działanie przeciwalergiczne, antybakteryjne, dlatego skutecznie walczy ze zmianami trądzikowymi i nadmiernym błyszczeniem się skóry, wykazuje właściwości grzybobójcze oraz hamuje łojotok, zmniejsza wydzielanie sebum, co sprawia, że przyspiesza leczenie schorzeń skóry głowy: łojotoku, łupieżu i pomaga w pielęgnacji włosów tłustych, pomaga opanować stany zapalne i przeciwdziała ich nawrotom, nie powoduje podrażnień, zapewnia właściwe ph skóry, działa jak naturalny peeling, przygotowujący ciało do zabiegów kosmetycznych, powoduje zmiękczenie i delikatnie złuszczenie naskórka (działanie keratolityczne), co sprawia, że skóra staje się miękka w dotyku i sprężysta, wykazuje właściwości pielęgnacyjne i regeneracyjne, dlatego sprawdza się w pielęgnacji skóry suchej i bardzo suchej lub zrogowaciałej.