PROGRAM ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z KLASYCZNEJ ANALIZY ILOŚCIOWEJ DLA II ROKU OML 1. A L K A C Y M E T R I A 1. Oznazanie węglanów - K 2 CO 2. NADM A N G A N I A N O M E T R I A Oznazanie wody utlenionej H 2 O 2. A R G E N T O M E T R I A Oznazanie hlorków metodą Mohra - NaCl. K O M P L E K S O N O M E T R I A 1. Oznazanie ynku - ZnSO 7H 2 O
Zagadnienia teoretyzne analizy ilośiowej Przy wykonywaniu i zalizaniu ćwizeń z analizy ilośiowej, tzw. klasyznej, obowiązuje wszystkih studentów znajomość podstaw teoretyznyh na któryh opierają się te oznazenia! Wiedza ta jest sprawdzana w zasie ćwizeń przez asystentów prowadząyh. Whodzi ona też w zakres kolokwium zalizeniowego, a później także egzaminu. Podstawowe podręzniki: 1. Z.S. Szmal i T. Lipie Chemia analityzna z elementami analizy instrumentalnej - PZWL, Warszawa. 2. R. Kojan Chemia analityzna Podręznik dla studentów PZWL, Warszawa. Przed rozpozęiem ćwizeń należy przyswoić sobie następująy zakres materiału: 1. Podstawy teoretyzne hemii analityznej 2. Tehnika laboratoryjna. Analiza ilośiowa, zagadnienia ogólne. Analiza miarezkowa, zagadnienia ogólne. 2
ANALIZA MIARECZKOWA W każdym dziale student samodzielnie przygotowuje roztwory mianowane. ALKACYMETRIA Każdy student przygotowuje 1 litr około 0,1 mol/l HCl i 0,5 litra około 0,1 mol/l NaOH. M m ( HCl ) = 6,7g/mol M m ( NaOH ) = 0,00 g/mol Sposób przygotowania 1 litra około 0,1 mol/l HCl Do butli o pojemnośi 1 litra odmierzamy ylindrem miarowym ok. 5 ml 10% HCl o gęstośi d = 1,05 i rozieńzamy wodą destylowaną do objętośi ok. 1 litra. Po wymieszaniu roztworu mianujemy go, stosują jako substanję wzorową KHCO ( M m =100 ), wysuszoną w temperaturze 60 o C przez zas 1 godziny i wystudzeniu do temperatury pokojowej min. 5 min. Mianowanie ok. 0,1 mol/l HCl Mianowanie wykonujemy metodą bezpośrednih odważek. Wielkość odważki ustalamy tak, aby na jedną próbkę substanji wzorowej zużyć od 20 do 0 ml roztworu, który mianujemy( tutaj odważka KHCO z przedziału 200 00 mg). Na wadze tehniznej ważymy wstępnie nazynko wagowe z KHCO. Następnie, na wadze analityznej, ważymy ponownie nazynko wraz z substanją z dokładnośią do 0,1mg. Do kolbki stożkowej na 200 ml odsypujemy KHCO o masie z przedziału 200 00 mg i nazynko wagowe z pozostałośią substanji ważymy ponownie. Z różniy mas otrzymujemy ilość KHCO przesypaną do kolbki stożkowej. W analogizny sposób dokonujemy jeszze dwóh następnyh odważek.
PRZYKŁAD: Nieh: m 0 = 21,9782 g - masa pozątkowa nazynka z wysuszoną substanją m 1 = 21,7219 g - masa nazynka po pierwszym odsypaniu substanji m 2 = 21,5001 g - masa nazynka po drugim odsypaniu substanji m = 21,2016 g - masa nazynka po trzeim odsypaniu substanji stąd: a 1 = m 0 m 1 = 21,9782 g - 21,7219 g = 0,256 g masa pierwszej odważki a 2 = m 1 m 2 = 21,7219 g - 21,5001 g = 0,2218 g masa drugiej odważki a = m 2 m = 21,5001 g - 21,2016 g = 0,2985 g masa trzeiej odważki Odważoną substanję rozpuszzamy w 20-0 ml wody destylowanej, dodajemy 2 krople oranżu metylowego i miarezkujemy ok. 0,1 mol/l HCl do zmiany zabarwienia z żółtego na ebulkowy. Miarezkujemy w ten sposób trzy próbki, za każdym razem uzupełniają poziom roztworu HCl w biureie do kreski 0. Stężenie HCl oblizamy zgodnie z poniższą reakją KHCO +HCl KCl + H 2 O + CO 2 Masa odważki KHCO. HCl a 1000 M V KHCO HCl ( mol / l) Masa molowa substanji wzorowej KHCO. V HCl objętość w ml zużytego roztworu HCl Z trzeh zgodnyh (w graniah 1%) wartośi stężeń wylizamy wartość średnią (mol/l).
PRZYKŁAD: Nieh na miarezkowanie podanyh wyżej odważek zużyto kolejno następująe objętośi roztworu HCl: V 1 = 2,0 ml stąd 1 = 0,1055 mol/l V 2 = 21,10 ml stąd 2 = 0,1051mol/l V = 28,25 ml stąd = 0,1057 mol/l Widać, że różnia między oblizoną największą wartośią stężenia = 0,1057 mol/l a najmniejszą wartośią 2 = 0,1051mol/l ( - 2 = 0, 0006 mol/l ) nie przekraza wartośi 1 % wartośi oblizonyh stężeń. Wyniki traktujemy w graniah dopuszzalnego błędu jako zgodne i oblizamy wartość średnią stężenia HCl jako średnią arytmetyzną: HCl 1 2 0,1055 0,1051 0,1057 mol / l 0,105 mol / l Uwaga: 1. Wyniki stężenia podajemy z zterema yframi znaząymi, tak, jak wyżej. Np. w przypadku oblizenia wartośi 0,120025 mol/l podajemy wynik 0,1200 mol/l. ( nie 0,12 mol/l ) Te zera mają sens yfr znaząyh. Wyniki oznazanyh mas substanji podajemy również z zterema yframi znaząymi. 2. W przypadku, gdyby któryś z wyników znaząo odbiegał od pozostałyh, należy go odrzuić a wartość średnią lizyć z dwóh pozostałyh, ale zgodnyh w graniah dopuszzalnego błędu między próbkami 1 %.. Gdyby wszystkie wyniki były znaząo rozbieżne, analizę należy powtórzyć, aż do uzyskania zgodnośi w graniah dopuszzalnego błędu.. We wzorah na stężenie roztworu lub masę oznazanej substanji należy zwraać szzególną uwagę na prawidłowe wstawienie masy molowej nie mylić masy molowej substanji wzorowej z masą molową substanji oznazanej. Dla jasnośi w podanyh wzorah masy te wskazano strzałkami z komentarzem. 5
Oznazanie K 2 CO ( M m = 18,2 g/mol ) Zadanie otrzymane do analizy uzupełnić wodą destylowaną do kreski i kilkakrotnie wymieszać. Do trzeh kolb o pojemnośi 250 ml odpipetować po 20 ml analizowanego roztworu i dodać po krople oranżu metylowego. Miarezkować mianowanym 0,1 mol/l roztworem HCl do barwy ebulkowej. Zawartość K 2 CO w gramah oblizamy zgodnie z następująą reakją K 2 CO +2HCl 2KCl + H 2 O + CO 2 Masa molowa substanji oznazanej K 2 CO. m K M K 2CO V HCl 2CO 21000 HCl w k / p M m ( K 2 CO ) = 18,2 g/mol V HCl średnia objętość z trzeh miarezkowań zużytego HCl w k/p = 5 - współmierność kolby do pipety 6
REDOKSYMETRIA Każdy student przygotowuje 1 litr ok. 0,02 mol/l KMnO oraz 1litr ok. 0,1 mol/l Na 2 S 2 O na 2 tygodnie przed mianowaniem roztworów. NADMANGANIANOMETRIA Sposób przygotowania ok. 0,02 mol/l KMnO ( M m = 158,0 g/mol). Na wadze tehniznej odważamy na szkiełku zegarkowym ok.,5 g KMnO, przesypujemy do iemnej butelki, rozpuszzamy w ok. 200 ml wody, a następnie uzupełniamy wodą do objętośi ok. 1 litra i mieszamy. Po upływie dwóh tygodni roztwór mianujemy. Mianowanie ok. 0,02 mol/l KMnO Jako substanję wzorową stosujemy Na 2 C 2 O (M m =1), suszony 1 godzinę w temperaturze 110 o C i wystudzony do temperatury pokojowej 5 minut. Mianowanie przeprowadzamy metodą bezpośrednih odważek. W tym elu, z nazynka wagowego, do kolby stożkowej na 00 ml, odważamy z dokładnośią do 0,1 mg trzy odważki o masah zawartyh między 150 i 200 mg (porównaj mianowanie 0,1 mol/l HCl). Próbkę roztworu zawierająą szzawian sodu rozieńzamy wodą do ok. 70 ml, zakwaszamy 0 ml H 2 SO (1+), podgrzewamy do temperatury ok.70 o C i miarezkujemy roztworem ok. 0,02 mol/l KMnO do uzyskania trwałego (1 min) lekko różowego zabarwienia. Stężenie roztworu KMnO oblizamy zgodnie z reakją 2- C 2 O 2CO 2 + 2e MnO - + 8 H + + 5e Mn 2+ + H 2 O 2MnO - + 5C 2 O 2- + 16 H + 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O Masa odważki Na 2 C 2 O. KMnO 5 M 2a 1000 Na 2 C 2 O V KMnO M m ( Na 2 C 2 O )=1 g/mol Masa molowa substanji wzorowej Na 2 C 2 O. 7
Oznazenie H 2 O 2 (M m =,02 g/mol ) Do 20 ml roztworu dodać 10 ml H 2 SO (1+) i niezwłoznie miarezkować 0,02 mol/l roztworem KMnO. Zawartość H 2 O 2 oblizamy zgodnie z reakją H 2 O 2 2H + + O 2 + 2e MnO - + 8H + + 5e Mn 2+ + 8H 2 O 2MnO - + 5H 2 O 2 + 16 H + 2Mn 2+ + 5O 2 + 8H 2 O według następująego wzoru: Masa molowa substanji oznazanej H 2 O 2. m H KMnO V KMnO M 2O2 21000 5 H O wk / p 2 2 M m (H 2 O 2 )=,02 g/mol V KMnO średnia objętość w ml zużytego roztworu KMnO w k/p = 5 - współmierność kolby do pipety 8
ARGENTOMETRIA Każdy student przygotowuje 0,5 litra około 0,1 mol/l AgNO. M m AgNO = 169,88 g Sposób przygotowania 0,5 litra ok.0,1 mol/l AgNO Na wadze tehniznej w nazynku wagowym odważamy ok. 8,5 g AgNO, przesypujemy do iemnej butli i rozpuszzamy w ok. 0,5 l wody. Po rozpuszzeniu i wymieszaniu roztworu mianujemy go stosują jako substanję wzorową NaCl suszony 1 godz. w 110 o C i wystudzony do temperatury pokojowej 5 min. Mianujemy, metodą bezpośrednih odważek - próbki odważone z dokładnośią do 0,1 mg, o masie od 110 do 170 mg Tok postępowania jak przy oznazaniu NaCl. Stężenie roztworu AgNO oblizamy zgodnie z reakją AgNO + NaCl AgCl + NaNO Masa odważki NaCl. AgNO M a 1000 V NaCl AgNO M m ( NaCl ) =58,5 g/mol Masa molowa substanji wzorowej NaCl. Oznazanie NaCl ( M m =58,5 g/mol). Do 20 ml oznazanego roztworu NaCl dodać jako wskaźnika 5% roztwór K 2 CrO : 5-10 kropli. Miarezkować roztworem 0,1 mol/l AgNO do barwy lekko pomarańzowej. Zawartość oznazanego składnika Zgodnie z powyższą reakją oblizamy Masa molowa substanji oznazanej NaCl. m NaCl M V AgNO NaCl AgNO k / p 1000 w 9
KOMPLEKSONOMETRIA Każdy student przygotowuje 500 ml 0,0 mol/l roztworu wersenianu dwusodowego (EDTA), który mianuje przy pomoy CaCO. M m (CaCO )= 100,09 g/mol M m ( EDTA ) = 72,25 g/mol Mianowanie wersenianu (EDTA) Mianowanie wykonujemy metodą pośrednią, korzystają z pięiokrotnie większej odważki rozpuszzonej w kolbie miarowej na 100 ml. Na wadze tehniznej w nazynku wagowym odważamy ok. 0,5 g CaCO i suszymy w temp. 110 o C ok. 1 godziny. Następnie, po ostudzeniu, wykonujemy ważenie nazynka na wadze analityznej z dokładnośią do 0,1 mg. CaCO przesypujemy przez suhy lejek z krótką nóżką do kolbki miarowej na 100 ml, a nazynko wagowe, z ewentualną niewielką pozostałośią CaCO, ważymy ponownie. Z różniy mas otrzymujemy ilość CaCO przesypaną do kolbki miarowej. Lejek spłukujemy dokładnie niewielką ilośią wody destylowanej, kierują ostrożnie strumień wody z tryskawki na górną zęść lejka. CaCO rozpuszzamy przez dodanie do kolbki 15 ml 2 mol/l HCl. Całość uzupełniamy wodą destylowaną do kreski. Po dokładnym wymieszaniu roztworu, pobieramy pipetą (20 ml) trzy próbki do trzeh kolbek stożkowyh na 00 ml. Do każdej kolbki stożkowej dodajemy po ok. 150 ml wody destylowanej, 15 ml 2 mol/l NaOH i 0,2 g kalesu. Miarezkujemy wersenianem do zmiany barwy różowo - fioletowej na niebieską. Miano EDTA oblizamy zgodnie z reakją EDTA Ca 2+ + H 2 Y 2- CaY 2- +2H + Masa odważki CaCO. EDTA M CaCO a1000 V w EDTA k / p ( mol / l) M m (CaCO ) = 100, 09 g/mol V objętość w ml zużytego roztworu W k/p = 5 - współmierność kolby do pipety 10
Oznazanie CuSO 5H 2 O (M m = 29,71 g/mol) Do 20 ml roztworu dodawać kroplami stężony amoniak do hwili, gdy nastąpi przejśie jonów Cu 2+ w niebieski kompleks miedziowy i pojawi się trwały zapah amoniaku, lez unikają jego nadmiaru, który utrudnia uhwyenie punktu równoważnikowego miarezkowania. Następnie dodać 0,2 g mureksydu i miarezkować 0,0 mol/l roztworem wersenianu do zmiany zabarwienia na fioletowo. Zawartość oznazanego składnika oblizamy zgodnie z reakją Zawartość oznazanego składnika oblizamy wg wzoru: V Cu 2+ + H 2 Y 2- CuY 2- +2H + M EDTA EDTA m m w CuSO H O k / p 5 2 1000 Masa molowa substanji oznazanej CuSO 5H 2 O M m (CuSO 5H 2 O ) = 29,71g/mol V objętość w ml zużytego roztworu EDTA W k/p = 5 - współmierność kolby do pipety