ALKACYMETRIA ĆWICZENIE Acydymetryczne oznaczanie wodorowęglanu sodu Zasada oznaczenia Acydymetryczne oznaczanie wodorowęglanu sodu za pomocą kwasu solnego jest przykładem miareczkowania słabej zasady mocnym kwasem: NaHCO 3 + HCl NaCl + H 2 O + CO 2 Wskaźnikiem w oznaczeniu może być oranż metylowy lub fenoloftaleina. W przypadku stosowania oranżu metylowego roztwór wodorowęglanu sodu należy miareczkować mianowanym roztworem kwasu solnego do pierwszej zmiany barwy z żółtej na cebulkową. Jeżeli zastosuje się fenoloftaleinę jako wskaźnik, miareczkowanie mianowanym roztworem kwasu solnego należy prowadzić do zupełnego odbarwienia roztworu. Odczynniki i roztwory badany roztwór wodorowęglanu sodu, roztwór kwasu solnego ok. 1 mol/dm 3, boraks Na 2 B 4 O 7 10H 2 O, cz.d.a. Sprzęt i aparatura biureta 25 cm 3, kolba miarowa 100 cm 3, pipeta jednomiarowa 25 cm 3, cylinder miarowy 25 cm 3, kolba stożkowa 250 cm 3, naczyńko wagowe Nastawianie miana titranta roztworu kwasu solnego na odważkę boraksu, Na 2 B 4 O 7 10H 2 O. Podczas miareczkowania roztworu boraksu kwasem solnym zachodzi reakcja: Na 2 B 4 O 7 + 2HCl + 5H 2 O 4H 3 BO 3 + 2NaCl W celu nastawienia miana roztworu kwasu solnego na boraks odważyć na wadze analitycznej (w naczyńku wagowym) 0,24-0,25 g boraksu. Następnie odważkę boraksu przenieść ilościowo do kolby stożkowej o pojemności 250 cm 3 i dodać 70 cm 3 wody destylowanej, po czym, w obecności 1-2 kropel oranżu metylowego miareczkować uprzednio sporządzonym roztworem kwasu solnego do momentu wystąpienia pierwszej zmiany z barwy żółtej na cebulkową. Obliczyć stężenie molowe [mol/dm 3 ] kwasu solnego wg wzoru:
c m M f v gdzie: m odważka boraksu [g], M masa molowa boraksu [g/mol], f współczynnik równoważności boraksu, v objętość roztworu kwasu solnego zużytego do miareczkowania roztworu boraksu [dm 3 ]. Wykonanie oznaczenia Próbkę roztworu wodorowęglanu sodu przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 cm 3 i uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Następnie 25 cm 3 tego roztworu przenieść pipetą jednomiarową do kolby stożkowej, rozcieńczyć wodą destylowaną do objętości około 50 cm 3, po czym dodać 1-2 krople oranżu metylowego i miareczkować mianowanym roztworem HCl do chwili zmiany zabarwienia z żółtego na cebulkowe. Obliczyć zawartość wodorowęglanu sodu w próbce według wzoru: x = cvmw gdzie: c stężenie molowe roztworu kwasu solnego [mol/dm 3 ], v objętość roztworu kwasu solnego zużytego do miareczkowania roztworu wodorowęglanu sodu [dm 3 ], M masa molowa wodorowęglanu sodu [g/mol], W współmierność kolby i pipety. Instrukcja została opracowana na podstawie skryptu: D. Rajzer, L. Konieczna, A. Plenis, E. Dziurkowska, Chemiczne metody analizy ilościowej środków leczniczych, Akademia Medyczna w Gdańsku, Gdańsk 2008.
ALKACYMETRIA ĆWICZENIE Alkalimetryczne oznaczanie naproksenu Zasada oznaczenia Alkalimetryczne oznaczanie naproksenu, pochodna kwasu octowego (kwas(2s)-2-(6- metoksynaftalen-2-ylo)propanowy, jest przykładem miareczkowania słabego kwasu mocną zasadą. CH(CH 3 )COOH CH(CH 3 )COONa CH 3 CO + NaOH CH 3 CO + H 2 O Roztwór tej soli ma odczyn zasadowy. Punkt końcowy miareczkowania określa się, stosując wskaźnik fenoloftaleinę, w momencie zmiany zabarwienia roztworu na kolor różowy. Odczynniki i roztwory badany roztwór naproksenu roztwór: woda +metanol (1:3, v/v), 0,5% roztwór alkoholowy fenoloftaleiny, roztwór NaOH ok. 0,1 mol/dm, 3 mianowany roztwór HCl Sprzęt i aparatura biureta 25 cm 3, kolba miarowa 100 cm 3, pipeta jednomiarowa 25 cm 3, kolba stożkowa 250 cm 3 Nastawianie miana titranta roztworu wodorotlenku sodu na mianowany roztwór kwasu solnego. Pobrać 25 cm 3 mianowanego roztworu kwasu solnego (za pomocą pipety jednomiarowej) i przenieść do kolby stożkowej o pojemności 250 cm 3. Roztwór w kolbie rozcieńczyć wodą destylowaną do objętości 75 cm 3, wprowadzić 1-2 krople fenoloftaleiny i energicznie mieszając miareczkować roztworem wodorotlenku sodowego, aż do momentu pojawienia się różowego zabarwienia. Obliczyć stężenie molowe wodorotlenku sodu ze wzoru:
c 1 c 2 v v 1 2 gdzie: c 2 - stężenie molowe kwasu solnego [mol/dm 3 ], v 2 - objętość mianowanego roztworu kwasu solnego pobranego do nastawiania miana wodorotlenku sodu, v 1 objętość roztworu wodorotlenku sodu zużytego do zmiareczkowania kwasu solnego [dm 3 ]. Wykonanie oznaczenia Próbkę roztworu naproksenu przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 cm 3 i uzupełnić roztworem woda + metanol (1:3, v/v) do kreski. Pobrać pipetą jednomiarową 25 cm 3 tak przygotowanego roztworu do kolby stożkowej o poj. 250 cm 3 i po dodaniu 5 kropli fenoloftaleiny miareczkować mianowanym roztworem wodorotlenku sodu do uzyskania lekko różowego zabarwienia, utrzymującego się 20-30 sekund. Obliczyć zawartość [g] naproksenu w próbce wg wzoru: x = c v M W gdzie: c stężenie molowe wodorotlenku sodu [mol/dm 3 ], v objętość wodorotlenku sodu zużyta do miareczkowania naproksenu [dm 3 ], M masa molowa naproksenu [g/mol], W współmierność kolby i pipety.
REDOKSYMETRIA ĆWICZENIE Manganometryczne oznaczanie wody utlenionej Zasada oznaczenia Manganometryczne oznaczanie nadtlenku wodoru w 3% roztworze wody utlenionej opiera się na równaniu reakcji: 2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4 K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O + 5O 2 Początkowo reakcja zachodzi powoli, przyśpieszyć ją można dodając nieco soli manganu (II). Woda utleniona ma właściwości utleniające, wydziela jod z jodowodoru, czyli ze związkami redukującymi reaguje jako utleniacz, z utleniającymi zaś jako reduktor i wtedy zawsze wywiązuje się tlen cząsteczkowy. Odczynniki i roztwory badany roztwór nadtlenku wodoru (3%) rozcieńczony kwas siarkowy (VI) roztwór KMnO4 (c1/5kmno 4 ok. 0,1 mol/l), kwas szczawiowy (dwuwodny) Sprzęt i aparatura kolba miarowa 100 cm 3, biureta 25 cm 3, pipeta jednomiarowa 25 cm 3, pipeta wielomiarowa 20 cm 3, kolba stożkowa 250 cm 3, naczyńko wagowe Nastawianie miana titranta roztworu KMnO 4 na odważkę kwasu szczawiowego H 2 C 2 O 4 2H 2 O. Jony manganianowe (VII) utleniają jony szczawianowe do CO 2 zgodnie z reakcją: 2MnO 4 - + 5C 2 O 4 2- + 16H + 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O Reakcja manganianu (VII) potasu z kwasem szczawiowym przebiega wolno, zwłaszcza w początkowym stadium, lecz powstające jony Mn 2+ przyśpieszają ją (reakcja autokatalityczna). W naczynku wagowym odważyć na wadze analitycznej 0,1500-0,2000 g kwasu szczawiowego, przenieść ilościowo do kolby stożkowej o pojemności 250 cm 3 i rozpuścić w 100 cm 3 wody destylowanej. Roztwór w kolbie zakwasić 15 cm 3 kwasu siarkowego (VI) i miareczkować roztworem manganianu (VII) potasu do momentu uzyskania (utrzymującego się 30 sekund) bladoróżowego zabarwienia. Stężenie c 1/5KMnO4 należy obliczyć ze wzoru: c1/ 5KMnO4 m M f v
gdzie: m masa odważki kwasu szczawiowego [g], M masa molowa kwasu szczawiowego [g/mol], v objętość roztworu KMnO 4 zużytego do miareczkowania kwasu szczawiowego [dm 3 ], f współczynnik równoważności kwasu szczawiowego w reakcji utleniania C 2 O 4 2- do CO 2. Wykonanie oznaczenia Otrzymaną próbkę zawierającą nadtlenek wodoru przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 cm 3, uzupełnić wodą destylowaną do kreski i wymieszać. Pobrać 25 cm 3 roztworu za pomocą pipety jednomiarowej, umieścić w kolbie stożkowej o pojemności 250 cm 3, dodać 6,5 cm 3 kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 1 mol/dm 3 miareczkować mianowanym roztworem manganianu (VII) potasu do uzyskania trwałego różowego zabarwienia. Następnie obliczyć zawartość nadtlenku wodoru w próbce [g]: x = c 1/5KMnO4 vmfw gdzie: c 1/5KMnO - stężenie ułamka mola roztworu KMnO 4 [mol/dm 3 ], v objętość roztworu 4 KMnO 4 [dm 3 ] zużyta do miareczkowania, M masa molowa nadtlenku wodoru, f współczynnik równoważności nadtlenku wodoru, W współczynnik kolby i pipety. Instrukcja została opracowana na podstawie skryptu: Z. Dudzik Podręcznik do ćwiczeń z chemii farmaceutycznej, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1966.
Zasada oznaczenia KOMPLEKSOMETRIA ĆWICZENIE Kompleksometryczne oznaczanie wapnia i magnezu obok siebie W celu kompleksometrycznego oznaczenia obecnych obok siebie (w tym samym roztworze) jonów Ca 2+ i Mg 2+ przeprowadza się dwa miareczkowania mianowanym roztworem EDTA (sól sodowa kwasu wersenowego). Jony Ca 2+ miareczkuje się w środowisku mocno zasadowym o ph 12-13, np. wobec mureksydu jako wskaźnika. Magnez przy tak wysokim ph strąca się w postaci Mg(OH) 2 i nie przeszkadza w oznaczeniu. Jony Mg 2+ oznacza się łącznie z jonami Ca 2+, lecz wobec czerni eriochromowej T w roztworze o ph 10-10,5 (gdy występuje największa różnica między barwą powstających kompleksów oraz barwą wolnego wskaźnika). Zastosowanie czerni eriochromowej T do oznaczania jonów Ca 2+ w nieobecności Mg 2+ jest utrudnione z powodu małej intensywności barwy wapniowego kompleksu tego wskaźnika. Dlatego prowadzi się je po dodaniu do badanego roztworu lecz oczywiście w znanej ilości soli magnezu, której kompleks jest bardziej intensywnie zabarwiony. MgInd - +H 2 Y 2- HInd 2- +MgY 2- +H + (czerwony) (niebieski) Zgodnie z powyższym równaniem, podczas miareczkowania roztworu jonów Ca 2+ i Mg 2+ roztworem EDTA ich kompleksy ze wskaźnikiem zostają zastąpione bardziej trwałymi kompleksami z EDTA (np. w postaci MgY 2- ), a roztwór przyjmuje zabarwienie wolnej soli sodowej wskaźnika (HInd 2- ). Oznaczanie sumarycznej zawartości jonów Ca 2+ i Mg 2+ oraz zawartości jonów Ca 2+ w osobnej porcji roztworu umożliwia obliczenie zawartości Mg 2+. Odczynniki i roztwory badany roztwór jonów Ca 2+ i Mg 2+, bufor amoniakalny o ph 10, ok. 0,01 mol/dm 3 EDTA, 1 mol/dm 3 roztwór NaOH, mureksyd (wskaźnik), czerń eriochromowa T (wskaźnik) Sprzęt i aparatura kolba miarowa 100 cm 3, biureta 25 cm 3, pipeta jednomiarowa 20 ml, pipeta wielomiarowa 10 cm 3, cylinder miarowy 100 cm 3, kolba stożkowa 250 cm 3
Wykonanie oznaczenia Oznaczenie zawartości wapnia Badany roztwór Ca 2+ i Mg 2+ rozcieńczyć w kolbie miarowej wodą destylowaną do objętości 100 cm 3. Dwie próbki tego roztworu o objętości 20 cm 3 odpipetować do kolby stożkowej o pojemności 250 cm 3 i rozcieńczyć wodą destylowaną do objętości około 100 cm 3, po czym dodać 10 cm 3 roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 1 mol/ dm 3. Następnie, po dodaniu 6 kropli roztworu mureksydu, przeprowadzić miareczkowanie mianowanym roztworem EDTA do zmiany zabarwienia z różowego na fiołkowe. Zawartość [g] Ca 2+ obliczyć ze wzoru: x c v1 M W gdzie: c stężenie molowe roztworu EDTA [mol/ dm 3 ], v 1 - objętość roztworu EDTA zużytego do miareczkowania jonów Ca 2+ [dm 3 ], M masa molowa wapnia [g/mol], W współmierność kolby i pipety. Oznaczanie zawartości magnezu Odpipetować do kolby stożkowej o pojemności 250 cm 3, kolejne dwie po 20 cm 3 próbki badanego (przygotowanego w kolbce na 100 cm 3 z próbki wyjściowej) roztworu i rozcieńczyć w kolbie miarowej wodą destylowaną do objętości 100 cm 3. Dodać 5 cm 3 buforu amoniakalnego o ph 10, 6 kropli roztworu czerni eriochromowej T do uzyskania różowego zabarwienia i miareczkować roztworem EDTA do zmiany barwy roztworu z fiołkowej na niebieską. Zawartość jonów magnezu w próbce odpowiada różnicy objętości mianowanego roztworu EDTA zużytego do miareczkowania drugiej (v 2 ) i pierwszej (v 1 ) próbki badanego (rozcieńczonego) roztworu. Obliczyć zawartość [g] Mg 2+ w próbce ze wzoru: x = c(v 2 - v1)mw gdzie: c stężenie molowe roztworu EDTA [mol/dm 3 ], v 2 objętość roztworu EDTA zużytego do miareczkowania sumy wapnia i magnezu [dm 3 ], v 1 objętość roztworu EDTA zużytego do miareczkowania jonów wapnia [dm 3 ], M masa molowa magnezu [g/mol], W współmierność kolby i pipety. Instrukcja została opracowana na podstawie skryptu: W. Wardas Chemia Analityczna. Ćwiczenia laboratoryjne. Wybrane metody wagowe, miareczkowe oraz elektroanalityczne, Śląska Akademia Medyczna, Katowice 2001..
ANALIZA WAGOWA Wagowe oznaczanie magnezu Zasada oznaczenia Magnez wytrąca się przy użyciu 8-hydroksychinoliny, zwanej również toksyną. Podczas oznaczenia zachodzi następująca reakcja: Reakcja przebiega ilościowo przy ph wyższym od 9. Roztwór 8-hydroksychinoliny wprowadza się do amoniakalnego roztworu soli magnezowej (roztwór nie może zawierać żadnych metali poza potasowcami i niewielkimi ilościami wapnia, ponieważ niemal wszystkie metale tworzą z 8-hydroksychinoliną osady w środowisku amoniakalnym). Powstaje żółtozielony osad 8-hydroksychinolanu magnezowego, który następnie odsącza się przez szklany lejek z porowatym dnem i suszy w temperaturze 105 C. Suszony do stałej masy osad jest opisany wzorem: Mg(C 9 H 6 NO) 2 2H 2 O. Odczynniki i roztwory badany roztwór jonów Mg 2+ 8-hydroksychinolina roztwór 5%, kwas octowy roztwór 2 mol/dm 3, amoniak roztwór 10% Sprzęt i aparatura kolba miarowa 100 cm 3, zlewka 250 cm 3, pipeta jednomiarowa 25 cm 3, pipeta 10 cm 3, lejek P-4, szkiełko zegarkowe, łaźnia wodna, suszarka laboratoryjna, pompka wodna Wykonanie oznaczenia Otrzymaną próbkę roztworu jonów Mg 2+ przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 cm 3 i uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Do zlewki odpipetować 25 cm 3 próbki, rozcieńczyć wodą destylowaną do objętości około 100 cm 3 i ogrzać do temperatury 80 C, dodać 10 cm 3 5% roztworu 8-hydroksychinoliny w 2 molowym kwasie octowym i kroplami ok. 5 cm 3 10% amoniaku i 2 cm 3 nadmiaru. Mieszaninę pozostawić do opadnięcia osadu przez ok. 30 minut na łaźni wodnej. Ciecz nad osadem powinna być zabarwiona na żółto.
Osad odsączyć na porowatym tyglu, przemyć ciepłą wodą z dodatkiem amoniaku, aż przesącz będzie bezbarwny i suszyć (ok. 1h) w temperaturze 105 C do stałej masy. Zawartość jonów magnezu w próbce [g] obliczyć ze wzoru: x = mfw gdzie: m masa osadu Mg(C 9 H 6 NO) 2 2H 2 O, F mnożnik analityczny do przeliczania Mg(C 9 H 6 NO) 2 2H 2 O na masę magnezu (F=0,06976), W współmierność kolby i pipety. Instrukcja została opracowana na podstawie podręczników: 1. Z. S. Szmal, T. Lipiec: Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1997. 2. Z. Dudzik Podręcznik do ćwiczeń z chemii farmaceutycznej, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1966.
PRECYPITOMETRIA ĆWICZENIE Precypitometryczne oznaczanie jonów cynku Zasada oznaczenia Oznaczenie ma charakter miareczkowania strąceniowego. Wykorzystuje się powstawanie trudno rozpuszczalnego osadu w reakcji jonów cynku z heksacyjanożelazianem (II) potasu 2K 4 [Fe(CN) 6 ] + 3Zn 2+ Zn 3 K 2 [Fe(CN) 6 ] 2 + 6K + Miareczkowanie próbki zawierającej jony Zn 2+ przeprowadza się wobec wskaźnika difenyloaminy w obecności małej ilości heksacyjanożelazianu(iii) potasu K 3 [Fe(CN) 6 ], który w odróżnieniu od heksacyjanożelazianu (II) potasu, nie tworzy z jonami Zn 2+ trudno rozpuszczalnego związku. Podczas miareczkowania próbki przed punktem równoważnikowym dodawany heksacyjanożelazian (II) potasu wiąże jony Zn 2+. Stężenie jonów [Fe(CN) 6 ] -4 w roztworze jest bardzo małe, a potencjał układu wystarczająco wysoki i difenyloamina jest w barwnej postaci utlenionej. Po przekroczeniu punktu równoważnikowego nadmiar dodanego roztworu heksacyjanożelazianu (II) potasu powoduje obniżenie potencjału i odbarwienie wskaźnika. Odczynniki i roztwory badany roztwór jonów cynku, wzorcowy roztwór cynku, roztwór kwasu siarkowego(vi) /1+2/, heksacyjanożelazian (III) potasu 1%, 1% roztwór difenyloaminy w stężonym kwasie siarkowym, siarczan (VI) amonu cz.d.a., amoniak stężony 25%, 0,05 mol/dm 3 roztwór heksacyjanożelazianu (II) potasu Sprzęt i aparatura biureta 25 cm 3, biureta 10 cm 3, kolba miarowa 100 cm 3, pipeta jednomiarowa 25 cm 3, kolba stożkowa 250 cm 3, cylinder miarowy 25 cm 3 Nastawianie miana titranta - roztworu K4[Fe(CN)6] na wzorcowy roztwór cynku. Pobrać 25 cm 3 roztworu wzorcowego cynku i przenieść do kolby stożkowej o poj. 250 cm 3, następnie rozcieńczyć wodą do 100 cm 3. Dodać 10 cm 3 roztworu kwasu siarkowego (VI) /1+2/, 5 g siarczanu (VI) amonu, 3 krople difenyloaminy i 14 kropel 1% roztworu K3[Fe(CN)6]. Przygotowany roztwór miareczkować powoli 0,05 mol/dm 3 roztworem K4[Fe(CN)6] (energicznie mieszając) do momentu zmiany zabarwienia zawiesiny z fioletowoniebieskiego na bladozielone, po czym dodać jeszcze 1-2 cm 3 nadmiaru odczynnika.
Z drugiej biurety wprowadzić roztwór cynku aż do powrotu fioletowoniebieskiego zabarwienia i ponownie miareczkować roztworem heksacyjanożelazianu (II) potasu do momentu, gdy w cieczy z zawiesiną nastąpi zniknięcie fioletowo niebieskiego zabarwienia od jednej kropli. Miano roztworu K 4 [Fe(CN) 6 ], wyrażone w [g Zn/ cm 3 ] obliczyć ze wzoru: c V V 2 c1 3 gdzie: V 2 i V 3 objętość roztworu wzorcowego cynku i roztworu K 4 [Fe(CN) 6 ] zużyte podczas miareczkowania [cm 3 ], c 1 stężenie roztworu wzorcowego cynku [g Zn/ cm 3 ]. Wykonanie oznaczenia Badaną próbkę przenieść ilościowo do kolby miarowej o poj. 100 cm 3, rozcieńczyć wodą destylowaną do kreski. Przenieść 25 cm 3 tego roztworu do kolby stożkowej o poj. 250 cm 3, następnie rozcieńczyć wodą do 100 cm 3. Dodać 10 cm 3 roztworu kwasu siarkowego (VI) /1+2/, 5 g siarczanu (VI) amonu, 3 krople difenyloaminy i 14 kropel 1% roztworu K 3 [Fe(CN) 6 ]. Przygotowany roztwór miareczkować powoli 0,05 mol/dm 3 roztworem K 4 [Fe(CN) 6 ] (energicznie mieszając) do momentu zmiany zabarwienia zawiesiny z fioletowoniebieskiego na bladozielone, po czym dodać jeszcze 1-2 cm 3 nadmiaru odczynnika. Z drugiej biurety wprowadzić roztwór cynku, aż do powrotu fioletowoniebieskiego zabarwienia i ponownie miareczkować roztworem heksacyjanożelazianu (II) potasu do momentu, gdy w cieczy z zawiesiną nastąpi zniknięcie fioletowo niebieskiego zabarwienia od jednej kropli. Zawartość cynku Zn 2+ [g] obliczyć ze wzoru: V 3 x V V1 c W V 2 gdzie: V i V 1 objętość roztworu K 4 [Fe(CN) 6 ] i roztworu wzorcowego cynku zużyta do miareczkowania [cm 3 ], V3 - współczynnik przeliczania objętości (na V2 roztworu wzorcowego Zn zużyta podczas V2 miareczkowania V 3 cm 3 roztworu K 4 [Fe(CN) 6 ], c miano roztworu K 4 [Fe(CN) 6 ] w [g Zn/cm 3 ], W współmierność kolby i pipety. Instrukcja została opracowana na podstawie skryptu: G. Bieniek, J. Czogała, R. Różańska, J. Szczałuba: Ćwiczenia laboratoryjne i rachunkowe z chemii analitycznej, Przewodnik dla studentów Wydziału Farmaceutycznego i Oddziału Analityki Medycznej, Śląska Akademia Medyczna, Katowice 1985.
POTENCJOMETRIA ĆWICZENIE Charakterystyka pomiarowa elektrody szklanej Zasada oznaczenia Wykorzystanie elektrody szklanej do pomiarów ph roztworów wymaga w każdym przypadku wyznaczenia jej charakterystyki. Wyznaczanie charakterystyki elektrody szklanej polega na ustaleniu dla niej zależności SEM od ph (przedstawionej graficznie w postaci krzywej kalibracyjnej) oraz wyznaczeniu parametrów charakteryzujących elektrodę. Odczynniki i roztwory badany roztwór jonów H +, roztwór mieszaniny kwasów: octowego, fosforowego i borowego o stężeniu 0,04 mol/dm 3 względem każdego z nich, 0,2 mol/dm 3 roztwór NaOH Sprzęt i aparatura zlewki 100 cm 3, pipeta 25 cm 3, pehametr, elektroda szklana, elektroda kalomelowa Wykonanie oznaczenia W oddzielnych zlewkach sporządzić roztwory buforowe, mieszając podane w tabeli objętości roztworu mieszaniny kwasów i roztworu NaOH. Lp. Roztwór NaOH Mieszanina kwasów [cm 3 ] [cm 3 ] 1 5,0 50,0 1,98 2 10,0 50,0 3,29 3 20,0 50,0 5,72 4 30,0 50,0 7,96 5 35,0 50,0 9,15 6 50,0 50,0 11,98 ph W poszczególnych roztworach oraz w roztworze badanym kolejno umieszczać elektrodę szklaną oraz kalomelową i mierzyć SEM utworzonych ogniw pehametrem wyskalowanym w mv.
Opracowanie wyników wykreślić krzywą kalibracyjną (charakterystykę elektrody szklanej) w układzie SEM szkl/kal = f(ph), na podstawie zmierzonej wartości SEM roztworu badanego odczytać z krzywej kalibracyjnej wartości jego ph, z wyznaczonej krzywej kalibracyjnej określić nachylenie charakterystyki (mv/ph) elektrody szklanej i porównać z wartością wyznaczoną z obliczeń teoretycznych, wynoszącą 58 mv/ph (20 C) lub 59,1 mv/ph (24 C), obliczyć wartość ph, odpowiadającą zerowemu potencjałowi elektrody szklanej, czyli wartość ph jej punktu izoelektrycznego, wyznaczyć przedział ph, w którym charakterystyka elektrody jest prostoliniowa. Instrukcja została opracowana na podstawie skryptu: W. Wardas, Chemia Analityczna Ćwiczenia Laboratoryjne, Wyd.1, Katowice, 2001.
POTENCJOMETRIA ĆWICZENIE Pomiar ph przy użyciu elektrody chinhydronowej i zespolonej Zasada oznaczenia Potencjał elektrod wskaźnikowych stosowanych w pomiarach ph powinien zależeć liniowo od stężenia jonów wodorowych w roztworze. Dotyczy to m.in. elektrody chinhydronowej. Wartość ph roztworu, wyznaczoną za pomocą ogniwa zbudowanego z elektrody chinhydronowej i elektrody odniesienia (elektrody platynowo- chlorosrebrowej) zanurzonych w roztworze badanym, można obliczyć ze wzoru: SEM ch/ag/agcl/kcl(nas) = 503 58,1 ph (1) Odczynniki i roztwory badany roztwór jonów H +, chinhydron subst., roztwór mieszaniny kwasów: octowego, fosforowego (V) i borowego o stężeniu 0,04 mol/dm 3 względem każdego z nich, 0,2 mol/dm 3 roztwór NaOH Sprzęt i aparatura pehametr cyfrowy, elektroda kombinowana platynowochlorosrebrowa, zlewki 100 cm 3, pipeta 25 cm 3 Wykonanie oznaczenia Mieszając podane w tabelce objętości roztworu, zawierającego mieszaninę trzech kwasów i roztworu NaOH, w oddzielnych zlewkach sporządzić 5 roztworów buforowych. Lp. Roztwór NaOH Mieszanina kwasów ph [cm 3 ] [cm 3 ] 1 2,5 50,0 1,98 2 10,0 50,0 3,29 3 20,0 50,0 5,72 4 25,0 50,0 6,80 5 30,0 50,0 7,96 Do każdej zlewki z buforem oraz do roztworu próbki badanej dodać szczyptę chinhydronu. Po wymieszaniu w kolejnych roztworach buforowych i w roztworze badanym umieszczać
platynową elektrodę kombinowaną i mierzyć SEM utworzonych ogniw za pomocą pehametru w mv. Opracowanie wyników na podstawie SEM kolejnych roztworów buforowych wykreślić krzywą kalibracyjną w układzie SEM = f(ph), na podstawie zmierzonej wartości SEM roztworu badanego odczytać z krzywej kalibracyjnej wartość jego ph, odczytać ph próbki z podanego wzoru (1). Instrukcja została opracowana na podstawie skryptu: W. Wardas, Chemia Analityczna Ćwiczenia Laboratoryjne, Wyd.1, Katowice, 2001.
POTENCJOMETRIA Oznaczanie kwasu salicylowego w preparacie farmaceutycznym metodą potencjometrycznego miareczkowania alkalimetrycznego Zasada oznaczania oznaczania Alkacymetryczne miareczkowanie potencjometryczne sposobem klasycznym polega na bezpośredniej obserwacji SEM ogniwa pomiarowego w miarę dodawania odczynnika miareczkującego. Ogniwem pomiarowym jest elektroda kombinowana, zbudowana z elektrody szklanej jako wskaźnikowej i elektrody kalomelowej jako odniesienia. Zamiast pomiaru SEM ogniwa, można zmierzyć ph roztworu pozostającego jego liniową funkcją. Przebieg zmian ph w funkcji objętości dodawanego titranta jest analogiczny do zmian SEM. Odczynniki i aparatura 0,1 mol/dm 3 NaOH, 2% spirytus salicylowy, pehametr cyfrowy; elektroda kombinowana (chlorosrebrowa), zlewki 150 cm 3, pipeta 5 cm 3, pipeta 25 cm 3 Wykonanie ćwiczenia Do trzech zlewek odmierzyć pipetą po 5 cm 3 spirytusu salicylowego i dodać 75 cm 3 wody destylowanej. Rozcieńczone roztwory próbek miareczkować roztworem 0,1 mol/dm 3 NaOH, dokonując pomiaru ph elektrodą kombinowaną za pomocą wyskalowanego pehametru. Podczas miareczkowania pierwszego roztworu dokonywać pomiarów ph w trakcie dodawania titrantu po 1,0 cm 3. W dwóch kolejnych miareczkowaniach powtórzyć pomiary zagęszczając je do 0,1cm 3 w pobliżu V PK (V PK ± 1cm 3 ). Opracowanie wyników wykreślić krzywą miareczkowania w zależności ph od Vtitranta, wyznaczyć V PK metodą stycznych, obliczyć stężenie procentowe kwasu salicylowego,
obliczyć teoretyczne wartości ph poszczególnych punktów pomiarowych oraz obliczone wartości porównać z wartościami ph odczytanymi z uzyskanej doświadczalnej krzywej miareczkowania, przyjmując, że uzyskany wynik analizy jest prawidłowy, obliczyć błąd bezwzględny i względny, jakim jest obarczona informacja o stężeniu kwasu salicylowego w badanym preparacie. Instrukcja opracowana na podstawie skryptu: W. Wardas, Chemia Analityczna Ćwiczenia Laboratoryjne, Wyd.1, Katowice 2001.
KONDUKTOMETRIA Pomiar stałej naczyńka konduktometrycznego Zasada oznaczenia Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie wartości stałej naczyńka konduktometrycznego. Każdy układ składający się z elektrody i z naczyńka konduktometrycznego charakteryzuje się pewną stałą wartością zwaną stałą naczyńka k. Aparatura i szkło konduktometr, zlewka 150 cm 3, kolba miarowa 100 cm 3 Odczynniki 0,1 mol/ dm 3 roztwór KCl (odważka analityczna) Wykonanie ćwiczenia Wyznaczenie stałej naczyńka konduktometrycznego dokonujemy za pomocą wzorcowego roztworu KCl o stężeniu 0,01 mol/dm 3 (sporządzonego przez rozcieńczenie 0,1 mol/dm 3 roztworu KCl), którego przewodnictwo właściwe w temperaturze 25 C, wynosi 0,001413 S cm -1. W tym celu w zlewce o pojemności 150 cm 3, zawierającej 100 cm 3 tego roztworu, umieszczamy czujnik temperatury wraz z naczyńkiem konduktometrycznym, tak aby obydwa pierścienie platynowe naczyńka były zanurzone w roztworze. Patrząc na wyświetlacz konduktometru zaprogramowanego na 25 C, doprowadzamy wyświetlane wskazania do wartości przewodnictwa właściwego roztworu wzorcowego (0,001413 S cm -1 ) i następnie odczytujemy automatycznie wyznaczoną przez aparat wartość stałej naczyńka k [cm -1 ]. Po zakończeniu opisanych czynności konduktometr wskazuje poprawne wartości przewodnictwa właściwego κ [ms cm -1 lub µ S cm -1 ]. Instrukcja opracowana na podstawie skryptu: W. Wardas, Chemia Analityczna Ćwiczenia Laboratoryjne, Wyd.1, Katowice, 2001.
KONDUKTOMETRIA Konduktometryczny pomiar przewodnictwa mieszaniny soli Zasada oznaczenia Ćwiczenie polega na pomiarze przewodnictwa właściwego trzech roztworów soli oraz ich roztworu mieszanego o tych samych stężeniach soli. Następnie porównanie zmierzonej wartości przewodnictwa właściwego mieszaniny trzech soli z obliczoną teoretycznie. Do obliczeń teoretycznych wykorzystuje się graniczne przewodnictwo poszczególnych jonów podane w tabeli. Odczynniki i roztwory 0,1 mol/dm 3 roztwór NaCl, 0,1 mol/ dm 3 roztwór KBr, 0,1 mol/ dm 3 roztwór KI Sprzęt i aparatura kolbka miarowa 100 cm 3, pipeta 10 cm 3, konduktometr, naczyńko konduktometryczne Wykonanie oznaczenia W kolbkach miarowych o poj. 100 cm 3 sporządzić 0,01 mol/dm 3 roztwory NaCl, KBr, KI z roztworów 0,1 mol/dm 3 oraz roztwór mieszaniny o stężeniu 0,01 mol/dm 3 każdej z tych soli. Opracowanie wyników zsumować wartości κ roztworów badanych soli i porównać z wartością κ roztworu mieszaniny tych soli; wyciągnąć wnioski na temat zasady addytywności przewodnictwa roztworów, obliczyć przewodnictwo molowe poszczególnych soli na podstawie zmierzonego przewodnictwa właściwego κ zgodnie ze wzorem: AB 1000 c obliczyć graniczne przewodnictwo molowe badanych roztworów soli, korzystając prawa Kohlrauscha (wartości granicznego przewodnictwa molowego jonów podano w tabeli). 0 AB 0 AB 0 A 0 B gdzie: λ A+, λ B- - graniczne przewodnictwa jonowe kationu i anionu porównać wartości przewodnictwa wyznaczonego doświadczalnie i teoretycznego.
Graniczne przewodnictwo molowe jonów λ [S cm 2 mol -1 ] w temp. 25 C Kation λ Anion λ Na + 50,10 K + 73,50 Cl - Br - I - 76,34 77,70 76,85 Instrukcja opracowana na podstawie skryptu: W. Wardas, Chemia Analityczna Ćwiczenia Laboratoryjne, Wyd.1, Katowice, 2001.
KONDUKTOMETRIA ĆWICZENIE Oznaczanie chlorku sodowego w preparacie farmaceutycznym, metodą konduktometrycznego miareczkowania strąceniowego Zasada oznaczenia Wytrącanie jonów chlorkowych prowadzi się za pomocą jonów srebra dodawanych w roztworze (titranta) AgNO 3. Znajdujące się w roztworze badanym jony chlorkowe zostają zastąpione przez jony azotanowe, zgodnie z równaniem reakcji Na + + Cl - + Ag + + NO 3 - AgCl + Na + + NO 3 - Przewodnictwo molowe jonów chlorkowych (λ =76,3 S cm 2 mol -1 ) jest nieco większe od przewodnictwa molowego jonów azotanowych (λ =71,5 S cm 2 mol -1 ), a zatem do punktu równoważnikowego przewodnictwo roztworu nieznacznie maleje. Po punkcie równoważnikowym nadmiar jonów titrantu powoduje istotny wzrost przewodnictwa. Odczynniki i roztwory Sprzęt i aparatura badana próbka Natrium chloratum 0,9% inj. biureta 25 cm 3, zlewka 150 cm 3, pipeta (fizjologiczny roztwór NaCl), 0,1 mol/dm 3 jednomiarowa 5 cm 3, konduktometr, roztwór AgNO 3 (odważka analityczna) naczyńko konduktometryczne, mieszadło magnetyczne Wykonanie oznaczenia Pipetą jednomiarową pobrać 5 cm 3 badanego roztworu, przenieść do zlewki o poj. 150 cm 3 i dodać 100 cm 3 wody destylowanej. W roztworze umieścić naczyńko konduktometryczne oraz element mieszający, umieścić na mieszadle magnetycznym. Miareczkować roztworem AgNO3, dodając z biurety po 1 cm 3 titranta. Miareczkowanie przeprowadzić dwukrotnie, dla dwóch próbek badanego roztworu, notując objętość titranta i wartość przewodnictwa właściwego κ (ms cm -1 ). Po zakończeniu miareczkowania opłukać elektrodę w roztworze amoniaku.
Opracowanie wyników ze względu na zmieniającą się podczas miareczkowania objętość badanej próbki, należy obliczyć poprawkę p V próbki V V próbki wody V V wody titrantu oraz wartość przewodnictwa właściwego κ p κ p = p κ wykreślić krzywą miareczkowania konduktometrycznego dla obu miareczkowań w układzie κ p = f(v) i wyznaczyć graficznie objętości odpowiadające PK miareczkowania, obliczyć średnią wartość V PK i zawartość [% m/v] chlorków w próbce, zakładając, że oznaczone stężenie NaCl w próbce jest prawidłowe, obliczyć błąd bezwzględny i względny jakim jest obarczona informacja o zawartości NaCl w próbce. Instrukcja opracowana na podstawie skryptu: W. Wardas, Chemia Analityczna Ćwiczenia Laboratoryjne, Wyd.1, Katowice, 2001.
PRECYPITOMETRIA ĆWICZENIE Precypitometryczne oznaczanie jonów srebra metodą Volharda Zasada oznaczenia Kwaśny roztwór soli srebra miareczkuje się mianowanym roztworem tiocyjanianu amonu wobec ałunu żelazowo-amonowego jako wskaźnika. Gdy praktycznie wszystkie jony Ag + zostaną wytrącone, następna kropla tiocyjanianu wywoła czerwone zabarwienie roztworu, spowodowane utworzeniem się kompleku tiocyjanianu z jonami żelaza (III): Ag + + SCN - = AgSCN Fe 3+ + SCN - = FeSCN 2+ Roztwór musi być kwaśny, ponieważ w środowisku obojętnym lub alkalicznym jony Fe 3+ uległyby hydrolizie i zabarwiły roztwór, utrudniając uchwycenie końcowego punktu miareczkowania. Dlatego stosowany jako wskaźnik FeNH 4 (SO 4 ) 2 12H 2 O dodaje się w postaci roztworu w 2 mol/dm 3 kwasie azotowym, który cofa hydrolizę tej soli. Odczynniki i roztwory badany roztwór jonów srebra, około 0,1 mol/dm 3 roztwór tiocyjanianu amonu, 0,1 mol/dm 3 roztwór azotanu (V) srebra (odważka analityczna), 10% roztwór 12- hydratu siarczanu (VI) amonu i żelaza (III), 4 mol/dm 3 roztwór kwasu azotowego (V) Sprzęt i aparatura kolba miarowa 100 cm 3, biureta 25 cm 3, pipeta jednomiarowa 25 cm 3, pipeta wielomiarowa 20 cm 3, kolba stożkowa 250 cm 3 Nastawianie miana titrantu tiocyjanianu amonu na mianowany roztwór jonów Ag +. Odmierzyć pipetą jednomiarową 25 cm 3 0,1 mol/dm 3 roztworu azotanu (V) srebra i przenieść do kolby stożkowej o pojemności 250 cm 3, dodać 5 cm 3 HNO 3 o stężeniu 4 mol/dm 3 oraz 1-1,5 cm 3 wskaźnika roztworu FeNH 4 (SO 4 ) 2 12H 2 O. Następnie powoli miareczkować sporządzonym roztworem NH 4 SCN, stale mieszając aż do wystąpienia trwałego
bladoczerwonego zabarwienia roztworu nad osadem. Obliczyć stężenie [mol/dm 3 ] roztworu tiocyjanianu amonu ze wzoru: gdzie: c 2 c v 1 v c 1 stężenie molowe roztworu AgNO 3 [mol/dm 3 ], V 1 objętość roztworu AgNO 3 [dm 3 ], V 2 objętość roztworu tiocyjanianu amonu zużytego do zmiareczkowania azotanu (V) srebra [dm 3 ]. 2 1 Wykonanie oznaczenia Badaną próbkę zawierającą jony Ag + przenieść ilościowo do kolby miarowej o poj. 100 cm 3 i uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Pobrać pipetą 25 cm 3 otrzymanego i wprowadzić do kolby stożkowej o pojemności 250 cm 3, dodać 5 cm 3 roztworu kwasu azotowego (V) o stężeniu 4 mol/dm 3 oraz 1-1,5 cm 3 10% roztworu wskaźnika - FeNH 4 (SO 4 ) 2 12H 2 O. Następnie miareczkować mianowanym roztworem tiocyjanianu amonu do chwili wystąpienia trwałego, słabo brunatno-czerwonego zabarwienia. Obliczyć zawartość [g] jonów srebra w próbce wg wzoru: x = cvmw gdzie: c stężenie molowe roztworu NH 4 SCN [mol/dm 3 ], V- objętość roztworu NH 4 SCN zużytego do zmiareczkowania jonów Ag + [dm 3 ], M masa molowa srebra [g/mol], W współmierność kolby i pipety. Instrukcja opracowana na podstawie skryptu: W. Wardas, Chemia Analityczna Ćwiczenia Laboratoryjne, Wyd.1, Katowice, 2001.