ĆWICZENIE 4 OZNACZANIE FENOLU METODĄ BROMIANOMETRYCZNĄ I JODOMETRYCZNĄ DZIAŁ: Redoksymetria ZAGADNIENIA Kiedy mamy do czynienia z reakcją red-oks? Sprzężona para utleniacz-reduktor. Co jest utleniaczem lub reduktorem? Przykłady Amfotery red-oks Wzór Nernsta Elektroda wodorowa Szereg elektrochemiczny metali Bilans elektronowy reakcji red-oks Wpływ ph na potencjał reakcji red-oks Znajomość reakcji przebiegających w roztoworze podczas redoksymetrycznego oznaczania, tlenu, wapnia i fenolu. LITERATURA [1] A. Cygański, Chemiczne metody analizy ilościowej, WNT W-wa1999. [2] J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2 Chemiczne metody analizy ilościowej, Wyd. Naukowe PWN W-wa 2004. I. WSTĘP I CEL ĆWICZENIA FENOL, Nazwa wg IUPAC: phenol, Wzór chemiczny: C 6 H 5 OH Nazwa i synonimy: polskie: fenol, hydroksybenzen, kwas karbolowy angielskie: phenol, hydroxybenzene, phenic acid niemieckie: Phenol, Phenylsäure, Karbolsäure, Benzolphenol francuskie: phénol, acide phénique, acide carbolique, benzénol rosyjskie: фенол, гидроксибензол, карболовая кислота Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej i instrumentalnej; oprac.; prowadzący: dr Agnieszka Matłoka Strona 1
Substancja toksyczna oraz żrąca. Działa toksycznie w kontakcie ze skórą i po połknięciu. Powoduje oparzenia. Toksyczne, i żrące, palne ciało stałe. Pary tworzą mieszaniny wybuchowe z powietrzem. Są cięższe od powietrza, gromadzą się przy powierzchni ziemi oraz w dolnych częściach pomieszczeń. Stężenia oraz dawki śmiertelne i toksyczne Próg wyczuwalności zapachu 0,2-20 mg/m 3 LD 50 (szczur, doustnie) 384 mg/kg LC 50 (szczur, inhalacja) 316 mg/m 3 LD 50 (królik, skóra) 850 mg/kg Wartości graniczne wskaźników jakości wody w klasach wód powierzchniowych: fenole (indeks fenolowy) I klasa czystości 0,001 mg/l ph = 6,5 8,5 II klasa czystości 0,005 mg/l ph = 6,0 8,5 III klasa czystości 0,01 mg/l ph = 6,0 9,0 IV klasa czystości 0,05 mg/l ph = 5,5 9,0 V klasa czystości > 0,05 mg/l ph < 5,5 lub > 9,0 Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków przemysłowych: fenole lotne (indeks fenolowy) 0,1 mg/l (dla wszystkich sektorów i rodzajów ścieków)* *Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 lipca 2004 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (DzU 2004, nr 168, poz. 1763). Jeżeli do zakwaszonego roztworu fenolu zawierającego jony bromkowe wprowadzi się bromian potasowy w nadmiarze w stosunku do fenolu, wówczas wytworzony w równoważnej ilości do bromianu wolny brom KBrO 3 + 5KBr + 6HCl 3Br 2 + 6KCl + 3H 2 O BrO 3 - bromuje fenol zgodnie z równaniem: + 5 Br - + 6 H + = 3 Br 2 + 3 H 2 O C 6 H 5 OH + 3 Br 2 = C 6 H 2 Br 3 OH + 3 HBr Po dodaniu do roztworu jodku potasowego, nie zużyty w reakcji bromowania brom powoduje wydzielenie równoważnej ilości jodu: 2KI + Br 2 2KBr + I 2 2 I - + Br 2 = 2 Br - + I 2 Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej i instrumentalnej; oprac.; prowadzący: dr Agnieszka Matłoka Strona 2
Wydzielony jod odmiareczkowuje się mianowanym roztworem tiosiarcznu sodu w obecności skrobi do odbarwienia roztworu: I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 2NaI + Na 2 S 4 O 6 2- I 2 + 2 S 2 O 3 = 2 I - 2- + S 4 O 6 W tiosiarczanie jeden atom siarki występuje na stopniu utlenienia -2, a drugi +6. Oddanie dwóch elektronów przez dwa łączące się ze sobą atomy siarki na stopniu utlenienia -2 widać wyraźnie gdy reakcje zapisze się stosując wzory elektronowe: S 2 O 3 2- + S 2 O 3 2- S 4 O 6 2- + 2e Rycina z książki: A. Cygański Chemiczne metody analizy ilościowej, WNT, wydanie piąte rozszerzone, 1999, Warszawa UWAGA: fenol jest związkiem toksycznym, jego roztwór należy wciągać do pipety tylko przy pomocy gruszki lub innego urządzenia zasysającego! Celem analizy jest oznaczenie zawartości fenolu w otrzymanej próbce wody i porównaniu z zawartymi dopuszczalnymi dawkami zawartymi w literaturze dla wód powierzchniowych. II. SPRZĘT I ODCZYNNIKI: - pipeta poj. 25 ml - kolba miarowa poj. 100 ml - 2M HCl - KBr stały - 0,1 N KBrO 3 - KI stały - 0,1 N Na 2 S 2 O 3 - r. skrobia - biureta poj.50ml ze statywem Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej i instrumentalnej; oprac.; prowadzący: dr Agnieszka Matłoka Strona 3
- erlenmayerka poj.100ml lub 50ml - tryskawka - bibuła III. METODYKA: Badany roztwór uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Odmierzyć pipetą 10 ml tego roztworu do erlenmayerki i rozcieńczyć do ok. 50ml. Dodać dokładnie /pipeta/ 25 ml 0,1 N roztworu bromianu potasu, ok. 0,5 g bromku potasu i 15 ml 2 molowego HCl. Zamknąć naczynie, zamieszać zawartość i odstawić na 10 min w ciemne miejsce. Następnie dodać ok. 2 g jodku potasu, zamieszać i odmiareczkować wydzielony jod mianowanym roztworem 0,1 N tiosiarczanu sodu. Kiedy roztwór będzie jasnożółty dodać kilka kropli skrobi i kontynuować miareczkowanie do odbarwienia roztworu. Oznaczoną pośrednio zawartość fenolu (w gramach) obliczyć stechiometrycznie oraz wg wzoru: m = [ 25 0,1 - v c ] 0,01567 10 v - objętość roztworu tiosiarczanu [ml]; c - stężenie normalne roztworu tiosiarczanu; 0,01567 masa 1/6 milimola fenolu [g/mmol] IV. WNIOSKI Sformułować wnioski na podstawie wyników z przeprowadzonego doświadczenia i porównać z dopuszczalnymi normami zawartości fenolu w wodach powierzchniowych (jeziorach) podstawie źródeł zawartych w literaturze. Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej i instrumentalnej; oprac.; prowadzący: dr Agnieszka Matłoka Strona 4
Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej i instrumentalnej; oprac.; prowadzący: dr Agnieszka Matłoka Strona 5