PODSTAWY CHEMII ANALITYCZNEJ Analiza miareczkowa wprowadzenie do Alkacymetrii

PODSTAWY CHEMII ANALITYCZNEJ Analiza miareczkowa + wprowadzenie do Alkacymetrii

Analiza miareczkowa – terminy: • • Titrant Mianowanie roztworu Krzywa miareczkowania Skok krzywej Punkt równoważnikowy (PR) Punkt końcowy (PK) Detekcja PK ….

ANALIZA MIARECZKOWA Miareczkowanie wolumetryczne (rzadzej wagowe lub kulometryczne) TITRANT Roztwór mianowany Substancja reagująca z analitem: - selektywnie - ilościowo (stechiometrycznie) - szybko - z dużym „skokiem” krzywej miareczkowania - z łatwym do stwierdzenia punktem końcowym P. K. - z P. K. bliskim P. R. (punktowi równoważnikowemu) ROZTWÓR ANALITU

ANALIZA MIARECZKOWA - Metoda szybka (+) - Konieczny roztwór mianowany (-) - Błąd względny 0, 1 – 0, 2% - Błąd detekcji (P. K. P. R. ) - Błąd kropli (0, 03 ml) - Błąd odczytu (paralaksa) - Błąd naczyń (współmierność)

MIARECZKOWANIE p. H-metryczne ALKACYMETRIA ALKALIMETRIA ACYDYMETRIA Mocna zasada Na. OH; KOH; Ba(OH)2 Mocny kwas HCl; HNO 3; HCl. O 4 Kwas mocny Kwas słaby M/M; M/S; S/S Kwas wieloprotonowy Titrant Zasada mocna Zasada słaba M/M; M/S; S/S Analit Zasada wieloprotonowa

MIARECZKOWANIE p. H-metryczne MOCNY/MOCNY Ubywa HCl p. H 14 Analit: 0, 1 M HCl (20 ml) Nadmiar Na. OH 12 10 Titrant: 0, 1 M Na. OH H+ + OH- �H 2 O Fenoloftaleina (8, 0 – 9, 8) 8 PR (100%) p. H=7 Błękit bromotymolowy(6, 7 -7, 6) 6 Oranż metylowy (3. 1– 4. 4) 4 2 0, 1 M HCl ; p. H=1 0 0 5 0% 25% 10 50% 15 75% 20 25 100% 125% 30 35 V Na. OH (ml) 150%

WSKAŹNIKI p. H Indykator p. KI p. H Barwa (H+) Barwa (OH-) Błękit tymolowy 1, 7 1, 2 – 2, 8 czerwony żółty Indykator p. KI p. H Barwa (H+) Barwa (OH-) Oranż metylowy 3, 4 3, 1 – 4, 4 czerwony pomarańcz owy p. KI p. H Barwa (H+) Barwa (OH -) 9, 1 8, 0 - 9, 8 bezbarwna fioletowa Indykator Fenoloftaleina

WSKAŹNIKI p. H (INDYKATORY p. H) p. KI p. H Barwa (H+) Barwa (OH-) Błękit tymolowy 1, 7 1, 2 – 2, 8 czerwony żółty Oranż metylowy 3, 4 3, 1 – 4, 4 czerwony pomarańczowy Czerwień metylowa 5, 0 4, 2 – 6, 2 czerwona żółty Błękit bromotymolowy 7, 3 6, 7 – 7, 6 żółty niebieski Fenoloftaleina 9, 1 8, 0 - 9, 8 bezbarwna fioletowa Tymoloftaleina 10, 0 9, 3 – 10, 5 bezbarwna niebieska Indykator

WSKAŹNIKI p. H DWUBARWNE Teoria p. H-indykatorów Ostwalda p. H = p. KI 1 wykładnik wskaźnika 1: 10 1: 1 10: 1 barwa przejściowa JEDNOBARWNE …należy kontrolować stężenie indykatora FLUORESCENCYJNE

WSKAŹNIKI p. H PROBLEMY Efekt stężenia Efekt solny Subtelne zmiany Subiektywność ROZWIĄZANIA Bufor porównawczy (świadek) (p. H i moc jonowa jak w P. R. ) „Poprawa” barw oranż metylowy czerwony - pomarańczowy oranż metylowy + błękit metylowy fioletowy - zielony Elektrody p. H-metryczne

MIARECZKOWANIE p. H-metryczne Ubywa HCl p. H 14 Nadmiar Na. OH 12 10 Fenoloftaleina (8, 0 – 9, 8) 8 p. H=7 P. R. (100%) 6 Błękit bromotymolowy(6, 7 -7, 6) Oranż metylowy (3, 1 -4, 4) 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 V Na. OH (ml) 100% 125% 150% H+ + OH- �H 2 O 0% 25% 50% 75% % zmiareczkowania

MOCNE (EFEKT STĘŻENIA) ALKALIMETRIA ACYDYMETRIA 14 14 12 12 10 10 Fenoloftaleina (8, 0 – 9, 8) 8 8 p. H=7 P. R. p. H=7; P. R. Błękit bromotymolowy(7, 6 -6, 7) 6 6 4 (4, 4– 3, 1) Oranż metylowy 4 2 2 0 0 0% 20% p. H 1 M 40% 60% p. H 0, 1 M 80% 100% p. H 0, 01 M 120% 140% 160% 0% p. H 0, 001 M H+ + OH- �H 2 O 20% 40% p. H 1 M 60% p. H 0, 1 M 80% 100% p. H 0, 01 M 120% 140% p. H 0, 001 M 160%

MIARECZKOWANIE SŁABYCH KWASÓW ALKALIMETRIA P. R. 14 Nadmiar Na. OH Ubywa HA Przybywa A- 12 Analit: 0, 1 M CH 3 COOH (p. Ka=4, 8 ) 10 8 BUFOR 6 90 50 10 99 P. R. F (8, 0 -9, 8) p. H =7 BB (6, 7 -7, 6) OM (3, 1 -4, 4) p. H =p. Ka 4 2 CH 3 COOH + OH- �CH 3 COO- + H 2 O HCl 0 0% 20% 40% 60% Titrant: 0, 1 M Na. OH 80% 100% P. R. 120% 140% 160%

MIARECZKOWANIE SŁABYCH ZASAD Ubywa NH 3 Przybywa NH 4+ 14 ACYDYMETRIA P. R. Nadmiar HCl Analit: 0, 1 M NH 3 (p. Ka=9, 2 ) Na. OH 12 10 50 10 90 BUFOR 8 F (8, 0 -9, 8) 99 Titrant: 0, 1 M HCl BB (7, 6 -6, 7) p. H =7 P. R. p. H =p. Ka 6 4 OM (4, 4 -3, 1) 2 NH 3 + H+ �NH 4+ 0 0% 20% 40% 60% 80% 100% P. R. 120% 140% 160%

SŁABE (EFEKT p. Ka) p. H =p. Ka 14 12 10 P. R. =11, 6 (p. Ka=9) P. R. =10, 6 (p. Ka=7) P. R. =9, 6 (p. Ka=5) P. R. =8, 6 (p. Ka=3) 9, 0 8 7, 0 6 14 F (8, 0 – 9, 8) BB (7, 6 -6, 7) 5, 0 4 OM (4, 4– 3, 1) 3, 0 ACYDYMETRIA 12 11, 0 10 9, 0 8 7, 0 6 5, 0 4 2 2 0 0 0% 50% p. Ka=3 100% p. Ka=5 150% p. Ka=7 200% p. Ka=9 P. R. =5, 5 (p. Ka=11) P. R. =4, 5 (p. Ka=9) P. R. =3, 5 (p. Ka=7) P. R. =2, 5 (p. Ka=5) p. H =p. Ka ALKALIMETRIA 0% 50% p. Ka=11 100% p. Ka=9 stężenie początkowe 2 M WNIOSEK: NAJLEPIEJ MIARECZKOWAĆ STĘŻONE I MOCNE 150% p. Ka=7 200% p. Ka=5

MIESZANINY I KWASY WIELOPROTONOWE SŁABY MOCNY NADMIAR 14 mocny i słaby kwas Anality: 1 M mocny kwas + 1 M słaby kwas (p. Ka=7 ) 12 10 99 90 8 p. H =7 50 6 10 p. H =p. Ka Titrant: 1 M KOH H+ + OH- �H 2 O HA + OH- �A- + H 2 O 4 99 2 50 90 efekt różnicujący 0 P. R. 1 P. R. 2

MIESZANINY I KWASY WIELOPROTONOWE Ka 2 Ka 1 NADMIAR BUFOR 2 AMFIPROT BUFOR 1 słaby i słaby kwas Anality: 1 M słaby kwas (p. Ka=4 ) + 1 M słaby kwas’ (p. Ka=9) Titrant: 1 M KOH HA + OH- �A- + H 2 O HA’ + OH- �A’- + H 2 O kwas dwuprotonowy Analit: 1 M słaby kwas H 2 A (p. Ka 1=4 , p. Ka 2=9) P. R. 1 P. R. 2 H 2 A + OH- �HA- + H 2 O HA- + OH- �A 2 - + H 2 O

Punkty charakterystyczne krzywej + … ile skoków i gdzie? ? • glicyna • węglany …. • • • H 2 SO 4 H 2 C 2 O 4 H 3 PO 4 H 3 BO 3 …. . (1) (2) (0) 18