ALKACYMETRIA

Jedn z podstawowych metod analiz obok analizy wagowej jest analiza objtociowa.

Metoda ta zwana rwnie miareczkow lub wolumetryczn opiera si na prawie zachowaniu

masy, staoci skadu oraz na prawie rwnowanikowym. Analiza objtociowa jest szeroko

stosowana z uwagi na moliwo szybkiego oznaczenia wikszoci badanych substancji.

Procedura postpowania w trakcie wykonywania oznaczenia jest nastpujca: Do roztworu

zawierajcego pewn nieokrelon ilo skadnika nieoznaczonego, dodajemy mianowanego1

roztworu odczynnika miareczkujcego (za pomoc biurety z dokadnoci do 0.05 ml), ktry z

substancj oznaczan stechiometrycznie wchodzi w okrelon reakcj chemiczn. Czynno t

nazywamy miareczkowaniem. Roztwr uyty do miareczkowania ma cise okrelone stenie, a

wkrapla si go w iloci chemicznie rwnowanej skadnikowi oznaczanemu w roztworze. W

czasie miareczkowania wana jest: dokadna znajomo stenia odczynnika miareczkujcego,

waciwe rozpoznanie punktu rwnowanego w toku miareczkowania, a take znajomo

rwnania stechiometrycznego reakcji zachodzcej podczas tego procesu pomidzy substancj

oznaczan a uytym odczynnikiem. Stenie odczynnika miareczkujcego wyraa si na og w

gramorwnowanikach na dm3 roztworu (stenie normalne) lub w gramach na 1 cm

3 (miano

roztworu). Z odczytanej na biurecie objtoci danego roztworu oraz jego miana oblicza si, jaka

ilo odczynnika przereagowaa z oznaczan iloci analizowanej substancji. Na tej podstawie,

znajc przebieg reakcji, okrela si ilo tej substancji. W analizie objtociowej posugujemy

si reakcjami:

Zobojtniania (alkalimetria i acydymetria) - zmiana barwy wskanika wskazuje moment osignicia punktu rwnowanikowego;

Utlenianie i redukcja (oksydymetria);

Strcanie osadw (np. argentometria) lub tworzenie zwizkw niezjonizowanych (np. merkurymetria).

Alkacymetria naley do metod opartych na analizie objtociowej i obejmuje alkalimetri oraz

acydymetri. Alkalimetria to metoda oznaczania zawartoci kwasw w roztworach poprzez

miareczkowanie mianowanym roztworem zasad, natomiast w acydymetrii mianowanym

roztworem jest kwas a oznaczan substancj jest zasada. W zalenoci od typu soli powstajcej

w reakcji zobojtniania, moe mie miejsce reakcja odwrotna do zobojtniania, a mianowicie

reakcja hydrolizy wytworzonej soli. Dobierajc barwnik organiczny stosowany jako wskanik

punktu rwnowanikowego2, naley rozpatrzy obydwa procesy biegnce rwnoczenie.

Alkacymetrii nie stosuje si, gdy reakcja biegnie pomidzy sabym kwasem i saba zasad,

poniewa w tym przypadku nie udaje si precyzyjnie okreli punktu rwnowanikowego.

Podczas miareczkowania silnego kwasu siln zasad lub na odwrt pH roztworu w punkcie

rwnowanikowym wynosi 7 i jako wskanik (indykator) stosuje si czerwie metylow, ktra

w rodowisku kwanym ma zabarwienie czerwone, a w zasadowym te. Kolejnym

indykatorem jest bkit bromotymolowy, ktry w rodowisku kwanym jest ty a w

zasadowym niebieski. W przypadku miareczkowania sabego kwasu siln zasad, np. kwasu

octowego zasad sodow, pH w punkcie rwnowanikowym jest wiksze ni 7 i jako wskanik

koca miareczkowania stosuje si fenoloftalein, ktra w zakresie pH = 8 10.2 jest bezbarwna,

natomiast w rodowisku kwanym staje si rowa. W przypadku, gdy sab zasad miareczkuje

si silnym kwasem, pH roztworu w punkcie rwnowanikowym jest mniejsze ni 7, jako

wskanik stosuje si oran metylowy, ktry z czerwonego w rodowisku kwanym zmienia si

na pomaraczowy w rodowisku alkalicznym.

1 Miano roztworu w analizie chemicznej to masa substancji rozpuszczonej zawarta w 1 cm

3 roztworu. Miano

roztworu wyraa si najczciej w gramach (lub miligramach) na 1 cm3 roztworu.

2 Osignicie punktu rwnowanikowego jest jednoznaczne z zakoczeniem procesu miareczkowania.

Przygotowanie roztworu mianowanego polega na rozpuszczeniu w wodzie destylowanej

okrelonej liczby gramorwnowanikw danej substancji i rozcieczeniu otrzymanego roztworu

do odpowiedniej objtoci. W przypadku odczynnika zawierajcego domieszki trudne do

oddzielenia, sporzdza si roztwr o steniu zblionym do danego i nastpnie

eksperymentalnym ustaleniem miana roztworu. Do mianowania roztworu uywa si tzw.

substancji podstawowych, ktre:

s atwe do otrzymania w stanie czystym i suchym

skad substancji nie powinien si zmienia w czasie przechowywania

substancja nie moe by higroskopijna ani nie moe pochania CO2 z powietrza

wskazany jest duy ciar waciwy, ktry minimalizuje bd wzgldny zwizany ze sporzdzeniem nawaki

reakcja substancji podstawowej z roztworem, ktrego miano si oznacza, musi przebiega stechiometrycznie

Normalno mianowego roztworu oblicza si z nastpujcego wzoru:

n1V1 = n2V2

gdzie V1 objto roztworu mianowanego, V2 - objto roztworu podstawowego, n1 normalno

roztworu mianowanego, n2 normalno roztworu podstawowego.

wiczenie:

1. Alkacymetryczne oznaczanie NaOH Cel wiczenia: Wyznaczy ilo NaOH zawartego w prbce, wyraon w gramach.

Aparatura i materiay: Stony kwas solny (ok. 37 %-owy), roztwr NaOH do analizy, biureta o

poj. 50 cm3, pipeta 25 cm

3 z pompk zasysajc, kolba miarowa o poj. 1000 cm

3, 3 kolby stokowe na

250 cm3, cylinder miarowy.

Wykonanie oznaczenia:

1.1. Sporzdzanie 0.1 n roztworu HCl

Kwas solny w przyblieniu 0.1 n sporzdza si przez rozcieczenie wod destylowan

odpowiedniej iloci kwasu solnego stonego.

Do obliczenia potrzebnej iloci kwasu konieczna jest przybliona znajomo gstoci (zmierzona

aerometrem). Jeeli gsto stonego kwasu solnego wynosi 1.19 g/cm3, to zawiera on w przyblieniu

37.23 % HCl. Skoro gramoczsteczka HCl (rwna gramorwnowanikowi) way 36.47 g, to w 1 dm3 0.1

n roztworu kwasu solnego powinno si znajdowa 3.647 g HCl. Ta ilo kwasu solnego, jak wynika z

prostego przeliczenia, jest zawarta w 8.24 cm3 stonego roztworu kwasu solnego.

Roztwr otrzymany przez rozcieczenie 8.24 cm3 (odmierzy w cylindrze miarowym pod

dygestorium ! ) stonego HCl w kolbie miarowej do objtoci 1 dm3 jest roztworem w przyblieniu 0.1

n. Dokadne stenie ustala si przez zmianowanie go za pomoc substancji wzorcowej, ktr w tym

przypadku jest wglan sodowy (Na2CO3).

Obliczenia: Dokonaj teoretycznych oblicze iloci stonego kwasu solnego jak naley odmierzy i

rozpuci w kolbie na 1000 cm3 aby otrzyma roztwr HCl o steniu 0.1 n. Obliczenia zamie w

sprawozdaniu.

1.2. Mianowanie roztworu kwasu solnego za pomoc wglanu sodowego

Najczciej stosowan substancj podstawow do nastawiania miana kwasw jest bezwodny

wglan sodowy (Na2CO3).

Do zmianowania wystarczy przygotowa 250 cm3 roztworu 0.1 n Na2CO3. Poniewa

gramoczsteczka Na2CO3 wynosi 106.00 g, a w tym przypadku gramorwnowanik stanowi poow

gramoczsteczki, do sporzdzenia 250 cm3 0.1 n roztworu naley odway 1.325 g Na2CO3 uprzednio

dokadnie wysuszonego w temperaturze 105 oC.

Na wadze analitycznej odwaa si 1.3250 g Na2CO3, rozpuszcza si w zlewce, przenosi ilociowo

do kolby miarowej o pojemnoci 250 cm3, uzupenia do kreski i miesza. Z tak przygotowanego roztworu

wglanu sodowego odpipetowuje si trzy rwnolege prbki po 25 cm3, przenosi do kolb stokowych (lub

zlewek) o pojemnoci 250 cm3 i miareczkuje okoo 0.1 n roztworem kwasu solnego w obecnoci oranu

metylowego jako wskanika. Wyniki trzech rwnolegych prbek mog si rni maksymalnie o 0.05

cm3. Reakcja przebiega zgodnie z rwnaniem:

Na2CO3 + 2 HCl 2 NaCl + H2O + CO2

Obliczenia:

z zalenoci: 3232 CONaCONaHClHCl

vnvn

dokona oblicze stenia normalnego kwasu solnego znajc stenie roztworu wglanu sodowego oraz

objtoci roztworw Na2CO3 uytych do analizy.

1.3. Oznaczanie wodorotlenku sodowego Otrzymany do analizy roztwr wodorotlenku sodowego rozciecza si wod destylowan do objtoci ok. 100 cm

3, dodaje 3 krople fenoloftaleiny lub czerwieni metylowej i miareczkuje

mianowanym roztworem HCl (otrzymanym w wyniku procedury w punkcie 2 instrukcji) do momentu

zmiany zabarwienia roztworu.

Obliczenia: Korzystajc z uzyskanych wynikw dowiadczalnych tj. objtoci HCl zuytej w

miareczkowaniu i jego stenia oraz rwnania reakcji pomidzy NaOH oraz HCl, obliczy ilo NaOH

wyraon w gramach zawart w badanej prbce

Literatura

B. Jasiska, Z. Byo, K. Jarosiska, wiczenia laboratoryjne z chemii oglnej, Wydawnictwo AGH,

Krakw 1988.