TITRIMETRIChESKIE_METODY_METODIChKA

21

Молярная масса эквивалента щавелевой кислоты при титровании гидроксидом натрия равна 1/2 молярной массы щавелевой кислоты, то есть

1/2 М (Н2С2О4 ∙ 2Н2О) = 1/2 ∙ 136 = 63 г/моль.

Материалы и оборудование.

1.Анализируемый образец, содержащий щавелевую кислоту.

2.Гидроксид натрия, NaOH, 0,1 М стандартный раствор.

3.Фенолфталеин, 0,1%-й раствор в 60 %-м этаноле.

4.Аналитические весы.

5.Часовое стекло.

6.Мерная колба емкостью 100,00 см 3.

7.Воронка.

8.Бюретка емкостью 25,00см 3.

9.Пипетка емкостью 10,00см 3.

Выполнение работы.

На часовом стекле берут навеску анализируемого образца, содержащего щавелевую кислоту. Массу навески записывают в лабораторный журнал. Переносят навеску в мерную колбу на 100 см3, пользуясь стеклянной воронкой. Приливают дистиллированную воду, объем которой в мерной колбе не должен превышать 2/3. Перемешивают содержимое колбы до полного растворения образца и доводят объем раствора водой до метки. Закрывают мерную колбу пробкой и содержимое ее перемешивают.

Готовят бюретку к работе, заполняя ее рабочим раствором гидроксида натрия. Ополаскивают пипетку анализируемым раствором и в колбу для титрования отбирают 10,00 см3 этого раствора. Добавляют 1-2 капли фенолфталеина и титруют раствором NaOH до появления бледнорозовой окраски, не исчезающей в течение 30 сек. Повторяют титрование несколько раз. Различие в результатах не должно превышать 0,10 см3. Результаты анализа оформляют в виде таблицы. Рассчитав средний объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, содержание щавелевой кислоты в образце рассчитывают по формуле:

Если навеска биологического материала составляет mo, то массовая доля щавелевой кислоты в нем вычисляется по формуле:

, % = (m / mo) 100.

22

Лабораторная работа №4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА СОДЫ И ЩЕЛОЧИ ПРИ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ

Цель работы: приобретение навыков раздельного определения массы NaOH и Na2CO3 в образце, навыков титрования с различными индикаторами.

Сущность работы.

При титровании смеси растворов едкого натра и карбоната натрия соляной кислотой сначала происходит нейтрализация всего количества едкого натра и половины количества карбоната натрия. Одновременно протекают реакции:

НСl + NaOН = NaCl + Н2О,

НСl + Na2CO3 = NaНCO3 + NaCl.

Для первой реакции рН в точке эквивалентности будет равен семи (рНт.э.=7). Для второй реакции рН в точке эквивалентности определяется присутствием в растворе гидрокарбоната натрия, рН которого вычисляют по формуле расчета рН для амфолита:

где рК1 и рК2 – показатели констант кислотности угольной кислоты.

Точка эквивалентности, соответствующая этому титрованию, может быть зафиксирована с помощью индикатора фенолфталеина, так как интервал перехода его окраски лежит в области скачка титрования для обеих реакций. При дальнейшем титровании происходит реакция

NaHCO3 + НCl = NaCl + H2CO3 .

В этом случае в точке эквивалентности в растворе находится слабая угольная кислота, рН которой можно рассчитать по следующей формуле:

рНТ.Э.= 12 рК1(Н2СO3) - 12 lg C(H2CO3)=4,0.

Зафиксировать точку эквивалентности последней реакции можно с помощью индикатора метилового оранжевого.

Следовательно, если титровать смесь NaOH и Na2CO3 сначала с фенолфталеином и отметить объем НСl, пошедшей на титрование (V1), а затем вторую пробу оттитровать с метиловым оранжевым до изменения его окраски и отметить количество НСl, пошедшей на титрование – V2,

то тогда V1 – объем соляной кислоты, затраченной на титрование всего количества NaOH и половины Na2CO3;

23

V2 – объем НСl, пошедшей на титрование всего карбоната натрия и щелочи;

V2–V1 – объем кислоты, расходуемой на титрование половины карбоната натрия.

Следовательно, на титрование NaOH будет затрачено соляной кислоты, см3

V1 – (V2 –V1) = 2 V1 –V2 .

На титрование Na2CO3 расходуется 2 (V2 –V1) см3 титранта.

Материалы и оборудование.

1.Соляная кислота, HCl, 0,1М стандартный раствор.

2.Фенолфталеин, 0,1%-й раствор в 60 %-м этаноле.

3.Метиловый оранжевый, 0,1%-й водный раствор.

4.Бюретка емкостью 25,00 см3.

5.Пипетка емкостью 10,00 см3.

6.Конические колбы для титрования емкостью 150 см3.

Выполнение работы.

Аликвоту анализируемого раствора (10,00 см3) переносят пипеткой в колбу для титрования, добавляют 2-3 капли фенолфталеина и титруют раствором соляной кислоты до исчезновения розовой окраски. Измеряют затраченный объем соляной кислоты (V1).

Затем во вторую колбу со смесью NaOH + Na2CO3 прибавляют 2-3 капли метилового оранжевого и титруют до изменения цвета индикатора из желтого в розовый. Делают второй отсчет объема титранта по

бюретке (V2).

Различие в нескольких результатах, используемых в расчетах, не должно превышать 0,050 см3.

Массы NaOH и Na2CO3 рассчитывают по формулам:

m (Na2CO3), мг = Мэ (Na2CO3) СНСl 2(V2-V1), m (NaOН), мг = М (NaOН) СНСl (2V1-V2) .

Лабораторная работа №5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ БОРНОЙ КИСЛОТЫ В ПРЕПАРАТЕ

Цель работы: определение содержания борной кислоты в препарате методом кислотно-основного титрования.

Сущность работы.

Кислоту борную (Acidum boricum) применяют в качестве наружного антисептического средства в виде водных 1-4%-х растворов.

24

Для количественного определения препаратов борной кислоты используют кислотные свойства растворов кислоты борной в глицерине. При прямом титровании кислоты борной щелочью образуется метаборат натрия, который в водных растворах сильно гидролизуется:

Н3ВО3 + NaOН → NaBO2 + 2H2O.

В результате гидролиза щелочная реакция наступает до точки эквивалентности. Поэтому для количественного определения используют способность борной кислоты образовывать с глицерином сильную одноосновную диглицериноборную кислоту, которую можно с достаточной точностью оттитровать щелочью, используя в качестве индикатора фенолфталеин:

Количественное определение борной кислоты проводят в смеси (1:4) свежепрокипяченной воды (свободной от углекислого газа) и нейтрализованного (по фенолфталеину) глицерина при комнатной температуре. Для контроля полноты связывания натриевой соли диглицериноборной кислоты к концу титрования прибавляют дополнительную порцию глицерина. Сохранение при этом розовой окраски свидетельствует о достижении эквивалентной точки. Если окраска исчезает, добавляют глицерин и титрование продолжают.

1 см3 0,1 М раствора гидроксида натрия соответствует 0,006183 г кислоты борной, которой в препарате должно быть не менее 99,5%.

Материалы и оборудование.

1.Борная кислота, Н3ВO3.

2.Глицерин, HOCH2CH(OH)CH2OH.

3.Фенолфталеин, 0,1%-й раствор в 60 %-м этаноле.

4.Гидроксид натрия, NaOH, 0,1 М раствор.

5.Аналитические весы, часовое стекло.

26

точки. Присутствие эфира предотвращает данное явление, так как он извлекает выделяющуюся салициловую кислоту.

1 см3 0,5 М раствора HCl соответствует 0,08005 г натрия салицилата, которого в препарате должно быть не менее 99,5%.

Материалы и оборудование.

1.Натрия салицилат, HOC6H4COONa.

2.Диэтиловый эфир, C2H5OC2H5.

3.Смешанный индикатор (1 см3 раствора метилового оранжевого и 1 см3 раствора метиленового синего).

4.Соляная кислота, HCl, 0,5 М раствор.

5.Аналитические весы, часовое стекло.

6.Бюретка емкостью 25,00 см3.

7.Колба с притертой пробкой для титрования емкостью 250 см3.

8.Цилиндр емкостью 50 см3.

Выполнение работы.

Навеску препарата 1,5000 г (взятую на аналитических весах) помещают в колбу с притертой пробкой объемом 250 см3, растворяют в 20 см3 воды, прибавляют 45 см3 эфира, 3-4 капли смешанного индикатора (1 см3 раствора метилового оранжевого и 1 см3 раствора метиленового синего) и титруют 0,5 М раствором соляной кислоты до появления сиреневой окраски в водном слое (в конце титрования содержимое колбы хорошо встряхивают).

Процентное содержание натрия салицилата в препарате вычисляют по формуле:

Лабораторная работа №7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОТЫ НИКОТИНОВОЙ В ПРЕПАРАТЕ

Цель работы: определение содержания кислоты никотиновой в препарате методом кислотно-основного титрования.

Сущность работы.

Кислоту никотиновую (Аcidum nicotinicum) применяют как витаминный препарат. Она является специфическим противопеллагрическим средством, а также обладает сосудорасширяющим действием.

27

Кислота никотиновая имеет амфотерный характер ввиду наличия атома азота в пиридиновом цикле и подвижного атома водорода в карбоксильной группе.

При испытании на чистоту кислоты никотиновой используют кислотные свойства ее водных растворов. Навеску препарата растворяют в горячей воде (так как в холодной воде препарат трудно растворим) и после охлаждения титруют 0,1 М раствором гидроксида натрия до образования натриевой соли:

1 см3 0,1 М раствора NaOH соответствует 0,01231 г кислоты никотиновой, которой в препарате должно быть не менее 99,5%.

Материалы и оборудование:

1.Никотиновая кислота, C5H4NCOOH.

2.Гидроксид натрия, NaOH, 0,1 М раствор.

3.Фенолфталеин, 0,1%-й раствор в 60 %-м этаноле

4.Аналитические весы, часовое стекло.

5.Бюретка емкостью 25,00 см3.

6.Колба коническая для титрования емкостью 100 см3.

7.Цилиндр емкостью 25 см3.

Выполнение работы.

Навеску препарата 0,3000 г (взятую на аналитических весах) помещают в коническую колбу вместимостью 100 см3, растворяют в 25 см3 свежепрокипяченной горячей воды и по охлаждении титруют 0,1 М раствором гидроксида натрия с индикатором фенолфталеином до не исчезающего в течение 1-2 мин розового окрашивания.

Процентное содержание никотиновой кислоты в препарате вычисляют по формуле:

28

Вопросы к коллоквиуму по протолитометрии

1.Первичные стандарты для определения кислот, оснований и требования, предъявляемые к ним.

2.Основные положения протолитической теории Бренстеда-Лоури.

3.Автопротолиз воды.

4.Буферные растворы, их применение в анализе. Буферная емкость.

5.Расчет рН в растворах слабых кислот, слабых оснований, солей, амфолитов и буферных растворах.

6.Расчет интервала перехода окраски рН-индикатора

7.Расчет и построение кривых титрования для сильных протолитов

8.Титрование слабых кислот сильными основаниями и слабых оснований сильными кислотами, титрование соды.

9.Расчет индикаторных ошибок титрования.

III. ТИТРОВАНИЕ В НЕВОДНЫХ СРЕДАХ

Титрование в неводных средах, или неводное титрование, -

титрование, при котором средой служит неводный растворитель с минимальным содержанием воды. Метод – фармакопейный, широко используется в количественном анализе многих лекарственных препаратов и включен во все известные фармакопеи.

Растворители, используемые в неводном титровании, подразделяют на протогенные, протофильные и нейтральные.

Протогенные (кислые, кислотные) растворители – такие растворители, у которых доминирует способность отдавать протоны растворенному веществу, т.е. они обладают протоно-донорными свойствами. К растворителям такого типа относятся безводные серная, муравьиная, уксусная, пропионовая кислоты, жидкий фтористый водород и некоторые другие. Такие растворители повышают силу растворенных в них оснований и понижают силу растворенных в них кислот.

Протофильные (основные) растворители – такие растворители, у

которых доминирует способность принимать протоны от растворенных в них веществ, т.е. они обладают протоно-акцепторными свойствами. К таким растворителям относятся жидкие аммиак, амины, пиридин, формамид и некоторые другие. Растворители этого типа понижают силу растворенных в них оснований и повышают силу растворенных в них кислот.

Нейтральные растворители – такие растворители, которые обладают примерно одинаковой способностью принимать протоны от растворенных в них веществ и отдавать протоны растворенным в них веществам. К нейтральным растворителям относятся метанол, этанол, изопропанол, ацетон, диоксан, нитрометан, диметилсульфоксид, ацетонитрил и некоторые другие.

29

Применение неводного титрования расширяет возможности титриметрического анализа. Многие органические вещества, не растворимые в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, что позволяет определять их титриметрическими методами. Силу слабых в водных растворах кислот и оснований можно увеличить подбором растворителя, в котором их титрование становится возможным. Применение растворителей, понижающих силу кислот и оснований по сравнению с их водными растворами, позволяет раздельно титровать такие кислоты, которые являются сильными в водных растворах, например, смесь хлороводородной НСl и хлорной HClO4 кислот.

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КАЛИЯ АЦЕТАТА В ПРЕПАРАТЕ

Цель работы: определение содержания калия ацетата в препарате методом неводного титрования.

Сущность работы.

Калия ацетат (Kalii acetas) используют в качестве источника ионов калия (при гипокалиемии) и диуретического средства.

ГФ рекомендует проводить титрование калия ацетата в неводной среде 0,1 М раствором хлорной кислоты (индикатор кристаллический фиолетовый).

Из всех неорганических кислот, растворяющихся в безводной уксусной кислоте, хлорная является наиболее сильной и диссоциирует по схеме:

СН3СООН + НСlO4 → СН3СООН2+ + СlO4-.

В роли титрующего реагента выступают катионы ацетония СН3СООН2+ подобно тому, как при титровании кислотами в водных растворах титрующим реагентом являются катионы гидроксония H3O+.

СН3СООК + СН3СООН СН3СООКН+ +СН3СОО- СН3СООКН+ + СН3СОО- + СН3СООН2+ + СlO4- → KClO4 + 3CH3COOH

Суммарная реакция:

CH3COOK + HClO4 → KClO4 + CH3COOH.

1 см3 0,1 М раствора хлорной кислоты соответствует 0,009815 г калия ацетата, которого в высушенном препарате должно быть не менее

99,0%.

30

Материалы и оборудование.

1.Калия ацетат, СН3СООК.

2.Уксусная кислота, СН3СООH.

3.Хлорная кислота, НСlO4, 0,1 М раствор.

4.Кристаллический фиолетовый.

5.Аналитические весы, часовое стекло.

6.Бюретка емкостью 25,00 см3.

7.Колба для титрования.

8.Цилиндр емкостью 25 см3.

Выполнение работы

Навеску препарата 0,0800 г (взятую на аналитических весах), предварительно высушенного при 110оС до постоянной массы, растворяют в 10 см3 ледяной уксусной кислоты и титруют 0,1 М раствором хлорной кислоты до зеленовато-желтой окраски (индикатор кристаллический фиолетовый).

Процентное содержание калия ацетата в препарате вычисляют по формуле:

IV. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЯ

СУЩНОСТЬ МЕТОДА КОМПЛЕКСОНОМЕТРИИ

Комплексонометрия основана на реакциях, при которых определяемые ионы образуют устойчивые комплексные соединения с органическими реагентами, называемыми комплексонами.

Комплексоны являются производными полиаминополикарбоновых кислот. Наиболее распространена в качестве титранта этилендиаминтетрауксусная кислота Н4Υ (комплексон II, хелатон II).

На практике обычно применяют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) – комплексон III, или хелатон III. Это соединение называют также трилоном Б и обозначают сокращенной формулой Na2 [Н2Υ].