5. Завдання для ндрс

5.1. Визначення води методом Карла Фішера

Кількісне визначення води, особливо в органічних матеріалах, є важливою аналітичною задачею, яку можна вирішити з допомогою відомого методу Фішера.

Метод базується в титруванні води розчином безводного метанолу, що містить йод, диоксид сульфуру та надлишок піридину (Py). Титрування базується на реакції між йодом і диоксидом сульфуру, що протікає лише в присутності води:

I₂·Py + SO₂·Py + H₂O → SO₃·Py + 2PyH⁺I^-

Продукт реакції SO₃·Py взаємодіє далі з метанолом, утворюючи метансульфат-аняіон:

SO₃·Py + CH₃OH → PyH⁺CH₃SO₄^-

Як видно з приведених рівнянь, на кожен моль води припадає моль йоду. Тому зразок після розчинення прямо титрують реагентом Фішера до появи забарвлення, притаманного йоду (жовто-коричневий колір).

5.2. Визначення галогенів у органічних речовинах.

Наважку досліджованого зразку масою 100-200 мг поміщують в круглодонну колбу об’ємом 250 мл, попередньо заповнену абсолютним етанолом (30 мл). Колбу з’єднують із зворотгім холодильником (довжиною не менше 75 см), поміщають у киплячу водяну баню і витримують в ній до повного розчинення досліджуваного зразку. Після розчинення через холодильник (обережно!) протягом 15-20 хвилин вносять невеликими порціями металічний натрій, попередньо очищений фільтрувальним папером від окисного шару (кількість натрію беруть у 15-20-кратному надлишку по відношенні до наважки зразку). Після цього колбу охолоджують і розводять її вміст дистильованою водою до об’єму 180-200 мл. Тоді додають 2-3 краплини фенолфталеїну і підкислюють суміш нітратною кислотою. Вводять 50 мл 0,1 М розчину аргентуму нітрату, надлишок якого відтитровують 0,1 М розчином тіоціанату амонію в присутності індикатору – 5 мл 10% розчину залізо-амонійних квасців. Точку кінця титрування фіксують за появою червоного кольору. Вміст галогену вираховують за формулою

де:

С₁, V₁ - концентрація та об’єм розчину AgNO₃;

C₂, V₂ – концентрація та об’єм розчину NH₄CNS;

Vк - загальний об’єм аналізуємого розчину, мл;

Vп - об’єм аналізуємого розчину, взятого для титрування, мл

M - молекулярна маса галогену;

q - наважка проби, взятої для аналізу, г.

5.3. Визначення сульфуру в органічних речовинах

Наважку досліджуваного зразку масою 8-10 мг загортають у беззольний фільтрувальний папір і обмотують платиновою дротиною, яку прикріплюють до пробки колби. Фітиль підпалюють і вносять у колбу, яка попередньо заповнена киснем і містить 20 мл 6% розчину гідроген пероксиду. Після спалювання вміст колби збовтують протягом 20 хвилин, відкривають пробку і кип’ятять вміст колби протягом 4-5 хвилин (для видалення вуглекислого газу та надлишку гідроген пероксиду. Одержаний розчин, що містить сульфатну кислоту, титрують 0,02 М розчином гідроксидом натрію в присутності 2-3 краплин індикатору – метилового червоного.

Масову частку сульфуру вираховують за формулою:

5.4. Визначення “бромного числа” полімеру

Бромним числом називають кількість брому (в г), затраченого на приєднання до 100 г досліджуваного зразку.

В колбі об’ємом 500 мл, яка оснащена притертою пробкою з припаяним краном Гейслера, розчиняють або суспендують 0,2-1,0 г досліджуваного зразку полімеру в 100 мл чотирихлористого карбону. Тоді добавляють 20 мл 0,2 М розчину брому (в CCl₄), закривають колбу і залишають її стояти в темряві 18 годин. Після цього колбу поміщують в охолоджувальну суміш, щоб створити невелике розрідження. Бокову трубку крану Гейслера занурюють у воду і відкривають кран, набираючи до 20 мл води. Вміст колби добре струшують, тоді доливають 20-30 мл 10% розчину KI і, доливши ще 75 мл води, титрують 0,1 М розчином тіосульфату натрію в присутності індикатору крохмалю. Для визначення початкової кількості брому проводять “холостий” дослід.Загальна кількість брому, який вступив у реакцію, відповідає різниці між його кількістю, яка міститься у взятому розчині брому, та кількістю брому, що еквівалентна йоду, що виділився. Після закінчення титрування до зразку добавляють 5 мл 2% розчину KIO₃ . Кількість йоду, що при цьому виділяється, є еквівалентною кількості бромоводню, що утворюється в реакції заміщення. Виділений йод титрують 0,1М розчином тіосульфату натрію і знаходять кількість брому, що пішла на заміщення гідрогену в полімері.

Бромне число розраховують за формулою:

де a - об’єм розчину тіосульфату натрію в холостому досліді

b - об’єм розчину тіосульфату натрію при титруванні йоду, еквівалентного брому

d - об’єм розчину тіосульфату натрію при титруванні йоду, еквівалентного бромоводню

C - концентрація розчину тіосульфату натрію

Q – наважка зразку

5.5. Визначення фенолу

Наважку досліджуваного зразку 1-2 г розчиняють в дистильованій воді, переносять в мірну колбу об’ємом 1000 мл, і доводять об’єм до мітки. Відбирають аліквоту в конічну колбу з притертою пробкою місткістю 250 мл і додають 50 мл 0,1 М розчину бромід-броматного розчину (9,9167 г KBr і 2,7830 г KBrO₃ в 1 літрі водного розчину) і 5 мл концентрованої HCl. Колбу закривають пробкою, зжбовтують і витримують 150 хвилин. Тоді додають 2 г калію йодиду і витримують ще 5 хвилин. Виділений йод титрують 0,1 М розчином тіосульфату натрію в присутності індикатору крохмалю до зникнення синього кольору. Паралельно проводять холостий дослід.

Вміст фенолу розраховують за формулою:

f_екв.=1/6

5.6. Визначення естерного числа

Наважку досліджуваного зразка масою 0,5-1,2 г вносять в конічну колбу, розчиняють в 5 мл етанолу і добавляють 15 мл 1М розчину гідроксиду натрію. Тоді в колбу кидають 2-3 куски кип’ятильника, оздоблюють її зворотнім холодильником і гріють на водяній бані 2 години. Після цього колбу охолоджують і вміст її титрують 1 М розчином хлоридної кислоти в присутності фенолфталеїну. Для уточнення результатів залишок кислоти відтитровують 1М розчином гідроксиду натрію до появи рожевого кольору.

Молекулярну масу естеру вираховують за формулою:

5.7. Визначення карбонових кислот.

Як відомо, більшість карбонових кислот мають значення рК_к менше 5, тобто є слабкими кислотами. Виходячи з цього, були розроблені методики їх титриметричного визначення. В якості титранту можна використовувати розчини гідроксиду натрію, метилат натрію, гідроксид тетрабутиламіну та ін. При тируванні кислот, нерозчинних у воді, використовують водно-спиртові розчини або розчиняють їх у певній кількості лужного титранту, залишлк якого потім відтитровують кислотою. Для аналізу дуже слабих кислот (рК =6-12) використовують титрування гідроксидом тетрабутиламонію в неводному середовищі (піридин, диетилформамід, ацетон).

Наважку зразку 0,1-0,2 г розчиняють в 15-20 мл води, додають 2-3 краплини фенолфталеїну і титрують 0,1 М розчином гідроксиду натрію до появи рожевого кольору.

При аналізі нерозчинних у воді зразків до 0,1-0,2 г проби добавляють 20-25 мл 0,1 М розчину гідроксиду натрію, після розчинення додають 2-3 краплини фенолфталеїну і тирують 0,1 М розчином хлоридної кислоти до зникнення забарвлення індикатора.

Вираховують вміст кислоти в зразку.