Студопедия — Роль и значение количественного анализа в фармации
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Роль и значение количественного анализа в фармации






Количественный анализ широко применяется в фарм.анализе и является составной частью фармакопейного анализа всякого лекарственного препарата

50. Гравиметрический анализ. Классификация методов гравиметрии. Гравиметрический (ве­совой) анализ, или гравиметрия, − это один из методов количественного анализа, основанный на определении массы искомого компонента анали­зируемого образца путем измерения — точного взвешивания — массы устойчивого конечного вещества известного состава, в которое полно­стью переведен данный определяемый компонент. Гравиметрия — классический метод количественного химического анализа, один из первых, основательно разработанных количественных методов химии. Гравиметрические методы обладают простотой выполнения, хорошей воспроизводимостью, высо­кой точностью, хотя нередко они трудоемки и продолжительны.Гравиметрия — фармакопейный метод анализа. Согласно распространенной классификации гравиметрических мето­дов, по способу отделения определяемого компонента различают: мето­ды осаждения, отгонки, выделения, термогравиметрические методы (термогравиметрия). Последнюю группу методов иногда относят к ин­струментальным.

Методы осаждения. Сущность их состоит в следующем. Опреде­ляемый компонент раствора вступает в химическую реакцию с прибав­ляемым реагентом − осадителем, образуя малорастворимый продукт − осадок, который отделяют, промывают, высушивают (при необходимости прокаливают) и взвешивают на аналитических весах. Примерами могут служить определение сульфат-ионов или катионов бария в форме суль­фата бария BaSO4.

Методы отгонки. Определяемый компонент выделяют из анализируе­мой пробы в виде газообразного вещества и измеряют либо массу отогнан­ного вещества (прямой метод), либо массу остатка (косвенный метод). Так, при определении содержания С02 в карбонате кальция СаСОэ методом отгонки анализируемый образец (навеску) карбоната кальция растворяют в кислоте:

CaCO3 + 2НСl = CO2↑ + CaCl2 + Н2O

Выделяющийся диоксид углерода количественно поглощают и из­меряют его массу по увеличению общей массы поглотителя.

Прямой метод отгонки применяют для определения содержания воды в анализируемых образцах, например в лечебных препаратах (фармакопейный метод). Для этого в стеклянную колбу вместимостью 250—500 мл, соеди­ненную с обратным холодильником и градуированным приемником для сбора жидкого конденсата, вносят навеску анализируемой пробы массой 10—20 г, прибавляют 100 мл толуола или ксилола и кипятят содержимое колбы. Вода, присутствующая в анализируемой пробе, медленно испаря­ется при кипячении смеси и затем конденсируется в обратном холодиль­нике, стекая по каплям в приемник. После окончания отгонки воды и ох­лаждения приемника до комнатной температуры измеряют объем соб­ранной в приемнике воды и, учитывая ее плотность, рассчитывают массу отогнанной воды. Зная массу воды и массу исходной пробы, рассчиты­вают содержание воды в анализируемом образце.

Косвенные методы отгонки широко применяют для определения со­держания летучих веществ (включая слабосвязанную воду) в лекарствен­ных препаратах, измеряя потерю массы анализируемого образца при его высушивании в термостате (в сушильном шкафу) при фиксированной температуре. Конкретные условия (температура, продолжительность вы­сушивания и т. д.) определяются природой анализируемого объекта и указываются в методике анализа.

Термогравиметрические методы. Эти методы основаны на измере­нии массы анализируемого вещества при его непрерывном нагревании в заданном температурном интервале (чаще всего от комнатной темпера­туры до заданной). Измерения обычно проводят на специальных прибо­рах — дериватографах, снабженных специальными термовесами непре­рывного взвешивания, электропечью для нагревания образца, термопара­ми для измерения температуры, эталоном для сравнения и самописцем, который непрерывно записывает изменение массы нагреваемого вещества.

51. Метод осаждения. Основные этапы гравиметрического определения. Метод осаждения — один из самых распространенных и основа­тельно разработанных в гравиметрическом анализе. К основным этапам гравиметрического анализа в методе осаждения в общем случае относятся следующие:

1)расчет массы навески анализируемой пробы и объема (или массы) осадителя;

2)взвешивание (взятие) навески анализируемого образца;

3)растворение навески анализируемого образца;

4)осаждение, т. е. получение осаждаемой формы определяемого ком­понента (осаждаемая форма – это соединение, в виде которого определяемый компонент осаждается из раствора);

5)фильтрование (отделение осадка от маточного раствора);

6)промывание осадка;

7)высушивание и (при необходимости) прокаливание осадка до посто­янной массы, т. е. получение гравиметрической формы; взвешивание гравиметрической формы (гравиметрическая форма – это соединение, в виде которого производят взвешивание);

8)расчет результатов анализа, их статистическая обработка и представ­ление.

Рассмотрим кратко каждую из этих операций.1) Масса навески, предназначенной для анализа и, следовательно, для взвешивания на аналитических весах, берется не произвольно. Если мас­са навески взята слишком малой, то относительные потери при после­дующих операциях могут привести к заметной относительной ошибке анализа. Если, напротив, навеска взята слишком большой, то при получе­нии осаждаемой формы образуется значительная масса осадка, что затрудняет его фильтрование и промывание, способствует соосаждению из раствора значительных количеств примесей, увеличивает продолжитель­ность анализов и расход реактивов.Поэтому требуется оценить оптимальную массу навески.При расчете оптимальной массы навески анализируемого вещества учитывают возможную массовую долю определяемого компонента в ана­лизируемой пробе и в гравиметрической форме, массу гравиметрической формы, систематическую ошибку взвешивания на аналитических весах (обычно ±0,0002 г), характер получаемого осадка — аморфный, мелко­кристаллический, крупнокристаллический. Следовательно, оптимальная масса т навески, при которой допусти­ма относительная ошибка гравиметрического анализа не более ±0,2%, должна быть не меньше чем

m = 0,0002 • 100%/0,2 = 0,1 г.

2) Взвешивание исходной навески анализируемого вещества проводят на аналитических весах с погрешностью взвешивания, чаще всего равной ±0,0002 г. Обычно навеску помещают в чистый сухой стеклянный бюкс, предварительно взвешенный на тех же аналитических весах. Иногда на­веску вначале взвешивают на технических или аптечных весах и уже по­сле этого — на аналитических весах. По разности масс бюкса с навеской и пустого бюкса вычисляют массу навески.

3) Навеску растворяют в подходящем растворителе в условиях, преду­смотренных методикой анализа. Наиболее часто в качестве растворителя применяют дистиллированную воду или водные растворы кислот. Есливкачестве растворителя используют дистиллированную воду, тов опти­мальном варианте берут 100—150 мл воды.

4) Основные цели при получении осаждаемой формы состоят в том, чтобы свести к минимуму потери за счет растворения осадка в маточном растворе; чтобы осадок не содержал примесей других веществ (вследст­вие их адсорбции на осадке, окклюзии, соосаждения); чтобы частицы осадка были бы достаточно крупными, не проходили через поры фильтра и не забивали их.

В методе осаждения приходится сталкиваться с кристаллическими и аморфными осадками, хотя провести четкую границу между теми и дру­гими затруднительно.

Кристаллические осадки состоят из более крупных частиц, чем аморфные, меньше сорбируют примесей из раствора, легче фильтруются. Поэтому в большинстве случаев (когда это возможно) стараются полу­чить не аморфные, а кристаллические осадки, по возможности крупно­кристаллические, проводя осаждение в условиях, благоприятствующих образованию таких осадков.

5) Отделение осадка от маточного раствора фильтрованием проводят после его созревания (кристаллические осадки) или сразу после осажде­ния (аморфные осадки).Фильтрование проводят с использованием стеклянных или беззоль­ных бумажных (чаще всего) фильтров. При фильтровании вначале пропускают через фильтр прозрачный надосадочный раствор. Оставшийся осадок обычно промывают вначале непосредственно в стакане, в котором проводили осаждение, сливая на фильтр промывную жидкость вместе с частицами осадка, а затем количе­ственно переносят на фильтр весь осадок. На фильтре осадок также про­мывают несколькими порциями промывной жидкости. Состав промыв­ной жидкости (горячая, холодная вода или раствор какого-то вещества) и условия промывания указываются в аналитической методике.При необходимости учитывают потери осадка за счет его растворе­ния в маточном растворе и в промывной жидкости, для чего требуется знать объем маточного раствора, промывной жидкости и растворимость (концентрацию насыщенного раствора) осаждаемой формы.

6) Осадок (осаждаемая форма) после его перенесения на фильтр и про­мывания высушивают вместе с фильтром в сушильном шкафу при тем­пературе около 100°С. Сухой фильтр с осадком помещают в предвари­тельно прокаленный и взвешенный тигель (чаще всего фарфоровый) и озоляют в пламени газовой горелки, следя за тем, чтобы фильтр тлел, но не воспламенялся (во избежание потерь осадка при сгорании фильтра). По окончании обеззоливания тигель с осадком обычно прокаливают в муфельной печи до постоянной массы при температуре, зависящей от природы осадка.

7) Доведение гравиметриче­ской формы до постоянной массы проводят в процессе прокаливания осадка. Для этого после первого прокаливания в течение времени, ука­занного в методике анализа (часто — около часа — полутора часов), ти­гель с осадком быстро переносят из муфельной печи в эксикатор, охлаж­дают до комнатной температуры около получаса и взвешивают на анали­тических весах. Затем прокаливание, охлаждение и взвешивание повто­ряют до тех пор, пока разность двух последних взвешиваний не будет превышать ошибки взвешивания на аналитических весах (±0,0002 г).

8) После измерения массы гравиметрической формы m(ГФ) рассчиты­вают содержание определяемого компонента в анализируемом образце, зная состав гравиметрической формы. Если известно значение гравимет­рического фактора F, то массу определяемого компонента т(Х) в анали­зируемом образце рассчитывают по формуле (2.8):

m(Х) = Fm (ГФ).

52. Осаждаемая и гравиметрическая форма, осадитель, промывная жидкость. Требования предъявляемые к ним. Осаждаемая форма – это соединение, в виде которого определяемый компонент осаждается из раствора. Требования к осаждаемой форме:1) Определяемый компонент должен переходить в осадок количест­венно. Растворимость осадка должна быть незначительной: масса раство­рившегося осадка не должна превышать ошибку взвешивания на анали­тических весах, т.е. 0,0002 г. Поэтому, при прочих равных условиях, в качестве осаждаемой формы следует выбирать наименее растворимую. 2) Осадок не должен растворяться в избытке осадителя с образова­нием растворимых комплексных соединений.3) Осадок не должен содержать посторонние примеси.4) Осадок должен быть устойчивым к внешним воздействиям — не окисляться, не восстанавливаться и др.5) Осаждаемая форма должна при высушивании или прокаливании нацело превращаться в гравиметрическую форму без потерь определяе­мого компонента.6) Структура осадка должна обеспечивать оптимальное проведение фильтрования и промывания осадка от примесей. Наиболее удобны, как уже отмечалось, крупнокристаллические осадки, так как они не забивают поры фильтра, имеют малую поверхность (т. е. мало адсорбируют посто­ронние частицы из раствора), легко промываются.

Гравиметрическая форма – это соединение, в виде которого производят взвешивание Требования, предъявляемые к гравиметрической форме:1) Состав гравиметрической формы должен точно соответствовать ее стехиометрии (например, CaSО4, BaSО4, BiPО3, AI2О3, Fe2О3, СаО и т. д.).2) Гравиметрическая форма должна быть стабильной на воздухе, не разлагаться, не подвергаться окислительно-восстановительным процес­сам и т. п. 3) Гравиметрический фактор F должен иметь по возможности ми­нимальное значение, так как при этом понижается относительная ошибка гравиметрического определения.

Основные требования, предъявляемые к осадителю: 1)осадитель должен быть специфичным, селективным по отноше­нию к осаждаемому иону.2)осадитель должен быть по возможности летучим, т. е. должен легко удаляться при нагревании или прокаливании осаждаемой формы.

53. Титриметрический анализ. Сущность метода. Классификация методов кислотно-основного анализа. Титриметрический анализ – это метод количественного анализа, основанный на измерении объема (иногда массы) раствора реактива известной концентрации Т, затраченного на реакцию с определяемым веществом Х. Наиболее распространенная классификация титриметрических методов основана на различных типах используемых реакций. 1) Кислотно-основное титрование(метод нейтрализации)- титрование основанное на реакции переноса протонов от одной реагирующей частицы к другой в растворе. Различают ацидиметрию и алкалиметрию. Ацидиметрия(ацидиметрическое титрование)-определение веществ титрованием стандартным раствором кислоты. Алкалиметрия(алкалиметрическое титрование) – определение веществ титрование стандартным раствором сильного основания. 2) Окислительно- восстановительное титрование (редоксметрия)-титрование сопровождаемое переходом одного или большего числа электронов от иона- донора или молекулы(восстановителя) к акцептору(окислителю). 3) Осадительное титрование – такое титрование когда титруемое вещество при взаимодействии с титрантом выделяется из раствора в виде осадка. 4) Комплексонометрическое титрование- титрование вещества раствором такого соединения которое образует с титруемым веществом слабодиссоциирующий растворимый комплекс.

 

54. Требования, предъявляемые к реакциям в титриметрии. В титриметрическом анализе может быть использована не любая химическая реакция. Реакции, применяемые в титриметрическом анализе, должны удовлетворять следующим требованиям:

- реакция должна протекать необратимо;

- реакция должна протекать c достаточно большой скоростью, чтобы в любой момент титрования равновесие устанавливалось практически мгновенно;

- реакция не должна осложняться протеканием побочных процессов, т.е. должна протекать стехиометрически (в соответствии с уравнением реакции);

- должен существовать способ определения окончания реакции между титруемым веществом и титрантом, т.е. способ фиксирования точки эквивалентности.

 

55. Основные понятия в титриметрии. Титрование – процесс определения вещества Х постепенным добавлением небольших количеств вещества Т (титранта), при котором каким-нибудь способом обеспечивают обружение точки (момента), когда все вещество Х прореагировало.

Титрант – раствор, содержащий активный реагент Т, с помощью которого проводят титрование (иногда, при так называемом реверсивном титровании, в качестве титранта берут раствор неизвестной концентрации и титруют им раствор с точно известной концентрацией).

Аликвотная доля (аликвота) – точно известная часть анализируемого раствора, взятая для титрования (Vx).

Точка (момент) эквивалентности (ТЭ) – это точка (момент), когда титрант Т будет прибавлен в количестве, эквивалентном количеству определяемого вещества Х.

Конечная точка титрования (КТТ) - это точка (момент) титрования, в которой некоторое свойство раствора (например, его окраска) показывает заметное (резкое) изменение. КТТ чаще всего не совпадает с ТЭ, хотя соответствует ей. В этот момент титрование, как правило, заканчивается. Момент окончания реакции определяется различными способами, например с помощью индикатора.

Степень оттитрованности f — отношение объема V(Т) добавлен­ного титранта к объему V(ТЭ) титранта, соответствующему ТЭ:

f = V(T)/V( ТЭ). Другими словами, степень оттитрованности раствора — это отноше­ние количества оттитрованного вещества к его исходному количеству в анализируемом растворе.

Уровень титрования — это порядок (10- x) концентрации используе­мого раствора титранта, например 10-1, 10-2,10-3 и т. д.

Кривая титрования — графическое изображение зависимости изме­нения концентрации с(Х) определяемого вещества X или некоторого свя­занного с ним свойства системы (раствора) от объема V(Т) прибавленно­го титранта Т. Величина с(Х) в ходе титрования изменяется на несколько порядков, поэтому кривая титрования часто строится в координатах lgc(X)-V(T). По оси абсцисс откладывают объем прибавляемого титранта V (Т) или степень оттитрованности f. Если по оси ординат откладывать равновесную концентрацию с(Х) или интенсивность пропорционального ей свойства, то получают линей­ную кривую титрования. Если по оси ординат откладывать lg с(Х) или логарифм интенсивно­сти свойства, пропорционального с(Х), то получают логарифмическую (или монологарифмическую) кривую титрования. Для более четкого выявления особенностей процесса титрования и в прикладных целях иногда строят дифференциальные кривые титрования, откладывая по оси абсцисс объем прибавляемого титранта V(Т), а по оси ор­динат — первую производную от логарифма концентрации (или интенсив­ности пропорционального eй свойства) по объему прибавляемого титранта d lgc(X)/d V(Х). Такие кривые титрования обычно используют в физико-хи­мических методах анализа, например при потенциометрическом титровании.

56. Растворы титрантов в титриметрическом анализе. Способы их приготовления. В титриметрическом анализе используются так называемые титрованные растворы, т.е. растворы, концентрация которых известна с высокой точностью. Для приготовления растворов с точно известной концентрацией, применяемых в титриметрическом анализе, используют стандартные вещества (установочные вещества). Первичное стандартное вещество (первичный стандарт) — веще­ство высокой чистоты, которое применяется для установления концен­трации титранта — для стандартизации титранта, в основе чего лежит стехиометричность их взаимодействия, или может быть само использовано для приготовления раствора титранта с точно известной концентрацией. Вторичное стандартное вещество (вторичный стандарт) — веще­ство, используемое для стандартизации: содержание активного компо­нента в нем находят с помощью первичного стандарта.От свойств первичного стандарта (установочного вещества) зависит точность определения концентрации титранта, а следовательно, и точность всех последующих анализов. Поэтому установочное вещество должно:

- быть химически чистым;

- иметь состав, точно соответствующий его химической формуле;

- быть устойчивым на воздухе и в растворе;

- иметь по возможности большую эквивалентную массу (это уменьшает относительную ошибку при определении). Существуют два метода приготовления титрованных растворов.

1. Точная навеска, взятая на аналитических весах, растворяется в мерной колбе. Такие растворы называются первичными стандартными растворами (приготовленными растворами).

2. Раствор готовится приблизительно нужной концентрации, а точную концентрацию определяют титрованием, имея другой титрованный раствор. Титрованные растворы, точную концентрацию которых находят в результате титрования, называются вторичными стандартными растворами (а также стандартизированными, или установленными). К стандартизации (процесс нахождения концентрации активного реагента в растворе) раствора прибегают, если чистота вещества, используемого для его приготовления, недостаточна (примеры – растворы HCl, NaOH).

 

 

57. Способы выражения концентраций в титриметрическом анализе и взаимосвязь между ними. Содержание вещества в растворе может быть выражено в массовых долях растворенного вещества, в молях на литр раствора, в эквивалентах на литр раствора, в граммах или миллиграммах на миллилитр раствора и др. Термин «концентрация» впервые ввел знаменитый голландский физико-химик, первый Нобелевский лауреат по химии Я.Вант-Гофф (1852-1911). Молярная концентрация определяется количеством молей вещества в 1 л (или 1 дм3) раствора (измеряется в моль/л, моль/дм3). Молярной концентрацией раствора См называют отношение количества растворенного вещества в молях к объему раствора Vв литрах: . Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) определяется числом эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора (измеряется в моль/л, моль/дм3).

Эквивалент - это реальная или условная частица, которая эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции, одному электрону в реакции окисления-восстановления или одному однозарядному иону в реакциях осаждения и комплексообразования. Молярная масса эквивалента Мэ - это масса одного моля эквивалентов этого вещества, равная произведению молярной массы Мr вещества на фактор эквивалентности fэ: Мэ = Мr × fэ.

Фактор эквивалентности - это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции, одному электрону в реакции окисления-восстановления или одному однозарядному иону в реакциях осаждения и комплексообразования. Фактор эквивалентности fэ обозначают также 1/z. Таким образом, молярной концентрацией эквивалента (или нормальной концентрацией) раствора Сэ называют отношение количества растворенного вещества эквивалентов nэ к объему раствора Vв литрах:

. Титр раствора Т - это масса растворенного вещества в граммах, содержащегося в 1 мл (или 1 см3) раствора (измеряется в г/мл или в г/см3). Титр раствора по определяемому веществу (условный титр, титриметрический фактор пересчета) TA/Bпоказывает, какая масса (в граммах) вещества В эквивалентна 1 см3 раствора титранта А. Этот способ выражения концентрации удобен при массовых анализах. Массовая доля растворенного вещества выражается в долях или процентах. Массовая доля растворенного вещества w выражает в процентах (либо в долях) отношение массы растворенного вещества m1 к общей массе раствора m:

.

Другие способы выражения концентрации. Концентрацию растворов, применяемых в фотометрии, обычно выражают числом миллиграммов в 1 мл раствора (мг/мл). При приготовлении растворов кислот часто применяется концентрация 1: х, показывающая, сколько объемных частей воды х приходится на 1 часть концентрированной кислоты. Имеются и другие способы выражения концентрации растворов. При выражении точной концентрации раствора часто применяют так называемый поправочный коэффициент К, который представляет собой отношение действительной (практической) концентрации раствора Сп к его номинальной (теоретической) концентрации Ст: . Таким образом, К - это величина, на которую нужно умножить величину теоретической концентрации раствора, чтобы получить его точную практическую концентрацию.Отечественная Государственная Фармакопея рекомендует гото­вить стандартные растворы с поправочным коэффициентом в преде­лах 0,98-1,02.

 

58. Виды (приемы) титрования и схема расчетов в них. Известны следующие основные приемы проведения титриметрического анализа:

1) прямое титрование, когда при титровании происходит реакция между определяемым веществом и титрантом;

2) обратное титрование, или титрование по остатку, когда к определяемому веществу добавляют заведомо избыточный, но точно отмеренный объем титрованного раствора, избыток которого оттитровывают титрантом.

3) косвенное титрование, или титрование заместителя, когда титрантом титруют продукт реакции определяемого вещества с каким-либо реактивом.(определяемое вещество не реагирует с титрантом непосредственно, а определяется косвенно в результате использования стехиометрически протекающей реакции с образование другого вещества реагирующего с титрантом).

59. Способы определения в титриметрии и схема расчетов в них. При проведении титрования можно брать либо определенную массу анализируемого вещества, либо точно отмеренный объем анализируемо­го раствора. В соответствии с этим различают два подхода: метод от­дельных навесок и метод пипетирования. В методе пипетирования каждую порцию для титрования отбирают пипеткой, переносят в колбу для титрования и титруют рабочим раствором из бюретки. Пусть на тирование затрачен объем титранта V(T), тогда:

Определив концентрацию анализируемого раствора можно рассчитать массу вещества Х во сем анализируемом растворе:

 

В методе отдельных навесок навеску вещества, взвешенную на аналитических весах, количественно переносят в колбу для титрования, растворяют в произвольном объёме воды и титруют рабочим раствором из бюретки. Пусть на титрование раствора А затрачен объем V(T) титранта с неизвестной молярной концентрацией эквивалента. Поскольку А и Т реагируют в эквивалентных отношениях, то их эквивалентные количества равны. Эти эквивалентные колчества можно выразить в виде:

 

 

Метод пипетирования по сравнению со способом отдельных навесок более экспрессен и трудоемок, но отличается меньшей точностью вследствие необходимости трехкратного – при помощи мерной колбы, пипетки и бюретки – измерения объема.

60. Методы установления конечно точки титрования. Существуют две группы методов фиксирования КТГ: визуальные и инструментальные. Визуальные методы. За ходом реакции следят визуально, наблюдая из­менение окраски (или другого свойства) специально внесенного индикатора при нейтрализации, окислении-восстановлении, осаждении или комплексообразовании. КТТ устанавливают по резкому изменению видимого свойства системы в присутствии индикатора или без него: появление, изменение, ис­чезновение окраски, образование или растворение осадка. В индикаторных визуальных методах в титруемый раствор вносят индикатор. В зависимости от специфики титруемого раствора и титранта применяют различные индикаторы: кислотно-основные, окислительно- восстановительные, осадительные, металлохромные, адсорбционные, металлофлуоресцентные, флуоресцентные, хемилюминесцентные, экра­нирующие, экстракционные. Важнейшие из этих индикаторов рассмот­рены далее при характеристике различных видов и способов титрования. В безиндикаторных визуальных методах используют окраску тит­ранта или титруемого вещества. КТТ определяют по появлению окраски титранта или по исчезновению окраски титруемого вещества. Инструментальные методы. КТТ устанавливают по изменению физико-химических свойств раствора — флуоресценции, оптической плот­ности, потенциала, удельной электропроводности, силы тока, радиоак­тивности и др. Изменение физико-химических свойств фиксируют на различных приборах.

 

61. Кислотно-основное титрование. Сущность метода. Типы кислотно-основного титрования. Титранты метода. В основе кислотно-основного титрования лежит реакция передачи протона от титранта к титруемому веществу или наоборот:H+ + OH = H2O. Этот метод применяется для количественного определения кислот, гидроксидов, солей слабых кислот и сильных гидроксидов (Na2CO3, Na2B4O7) и солей аммония, оксидов, жесткости воды, а также при анализе пищевых продуктов (определение азота по Кьельдалю и др.). Метод кислотно-основного титрования, в котором титрантом является кислота, называется ацидиметрией (от англ. acid - кислота). Титрантом в этом случае является раствор сильной кислоты (обычно HCl или H2SO4). Приготовить титрованный раствор кислоты, исходя из концентрированной кислоты, невозможно. Поэтому титр растворов кислот устанавливают по тетраборату натрия Na2B4O7 × 10H2O (буре) или карбонату натрия Na2CO3 (соде). Метод кислотно-основного титрования, в котором титрантом является основание, называется алкалиметрией (от англ. alkaline - щелочной). В качестве титрантов в алкалиметрии обычно используют растворы гидроксидов калия КОН или натрия NaOH. Приготовить титрованный раствор этих веществ по точной навеске невозможно. Реакции кислотно-основного взаимодействия характеризуются высокой скоростью, протекают строго стехиометрично. Эти реакции не сопровождаются изменением окраски раствора, поэтому момент окончания титрования (точку эквивалентности) определяют при помощи индикаторов, изменяющих окраску в зависимости от рН среды.

Титрантами метода являются растворы сильных кислот и оснований. Эти вещества не соответствуют требованиям предъявляемым к стандартным веществам поэтому концентрацию титрантов устанавливают стандартизацией их растворов.

62. Индикаторы кислотно-основного метода титрования. Для обнаружения точки эквивалентности в титриметрическом анализе применяют индикаторы (от лат. indicare – показывать, обнаруживать). В методе кислотно-основного титрования наиболее широкое распространение получили цветные индикаторы, окраска которых зависит от рН раствора. Первое титрование с применением цветного индикатора (лакмуса) выполнил У.Льюис в 1767 г.

Требования, предъявляемые к кислотно-основным индикаторам. Индикаторы кислотно-основного титрования должны отвечать, по крайней мере, следующим основным требованиям.

1. Окраска индикатора должна быть интенсивной и различаться в кислой и щелочной среде.

2. Изменение окраски должно быть быстрым, четким и обратимым.

3. Окраска индикатора должна меняться в узком интервале измене­ния рН раствора.

4. Индикатор должен быть чувствительным и менять свою окраску в присутствии минимального избытка кислоты или щелочи.

5.Индикатор должен быть стабильным, не разлагаться в водном растворе и на воздухе.

Классификация кислотно-основных индикаторов. Кислотно-основ­ные индикаторы, как правило, обратимые индикаторы, способные об­ратимо изменять окраску в зависимости от рН раствора.

Предложено более 200 органических соединений в качестве кислотно-основных индикаторов. Их классифицируют различным образом. Классификация по строению индикаторов. Среди предложенных кислотно-основных индикаторов имеются соединения, относящиеся к различным структурным типам. Индикаторы группы азосоединений (азоиндикаторы). Это доволь­но многочисленная группа кислотно-основных индикаторов, являющихся производными napa-аминобензола и пара-диметиламиноазобензола, ко­торые сами по себе практически не растворяются в воде. При введении сульфогрупп или карбоксильных групп в молекулы этих соединений по­лучаются растворимые в воде азокрасители, обычно имеющие (с различ­ными оттенками) красную окраску в кислой среде и желтую — в щелочной.В структуре молекул этих соединений имеется хромофорная азо­группа. Характер таутомерных превращений при изменении рН раствора у индикаторов этой группы аналогичен рассмотренным выше для мети­лового оранжевого.

К индикаторам этой группы, помимо метилового оранжевого, отно­сятся ализариновый желтый, метиловый желтый, метиловый красный, тропеолины и др.

Трифенилметановые индикаторы. Индикаторы этой группы также часто применяются в кислотно-основном титровании. Все они формально могут рассматриваться как производные трифенилметана, имеющие раз­личные заместители в ароматических ядрах. Из индикаторов этой группы распространены фенолфталеины. сульфофталеины, анилинсульфофталеины, бензеины, собственно трифенилметановые красители. К сульфофталеинам, содержащим сульфогруппу -SО3H в качестве заместителя в ароматических ядрах (наряду с возможными другими за­местителями), принадлежат бромкрезоловый зеленый, бромкрезоловый пурпуровый, бромфеноловый синий, хлорфеноловый красный, мета-кре- золовый пурпуровый, крезоловый красный, тимоловый синий.Пример – фенолсульфофталеин.

Классификация по способу применения. Внутренние индикаторы добавляются непосредственно в титруемый раствор. Подавляющее число кислотно-основных индикаторов — внутренние. Внешние индикаторы находятся вне титруемого раствора. К внешним индикаторам относится индикаторная бумага, предна­значенная для приблизительного определения значений рН раствора. Приме­ром может служить лакмусовая бумага (красная, нейтральная, синяя).Кроме лакмусовой индикаторной бумаги применяют также крас­ную бумагу конго (переход окраски от сине-фиолетовой к красной в ин­тервале рН 3,0—5,2), желтую куркумовую бумагу (переход окраски от желтой к буро-красной в интервале рН 7,4—9,2 и от буро-красной в оранжево-желтую при рН 10,2—11,8), белую фенолфталеиновую бумагу (переход окраски от белой до ярко-розовой в интервале рН 8,2—10,0). Классификация по составу индикаторов. Индикаторы бывают инди­видуальные и смешанные. Индивидуальные индикаторы состоят из одного соединения. Смешанные индикаторы представляют собой смесь двух индика­торов или индикатора и красителя. Смешанные индикаторы обладают более резким изменением окра­ски, чем составляющие их индивидуальные индикаторы.Пример смешанного индикатора – смесь равных объемов 0,1%-ных спиртовых растворов индикатора нейтрального красного и красителя метиленового синего с рТ 7,0, меняющая окраску из фиолетово-синего на зеленую при изменении рН среды из кислой в щелочную.

Классификация индикаторов по цветности. Индикаторы бывают одноцветные и двухцветные. Одноцветный индикатор — это такой индикатор, который окрашен только по одной стороне своего интервала перехода и бесцветен с другой или же имеет большую или меньшую интенсивность одной и той же ок­раски на одной из сторон своего интервала перехода.

Одноцветные индикаторы встречаются сравнительно редко. К одноцветным индикаторам относятся фенолфталеин, который при рН < 8 бесцветен, а при рН > 9 окрашен в красный цвет, а также пара-нитрофенол, который бесцветен при рН < 5,6 и имеет желтую окраску при рН > 7,6. Одноцветным является смешанный индикатор из фенол­фталеина и тимолфталеина, который бесцветен в кислой среде и имеет фиолетовую окраску в щелочных растворах. Двухцветный индикатор — это индикатор, который имеет две раз­ные окраски — по одной по каждой стороне своего интервала перехода.Большинство кислотно-основных индикаторов — двухцветные.Для того, чтобы правильно выбрать индикатор, нужно знать, как изменяется рН в процессе титрования, вблизи точки эквивалентности, какое значение рН имеет раствор в точке эквивалентности. Чтобы ответить на эти вопросы, прибегают к расчету и построению кривых титрования. Кривые титрования в методе кислотно-основного титрования являются графическим изображением изменения рН раствора при постепенном прибавлении титранта к определенному количеству исследуемого раствора.

63. Кривая кислотно-основного метода титрования. Кривые титрования в методе кислотно-основного титрования являю







Дата добавления: 2015-06-15; просмотров: 5371. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Индекс гингивита (PMA) (Schour, Massler, 1948) Для оценки тяжести гингивита (а в последующем и ре­гистрации динамики процесса) используют папиллярно-маргинально-альвеолярный индекс (РМА)...

Методика исследования периферических лимфатических узлов. Исследование периферических лимфатических узлов производится с помощью осмотра и пальпации...

Роль органов чувств в ориентировке слепых Процесс ориентации протекает на основе совместной, интегративной деятельности сохранных анализаторов, каждый из которых при определенных объективных условиях может выступать как ведущий...

СИНТАКСИЧЕСКАЯ РАБОТА В СИСТЕМЕ РАЗВИТИЯ РЕЧИ УЧАЩИХСЯ В языке различаются уровни — уровень слова (лексический), уровень словосочетания и предложения (синтаксический) и уровень Словосочетание в этом смысле может рассматриваться как переходное звено от лексического уровня к синтаксическому...

Плейотропное действие генов. Примеры. Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена...

Методика обучения письму и письменной речи на иностранном языке в средней школе. Различают письмо и письменную речь. Письмо – объект овладения графической и орфографической системами иностранного языка для фиксации языкового и речевого материала...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.014 сек.) русская версия | украинская версия