Jodometria Instrukcje.pdfREDOKSYMETRIA Jodometria Przygotowanie i nastawianie miana roztworu tiosiarczanu sodu o stężeniu 0,05mol/l 2 2 3 c Na S O na odwa ż ki K Cr O 2 2 7 Tiosiarczan

REDOKSYMETRIA

Jodometria

Przygotowanie i nastawianie miana roztworu tiosiarczanu sodu

o stężeniu mol/l05,0322OSNac na odważki 722 OCrK

Tiosiarczan sodu OHOSNa 2322 5 można otrzymać w stanie bardzo czystym,

jednak zawartość wody krystalizacyjnej w cząsteczce może ulegać zmianom. Nie

można więc przygotować roztworu mianowanego z odważki tiosiarczanu. Sporządza się

roztwór o stężeniu przybliżonym, którego miano ustala się następnie na odpowiednią

substancję podstawową . 722 OCrI 332 ,,, KKBrOKIO

W celu przygotowania 0,5 litra roztworu tiosiarczanu sodu o stężeniu około

0,05 mol/l należy odważyć (na wadze technicznej) około 6,2 g krystalicznego

i rozpuścić w 0,5 litra wody destylowanej. Trwałość roztworu można

zwiększyć dodając do niego 0,5 ml chloroformu. Miano ustala się po kilku dniach

od przygotowania roztworu.

OHOSNa 2322 5

W naszym laboratorium miano roztworu tiosiarczanu sodu nastawia się

na odważki czystego dichromianu(VI) potasu.

Sposób wykonania

Do trzech kolb stożkowych o pojemności 250 ml odważyć na wadze

analitycznej (z dokładnością do 0,1 mg) trzy odważki czystego rzędu 0,075 -

0,100 g. Do każdej kolby dodać około 50 ml wody, 1 g jodku potasu oraz 5 ml

roztworu o stężeniu 2 mol/l. Roztwór w kolbach zamieszać, przykryć szkiełkiem

zegarkowym i odstawić w ciemne miejsce na około 5 minut. Następnie

odmiareczkować wydzielony jod roztworem tiosiarczanu, dodając pod koniec

miareczkowania 2-4 ml roztworu skrobi. Zabarwienie roztworu zmienia się pod koniec

miareczkowania z niebieskiego na jasnozielone.

722 OCrK

HCl

1

W środowisku kwaśnym jony dichromianowe reagują z jonami jodkowymi:

HIOCr 146272 ⇌ OHICr 22

3 732

wydzielając równoważną ilość jodu, który następnie odmiareczkowuje się roztworem

tiosiarczanu sodu: ⇌ 22322 IOS IOS 22

64

Z reakcji dichromianu sodu z jonami jodkowymi wynika, że 2

272

2161 IOCr

nn

; z kolei

z reakcji jodu z tiosiarczanem: 2

232

21 IOSnn .

Na podstawie obu reakcji można więc zapisać równanie, z którego można obliczyć

stężenie nastawianego roztworu : 322 OSNa

322322

722

722

6

1 OSNaOSNa

OCrK

OCrKvc

M

m

322722

722

322

6

1OSNaOCrK

OCrK

OSNa

vM

mc

gdzie

722 OCrKm - masa odważki [g] 722 OCrK

322 OSNac - stężenie nastawianego roztworu [mol/l] 322 OSNa

322 OSNav - objętość roztworu tiosiarczanu sodu zużyta na zmiareczkowanie [l] 722 OCrK

722 OCrKM = 294,24 g/mol

Na podstawie wyników miareczkowania trzech różnych odważek

otrzymuje się trzy wartości stężenia roztworu . Jeśli błąd względny pomiędzy

kolejnymi wynikami nie przekracza 0,5 %, należy obliczyć średnią arytmetyczną

ze wszystkich trzech wyników, otrzymując w ten sposób ostateczne stężenie

nastawianego roztworu. Jeśli jeden z wyników różni się znacząco od pozostałych,

należy go odrzucić i średnie stężenie tiosiarczanu obliczyć na podstawie dwóch

pozostałych. Jeśli wszystkie wyniki różnią się znacznie od siebie (błąd względny

pomiędzy wynikami jest większy niż 0,5 %), należy przygotować następne odważki

i miareczkować nastawianym roztworem aż do osiągnięcia zadowalających

rezultatów.

722 OCrK

322 OSNa

322 OSNa

2

REDOKSYMETRIA

Jodometria

Przygotowanie i nastawianie roztworu jodu o stężeniu

na mianowany roztwór tiosiarczanu sodu

mol/l05,022/1 Ic

Roztwór jodu przygotowuje się przez rozpuszczenie krystalicznego jodu

w wodnym roztworze jodku potasu (rozpuszczalność jodu w czystej wodzie jest bardzo

ograniczona).

Jeśli roztwór jodu przygotowuje się z jodu dwukrotnie sublimowanego, to

można uzyskać roztwór mianowany przez rozpuszczenie dokładnej odważki preparatu

sublimowanego i dopełnienie wodą w kolbie miarowej. Jeśli roztwór przygotowuje się

z jodu niesublimowanego, należy przygotować roztwór o stężeniu przybliżonym

i następnie ustalić jego miano.

W celu otrzymania 0,5 litra roztworu jodu o stężeniu około

należy rozpuścić w zlewce 10 g jodku potasowego w 2 – 3 ml wody.

Następnie odważyć 3,2 g jodu krystalicznego (na wadze technicznej) i dodać do

przygotowanego roztworu jodku potasowego, jednocześnie mieszając roztwór.

Po ustaleniu się temperatury dopełnić wodą do 0,5 litra. Tak przygotowany roztwór

jodu należy przechowywać w butelce z ciemnego szkła.

mol/l05,022/1 Ic

Miano roztworu jodu nastawia się najczęściej na odważki lub na

mianowany roztwór .

32OAs

322 OSNa

W naszym laboratorium nastawia się miano roztworu jodu na mianowany

roztwór . Jest to metoda prosta i szybka: miareczkuje się dokładnie

odmierzoną objętość roztworu jodu mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu wobec

skrobi jako wskaźnika.

322 OSNa

3

Sposób wykonania

Do trzech kolb stożkowych o pojemności 250 ml odmierzyć pipetą po 20

(lub 25) ml roztworu jodu, którego miano ustala się. Miareczkować jod mianowanym

roztworem tiosiarczanu sodu. Przed końcem miareczkowania (kiedy w roztworze jest

już niewiele jodu i roztwór staje się wyraźnie jaśniejszy) dodać 2-4 ml roztworu skrobi

i miareczkować do odbarwienia się roztworu.

Reakcja tiosiarczanu z jodem przebiega według równania:

2

2

322 IOS ⇌ IOS 22

64

Z reakcji tej wynika, że i 2322 2/1 IOSNa nn

22322322 2/1 IIOSNaOSNa vcvc

czyli

2

322322

22/1

I

OSNaOSNa

I v

vcc

gdzie

22/1 Ic - stężenie nastawianego roztworu jodu [mol/l]

2Iv - objętość roztworu jodu (20 lub 25 ml) odmierzona pipetą [ml]

322 OSNac - stężenie mianowanego roztworu tiosiarczanu sodu [mol/l]

322 OSNav - objętość (średnia z trzech miareczkowanych próbek) mianowanego roztworu

tiosiarczanu sodu [ml]

4

REDOKSYMETRIA

Jodometria

Oznaczanie kwasu askorbinowego (witaminy C)

Kwas askorbinowy ma właściwości redukujące i utlenia się do kwasu

dehydroaskorbinowego:

686 OHC

C

O

C

CC OHOH

H O

C OHH

C

H

OHH

C

O

C

CC OO

H O

C OHH

C

H

OHH

H++ 2 + 2e

kwas askorbinowy kwas dehydroaskorbinowy

Utlenianie kwasu askorbinowego może zachodzić pod wpływem jodu:

2686 IOHC ⇌ IHOHC 22666

Potencjał redoks układu: kwas dehydroaskorbinowy – kwas askorbinowy (przy pH = 7)

wynosi 0,19 V i jest niższy od potencjału układu (0,53 V). Można więc

oznaczyć zawartość kwasu askorbinowego miareczkując bezpośrednio badaną próbkę

mianowanym roztworem jodu wobec skrobi jako wskaźnika.

II 2/2

Uwaga: Mianowany roztwór kwasu askorbinowego może też służyć jako titrant

do oznaczania zawartości niektórych utleniaczy, m.in. jodu, jodanów(V),

bromianów(V), azotanów(V), manganianów(VII), jak również wielu związków

organicznych. Miareczkowanie mianowanym roztworem kwasu askorbinowego jest

działem reduktometrii i nosi nazwę askorbinometrii. Niedogodnością tej metody jest

niezbyt duża trwałość mianowanych roztworów kwasu askorbinowego.

5

Wykonanie oznaczenia

Roztwór zadania kontrolnego zawierający kwas askorbinowy rozcieńczyć

w kolbie miarowej do objętości 100 ml i dokładnie wymieszać. Do trzech kolb

stożkowych odpipetować po 20 (lub 25) ml roztworu. Następnie dodać 5 ml

2 - molowego roztworu i podgrzać próbki do 40-50oC. Dodać 2 - 3 ml skrobi

i miareczkować mianowanym roztworem jodu do pojawienia się niebieskiego

zabarwienia roztworu nie znikającego podczas mieszania.

42 SOH

Zawartość kwasu askorbinowego w badanej próbce oblicza się następująco:

Podczas miareczkowania próbki kwasu askorbinowego roztworem jodu zachodzi

reakcja:

2686 IOHC ⇌ IHOHC 22666

Obie połówkowe reakcje przebiegają z udziałem 2 elektronów, można więc zapisać

równanie: 21212IAsc

nn

czyli:

222121 II

Asc

Asc vcM

m

Ostatecznie więc zawartość kwasu askorbinowego ( [g]) w zadaniu

kontrolnym oblicza się ze wzoru:

Ascm

wMvcm AscIIAsc 21222/1 [g]

gdzie

221 Ic - stężenie mianowanego roztworu jodu [mol/l]

2Iv - średnia (z trzech miareczkowanych próbek) objętość roztworu jodu [l]

AscM = 176,1 g/mol w - współmierność kolby z pipetą

6

REDOKSYMETRIA

Jodometria

Oznaczanie aldehydu mrówkowego

Aldehyd mrówkowy (formaldehyd) utlenia się ilościowo jodem w środowisku

alkalicznym do kwasu mrówkowego. W środowisku alkalicznym powstają z jodu

nietrwałe jony : IO

OHI 22 ⇌ OHIIO 2

Jony są rzeczywistym czynnikiem utleniającym aldehyd mrówkowy (pod

warunkiem, że reakcja utleniania zachodzi szybciej niż ewentualna reakcja

dysproporcjonowania jonów do jodków i jodanów(V)):

IO

IO

IOHCOH ⇌ IHCOOH

Sumarycznie proces utleniania aldehydu jodem w środowisku alkalicznym można

zapisać w postaci równania:

OHIHCOH 22 ⇌ OHIHCOOH 22

Utlenianie aldehydu zachodzi z udziałem 2 elektronów, redukcja jodu zachodzi również

z udziałem 2 elektronów, można więc zapisać:

21212IHCOH

nn

W celu oznaczenia aldehydu mrówkowego badany roztwór alkalizuje się i dodaje znaną

ilość mianowanego roztworu jodu w nadmiarze. Nie zużyty w reakcji utleniania

aldehydu jod odmiareczkowuje się (po zakwaszeniu roztworu) mianowanym roztworem

tiosiarczanu sodu:

2

322 2 OSI ⇌ 2

642 OSI

Na podstawie powyższej reakcji można zapisać równanie:

212

232

I

OS

nn

Cały dodany jod jest zużywany na utlenienie aldehydu i na reakcję

z tiosiarczanem. Ilość aldehydu można więc obliczyć jako różnicę między całkowitą

ilością dodanego jodu i częścią odmiareczkowaną tiosiarczanem:

7

232

2

2121 OS

IHCOH nnn

czyli

322322222/121 OSNaOSNaII

HCOH

HCOH vcvcM

m

Opisaną metodę stosuje się najczęściej do oznaczania zawartości aldehydu

mrówkowego w formalinie (30-40 %-owy wodny roztwór ). HCOH


Zadanie kontrolne dopełnić w kolbie wodą destylowaną do kreski miarowej

i dokładnie wymieszać. Do trzech kolb stożkowych odpipetować po 20 (lub 25) ml

roztworu, rozcieńczyć wodą destylowaną do objętości około 100 ml i zalkalizować

dodając 10 ml roztworu o stężeniu 3 mol/l . Mieszając roztwór dodawać

następnie powoli 50 ml mianowanego roztworu jodu (roztwór mianowany należy

dodawać z biurety albo za pomocą pipety jednomiarowej o pojemności 50 ml).

Przykryć kolbę szkiełkiem zegarkowym i odstawić w ciemne miejsce na 15 minut.

Następnie zakwasić roztwór dodając 10 ml roztworu o stężeniu 2 mol/l,

przykryć kolbę i odczekać jeszcze minutę, po czym odmiareczkować wydzielony jod

mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu, dodając pod koniec miareczkowania

(roztwór jaśnieje w miarę ubywania jodu) około 2-4 ml roztworu skrobi.

Miareczkowanie należy zakończyć kiedy zniknie niebieskie zabarwienie roztworu.

NaOH

42 SOH

Zawartość aldehydu mrówkowego ( [g]) w zadaniu kontrolnym obliczyć

ze wzoru:

HCOHm

wMvcvcm HCOHOSNaOSNaIIHCOH 2

1)(

322322222/1

gdzie

22/1 Ic - stężenie mianowanego roztworu jodu [mol/l]

2Iv - objętość (odmierzona dokładnie z biurety) roztworu jodu [l]


322 OSNav - średnia (z trzech miareczkowań) objętość roztworu tiosiarczanu sodu [l]

HCOHM = 30,03 g/mol

w - współmierność kolby z pipetą

8

REDOKSYMETRIA

Bromianometria

Oznaczanie 8-hydroksychinoliny

Oznaczanie 8-hydroksychinoliny jest przykładem bromianometrycznego

oznaczania organicznych związków aromatycznych w reakcjach bromowania, czyli

podstawienia wodoru pierścienia aromatycznego przez brom. Jako ilościowe źródło

wolnego bromu wykorzystuje się mieszaninę mianowanego roztworu bromianu potasu

i nadmiaru bromku potasu.

Wykorzystując bromianometryczne oznaczanie 8-hydroksychinoliny można też

w sposób pośredni oznaczać jony metali, np. glinu czy magnezu, po strąceniu ich

i oddzieleniu w postaci 8-hydroksychinolinianów.

W reakcji bromianu z nadmiarem bromku wytwarza się równoważna

bromianowi ilość wolnego bromu:

HBrBrO 653 ⇌ OHBr 22 33

216123 BrBrO nn

Roztwór bromianu potasu dodaje się w nadmiarze, ponieważ reakcje bromowania nie

zachodzą zwykle dostatecznie szybko, tak aby można było wykonać miareczkowanie

bezpośrednie roztworem bromianu w obecności bromku. Część wydzielonego bromu

zostaje zużyta w reakcji bromowania pierścienia aromatycznego 8-hydroksychinoliny

(powstaje dibromopochodna):

269 2)( BrOHNHC ⇌ BrHOHBrHC 22)(249

2141269 )( BrOHNHC nn

Nadmiar bromu oznacza się jodometrycznie: dodaje się jodku potasu i wydzielony jod

miareczkuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu:

IBr 22 ⇌ 22 IBr 212122 IBr nn

2 322 2 OSI ⇌ 2

642 OSI 212

232

I

OS

nn

9

Z obu powyższych równań wynika, że 21

2

232

Br

OS

nn

Ilość 8-hydroksychinoliny jest różnicą między całkowitą ilością bromu a jego

nadmiarem, odmiareczkowanym tiosiarczanem:

232

369

6141)(

OS

BrOOHNHC nnn

32232233

69

69

6/1

)(

)(

41 OSNaOSNaKBrOKBrO

OHNHC

OHNHC vcvcM

m



i dokładnie wymieszać. Do trzech kolbek stożkowych odpipetować po 20 (lub 25) ml

roztworu, rozcieńczyć wodą destylowaną do objętości około 100 ml, dodać 25 ml

2-molowego roztworu , 0,5 g HCl KBr (odważonego na wadze technicznej)

oraz 25 ml mianowanego roztworu bromianu potasu (roztwór mianowany należy

dodawać z biurety albo za pomocą pipety jednomiarowej o pojemności 25 ml).

Przykryć kolbę szkiełkiem zegarkowym i odstawić na 5 minut. Następnie dodać około

2 g stałego KI (lub 5 ml jego 30 % roztworu) i odmiareczkować wydzielony jod

mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu. Pod koniec miareczkowania dodać około

2 ml roztworu skrobi i miareczkować do zaniku niebieskiego zabarwienia.

Wykonać miareczkowanie 3 próbek roztworu 8-hydroksychinoliny.

Zawartość 8-hydroksychinoliny ( ) w zadaniu kontrolnym obliczyć

ze wzoru:

)(69 OHNHCm

wMvcvcm OHNHCOSNaOSNaKBrOKBrOOHNHC )(6/1)( 693223223369 4

1)(

gdzie

36/1 KBrOc - stężenie mianowanego roztworu [mol/l] 3KBrO

3KBrOv - objętość (odmierzona dokładnie z biurety) roztworu [l] 3KBrO


322 OSNav - średnia (z trzech miareczkowań) objętość roztworu tiosiarczanu sodu [l]

)(69 OHNHCM = 145,08 g/mol


10

KOMPLEKSOMETRIA

Pośrednie oznaczanie siarczanów(VI)

Oznaczanie siarczanów jest przykładem kompleksometrycznego oznaczania

anionów metodą pośrednią. Pośrednie oznaczanie anionów polega na strąceniu

oznaczanego anionu znaną ilością mianowanego roztworu odpowiedniego kationu,

oddzieleniu osadu i kompleksometrycznym odmiareczkowaniu nadmiaru użytego

kationu. Można też oznaczany anion strącić, odsączyć a następnie rozpuścić osad

i odmiareczkować kompleksometrycznie równoważną oznaczanemu anionowi ilość

kationu. Jeszcze inny sposób oznaczania polega na strąceniu anionu, rozpuszczeniu

osadu w znanej ilości mianowanego roztworu wersenianu i odmiareczkowaniu

nadmiaru wolnego wersenianu mianowanym roztworem soli metalu tworzącego

z wersenianem mniej trwały kompleks niż kompleks wersenianu z kationem

strącającym oznaczany anion.

W naszym laboratorium oznaczenie siarczanów wykonuje się wytrącając

siarczan(VI) baru znaną ilością mianowanego roztworu chlorku baru, którego nadmiar

odmiareczkowuje się mianowanym roztworem wersenianu sodu wobec czerni

eriochromowej T jako wskaźnika. Aby zmiana barwy wskaźnika w punkcie końcowym

miareczkowania była wyraźna, w roztworze musi być obecny również magnez. Dlatego

dodawany mianowany roztwór chlorku baru zawiera również chlorek magnezu.



i dokładnie wymieszać. Do trzech kolb stożkowych odpipetować po 20 (lub 25) ml


roztworu o stężeniu 2 mol/l i ogrzewać do wrzenia. Do gorącego roztworu dodać

25 ml mianowanego roztworu

HCl

22 MgClBaCl (roztwór mianowany należy dodawać

z biurety albo za pomocą pipety jednomiarowej o pojemności 25 ml). Po ostygnięciu

roztworu dodać 25 ml roztworu buforu amonowego, szczyptę czerni eriochromowej T

i miareczkować mianowanym roztworem EDTA do zmiany barwy z fioletowej

na niebieską. Odsączanie osadu przed miareczkowaniem nie jest konieczne.

11

Zawartość siarczanów ( ) w zadaniu kontrolnym obliczyć ze wzoru: 24SO

m

wMvcvcmSOEDTAEDTAMgClBaClMgClBaClSO

242222

24

)( [g]

gdzie

22 MgClBaClc - stężenie mianowanego roztworu 22 MgClBaCl [mol/l]

22 MgClBaClv - objętość (odmierzona dokładnie z biurety) roztworu 22 MgClBaCl [l]

EDTAc - stężenie mianowanego roztworu EDTA [mol/l]

EDTAv - średnia (z trzech miareczkowań) objętość roztworu EDTA [l]

24SO

M = 96,07 g/mol


Przygotowanie i nastawianie miana roztworu 22 MgClBaCl

na mianowany roztwór EDTA

W celu przygotowania 0,25 l roztworu o stężeniu około 0,025 mol/l

i o stężeniu około 0,0125 mol/l (taki stosunek stężeń zapewnia wyraźną zmianę

barwy wskaźnika w punkcie końcowym miareczkowania) należy odważyć do zlewki

na wadze technicznej 1,22 g

2BaCl

2MgCl

OHBaCl 22 2 i 0,64 g OHMgCl 22 5 i rozpuścić

w wodzie, rozcieńczając do objętości 0,25 l.

Aby ustalić miano tego roztworu należy odpipetować do trzech kolbek

stożkowych po 20 (lub 25 ml) roztworu, dodać 100 ml wody i 25 ml buforu

amonowego i miareczkować mianowanym roztworem EDTA wobec czerni

eriochromowej T jako wskaźnika do zmiany barwy z czerwonofioletowej na niebieską.

Stężenie nastawianego roztworu 22 MgClBaCl ( ) obliczyć ze wzoru: 22 MgClBaClc

22

22

MgClBaCl

EDTAEDTAMgClBaCl v

vcc

[mol/l]

gdzie


EDTAv - średnia (z trzech miareczkowań) objętość roztworu EDTA [l]

22 MgClBaClv - objętość (odmierzona dokładnie z biurety) roztworu 22 MgClBaCl [l]

12

ARGENTOMETRIA

Przygotowanie mianowanego roztworu azotanu(V) srebra(I)

o stężeniu mol/l05,03AgNOc (z odważki czystej soli)

Dostatecznie czysty azotan(V) srebra(I) spełnia warunki stawiane substancjom

podstawowym i może służyć do przygotowywania roztworów mianowanych.

Mianowany roztwór można sporządzić bezpośrednio przez rozpuszczenie

w wodzie dokładnej odważki i uzupełnienie wodą w kolbie miarowej.

3AgNO

3AgNO

Do przygotowania 0,5 litra roztworu o stężeniu dokładnie 0,05 mol/l

należy odważyć na wadze analitycznej 4,247 g czystej soli, przenieść ją ilościowo

do kolby miarowej o pojemności 0,5 litra i dopełnić wodą destylowaną do kreski.

3AgNO

Można odważyć nieco inną ilość soli (w granicach 4 - 4,5 g, z dokładnością do 0,1 mg),

rozpuścić ją w kolbie miarowej o pojemności 0,5 litra dopełniając wodą destylowaną

do kreski miarowej i obliczyć dokładne stężenie roztworu ze wzoru: 3AgNOc 3AgNO

vM

mc

AgNO

AgNO

AgNO

3

3

3

gdzie

3AgNOm - masa odważki [g] 3AgNO

molgM AgNO /88,1693

v - objętość roztworu (pojemność kolby miarowej – 0,5 l) [l]

13

ARGENTOMETRIA

Przygotowanie i nastawianie roztworu tiocyjanianu amonu o stężeniu

na mianowany roztwór azotanu(V) srebra(I) mol/l05,04

SCNNHc

Tiocyjanian amonu jest substancją higroskopijną, toteż nie można przyrządzić

jego roztworów mianowanych przez rozpuszczenie odważki czystej soli i uzupełnienie

wodą w kolbie miarowej. Sporządza się roztwór o stężeniu przybliżonym i nastawia się

jego miano na mianowany roztwór . 3AgNO

W celu przygotowania 0,25 l roztworu o stężeniu około 0,05 mol/l

należy odważyć do zlewki na wadze technicznej 1 g soli i rozpuścić ją w wodzie,

rozcieńczając do 0,25 l.

SCNNH 4

W celu nastawienia miana roztworu tiocyjanianu amonu miareczkuje się nim

dokładnie odmierzone objętości mianowanego roztworu wobec soli żelaza(III)

jako wskaźnika. Podczas oznaczania miana zachodzi reakcja:

3AgNO

SCNAg ⇌ AgSCN

Pierwsza kropla nadmiaru SNH 4 ami żelaza(III) tworzy czerwone zabarwienie

pochodzące od tiocyjanianowych kompleksów żelaza(III).

CN z jon

Sposób wykonania

Aby ustalić miano roztworu należy odpipetować do trzech kolb

stożkowych po 20 (lub 25 ml) mianowanego roztworu , dodać 100 ml wody

i miareczkować roztworem , którego miano się ustala, wobec soli żelaza(III)

jako wskaźnika do wystąpienia czerwonawego zabarwienia.

SCNNH 4

3AgNO

SCNNH 4

Stężenie nastawianego roztworu ( ) obliczyć ze wzoru: SCNNH 4 SCNNHc4

SCNNH

AgNOAgNO

SCNNH v

vcc

4

33

4

[mol/l]

gdzie

3AgNOc - stężenie mianowanego roztworu [mol/l] 3AgNO

3AgNOv - objętość roztworu (20 lub 25 ml) [l] 3AgNO

SCNNHv4

- średnia (z trzech miareczkowań) objętość roztworu [l] SCNNH 4

14

ARGENTOMETRIA

Oznaczanie bromków metodą Volharda

Metoda Volharda jest bezpośrednią metodą oznaczania jonów srebra za pomocą

miareczkowania kwaśnego roztworu zawierającego jony srebra mianowanym

roztworem tiocyjanianu amonu (lub potasu) w obecności jonów jako wskaźnika. 3Fe

Metodę tę, jako metodę pośrednią, można wykorzystać do oznaczania chlorków,

bromków lub jodków w środowisku kwaśnym. Polega ona na strąceniu odpowiedniego

halogenku nadmiarem mianowanego roztworu azotanu srebra i odmiareczkowaniu

nadmiaru jonów srebra mianowanym roztworem tiocyjanianu amonu. Wskaźnikiem są

jony dodane w postaci zakwaszonego roztworu siarczanu(VI)amonu i żelaza(III)

(tradycyjnie – ałun żelazowoamonowy

3Fe

OHSOFeNH 2244 12)( ), które tworzą

z pierwszą kroplą nadmiaru roztworu tiocyjanianu czerwony kompleks . 2)(SCNFe

W przypadku oznaczania chlorków metodą Volharda występuje pewna trudność.

Ponieważ tiocyjanian srebra ( ) jest trudniej rozpuszczalny niż chlorek

srebra ( ) to nadmiar jonów reaguje z wypierając

jon chlorkowy:

12108,6 AgSCNIr

10101,1 AgClIr SCN AgCl

SCNAgCl ⇌ ClAgSCN

Uniemożliwia to dokładne ustalenie końca miareczkowania, ponieważ w wyniku

powyższej reakcji znika czerwone zabarwienie pojawiające się w PK

miareczkowania. Aby temu zapobiec, należałoby odsączyć osad przed

rozpoczęciem miareczkowania tiocyjanianem, albo dodać przed miareczkowaniem

niewielką ilość cieczy nie mieszającej się z wodą – np. nitrobenzenu, chloroformu

czy tetrachlorku węgla. Nitrobenzen lepiej zwilża osad niż woda (adsorbuje się na

powierzchni cząstek osadu ) i oddziela fazę stałą od roztworu wodnego,

zapobiegając w ten sposób niepożądanej reakcji jonów z osadem .

2)(SCNFe

SCN

AgCl

AgCl

AgCl

W przypadku oznaczania metodą Volharda bromków lub jodków omówiona

trudność nie występuje, ponieważ zarówno jak i są trudniej rozpuszczalne

niż .

AgBr AgI

AgSCN

15



i dokładnie wymieszać. Do trzech kolbek stożkowych odpipetować po 20 (lub 25) ml


2-molowego oraz 50 ml mianowanego roztworu (roztwór mianowany

należy dodawać z biurety albo za pomocą pipety jednomiarowej o pojemności 50 ml).

Następnie dodać około 2 ml wskaźnika (nasycony na zimno roztwór

rozcieńczony 2-molowym roztworem w stosunku

objętościowym 1:1) i odmiareczkować nadmiar jonów srebra mianowanym roztworem

o stężeniu rzędu 0,05 mol/l aż do wystąpienia trwałego czerwonawgo

zabarwienia.

3HNO

H 22 12

3AgNO

OSOFeNH 44 )(

SCNNH 4

3HNO

Zawartość bromków ( ) w zadaniu kontrolnym obliczyć ze wzoru: Brm

wMvcvcm BrSCNNHSCNNHAgNOAgNOBr )(443 3

[g]

gdzie

3AgNOc - stężenie mianowanego roztworu [mol/l] 3AgNO

3AgNOv - objętość (odmierzona dokładnie z biurety) roztworu [l] 3AgNO

SCNNHc4

- stężenie mianowanego roztworu [mol/l] SCNNH 4

SCNNHv4

- średnia (z trzech miareczkowań) objętość roztworu [l] SCNNH 4

BrM = 79,9 g/mol w - współmierność kolby z pipetą

16

KOLUMNY JONITOWE

Oznaczanie niklu i cynku obok siebie (rozdzielanie jonów na anionicie,

oznaczanie kompleksometryczne niklu i cynku)

Kompleksy chlorkowe niklu są znacznie mniej trwałe od kompleksów

chlorkowych cynku. Fakt ten można wykorzystać do oddzielenia tych metali. Jony

cynku tworzą trwałe kompleksy chlorkowe i w roztworach

o stężeniu 1 - 4 mol/l. Przepuszczając silnie kwasowy roztwór soli cynku i niklu przez

silnie zasadowy anionit w postaci chlorkowej, uzyskuje się ilościowe oddzielenie tych

metali: jony cynku w postaci ujemnie naładowanych kompleksów chlorkowych ulegają

zatrzymaniu na anionicie, a jony niklu, które nie tworzą w tych warunkach

kompleksów, przechodzą do eluatu nie zatrzymywane przez kolumnę.

3ZnCl 2

4ZnCl HCl

W czasie przepuszczania roztworu przez anionit w formie chlorkowej zachodzą

reakcje wymiany jonowej – następuje wymiana anionów chlorkowych jonitu

na kompleksowe aniony cynku:

)()(24 2 jr ClZnCl ⇌ )()(

24 2 rj ClZnCl

)()(3 jr ClZnCl ⇌ )()(3 rj ClZnCl

Przemywanie kolumny rozcieńczonym kwasem (poniżej 0,1 mol/l) lub wodą pozwala

wymyć jony cynku z kolumny. W takich warunkach anionowe kompleksy cynku

rozpadają się i jony cynku w postaci kationów przechodzą do eluatu.


Przygotowanie kolumny

Przez kolumnę zawierającą anionit przepuścić około 100 ml roztworu 0,02 mol/l

(usunięcie ewentualnych śladów cynku z poprzednich rozdzieleń). Następnie

w celu regeneracji anionitu przemyć kolumnę 100 ml roztworu 2 mol/l .

HCl

HCl

17

Oddzielanie niklu od cynku

Pobrane do kolbki miarowej zadanie uzupełnić do kreski roztworem 2 mol/l

i dobrze wymieszać. Pobrać pipetą 20 lub 25 ml tak przygotowanego roztworu

i przenieść ilościowo na kolumnę. Należy wlewać roztwór na kolumnę w taki sposób,

aby poziom cieczy był tuż nad złożem jonitu. Po przepuszczeniu badanego roztworu

przemyć kolumnę, przepuszczając przez nią 50 ml roztworu 2 mol/l . Eluat

zawierający jony niklu zbiera się do kolby stożkowej o pojemności 250 ml.

HCl

HCl

Kompleksometryczne oznaczanie niklu

Do roztworu zawierającego nikiel dodawać roztworu 2 - 3 mol/l

do pierwszego zmętnienia, nie zanikającego w czasie mieszania. Zmętnienie usunąć

przez dodanie kilku kropel roztworu 2 mol/l . Do otrzymanego roztworu dodać

20 ml stężonego amoniaku, szczyptę mureksydu i miareczkować mianowanym

roztworem EDTA (~0,02 mol/l) aż do zmiany zabarwienia z żółtego na fioletowe.

NaOH

HCl

Zawartość niklu [g] obliczyć ze wzoru: Nim

wMvcm NiEDTAEDTANi


EDTAv - objętość roztworu EDTA zużyta na miareczkowanie [l]

g/mol7,58NiM

w - współmierność kolby z pipetą Wymywanie cynku z kolumny

W celu usunięcia cynku z kolumny należy przepuścić przez nią 150 ml roztworu

0,02 mol/l . Wyciek zawierający kationy cynku zbiera się w kolbie stożkowej

o pojemności 250 ml.

HCl

Kompleksometryczne oznaczanie cynku

Roztwór zawierający cynk zobojętnić roztworem 2 mol/l (wobec

papierka wskaźnikowego), następnie dodać 5 ml roztworu buforu amonowego, szczyptę

czerni eriochromowej T i miareczkować mianowanym roztworem EDTA do zmiany

barwy z czerwonofioletowej na niebieską.

NaOH

Zawartość cynku [g] obliczyć ze wzoru: Znm

wMvcm ZnEDTAEDTAZn



g/mol39,65ZnM


18

KOLUMNY JONITOWE

Oznaczanie stężenia soli

Oznaczanie stężenia soli jest przykładem rozdzielania jonów o ładunkach

przeciwnych, tj. kationów od anionów. Zasada oznaczania polega na tym, że obojętny

roztwór soli (np. chlorku, siarczanu czy azotanu) przepuszcza się przez kolumnę z silnie

kwasowym kationitem w postaci wodorowej. Następuje wtedy oddzielenie kationu od

anionu soli w wyniku reakcji wymiany między kationami z roztworu soli a jonami

wodoru z kationitu. Na przykład dla soli miedzi(II) reakcję wymiany można

przedstawić w postaci równania:

)()(2 2 jr HCu ⇌ )()(

2 2 rj HCu

W eluacie znajduje się ilość kwasu równoważna wprowadzonej na kolumnę ilości soli.

Tę ilość kwasu oznacza się alkacymetrycznie, miareczkując wyciek z kolumny

mianowanym roztworem mocnej zasady wobec oranżu metylowego jako wskaźnika.

Regeneracja i przygotowanie kolumny

Przez kolumnę należy przepuścić 100 ml 3 mol/l . W ten sposób usuwa się

zatrzymane na kolumnie kationy, a kationit przechodzi w postać wodorową. Następnie

należy przepuszczać przez kolumnę wodę destylowaną do momentu, aż wyciek

z kolumny nie będzie zmieniał barwy oranżu metylowego z żółtej na czerwoną (próbę

wykonywać z kroplą wycieku na szkiełku zegarkowym).

HCl


Pobrane do kolbki miarowej zadanie uzupełnić do kreski wodą destylowaną

i dobrze wymieszać. Pobrać pipetą 20 lub 25 ml tak przygotowanego roztworu

i przenieść ilościowo na kolumnę. Po przepuszczeniu badanego roztworu przemyć

kolumnę, przepuszczając przez nią wodę do momentu, aż wyciek z kolumny nie będzie

zmieniał barwy oranżu metylowego z żółtej na czerwoną. Do zebranego w kolbie

stożkowej eluatu dodać się 2-3 krople oranżu metylowego i miareczkować

mianowanym roztworem do zmiany zabarwienia z czerwonego na żółte. NaOH

19

Z równania wymiany jonowej wynika, że

H

Cu nn

21

2

Z reakcji zobojętniania: OHHnn

czyli

OH

Cu nn

21

2

i OHCu

nn2

12

Ostatecznie więc

wvcn NaOHNaOHCu

2

12

gdzie

2Cun - ilość milimoli jonów miedzi (ilość milimoli soli miedzi(II)) [mmol]

NaOHc - stężenie mianowanego roztworu [mol/l] NaOH

NaOHv - objętość mianowanego roztworu zużyta na miareczkowanie eluatu [ml] NaOH


20

ELEKTROGRAWIMETRIA

Oznaczanie miedzi i niklu obok siebie (elektrograwimetryczne oznaczanie miedzi

i kompleksometryczne oznaczanie niklu)

Miedź można oddzielić od niklu i oznaczyć ją wydzielając elektrolitycznie

w postaci metalu z kwaśnych roztworów na elektrodzie platynowej lub miedzianej.

Nikiel można oznaczyć w roztworze pozostałym po elektrolizie kompleksometrycznie

lub wagowo (w postaci dimetyloglioksymianu niklu).

W tym ćwiczeniu nikiel oznacza się kompleksometrycznie poprzez

miareczkowanie roztworem EDTA wobec mureksydu jako wskaźnika.

Zasada oddzielania miedzi od niklu

Do oddzielania miedzi od niklu metodą elektrolityczną wykorzystuje się różnice

potencjałów wydzielania tych dwu metali. Miedź ma wyższy potencjał wydzielania od

wodoru i może być osadzana z roztworów kwaśnych. W tych warunkach nikiel,

ze względu na bardziej ujemny potencjał rozkładowy, nie ulega redukcji.

Elektrolityczne oznaczanie miedzi

Elektrolityczne wydzielanie miedzi prowadzi się z kwaśnych roztworów

zawierających jony azotanowe(V). Po przyłożeniu do elektrod potencjału wyższego

od potencjału wydzielania miedzi na katodzie zachodzi reakcja redukcji jonów miedzi

(II) do miedzi metalicznej:

eCu 22 ⇌ 0Cu

Na anodzie zachodzi wtedy reakcja utlenienia wody:

OH 2 ⇌ eHO 222

12

Dokładność oznaczenia elektrograwimetrycznego jest zależna od postaci osadu metalu

wydzielanego na elektrodzie. Aby uniknąć strat, powinien to być osad

drobnokrystaliczny, równomierną zwartą warstwą pokrywający elektrodę,

o powierzchni gładkiej i błyszczącej. W przypadku miedzi jest to osad o barwie

różowej.

21

Na jakość wytworzonej warstwy metalu ma wpływ gęstość prądu na elektrodzie.

Prąd o zbyt małej gęstości daje osady krystaliczne, które nie pokrywają całej

powierzchni elektrody i łatwo odpadają, natomiast prąd o zbyt dużej gęstości daje osady

gąbczaste, ciemne, łatwo oddzielające się od elektrody i łatwo utleniające się

na powietrzu. Dobór właściwej gęstości prądu ma więc decydujący wpływ

na właściwości osadu osadzanego metalu.

Głównym powodem powstawania gąbczastych osadów na katodzie podczas

stosowania dużych gęstości prądu jest równoczesne wydzielanie z oznaczanym metalem

wodoru. Wskutek zwykłej elektrolizy ilość dostarczanych drogą dyfuzji i konwekcji do

elektrody jonów metalu jest zbyt mała, aby przenieść odpowiednie ilości elektryczności

i w przypadku dostatecznej siły elektromotorycznej zaczynają redukować się jony

wodorowe. Wydzielający się wodór oraz rozkład powstających wodorków metali

powodują rozluźnienie warstewki osadu oraz jej gąbczastą postać.

Wydzielanie wodoru można zmniejszyć dodając do roztworu depolaryzatora.

Najczęściej stosuje się w tym celu jony azotanowe(V). Proces redukcji jonów

azotanowych na katodzie platynowej zachodzi według równania:

eHNO 8103 ⇌ OHNH 24 3

Potencjał redukcji jonów azotanowych(V) jest wyższy od potencjału redukcji wodoru.

Optymalne warunki wydzielania miedzi uzyskuje się stosując elektrolit

zawierający 3 - 4% kwasu siarkowego(VI) i 1- 3% kwasu azotowego(V) lub

odpowiednią ilość azotanu(V) amonu. Zbyt duże stężenie kwasu uniemożliwia

ilościowe wydzielanie miedzi z roztworu. Nie używa się kwasu solnego jako elektrolitu,

gdyż wydzielający się na anodzie chlor rozpuszcza platynę elektrody, a także osadzony

na katodzie metal. Jeżeli w roztworze elektrolitu obecne są chlorki, dodaje się silnych

reduktorów, jak np. hydroksyloamina, kwas szczawiowy itp.

Wykonanie oznaczenia miedzi

Układ pomiarowy składa się z:

• naczyńka pomiarowego z elektrodami (cylindryczna katoda z siatki platynowej

i anoda w postaci drutu platynowego zwiniętego w kształt spirali)

• mieszadła magnetycznego z grzaniem

• zasilacza stabilizowanego

22

Przed przystąpieniem do analizy należy umyć katodę w kwasie azotowym(V)

(1:1), następnie wypłukać dokładnie wodą destylowaną i wysuszyć w suszarce przez 10

minut w temperaturze 110oC. Katodę należy wystudzić do temperatury pokojowej

i dokładnie zważyć na wadze analitycznej.

Pobrać próbkę badanego roztworu (20 lub 25 ml) i umieścić w zlewce

o pojemności 250 ml, dodać 2 - 3 ml stężonego , około 2 g azotanu(V) amonu

i rozcieńczyć wodą do około 150 ml. Ogrzać roztwór do temperatury około 80°C

i ostrożnie włożyć do zlewki wirnik mieszadła magnetycznego. W uchwycie umieścić

umyte i wysuszone elektrody. Sprawdzić właściwe podłączenie elektrod (katoda (-),

anoda (+)). Zlewkę z roztworem umieścić na płytce mieszadła, włączyć powoli

mieszanie i tak ustawić zlewkę, aby wirnik obracał się w jej środku. Zanurzyć elektrody

do 2/3 wysokości katody, włączyć grzanie i przeprowadzić elektrolizę przy napięciu

2,5 V. Natężenie prądu powinno wynosić 1 - 2 A.

42SOH

Gdy roztwór ulegnie odbarwieniu (po upływie około 15 min.), co wskazuje

na wydzielenie się z roztworu prawie całej ilości miedzi, zwiększyć napięcie do 3,5 V

i prowadzić elektrolizę jeszcze 15 minut. Całkowitość wydzielenia miedzi sprawdza się

przez zanurzenie głębiej elektrod do roztworu lub dodanie wody destylowanej. Jeżeli na

czystej powierzchni elektrody pojawi się osad miedzi, należy przedłużyć czas

elektrolizy.

Po zakończeniu elektrolizy, nie wyłączając napięcia, aby miedź nie rozpuściła

się w kwaśnym roztworze, podnieść elektrody, przepłukać je wodą destylowaną i wyjąć

z uchwytów. Wyłączyć prąd, mieszanie i ogrzewanie. Katodę umieścić na szkiełku

zegarkowym i suszyć przez 10 min. w temp. 110°C, następnie ostudzić i zważyć.

Z przyrostu masy elektrody otrzymuje się ilość wydzielonej miedzi na elektrodzie.

Natomiast masę miedzi w badanym roztworze otrzymuje się z poniższego wzoru:

wmmCu

gdzie :

m – masa miedzi na elektrodzie


23

24

Wykonanie oznaczenia niklu

Roztwór po zakończonej elektrolizie należy wystudzić, następnie dodać

do niego stężonego amoniaku (1:1) do uzyskania pH ok. 8 i dodać szczyptę mureksydu.

Miareczkować powoli mianowanym roztworem EDTA. Przed końcem miareczkowania

dodać 1 ml stężonego amoniaku i kontynuować powoli miareczkowanie do zmiany

zabarwienia roztworu z żółtego na fioletowe.

Zawartość niklu [g] obliczyć ze wzoru: Nim

wMvcm NiEDTAEDTANi



g/mol7,58NiM


Documents

Jodometria Instrukcje.pdfREDOKSYMETRIA Jodometria Przygotowanie i nastawianie miana roztworu tiosiarczanu sodu o stężeniu 0,05mol/l 2 2 3 c Na S O na odwa ż ki K Cr O 2 2 7 Tiosiarczan