1. Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. T.2. Chemiczne metody analizy ilociowej.
Wyd. 10. PWN, Warszawa 2011.
2. Szmal Z.S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Wyd. VII
poprawione i unowoczenione, PZWL, Warszawa 1996.
3. Persona A.(red.) Chemia analityczna. Wyd. Medyk, Warszawa, 2007.
4. Skrypt do wicze z chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej, pod redakcj E.
Skrzydlewskiej, Uniwersytet Medyczny w Biaymstoku, Biaystok 2010.
5. Molski M., Chemia pikna, Wyd. PWN, Warszawa 2009.
6. Peters I.B., Kosmetyka, Podrcznik do nauki zawodu, Poradnik, REA, Warszawa 2002.
7. Galus Z., wiczenia rachunkowe z chemii analitycznej. Wyd. 9. WNT, Warszawa 2007.
Celem wiczenia jest poznanie warunków strcania osadów grubokrystalicznych na
przykadzie ilociowego oznaczania zawartoci chlorku wapnia w preparacie do jonoforezy
oraz zapoznanie si z rónymi technikami wykorzystywanymi do ilociowego oznaczania
zawartoci wody higroskopijnej i krystalizacyjnej w preparatach przeciwgrzybiczych oraz
porównanie dokadnoci wyników otrzymywanych z wykorzystaniem suszarki oraz
analizatora wilgoci.
wpywajce na rozpuszczalno osadów, osad w analizie ilociowej, wagi, zasady strcania i
przemywania osadów krystalicznych, praenie, suszenie osadów, sposoby oznaczania
zawartoci wody higroskopijnej i krystalizacyjnej, znajomo oblicze chemicznych –
iloczyn rozpuszczalnoci i analiza wagowa. Zagadnienia z wykadu ilociowa analiza
chemiczna, w tym analiza wagowa.
I. Cz wprowadzajca
zwizku lub mieszaniny. W analizie ilociowej pod wzgldem stosowanych metod
pomiarowych wyróni mona trzy zasadnicze dziay:
analiz klasyczn,
analiz instrumentaln,
analiz ladów.
si: pomiar masy lub pomiar objtoci.
Metody, w których wykorzystuje si pomiar masy to gównie metody analizy wagowej
polegajce na dokadnym pomiarze masy osadu trudno rozpuszczalnego zwizku, który
wiczenie 1
Analiza wagowa:
B. Porównanie rónych technik oznaczania zawartoci wody
w substancjach kosmetycznych - staych i ciekych
2
otrzymuje si w wyniku wytrcenia oznaczonego skadnika i obliczenia jego zawartoci na
podstawie masy osadu i znajomoci jego skadu chemicznego.
Metody oparte na pomiarze objtoci to przede wszystkim metody miareczkowe, w
których mierzy si objto roztworu o znanym steniu (titranta), zuytego do
przeprowadzenia okrelonej reakcji chemicznej.
Analiza wagowa jest to metoda ilociowego okrelenia masy oznaczanego zwizku
(lub jego skadnika), przeprowadzonego w trudno rozpuszczalny osad za pomoc
odpowiedniego odczynnika strcajcego. Jest to bardzo dokadna metoda klasycznej analizy
chemicznej, gdy opiera si na pomiarach masy otrzymanych osadów z dokadnoci rzdu
0,1%.
AmBn mA n+
K = [ ] [ ]

Poniewa AmBn jest substancj sta jego stenie mona przyj za 1. Wtedy sta
równowagi mona przedstawi w postaci iloczynu rozpuszczalnoci oznaczanego jako KSO:
K = KSO = [A n+
który mona take opisa za pomoc rozpuszczalnoci (S) danego zwizku, wyraonej w
molach na litr roztworu:
(m+n)
Jeeli w roztworze iloczyn ste jonów ma warto mniejsz od iloczynu
rozpuszczalnoci roztwór jest nienasycony i osad nie wytrca si.
Jeeli iloczyn ste jonów jest wikszy od iloczynu rozpuszczalnoci (warto
iloczynu rozpuszczalnoci jest przekroczona), dochodzi do wytrcenia osadu.
Czynniki wpywajce na rozpuszczalno osadów
Wpyw wspólnego jonu. Poniewa iloczyn ste jonów (w danych warunkach
temperatury i cinienia), na które dysocjuje dana sól jest wielkoci sta, to zwikszenie
stenia jednego rodzaju jonów (np. poprzez wprowadzenie tych jonów z zewntrz) powoduje
zmniejszenie stenia drugiego rodzaju jonów. Prowadzi to do zmniejszenia rozpuszczalnoci
osadu.
Efekt solny. Rozpuszczalno osadu zaley nie tylko od jonów wspólnych z osadem,
ale równie od wszystkich jonów obecnych w roztworze. Wraz ze wzrostem iloci jonów w
roztworze zmniejsza si ich ruchliwo, a zwiksza si sia jonowa. W wyniku tego malej
wspóczynniki aktywnoci. Poniewa, w danej temperaturze, iloczyn rozpuszczalnoci jest
wielkoci sta to w wyniku wzrostu stenia jonów w roztworze wzrasta take
rozpuszczalno osadu.
wodorotlenków metali cikich oraz soli sabych kwasów, gdy wic aniony wytwarzaj
czsteczki sabo zdysocjowanych kwasów i na skutek tego zmniejszaj stenie anionów w
roztworze, co powoduje przesunicie równowagi w prawo i zwikszenie rozpuszczalnoci
osadu.
reakcji chemicznych jonów sabego kwasu lub sabej zasady z czsteczkami rozpuszczalnika
o charakterze protonowym. Wystpujce w roztworze jony reagujc z wod, wytwarzaj
czsteczki sabo dysocjujcych kwasów lub zasad co prowadzi do zmniejszenia stenia w/w
jonów w roztworze co prowadzi do zwikszenia rozpuszczenia osadu.
Wpyw temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalno wikszoci soli
ulega zwikszeniu.
Nie wszystkie osady mog by wykorzystane do oznacze ilociowych. Osad
wykorzystywany w analizie ilociowej powinien spenia nastpujce warunki:
powinien mie jak najmniejszy iloczyn rozpuszczalnoci, aby skadnik oznaczany by
praktycznie cakowicie wytrcony z roztworu; w analizie wagowej oznaczane s zwykle
zwizki, których rozpuszczalno (S) jest nisza od 1 · 10 –5
mol · l –1
powinien mie cile okrelony skad chemiczny, a czynniki atmosferyczne nie powinny
mie wpywu na jego skad,
powinien mie posta umoliwiajc szybkie i atwe odsczenie i oczyszczenie,
nie powinien zawiera zanieczyszcze skadnikami roztworu macierzystego,
powinien mie jak najwiksz mas molow, aby udzia oznaczanego w niej skadnika by
moliwie may, gdy w ten sposób zmniejsza si bd waenia, a ewentualne straty osadu
maj mniejszy wpyw na dokadno oznaczenia.
Etapy analizy wagowej
1. strcanie osadów,
2. odsaczenie osadów,
3. przemywanie osadów,
5. waenie osadów.
osady koloidalne – powstaj w wyniku koagulacji czstek roztworów koloidalnych
(rozmiar czstek od 10 -3
do 10μm), które tworz aglomeraty od kilku do kilku tysicy
czsteczek. Osady koloidalne dzieli si na:
- serowate (np.: AgCl)
- galaretowate (np.: Fe(OH)3)
osady krystaliczne – osady zoone z czstek o uporzdkowanej budowie sieciowej. Ich
proces tworzenia rozpoczyna si od powstawania zarodków, utworzonych w wyniku
poczenia niewielkiej liczby jonów trudno rozpuszczalnego zwizku. Osady krystaliczne
dzieli si na:
- drobnokrystaliczne (np.: BaSO4)
- grubokrystaliczne (np.: MgNH4PO4)
szybkoci tworzenia si orodków krystalizacji tzw. zarodków
szybkoci narastania krysztau.
4
Jeli szybko tworzenia si zarodków jest wysza od szybkoci narastania krysztau, to
wówczas powstaje osad drobnokrystaliczny. W przypadku osadów grubokrystalicznych
szybko tworzenia sieci krystalicznej jest znacznie wysza ni tworzenie zarodków, dlatego
w celu uzyskania osadów grubokrystalicznych naley moliwie zmniejszy szybko
tworzenia si zarodków. Czsto wskazane jest równie pozostawienie przez pewien czas
wytrconego osadu w roztworze macierzystym w celu tzw. dojrzewania osadu. Rozpuszczaj
si wówczas drobniejsze, a jednoczenie wzrastaj krysztay wiksze. Zatem w wyniku
dojrzewania osadu, (jedna z form starzenia osadu dla osadów krystalicznych), otrzymuje si
go w postaci grubokrystalicznej, a zatem i atwiejszej do sczenia. Zachowanie tych
warunków pozwala na otrzymanie osadów grubokrystalicznych o wyszym stopniu czystoci,
atwiejszych do sczenia i przemywania. Od jakoci osadu otrzymanego w toku analizy
wagowej zaley dokadno oznaczenia.
strcanie
mieszajc podczas strcania (wytrcanie i wzrost krysztaów zachodzi wówczas
równomiernie)
starzenie osadu
Jeeli celem strcania osadu jest oznaczanie ilociowe, to odsczony i przemyty osad
naley:
pray
Suszenie oraz praenie osadu ma na celu doprowadzenie go do postaci o ustalonym skadzie
stechiometrycznym.
— usunicia wody krystalizacyjnej lub konstytucyjnej,
— przemian chemicznych
Jeeli w celu uzyskania stabilnego osadu konieczne jest usunicie wody konstytucyjnej lub
przeprowadzenie innych przemian chemicznych wówczas osad poddaje si procesowi
praenia.
W czasie strcania osadów naley pamita o nastpujcych praktycznych zasadach
postpowania:
wielko naczynia dobiera si odpowiednio do objtoci roztworu, przy czym objto
cieczy nie powinna przekracza poowy pojemnoci naczynia,
5
ilo strcanego skadnika powinna by tak dobrana, aby otrzymanego osadu nie byo
zbyt wiele, utrudnia to bowiem jego odsczenie i dobre przemycie,
strcanie osadu przeprowadza si mieszajc ogrzany roztwór za pomoc bagietki i
wkraplajc roztwór odczynnika strcajcego [najlepiej ogrzanego] z pipety lub cylindra
miarowego.
Po dodaniu caej iloci odczynnika i opadniciu wytrconego osadu na dno naczynia
sprawdza si, czy wprowadzona ilo odczynnika jest dostateczna. W tym celu do klarownej
cieczy wkrapla si nieco roztworu odczynnika i obserwuje, czy nie pojawia si jeszcze
zmtnienie. Jeli tak, to wkrapla si wicej odczynnika strcajcego, miesza roztwór, a po
odstaniu si osadu ponownie przeprowadza si prób na cakowite wytrcenie.
Sczenie osadów
Strcone osady oddziela si najczciej od roztworu sczc je przez sczki z bibuy. W
analizie ilociowej uywa si tzw. sczków bezpopioowych, w których masa popiou
otrzymanego po spaleniu takiego sczka jest bardzo maa (3·10 –5
–7·10 –5
g) i moe by
pominita przy waeniu na wagach analitycznych (które wa z dokadnoci do 0,0001 g).
W zalenoci od rodzaju osadu uywa si sczków o rónym stopniu porowatoci:
sczki twarde – o najmniejszych porach, su do sczenia osadów drobnokrystalicznych,
sczki rednie – tzw. luniejsze, su do sczenia osadów grubokrystalicznych,
sczki mikkie – su do sczenia osadów bezpostaciowych (koloidalnych,
galaretowatych).
Warunkiem dobrego sczenia jest odpowiednie przygotowanie sczka. Wybrany
krek bibuy skada si na czworo w taki sposób, aby po rozoeniu mona byo uzyska
ksztat stoka. Zoony sczek umieszcza si w lejku tak, aby górna cz rozoonego sczka
przylegaa dokadnie do cianek lejka.
Sczenie
Przed sczeniem nie naley miesza roztworu z osadem. Podczas sczenia nóka lejka
nie powinna zanurza si w przesczu, a powinna dotyka cianki naczynia, do którego
przechodzi przescz. Roztwór z osadem wlewa si na sczek po bagietce, któr naley
trzyma tu nad powierzchni sczka. Wlewanie cieczy po bagietce zapobiega
rozpryskiwaniu cieczy. Sczek moe by napeniony roztworem najwyej 5 mm poniej jego
krawdzi.
Po odsczeniu wikszoci osadu miesza si zawarto zlewki i przenosi reszt
roztworu wraz z osadem na sczek. Pozostay w zlewce osad spukujemy kilkakrotnie maymi
porcjami cieczy przemywajcej. Podczas sczenia naley zwraca uwag na wygld
przesczu. Jeli jest on mtny, trzeba go przesczy ponownie przez ten sam sczek. Jeli w
dalszym cigu przescz nie jest klarowny, prawdopodobnie albo osad by nieprawidowo
wytrcony, albo uyto niewaciwego rodzaju sczka. W tych przypadkach analiz naley
powtórzy.
Osady mog by zanieczyszczone jonami, które znajdoway si w roztworze
macierzystym i otrzymanie czystego osadu jest czsto bardzo trudne. Zanieczyszczenia
osadów mog by spowodowane gównie:
adsorpcj – zatrzymywanie zanieczyszcze na powierzchni osadu,
wspóstrcaniem – tworzenie krysztaów mieszanych, powstawanie zoonych pocze z
jonami obecnymi w roztworze,
6
wytrcaniem nastpczym - wytrcanie na powierzchni osadu innej substancji zwykle o
wspólnym jonie z osadem zachodzce w czasie powstawania osadu w kontakcie z roztworem
macierzystym.
dojrzewanie osadu,
podwójne strcanie (strcony i przemyty osad rozpuszcza si i ponownie strca tym
samym odczynnikiem strcajcym),
staranne przemycie osadu.
Sposób przemywania osadu oraz roztwór stosowany do tego celu dobierany jest
odpowiednio do rodzaju osadu.
Osady krystaliczne przemywa si najczciej na sczku, a do roztworu
przemywajcego dodaje si zwizki o wspólnym jonie z osadem, poniewa zwikszenie
stenia jednego rodzaju jonów powoduje zmniejszenie stenia drugiego rodzaju jonów co
prowadzi do zmniejszenia rozpuszczalnoci osadu. Osad przeniesiony na sczek przemywa
si kilkakrotnie przygotowanym roztworem, przy czym now porcj roztworu
przemywajcego nanosi si na osad po cakowitym spyniciu poprzedniej porcji. Do
ostatniego przemycia czsto stosuje si wod.
W przypadku osadów koloidalnych, które trudno jest odmy na sczku stosuje si
najczciej przemywanie przez dekantacj. W tym przypadku, po wytracaniu osadu zlewa si
ostronie ciecz, a osad pozostawia w zlewce. Do przemywania osadów koloidalnych stosuje
si rozcieczone roztwory mocnych elektrolitów, które zapobiegaj peptyzacji osadu. Do
osadu dodaje si ma porcj roztworu przemywajcego, miesza si j z osadem i po odstaniu
zlewa ciecz, pozostawiajc osad w zlewce. Czynno t powtarza si kilkakrotnie, przenoszc
osad na sczek z ostatni porcj roztworu przemywajcego.
Podczas przemywania osadu przeprowadza si reakcj sprawdzajc, czy przemycie
osadu jest wystarczajce. W tym celu zbiera si do probówki lub na szkieko zegarkowe kilka
kropli przesczu z ostatniego przemycia i za pomoc odpowiedniej reakcji charakterystycznej
sprawdza si obecno jonów, które powinny by usunite z osadu.
Suszenie lub praenie osadu
W celu doprowadzenia osadu do postaci o ustalonym skadzie stechiometrycznym
otrzymany w toku analizy osad, musi by wysuszony lub wypraony w odpowiedniej
temperaturze. Proces suszenia osadu w naczynku wagowym przeprowadza si w suszarkach
elektrycznych, na ogó w temperaturze poniej 300 o C. Suszenie pozbawia osad wody
higroskopijnej (wilgoci) oraz cakowicie lub czciowo wody krystalizacyjnej. Natomiast
podczas praenia usuwana jest najsilniej zwizana woda krystalizacyjna (nastpuje cakowite
odwodnienie zwizku) oraz woda konstytucyjna, w wyniku rozkadu zwizków chemicznych
zawierajcych w strukturze wod. W wyniku tego procesu mog równie zachodzi inne
procesy chemiczne. Praenie osadu przeprowadza si na palnikach gazowych lub w piecach
elektrycznych w temperaturze powyej 500 o C w tyglach porcelanowych lub kwarcowych.
Przygotowanie naczynka wagowego polega na doprowadzeniu naczynka wagowego
do staej masy. W tym celu czyste naczynko wagowe suszy si w suszarce laboratoryjnej
przez ok. 45 minut. Po wyjciu z suszarki, wstawia si naczynko do eksykatora (na
kilkanacie minut), aby osigno temperatur pokojow. Po zwaeniu, naczynko wagowe
poddaje si ponownemu suszeniu (30 min), studzeniu i waeniu. Czynnoci te powtarza si do
momentu, gdy rónica wyników z dwóch kolejnych wae nie jest wiksza ni 0,0001 g.
Przygotowanie tygla polega na doprowadzeniu tygla do staej masy przez wypraenie
w takich samych warunkach, w jakich póniej bdzie praony z osadem. Po dokadnym
umyciu i wysuszeniu tygiel pray si w pomieniu palnika gazowego lub piecu elektrycznym
(w temp. powyej 500 o C) przez ok. 30 minut. Po upywie tego czasu odstawia si palnik (w
przypadku praenia na palniku) lub wyjmuje tygiel z pieca na siatk z wkadk ceramiczn (w
przypadku praenia tygla w piecu) na okoo 1 minut, aby tygiel osign temperatur 400–
7
500 o C (zanik wiecenia). Ma to na celu zmniejszenie czasu stygnicia tygla. Nastpnie,
nagrzanymi nad pomieniem, czystymi szczypcami, tygiel przenosi si do eksykatora gdzie
pozostawia si go, aby uzyska temperatur otoczenia, a nastpnie way. Tygiel w
eksykatorze pozostawia si zazwyczaj na 30–40 minut. Po zwaeniu, tygiel poddaje si
ponownemu praeniu, przez ok. 30 min, studzi si i znowu way. Czynnoci te powtarza si
do momentu, gdy rónica wyników z dwóch kolejnych wae nie jest wiksza ni 0,0001 g.
Wiksza rónica wymaga ponownego praenia tygla.
Spalanie sczka i praenie. W przygotowanym tyglu umieszcza si odpowiednio
zoony sczek z osadem (rysunek 1) i ostronie podsusza si go w suszarce lub na trójkcie
porcelanowym umieszczonym nad palnikiem (rysunek 2).
Rysunek 1. Skadanie sczka z osadem.
Suszenie osadu przeprowadza si w ukonym ustawieniu tygla (zapobiega to
gwatownemu unoszeniu si oparów), starajc si nie dopuci do zapalenia sczka (moe to
bowiem doprowadzi do strat osadu porywanego przez strumie gwatownie
wydobywajcego si dymu) (Rysunek 2a). Gdy jednak dojdzie do zapalenia sczka, palnik
naley odstawi, co pozwoli na spokojne jego spopielenie (palcych si sczków nie naley
gasi przez np. dmuchanie). Po wysuszeniu osadu zwiksza si ostronie pomie palnika i
spala sczek (Rysunek 2b). Po spaleniu sczka przystpuje si do praenia osadu, które
przeprowadza si w pionowym ustawieniu tygla (Rysunek 2c).
Praenie osadów przeprowadza si na palnikach gazowych lub w piecach
elektrycznych zgodnie z zastosowaniem odpowiedniej temperatury. W celu sprawdzenia czy
osad uleg cakowitemu wypraeniu odsuwa si palnik, czeka chwil, aby tygiel nieco ostyg,
po czym wstawia tygiel do eksykatora i po ochodzeniu do temperatury otoczenia way.
Czynnoci te powtarza si do momentu, gdy rónica wyników z dwóch kolejnych wae nie
jest wiksza ni 0,0001 g.
Rysunek 2. a) suszenie, b) spalanie i c) praenie osadu
Waenie osadów
dokona jego oceny ilociowej, naley go zway. Dokadno oznacze ilociowych w
duym stopniu zaley od waciwego i dokadnego waenia, a znajomo zasad
prawidowego waenia odgrywa istotn rol w oznaczaniu ilociowym.
Wielkoci charakteryzujce wag
nono.
Czuo jest to reakcja wskaza wagi na zmian minimalnej masy pooonej na szalk.
Dokadno wagi okrela zgodno otrzymanego wyniku z wynikiem rzeczywistym – im
mniejszy bd tym wiksza dokadno pomiaru.
Nono wagi jest to najwiksze, dopuszczalne obcienie szalki wagi.
W celu zwaenia badanej substancji, zalenie od wymaganej czuoci i dokadnoci, na
pracowni chemicznej stosuje si róne rodzaje wag w tym najczciej wagi analityczne
których dokadno wynosi 0,1mg, a nono od 100 do 200g.
Naczynia do odwaania substancji staych
W zalenoci od tego, jak substancj odwaamy wykorzystywane s:
do odwaania substancji sypkich, które nie ulegaj sublimacji, nie absorbuj wilgoci z
powietrza oraz nie pyl, uywa si tzw. ódeczek wagowych, szkieek zegarkowych lub
papierków wagowych. Naczynka te mog by wykonane ze szka, porcelany lub tworzyw
sztucznych,
do odwaania substancji zmieniajcych swoj mas na powietrzu stosuje si zamykane
naczynka wagowe.
Zasady prawidowego postpowania podczas waenia osadów
Wszystkie waenia dotyczce jednej analizy powinny by wykonane na tej samej
wadze analitycznej, a przed przystpieniem do waenia naley sprawdzi czy waga jest czysta
i wypoziomowana.
Zasady waenia:
na rodku szalki wagi ustawi tygiel/naczynko wagowe i odczyta jego mas wyjciow
(przed praeniem/suszeniem) i kolejno po kadym nastpnym praeniu a masa bdzie
staa. Czynnoci te powtarza si do momentu, gdy rónica wyników z dwóch kolejnych
wae nie jest wiksza ni 0,0001 g.
po wytraceniu osadu, saczek z osadem naley umieci w przygotowanym tyglu/naczynku
wagowym i zway (czynno powtarza po kadym praeniu tygla/naczynka wagowego z
osadem a do momentu otrzymania staej masy),
naley pamita aby przedmioty ustawiane na szalce wagi byy cakowicie suche i miay
temperatur otoczenia,
po upywie czasu stabilizacji wskazania wagi (okoo 2 s), odczyta wynik waenia,
nie wolno obcia wagi powyej jej nonoci,
podczas odczytywania wyników szafka wagi powinna by zamknita,
po zakoczeniu waenia, naley zdj tygiel/naczynko wagowe z osadem, a wag zostawi
czyst, nieobcion i zamknit.
Woda w substancjach staych
mona usun, umieszczajc substancj np. w eksykatorze ze
rodkiem suszcym lub ogrzewajc w temperaturze ok. 105 0 C,
9
woda krystalizacyjna tworzy do trwae poczenia z dan substancj, wchodzc w skad
jej sieci krystalicznej w cile okrelonym stosunku
stechiometrycznym;
woda konstytucyjna jest integraln czci zwizku chemicznego i wydzielona jest tylko w
czasie termicznego rozkadu tego zwizku np.:
Ca(OH)2
II. Cz dowiadczalna
1. Oznaczenie jonów wapnia (w postaci tlenku wapnia) w preparacie do
jonoforezy
Zasada oznaczenia
Aby oznaczy zawarto jonów wapnia w preparacie do jonoforezy wytrca si je w
postaci jednowodnego szczawianu wapnia. W tym celu do zakwaszonego kwasem solnym
gorcego roztworu do jonoforezy dodaje si szczawian amonu lub kwas szczawiowy i
zobojtnia otrzymany roztwór amoniakiem. Zachodzi reakcja:
Ca 2+
+ H2O CaC2O4 · H2O
Osad szczawianu wapnia pray si w wysokiej temperaturze a do uzyskania tlenku
wapnia:
rozpuszczalno zwiksza si w obecnoci chlorku amonu (efekt solny) naley stosowa duy
nadmiar jonów szczawianowych, które zmniejszaj rozpuszczalno szczawianu wapnia. Na
zimno szczawian wapnia wytrca si w postaci bardzo drobnego osadu, który nie nadaje si
do sczenia i przemywania. Dlatego te wytrcanie naley prowadzi na gorco, w
rodowisku kwanym.
CaC2O4 CaCO3 + CO powyej 350 o C (2)
CaCO3 CaO + CO2 powyej 650 o C (3)
Tlenek wapnia jest substancj silnie higroskopijn, dlatego te osad ten powinien by
przechowywany w eksykatorze (zawierajcym rodek suszcy) przez czas niezbdny do
ostygnicia, a waenie naley przeprowadza szybko, aby kontakt osadu z powietrzem by
jak najkrótszy.
Wykonanie oznaczenia
Przygotowanie tygla
na pytk krzemow,
przenie tygiel do eksykatora (po ok. 1 minucie, po zaniku jego wiecenia),
wystudzi tygiel do temperatury otoczenia (30–40 minut),
zway tygiel na wadze analitycznej z dokadnoci do 0,0001g,
ponowne pray (15 minut) – studzi – way,
czynnoci te powtarza do osignicia przez tygiel staej masy, tzn. do momentu, kiedy
rónica otrzymana w wyniku waenia masy tygla nie bdzie przekraczaa 0,0001 g.
Wiksza rónica wymaga ponownego praenia tygla.
Otrzymywanie osadu tlenku wapnia
1ml próbki preparatu do jonoforezy zawierajcego CaCl2 [1,5% w/v], przenie przy
pomocy pipety do zlewki o pojemnoci 250 ml,
rozcieczy roztwór wod do objtoci ok. 100 ml,
doda 2 ml stonego roztworu HCl, 3-4 krople oranu metylowego (0,1%) i 25 ml
nasyconego roztworu szczawianu amonu,
ogrza roztwór do temperatury ok. 80 o C (do pojawienia si pierwszych pcherzyków
11
powietrza) i mieszajc dodawa powoli 5% roztwór amoniaku a do zmiany barwy
wskanika na ót,
osad odsczy uywajc sczka redniego i przemywa 0,1% roztworem szczawianu
amonu a do zaniku reakcji na jony chlorkowe sprawdzenie obecnoci jonów chlorkowych: pobra ok. 2 ml przesczu do probówki i doda tak sam objto roztworu HNO3 (2 mol/l) oraz 0,5 ml roztworu AgNO3 (0,1 mol/l) i sprawdzi czy wytrca si osad (moe pojawi si tylko saba opalizacja/opalescencja),
sczek z osadem umieci w tyglu porcelanowym, spali i wypray w temperaturze
900 o C do staej masy postpujc jak w przypadku przygotowania tygla do oznacze.
Obliczenie zawartoci jonów wapnia (w postaci tlenku wapnia) w próbie:
Z równa reakcji (1–3) wynika, e z 1 mola szczawianu wapnia otrzymuje si 1 mol
tlenku wapnia, zatem ilo jonów wapnia pochodzcych z chlorku wapnia w roztworze do
jonoforezy, który wytrca si w postaci szczawianu wapnia, mona obliczy na podstawie
proporcji, w której „a” oznacza mas osadu CaO (rónica masy tygla z osadem i masy tygla
pustego)
Ca
2+
Bd bezwzgldny – rónica pomidzy wartoci rzeczywist i otrzyman, wyraony
jest w takich samych jednostkach jak wielko mierzona.
Bd wzgldny – rónica pomidzy wartoci rzeczywist i otrzyman podzielona przez
warto rzeczywist i pomnoona przez 100%, wyraony jest w %.
gdzie: – warto otrzymana; – warto rzeczywista.
2. Wykorzystanie rónych technik oznaczania zawartoci wody
w substancjach staych
stanowicym surowiec do sporzdzania preparatów przeciwgrzybiczych
z wykorzystaniem analizatora wilgoci (czciowe odwodnienie)
oraz suszarki laboratoryjnej (cakowite odwodnienie)
Zasada oznaczania
Oznaczanie wody krystalizacyjnej polega na ilociowym okreleniu zawartoci wody
w uwodnionym – siarczanie (VI) miedzi (II) [CuSO4 . 5H2O] na podstawie ubytku masy
powstaej podczas suszenia. Kadej czsteczce siarczanu miedzi(II) towarzyszy 5 czsteczek
wody krystalizacyjnej, które dopiero w temperaturze wyszej ni 200 o C s usuwane
cakowicie.
W piciowodnym siarczanie miedzi [CuSO4 . 5H2O] wystpuj 4 czsteczki wody
zwizane bezporednio z jonem miedzi – kationowa woda krystalizacyjna [liczba
12
wynosi 4], a pita czsteczka wody to anionowa woda krystalizacyjna
poczona z anionem siarczanowym za pomoc dwóch wiza wodorowych i równoczenie t
zwizana wizaniami wodorowymi z dwoma skoordynowanymi przez jon miedzi (II)
czsteczkami wody. W temperaturze ok. 110 o C zachodzi proces czciowego odwodnienia
(sól przeksztaca si do postaci monohydratu), który mona przyspieszy podwyszajc
temperatur suszenia do ok. 160 o C. Natomiast w temperaturze 240
o C dochodzi do
Z WYKORZYSTANIEM ANALIZATORA WILGOCI
niemal wszystkich substancjach), na podstawie ubytku masy badanej próbki w procesie
ogrzewania.
W skad analizatora wilgoci wchodzi: waga precyzyjna oraz modu grzejny. Na
pocztku pomiaru analizator wyznacza pocztkowa mas próbki (m). Nastpnie próbka jest
ogrzewana przez wbudowany modu grzejny dziki czemu woda zawarta w próbce
odparowuje. Podczas procesu suszenia przyrzd w sposób cigy mierzy mas próbki i
wywietla ubytek wilgoci. Po zakoczeniu suszenia jako kocowy wynik otrzymuje si
zawarto wilgoci lub suchej masy (m2).
Wykonanie oznaczenia
ustawi parametry analizy - temperatura suszenia 160 o C, czas analizy 25 minut,
na talerzyk pomiarowy analizatora wilgoci odway i rozprowadzi równomiernie ok. 1g
hydratu - CuSO4 . H2O z dokadnoci do 0,0001g (m), (minimalna wielko próbki wynosi
0,5 g), [próbka powinna by uoona na powierzchni szalki, tworzc cienk, równ warstw; w przypadku gdy rozoona warstwa bdzie zbyt cienka próbka moe ulec spaleniu natomiast zbyt gruba moe powodowa zatrzymywanie wilgoci (w kadym przypadku bdzie to mie wpyw na dokadno kocowego wyniku]
po upywie zdefiniowanego czas pomiaru, odczyta wynik oznaczenia (m1) i obliczy
zawarto wody kationowej.
Teoretyczna zawarto wody krystalizacyjnej.
WYKONANIE OZNACZENIA ZAWARTOCI ANIONOWEJ WODY KRYSTALIZACYJNEJ
Z WYKORZYSTANIEM SUSZARKI LABORATORYJNEJ
Suszarka laboratoryjna
Suszarka laboratoryjna suy do suszenia, podgrzewania w temperaturze do 300°C.
Suszarki laboratoryjne charakteryzuj si krótkim czasem ogrzewania i precyzyjn kontrol
temperatury.
Wykonanie oznaczenia zawartoci wody anionowej
wymyte i suche naczynko wagowe wstawi na ok. 45–60 minut do suszarki ogrzanej do
temp. 120–125 o C,
uywajc metalowych szczypiec wysuszone naczynko umieci w eksykatorze, na ok. 15–
20 minut w celu ostudzenia, a nastpnie zway,
ponownie suszy naczynko przez okres 30 minut, ostudzi i zway,
czynnoci te naley powtarza do uzyskania staej masy naczynka (rónica masy naczynka
podczas kolejnych wae nie powinna przekracza 0,0001g),
do naczynka wagowego o znanej staej masie przenie ilociowo czciowo odwodniony
hydrat - CuSO4 . H2O i zway z dokadnoci do 0,0001g (m1),
naczynko z sol wstawi do suszarki (temp. 250 0 C) na 40 minut, a nastpnie po ostudzeniu
w eksykatorze zway,
suszenie, studzenie i waenie powtarza a do uzyskania staej masy (m2).
Obliczenie zawartoci anionowej wody krystalizacyjnej w hydracie CuSO4•H2O
Teoretyczna zawarto anionowej wody krystalizacyjnej
= 7,22%
analizatora wilgoci/wagosuszarki
Zasada oznaczania
Woda stanowi element skadowy niemal wszystkich kosmetyków. Moe jej by od 10
do 99%. W zalenoci od rodzaju kosmetyku mona si spodziewa nastpujcych iloci
wody:
w kremach 10-70% (im krem bogatszy w skadniki odywcze, tym mniej ma wody w
skadzie); kremy nawilajce maj w skadzie objtociowo 50-70%, natomiast kremy
tuste ok. 50-60% wody
14
Ocena zawartoci wody w preparatach kosmetycznych odbywa si na podstawie
wyznaczenia ubytku masy powstaego podczas suszenia okrelonego preparatu w
temperaturze 103 o C.
Wykonanie oznaczenia zawartoci wody w kosmetykach [np. krem, szampon, el do wosów,
el (peeling) do kpieli, mydo itd.]
ustawi parametry analizy w analizatorze wilgoci do wyznaczenia cakowitej zawartoci
wody w badanym preparacie kosmetycznym: temperatura suszenia 103 0 C; czas analizy
30min,
w celu oceny zawartoci wody w preparatach kosmetycznych wybieramy 3 sporód
podanych [krem, szampon, el do wosów, el do kpieli, mydo w pynie],
okoo 4 g próbki, pierwszego z wybranych preparatów, razem z 4 g piasku morskiego
równomiernie rozoy na talerzyku pomiarowym wagosuszarki,
po upywie zdefiniowanego czasu pomiaru, odczyta wynik - warto – (m0). Dokona
pomiaru dla pozostaych preparatów.
Po wykonaniu pomiaru z wykorzystaniem analizatora wilgoci, dla danego preparatu
kosmetycznego, obliczy % zawarto wilgoci dla kadej badanej próbki.
Obliczenie zawartoci wody w preparatach kosmetycznych
%H2O mH2O
m0 – masa kosmetyku po suszeniu
mH20 – masa wody zawarta w kosmetyku
Porówna zawarto wody w rónych preparatach kosmetycznych [np. krem, szampon, el do
wosów, el (peeling) do kpieli, mydo itd.] w odniesieniu do danych literaturowych.
15
A. Obliczenia w analizie wagowej
1. 1,5 g krystalicznej soli do kpieli wysuszono do staej masy i otrzymano pozostao o
masie 0,8265 g. Oblicz procentow zawarto wody krystalizacyjnej. [44,9%]
2. Oblicz procentow zawarto wody w soli do kpieli wiedzc, e masa próbki przed
suszeniem wynosia 2,2 g, a po wysuszeniu 1,7580g. [20,09%]
3. Jak objto 5% HCl o gstoci 1,023 g/ml potrzeba do wytrcenia srebra w postaci
AgCl z 4g kremu zawierajcego 18% AgCl? [4,76ml]
4. Podczas oznaczania jonów fluorkowych w pynie do pukania ust, z próbki 100 g
roztworu strcono fluorek wapnia który po wysuszeniu mia mas 0,534 g. Jaka jest
zawarto procentowa fluoru w pynie. [0,246%]
5. Jakie byo stenie molowe BaCl2 w pynie stosowanym do utrwalania kosmetyków, jeli
do analizy pobrano próbk pynu o objtoci 20 cm 3 , a zawarte w niej jony Ba
2+
wytrcono w postaci siarczanu baru, uzyskujc 1,3250 g osadu? [0,2839mol/dm 3 ]
6. Ile procent jonów Cl - zawiera sól do kpieli, jeeli z odwaki o masie 0,4718 otrzymano
0,1561 g osadu AgCl? [8,18%]
7. Ile ml roztworu H2C2O4 o steniu 0,25 mol/l potrzeba do cakowitego wytrcenia
wapnia z roztworu 0,4273 g pudru zawierajcego 22,4% Ca? [9,5715 ml]
8. Oblicz procentow zawarto siarki w mydle, jeeli wiadomo, e z 1,7850g myda
otrzymano 0,0222g BaSO4. [1,71%]
9. O ile procent zmniejszya si masa odwaki Na2C2O4 w peelingu jeeli po wypraeniu
otrzymano Na2CO3? [20,89%]
10. Ile procent jonów magnezu zawiera sól do kpieli solankowych, jeeli z odwaki o masie
0,5689 g otrzymano 0,0845 g osadu MgCl2? [3,74%]
16
Znaczenie i wykorzystanie zwizków wapnia w kosmetologii
Wap wchaniany jest z przewodu pokarmowego w obecnoci witaminy D3. Niestety
jego wchanianie maleje wraz z wiekiem, czemu towarzyszy zwikszona sucho skóry,
amliwo paznokci i wypadanie wosów. Z tego wzgldu wap sta si jednym ze
skadników wykorzystywanych do produkcji kosmetyków, przeznaczonych zwaszcza dla
osób starszych. Bierze on udzia w stymulacji odnowy komórkowej oraz pobudzaniu syntezy
kolagenu dziaajcego przeciwzmarszczkowo, poprawiajcego jdrno i sprysto skóry,
zwaszcza w przypadku skóry suchej i zniszczonej. Przenikajce w gb skóry zwizki wapnia
odnawiaj naskórek stymulujc dziaanie cytokeratyn, uatwiaj komunikacj midzy
komórkami oraz zapewniaj ochron przeciw szkodliwym czynnikom zewntrznym. Wap
ma równie waciwoci antyalergiczne. agodzi podranion skór oraz hamuje stany
zapalne skóry, dziki czemu wykorzystywany jest w leczeniu alergii oraz wysypek.
Stosowany naskórnie dziaa efektywnie, zwaszcza w przypadku tzw. skóry trdzikowej.
W zwizku z powyszym zwizki wapnia wykorzystywane s przez przemys
kosmetyczny:
siarczan wapnia (CaSO4) - jako substancja wypeniajca do wyrobu szminek i kredek,
wglan wapnia (CaCO3) - jako skadnik pudru do twarzy,
siarczek wapnia (CaS) i wodorosiarczek wapnia (Ca(SH)2) - w preparatach do depilacji,
mleczan wapnia (CH3CHOHCOO)2Ca 5H2O) lub wodoroasparaginian wapnia –
(C4H6NO4)2Ca 4H2O) - gównie w kremach, które maj dziaanie odczulajce i agodzce.
Efektywne przenikanie wapnia do gbszych warstw skóry umoliwia jonoforeza.
Zabieg elektroleczniczy, w trakcie którego wykorzystuje si dziaanie prdu staego
(galwanicznego), który wprowadza jony do tkanek (na granic naskórka i skóry waciwej).
Korzystajc z fal ultradwikowych zwiksza si odstpy midzy komórkami, a dziki
odpychaniu elektrycznemu wspomaga si bardziej efektywne wnikanie w skór substancji
biologicznie aktywnych z kosmetyków. Do wskaza dotyczcych stosowania jonoforezy
zalicza si terapi blizn, terapi przebarwie skóry a take nadpotliwo. Jonoforez mona
stosowa take przy trdziku, stanach zapalnych skóry oraz odmadzaniu, ujdrnianiu i
nawilaniu skóry.
skadnik elu do zabiegu,
1,5% roztwór wodny,
o skadnik serum wykorzystywanego zarówno do jonoforezy jak i do stosowania bez
uycia aparatu do jonoforezy.
Mied w kosmetologii zaczto wykorzystywa stosunkowo niedawno. Szczególne
znaczenie posiada mied w postaci nanokoloidalnej, która wykazuje dziaanie
przeciwutleniajce, dziki czemu zapobiega procesom starzenia i sprzyja poprawie wygldu
skóry i wosów. Mied w tej postaci znajduje równie zastosowanie jako skadnik
dezodorantów, gdy redukuje nadmiern potliwo i eliminuje przykry zapach powstajcy w
wyniku bakteryjnego rozkadu potu. Doskonale sprawdza si równie w kosmetykach
przeciwgrzybicznych. Nanoczsteczki miedzi w cigu kilkunastu minut eliminuj bakterie i
grzyby znajdujce si na stopach, bd w obuwiu. Po odparowaniu wody, nanoczsteczki
miedzi osadzaj si na powierzchni skóry, tworzc trwa warstw ochronn.
Wykorzystanie zwizków miedzi w kosmetologii:
skadnik dezodorantów i kosmetyków przeciwgrzybiczych [nanomied],
17
w preparatach do jonoforezy, w leczeniu grzybicy paznokci i skóry [CuSO4 – siarczan
(VI) miedzi (II)],
jako pasta do chirurgicznego i leczniczego antyseptycznego makijau oczu, kosmetyki o
dziaaniu przeciwstarzeniowym i przeciwzapalnym [proszek malachitowy –
CuCO3 Cu(OH)2 zasadowy wglan miedzi],
w kremach przeciwstarzeniowych, pobudzajcych odnow komórek i wspomagajcych
produkcj kolagenu, w preparatach wspomagajcych ochron przeciwsoneczn, jako
dodatek do szamponów i odywek [C6H11CuO7 - glukonian miedzi].
Wykorzystanie siarczanu (VI) miedzi (II) w kosmetologii/medycynie:
o surowiec farmaceutyczny sucy do przygotowywania roztworów wodnych, wodno-
glicerolowych, a take maci, kremów, past - siarczan miedzi piciowodny (ac. cupri
sulfas pentahydricus)
o surowiec recepturowy stosowany w kompozycji z innymi substancjami leczniczymi w
preparatach dermatologicznych
Woda w preparatach kosmetycznych Woda stanowi element skadowy prawie wszystkich kosmetyków i peni funkcj
rozpuszczalnika, który wpywa na konsystencj produktu jak równie jest nonikiem
aktywnych substancji w niej rozpuszczalnych. Woda uwadnia zewntrzne warstwy naskórka,
ale paradoksalnie ma te dziaanie wysuszajce. Jeli nie zostanie zatrzymana w naskórku
przez emolienty (zwizki nawilajce i natuszczajce skór) i/lub humektanty (silnie
higroskopijne zwizki, dobrze rozpuszczalne w wodzie, które maj zdolno do trwaego
wizania i zatrzymywania wody z otoczenia, dziki czemu peni rol naturalnego rezerwuaru
wody w skórze), wyparowuje i uszkadza barier ochronn skóry.
Do produkcji kosmetyków stosuje si najczciej wod zwyk, wod termalna lub
hydrolaty kwiatowe:
Woda termalna - to woda pochodzca z warstw lecych gboko pod ziemi, której
temperatura na wypywie ze róde wynosi co najmniej 20ºC. W trakcie przepywu przez
kolejne warstwy geologiczne, woda termalna wzbogacana jest rónymi pierwiastkami
ladowymi i mineraami. Wody takie róni si nieco dziaaniem, ze wzgldu na róny skad.
Czysta woda termalna wykorzystywana jest do rónych zabiegów wodnych. Mona stosowa
j do kpieli, okadów, ale take jako skadnik preparatów przeznaczonych do pielgnacji
skóry wraliwej.
Hydrolat kwiatowy – to woda kwiatowa, woda aromatyczna otrzymywana podczas
destylacji z par wodn caych rolin lub ich czci. Zawiera wiele cennych substancji
aktywnych, dobroczynnych dla skóry - substancje rolinne rozpuszczalne w wodzie oraz
ladowe (0.02% - 0.5%) iloci olejków eterycznych, a ich waciwoci s uzalenione od
rodzaju roliny z której pochodz. Wody kwiatowe uywane s jako faza wodna w produkcji
lotionów, kremów i myde. Samodzielnie mog by uywane jako toniki lub odwieacze
powietrza do pomieszcze.