Ćwiczenie 8
Transkrypt
Ćwiczenie 8
wiczenie 8 Kompleksometria Kompleksometria jest działem analizy obj to ciowej (miareczkowej) opartej na reakcjach tworzenia trwałych, rozpuszczalnych i trudno dysocjuj cych zwi zków kompleksowych. Kompleksometria jest najwi kszym działem kompleksometrii, a jej nazwa pochodzi od zwi zków zwanych kompleksonami. S to kwasy aminopolikarboksylowe, w których atom azotu poł czony jest z grupami karboksylowymi. Spo ród tej grupy zwi zków najwi ksze znaczenie praktyczne ma kwas etylenodiaminotetraoctowy (oznaczany od nazwy w j. angielskim EDTA – ethylenediaminetetraacetic acid). Jest to czteroprotonowy kwas, oznaczany skrótem H4Y, nazywany równie kwasem wersenowym. Poniewa kwas ten jest trudno rozpuszczalny w wodzie, w analityce stosuje si sól tego kwasu, Na2H2Y - wersenian disodowy, nazywany te kompleksonem III. HOOC - H2C CH2 - COOH N - CH2 – CH2 - N HOOC - H2C CH2 - COOH W oznaczeniach kompleksometrycznych roztworem mianowanym jest roztwór wersenianu disodowego (Na2H2Y). W reakcjach z licznymi kationami metali (2-, 3- i 4-warto ciowymi) 1 mol Na2H2Y kompleksuje zawsze 1 mol kationu metalu bez wzgl du na jego warto ciowo , a trwało powstaj cych zwi zków kompleksowych zale y od warto ciowo ci metalu oraz od pH roztworu. W roztworach wodnych sól ta dysocjuje zgodnie z równaniem: Na2H2Y + 2Na + H2Y2− Natomiast jony H2Y2− reaguj z kationami metali zgodnie z równaniem: Me2+ + H2Y2Z reakcji tych wynika, warto ciowo . MeY2- + 2H+ lub Me3+ + H2Y2- MeY- + 2H+ e 1 mol kompleksonu reaguje zawsze z 1 molem metalu bez wzgl du na jego Punkt równowa nikowy miareczkowania wyznacza si najcz ciej za pomoc wska ników kompleksometrycznych. W ród nich, podstawowe znaczenie maj tzw. metalowska niki, które w okre lonych warunkach miareczkowania tworz z jonami metali barwne kompleksy. Kompleks metal−wska nik, w warunkach miareczkowania, powinien by znacznie mniej trwały od kompleksu metal−wersenian disodowy. W punkcie równowa nikowym wska nik zostaje uwolniony z kompleksu metal−wska n i nast puje zmiana barwy roztworu. 25 Do najcz ciej stosowanych wska ników kompleksonometrycznych nale oraz kalces. : czer erichromowa T, mureksyd Oznaczanie twardo ci całkowitej wody metod kompleksometryczn Twardo ci wody nazywa si wła ciwo ci wody wynikaj ce z obecno ci w wodzie jonów wapnia i magnezu oraz innych jonów metali wielowarto ciowych. Na twardo całkowit wody składa si twardo w glanowa (jony wapnia i magnezu pochodz z rozpuszczalnych w wodzie wodorow glanów) oraz twardo niew glanowa (jony wapnia i magnezu pochodz z innych rozpuszczalnych soli takich jak: siarczany(VI), azotany(V) oraz chlorki) Twardo wody okre la si w stopniach twardo ci. Jako stopie twardo ci w Polsce przyj to niemiecki stopie twardo ci. Jeden niemiecki stopie twardo ci wody odpowiada zawarto ci 10mg CaO w 1dm3 wody (10N = 10 mg 3 CaO/dm ) Twardo wód naturalnych rzadko przekracza 15-20 stopni. Na ogół twardo w glanowa jest wi ksza od twardo ci niew glanowej, a zawarto soli wapnia wi ksza od zawarto ci soli magnezu. Za mi kkie uwa ane s 0 0 0 wody o twardo ci do 8 N, za twarde – powy ej 18 N i za bardzo twarde – powy ej 30 N. Wykonanie oznaczenia: 1. Do trzech przepłukanych wod destylowan kolb sto kowych odmierzy pipet po 40cm3 badanej wody 3 2. Do ka dej kolby sto kowej doda po około 2cm roztworu buforu amonowego (pH 10) 3. Do ka dej kolby doda „szczypt ” wska nika – czerni eriochromowej T 4. Biuret napełni do „zera” mianowanym roztworem wersenianu disodowego (EDTA) o st eniu 0,01M 5. Przygotowane roztwory wymiesza i kolejno miareczkowa roztworem EDTA do zmiany zabarwienia roztworu z winno − czerwonego na niebieski. W czasie miareczkowania roztwór w kolbie dokładnie miesza i nie miareczkowa zbyt szybko, aby umo liwi przebieg kolejnych reakcji kompleksowania. 6. Zapisa obj to ci zu ytego (w ka dym z miareczkowa ) roztworu EDTA i obliczy V1=............cm3, V r=...........cm3 redni V V2=............cm3, r V3=...............cm3 EDTA z oznaczanymi jonami metali (Ca2+, Mg2+) reaguje w stosunku molowym 1:1, aby wyrazi twardo wody w niemieckich stopniach twardo ci ilo zu ytego EDTA przelicza si na równowa n mu ilo CaO (1 mol EDTA – 1 mol CaO ) 1000cm3 EDTA 1M EDTA -- 56000mg CaO V rcm3 EDTA 0,01M EDTA – x mg CaO mg CaO w 1 dm3 badanej wody obliczy według wzoru: Zawarto x= V r cm3 EDTA 0,01M EDTA 56000 mg 1000cm3 CaO 1M EDTA ilo gdzie: V r CaO . 1000 cm3 40cm3 mg CaO w 1 dm3 badanej wody mg CaO zawarta w 40 cm3 badanej wody – u redniona warto obj to ci EDTA odczytana z biurety z dokładno ci do 0,1cm3 26 7. Obliczy ile mg CaO zawiera 1dm3 badanej wody X= 8. Wyrazi całkowit twardo badanej wody w niemieckich stopniach twardo ci Aby wyrazi twardo wody w niemieckich stopniach twardo ci oN, nale y skorzysta z zale no ci: 1oN − 10 mg CaO/dm3 Twardo analizowanej wody wynosi: Przykłady oblicze z zakresu alkacymetrii 1. Ile gramów KOH zawiera 200 cm3 roztworu wodorotlenku potasu, je li na zoboj tnienie 20 cm3 tego roztworu zu yto 15 cm3 roztworu H2SO4 o st 2. Jak obj to roztworu H2SO4 o st eniu 0,01 M? eniu 0,1 M nale y u y na zoboj tnienie roztworu zawieraj cego 0,2 g NaOH? 3. Ile cm3 roztworu KOH o st eniu 0,3 M potrzeba do zoboj tnienia 100 cm3 roztworu H3PO4 o st 3 3 4. Na zoboj tnienie 25 cm roztworu H3PO4 zu yto 30 cm roztworu NaOH o st eniu 0,15 M? eniu 0,05 M. Jakie było st enie molowe kwasu? 5. Ile gramów10% roztworu KOH zoboj tnia 100 cm3 roztworu H2SO4 o st eniu 0,25 M? Przykłady oblicze z zakresu kompleksometrii i twardo ci wody 1. Na zmiareczkowanie 50 cm3 badanej wody zu yto 18,7 cm3 roztworu HCl o st eniu 0,01 M. Obliczy twardo w glanow wody w niemieckich stopniach twardo ci. 2. Woda wykazuje twardo w glanow 15,60N. Obliczy , ile cm3 roztworu HCl o st eniu 0,05 M nale y u y 3 podczas oznaczania próbki wody o obj to ci 100 cm . 3. 500 cm3 badanej wody zawiera 32,6 mg CaCl2. Obliczy twardo 3 wody w niemieckich stopniach twardo ci. 3 4. Na zmiareczkowanie 50 cm wody zu yto 9,2 cm roztworu EDTA o st eniu 0,01 M. Obliczy twardo całkowit wody w niemieckich stopniach twardo ci. 5. Twardo 0 3 wody wynosi 16,3 N. Obliczy , ile cm roztworu EDTA o st eniu 0,01 M nale y u y na 3 zmiareczkowanie 50 cm badanej wody. 27