analiza ilościowa - Wydział Chemii

ANALIZA
ILOŚCIOWA
Analiza ilościowa – ustalenie składu ilościowego
badanego materiału.
Można ją prowadzić:
metodami chemicznymi
- metody wagowe
- metody miareczkowe
metodami fizycznymi
i fizykochemicznymi
analiza
klasyczna
analiza
instrumentalna
Analiza miareczkowa – polega na tym, że do roztworu zawierającego
oznaczaną substancję wprowadza się niewielkimi porcjami, tzw. „miareczkami” równoważną
chemicznie ilość odczynnika w postaci roztworu
mianowanego, tj. roztworu o dokładnie znanym
stężeniu.
Roztwór mianowany – roztwór o dokładnie znanym stężeniu.
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Punkt równoważnikowy – moment, w którym została doprowadzona
ilość odczynnika równoważna chemicznie
ilości składnika oznaczanego.
Punkt końcowy miareczkowania – np. moment, w którym wskaźnik
zmienia barwę.
Błąd miareczkowania – różnica między punktem końcowym
a punktem równoważnikowym.
Błąd miareczkowania powinien
być jak najmniejszy: 0,05 ÷ 0,1 %.
Krzywa miareczkowania – obraz zmian zachodzących w roztworze
podczas miareczkowania.
Reakcje chemiczne w analizie miareczkowej muszą spełniać kilka warunków:
♦ przebieg reakcji między substancją a wprowadzanym
odczynnikiem powinien być bardzo szybki,
♦ reakcja między substancją oznaczaną a odczynnikiem
musi przebiegać stechiometrycznie,
♦ wprowadzany odczynnik nie może wchodzić w reakcje
z innymi substancjami obecnymi w roztworze,
♦ musi istnieć odpowiedni wskaźnik, umożliwiający
zauważenie końca miareczkowania.
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Klasyfikacja metod miareczkowych
1) metody oparte na łączeniu się jonów
- alkacymetria
- kompleksometria
- precypitometria (metody wytrąceniowe)
2) metody oparte na reakcjach redoks
- manganometria
- chromianometria
- bromianometria
- cerometria
- jodometria
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
ALKACYMETRIA
Podstawą alkacymetrii jest reakcja kwasu z zasadą:
H+ + OH− → H2O
HA + OH− → H2O + A−
H+ + B → H2O + BH+
Zmiana pH
podczas
miareczkowania:
mocnego kwasu
mocną zasadą
mocnej zasady
mocnym kwasem
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Zmiana pH podczas miareczkowania:
słabego kwasu mocną zasadą
słabej zasady mocnym kwasem
HA + OH− → H2O + A−
H+ + B → H2O + BH+
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Zmiana pH podczas miareczkowania
kwasu fosforowego(V) mocną zasadą.
Automatyczny titrator dostępny w handlu.
Sposoby identyfikacji PR w alkacymetrii :
• wskaźniki, m.in. oranż metylowy, fenoloftaleina, błękit bromotymolowy
• pomiar wartości pH pehametrem
• inne metody (potencjometria, konduktometria)
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
PRECYPITOMETRIA
Miareczkowa analiza wytrąceniowa polega na wydzielaniu oznaczanej
substancji w postaci trudnorozpuszczalnego osadu przy użyciu
mianowanego roztworu drugiej substancji.
Punkt końcowy PK miareczkowania strąceniowego można
wyznaczyć za pomocą:
• wskaźników wizualnych
• elektrometrycznie
(potencjometria, konduktometria, amperometra)
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Oznaczanie chlorków metodą Mohra
Obojętny roztwór chlorku, zawierający pewną ilość chromianu
potasu (K2CrO4) jako wskaźnika, miareczkuje się mianowanym
roztworem AgNO3.
Gdy praktycznie cała obecna w roztworze ilość jonów Cl−
wydzieli się w postaci białego osadu AgCl :
Cl− + Ag+ → AgCl ↓
nadmiar roztworu AgNO3 wytrąca chromian srebra (Ag2CrO4),
którego czerwonobrunatne zabarwienie wskazuje końcowy punkt
miareczkowania:
CrO42− + 2 Ag+ → Ag2CrO4 ↓
W tej metodzie wykorzystuje się różnice w rozpuszczalności tych dwóch soli.
Związek
KSO
So
AgCl
1,0 ⋅
10–10
1,0 ⋅ 10–5
Ag2CrO4
9,0 ⋅ 10–12
1,3 ⋅ 10–4
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
REDOKSYMETRIA
♦ Redoksymetria skupia metody oparte na reakcjach utleniania i redukcji.
♦ Reakcja redoks może przebiegać wówczas, gdy potencjały utleniające
obu reagujących układów mają wartości różne.
♦ W miarę przebiegu reakcji różnica między potencjałami obu składników maleje.
♦ W momencie zrównania się potencjałów utleniających obu układów ustala się
w roztworze stan równowagi dynamicznej.
Podczas miareczkowania: reduktora roztworem utleniacza potencjał
utleniający roztworu wzrasta.
utleniacza roztworem reduktora potencjał
utleniający roztworu maleje.
Punkt równoważnikowy PR miareczkowania redoks można
wyznaczyć za pomocą:
• wskaźników wizualnych
• elektrometrycznie, np. potencjometrycznie
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
MANGANOMETRIA
(mianowany roztwór KMnO4 )
Przebieg redukcji anionu manganianowego(VII) zależy od środowiska:
+7
MnO4– + 8 H+ + 5 e → Mn2+ + 4 H2O
b. fioletowa
+7
roztwór
bezbarwny
(Eo = 1,52 V)
+4
MnO4 + 2 H2O + 3 e → MnO2 + 4 OH – (Eo = 0,60 V)
–
b. fioletowa
brunatny
osad
+7
+6
b. fioletowa
roztwór
zielony
MnO4– + e → MnO42–
Przykłady oznaczeń :
- oznaczanie żelaza(II) Fe2+,
- oznaczanie nadtlenku wodoru (H2O2),
- oznaczanie azotanów(III) NO2–
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
CHROMIANOMETRIA
(mianowany roztwór K2Cr2O7 )
Przebieg redukcji anionu dichromianowego opisuje równanie:
+6
Cr2O72– + 14 H+ + 6 e → Cr3+ + 7 H2O
b. pomarańczowa
(Eo = 1,23 V)
b. zielononiebieska
Przykłady oznaczeń : oznaczanie żelaza(II) Fe2+, oznaczanie miedzi(I) Cu+ .
CEROMETRIA
(mianowany roztwór Ce(SO4)2 )
Kationy Ce4+ w śr. kwaśnym należą do najsilniejszych środków utleniających:
Ce4+ + e → Ce3+
(Eo = 1,72 V)
b. żółta
Przykłady oznaczeń : oznaczanie żelazocyjanków [Fe(CN)6]4–, azotanów(III) NO2– .
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii