Odměrná analýza, volumetrie

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Odměrná analýza, volumetrie"

Martina Benešová
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Odměrná analýza, volumetrie metoda založená na měření objemu metoda absolutní: stanovení analytu ze změřeného objemu roztoku činidla o přesně známé koncentraci, který je zapotřebí k úplné a stechiometricky definované reakci s analytem jednoduchá, rychlá a levná metoda přesná, nevyžaduje kalibraci (proto metoda absolutní) manuální i automatizované stanovení stanovení vyšších koncentrací (> mol L -1 )

2 ODMĚRNÁ ANALÝZA, VOLUMETRIE Princip metody postupné přidávání roztoku činidla o známé koncentraci činidlo reaguje s analytem přídavek množství činidla, které je právě ekvivalentní množství analytu stanovení obsahu analytu z objemu přidaného činidla a ze známé stechiometrie reakce roztok činidla = odměrný roztok (titrační činidlo) způsob provedení stanovení = titrace srážecí acidobazické komplexotvorné/komplexometrické redoxní

3 Chemická reakce mezi analytem a činidlem charakterizována vysokou hodnotou rovnovážné konstanty (K ekv 10 6 ) průběh podle známé stechiometrie velká rychlost možnost zjištění bodu ekvivalence Základní kroky při odměrné analýze 1. odvážení/odměření vzorku 2. příprava roztoku k titraci 3. titrace 4. výpočet koncentrace analytu

4 1. Odvážení/odměření vzorku přesně odvážený nebo odměřený vzorek se kvantitativně převede do titrační nádoby titrační baňky tuhý vzorek se převede do roztoku rozpuštěním nebo rozkladem

MĚŘENÍ A ODMĚŘOVÁNÍ OBJEMů ROZTOKů zjišťování a odměřování objemů patří mezi nejběžnější operace v analytické chemii objem se mění s teplotou

koncentraci pístové dávkovače: opakované dávkování stejného objemu činidla ze zásobní lahve (nižší přesnost) odměrné baňky: příprava roztoků

5 MĚŘENÍ A ODMĚŘOVÁNÍ OBJEMů ROZTOKů zjišťování a odměřování objemů patří mezi nejběžnější operace v analytické chemii objem se mění s teplotou jednoduché odměrné nádobí automatická dávkovací zařízení řízená elektronicky odměrné válce: přibližné objemy, pomocné roztoky o přibližné koncentraci pístové dávkovače: opakované dávkování stejného objemu činidla ze zásobní lahve (nižší přesnost) odměrné baňky: příprava roztoků vzorků pro analýzu, roztoků o přesné koncentraci pro odměrnou analýzu či kalibrace v instrumentálních analytických metodách - kalibrované na dolití (5 až 5000 ml)

6 pipety: odměřování a přenášení přesných objemů; skleněné či plastové trubice kalibrované na vylití; nasávání roztoků do pipet pomocí pipetovacích nástavců nedělené dělené mechanické pístové (fixní objem či nastavitelné) injekční stříkačky: přenášení malých objemů (0,1-100 ml), dávkování např. v chromatografii byrety: přesné odměření objemů, především roztoků tiračních činidel; skleněné trubice kalibrované na vylití opatřené kohoutem určeným k vypouštění roztoku - jednoduché: plněny shora či nasátím zdola - poloautomatické: nasazeny na zásobní lahvi s odměrným roztokem a plní se přetlakem v lahvi - automatické: pístové byrety ovládané elektronicky

9 2. Příprava roztoku k titraci zředění v titrační baňce úprava ph přidáním pufru, přídavek indikátoru či jiných pomocných látek, např. katalyzátoru 3. Titrace za míchání přidáváme z byrety odměrný roztok do okamžiku, kdy je jeho množství ekvivalentní obsahu analytu přímá titrace odečteme spotřebu odměrného roztoku výpočet obsahu analytu nepřímá titrace: nadbytek odměrného roztoku reaguje s analytem nezreagovanou část činidla stanovíme titrací vhodným odměrným roztokem

10 lze zjistit (indikovat): Dosažení bodu ekvivalence 1. vizuálně (subjektivně) zabarvení způsobené přidaným indikátorem zabarvení způsobené nadbytkem barevného titračního činidla tvorba zákalu 2. instrumentálně (objektivně): odezva přístroje reagujícího na určitou chemickou nebo fyzikální změnu v titrovaném roztoku elektrodový potenciál elektrická vodivost optické vlastnosti teplota

11 Vizuální indikace Bod ekvivalence je teoretický pojem, v praxi je nemožné dosáhnout bod ekvivalence nelze v okolí ekvivalence přidávat nekonečně malé objemy odměrného roztoku, aby bylo přidáno právě ekvivalentní množství. V praxi určujeme konec titrace, který se liší od bodu ekvivalence volíme takový indikátor, aby odchylka byla co nejmenší. Indikátor je chemická látka, která reaguje změnou barvy, fluorescence či tvorbou zákalu na změnu složení titrovaného roztoku v blízkosti ekvivalence, tj. na vymizení analytu z titrovaného roztoku nebo na přítomnost nadbytečného množství titračního činidla

12 Velká skupina indikátorů látka chemicky podobná titračnímu činidlu reaguje s analytem za vzniku sloučeniny po ztitrování volného analytu musí sloučenina analyt vázaný v indikátoru uvolnit uvolněný analyt ztitrován, objeví se volný indikátor volná a vázaná forma indikátoru se liší zabarvením barevný přechod musí být v blízkosti bodu ekvivalence lidské oko dokáže rozlišit 10% jedné barvy vedle druhé

13 Instrumentální indikace sledování změny koncentrace analytu nebo titračního činidla (nebo obou) v průběhu celé titrace titrační křivka = grafické znázornění závislosti koncentrace analytu na objemu přidaného činidla sigmoidní titrační křivka: logaritmus koncentrace nebo veličina, která je logaritmickou funkcí koncentrace (např. potenciál elektrody) lineární titrační křivka: koncentrace nebo veličina přímo úměrná koncentraci

14 konc.analytu, -log c (A) konc.analytu, c (A) 1 2 k.b. ml odměr. roztoku, V(B) k.b. ml odměr. roztoku, V(B)

15 4. Výpočet koncentrace analytu známá data hmotnost vzorku m(vz) [g] konc. činidla v odměr. roztoku c(b) [mol/dm 3 ] spotřeba odměrného roztoku V(B) [ml] molární hmotnost analytu M(A) [g/mol] stechiometrie reakce aa + bb produkty hledaná data hmotnost analytu ve vzorku m(a) [g] obsah analytu v hmotnostních procentech % A vz 100 m w (A) m

16 ze stechiometrie platí pro reakci aa + bb produkty n(a) n(b) a b a a n ( A)= n(b) = c(b) b b V a m( A) = c(b) V(B) b M (B) (A) Spotřeba OR se dosazuje v dm -3 (litrech)! Hodnota m(a) se dosadí do obecného výrazu pro hmotnostní procento a vypočítá se obsah analytu. w(a) [ ] % = a b c(b) V(B) m( vz) M(A) 100

17 Příklad 50,0 ml vzorku kyseliny chlorovodíkové bylo titrováno odměrným roztokem 0,01963 M NaOH. K titraci bylo spotřebováno 29,71 ml tohoto roztoku. Jaký je obsah HCl ve vzorku v hmotnostních %? M(HCl) = 36,46 g/mol. HCl + NaOH NaCl + H 2 O 1 n ( HCl)= n(naoh) = c(naoh) V(NaOH) 1 HCl HCl m( HCl) n M w(hcl ) [ ] % = c( NaOH) V(NaOH) m( HCl) M(HCl) 100 w(hcl ) 0, , ,46 [%] = 100 = 0, 042

18 Příprava odměrných roztoků 1. z primárních standardů, tj. vysoce čistých, definovaných a stálých látek (K 2 Cr 2 O 7, NaCl, čisté kovy) roztok o přesné koncentraci přesná navážka na desetiny mg, rozpuštění a doplnění na potřebný objem 3 m(b) c( B) [mol/dm ] 3 M(B) V (B) [dm ] 2. z látek, které nemají potřebnou čistotu nebo nemají přesně definované složení roztok o přibližné koncentraci navážka na desetiny až setiny g, rozpuštění a doplnění na potřebný objem určení přesné koncentrace OR titru - faktoru OR

19 Určení přesné koncentrace odměrného roztoku přesná koncentrace roztoku, tzv. TITR, se zjistí standardizací standardizace = titrace přesně známého množství standardní látky standardizovaným odměrným roztokem ss + bb produkty přesná koncentrace odměrného roztoku c(b) [mol/dm 3 ] = b s m(s) M(S) V(B)

20 Odhad potřebné navážky standardní látky pro předpokládanou koncentraci odměrného roztoku c(b) se navažuje takové množství standardní látky, aby na její ztitrování byla spotřeba rovna asi 2/3 objemu použité byrety s m ( S) = c(b) V(B) b M (S) ss + bb produkty FAKTOR ODMĚRNÉHO ROZTOKU někdy je na lahvi s odměrným roztokem uvedena teoretická koncentrace a tzv. faktor odměrného roztoku přesná koncentrace je rovna součinu teoretické koncentrace a tohoto faktoru c (B) přesná = f c (B) teoretická

Podobné dokumenty

Odměrná analýza, volumetrie ODMĚRNÁ ANALÝZA, VOLUMETRIE. Základní kroky při odměrné analýze. 1. Odvážení/odměření vzorku

Odměrná analýza, volumetrie ODMĚRNÁ ANALÝZA, VOLUMETRIE. Základní kroky při odměrné analýze. 1. Odvážení/odměření vzorku Odměrná nlýz, volumetrie metod zložená n měření ojemu metod solutní: stnovení nlytu ze změřeného ojemu roztoku činidl o přesně známé koncentrci, který je zpotřeí k úplné stechiometricky definovné rekci