Методичка для медиков

этой целью взвешенное вещество осторожно переносят, пользуясь воронкой, в мерную колбу; многократно промывают стенки стакана или бюкса над воронкой струей воды, воронку омывают дистиллированной водой и убирают. Растворитель наливают в колбу до одной трети или половины ее объема и, не закрывая пробкой, перемешивают раствор круговыми движениями до полного растворения навески. Затем колбу до метки наполняют водой (растворителем).

Стандартные вещества, которые используют для приготовления растворов по точной навеске (первичных стандартов), должны удовлетворять следующим требованиям: 1) быть химически чистыми; 2)

иметь состав, отвечающий химической формуле; 3) быть устойчивыми при хранении в твердом виде и в растворе; 4) обладать большой молярной массой эквивалента.

2. При изготовлении вторичных стандартов (или растворов с установленным титром) нет необходимости брать точную навеску вещества. Вещество взвешивают на технических весах (или отмеряют мерным цилиндром), растворяют и разбавляют до определенного объема.

Точную концентрацию раствора определяют, титруя их раствором первичного стандарта.

Для приготовления стандартных растворов также используют

фиксаналы (стандарт-титры). Фиксанал представляет собой запаянную стеклянную ампулу, содержащую точную навеску твердого вещества или определенный объем титрованного раствора, необходимые для приготовления 1 л точно 0,1000 н раствора. Приготовление стандартного раствора из фиксанала заключается в том, чтобы количественно перенести содержимое ампулы в мерную колбу вместимостью 1 л и довести полученный раствор до метки дистиллированной водой.

12

Вопросы для самопроверки

1.Какие требования предъявляются к реакциям, применяемым в титриметрическом анализе?

2.Что такое титрование? Как выполняется эта операция?

3.Какие существуют методы титриметрического анализа?

4.Какая посуда применяется в титриметрическом анализе? Почему бюретки и пипетки перед употреблением необходимо ополаскивать тем раствором, которым их будут наполнять?

5.Какими способами выражают концентрацию растворов в титриметрическом анализе?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

После выполнения каждой лабораторной работы должен быть представлен лабораторный журнал студента с письменным отчетом о проделанной работе. В отчете должны быть указаны:

дата выполнения лабораторной работы;

тема лабораторной работы;

цель лабораторной работы;

теоретическая часть, в которой описывается сущность метода анализа, приводятся основные химические реакции, расчетные формулы,

определения понятий и терминов;

реактивы и приборы, в этом разделе перечисляется оборудование (с

указанием спецификаций) и вещества (с указанием концентраций),

используемые в ходе выполнения работы;

ход работы, где описывается методика выполнения работы;

последовательность проведенных операций, отражаются наблюдаемые эффекты, приводятся полученные значения измеряемых и табличных величин;

выводы, в которых приводятся основные результаты работы;

13

используемая литература, с указанием места и года издания.

Записи в журнале следует делать аккуратно, оставляя поля,

устанавливая достаточно широкие интервалы между строками.

МЕТОД КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО ТИТРОВАНИЯ

Обменные кислотно-основные реакции применяются в титриметрическом анализе для определения кислот, оснований и солей.

При определении кислот и оснований проводится реакция нейтрализации,

т.е. взаимодействие ионов Н+ с ионами ОН-. При определении солей идет реакция вытеснения слабой кислоты (основания) сильной кислотой

(щелочью), находящейся в растворе титранта. Соли, образованные сильными кислотами и основаниями, кислотно-основным титрованием не определяются.

Определение веществ с применением стандартных растворов кислот называется ацидиметрией. Определение веществ с применением стандартных растворов щелочей называется алкалиметрией. В

ацидиметрии применяются стандартные растворы сильных кислот (HCl, H2SO4), в алкалиметрии - оснований (NaOH, KOH).

Конечную точку титрования в методе нейтрализации фиксируют по изменению окраски кислотно-основного индикатора. Кислотно-основные индикаторы являются слабыми органическими кислотами или основаниями, недиссоциированные молекулы и анионы которых имеют различные окраски. Так, у двуцветного индикатора метилового оранжевого молекулы окрашены в розовый, а ионы - в желтый цвет:

HInd H Ind .

В кислых растворах равновесие этой реакции смещается влево и раствор становится розовым. В щелочных растворах за счет связывания ионов H+ ионами OH равновесие смещается вправо, и раствор приобретает желтую окраску анионов индикатора.

14

У одноцветного индикатора фенолфталеина недиссоциированные молекулы бесцветны, а анионы - малинового цвета.

Промежуток рН, в котором происходит изменение окраски индикатора, называют интервалом перехода окраски индикатора. Так,

этот интервал для метилового оранжевого равен 3,1-4,4, а для фенолфталеина - 8,0-10,0 рН.

При титровании сильной кислоты сильным основанием или наоборот можно применять любой индикатор. При титровании слабой кислоты щелочью (например, уксусной кислоты едким натром) нужно применять индикатор фенолфталеин, так как в конце титрования за счет гидролиза образующейся соли среда щелочная. При титровании слабого основания сильной кислотой нужно применять индикатор метиловый оранжевый,

так как вследствие гидролиза образующейся соли среда будет кислой.

На практике этот метод используют в клинических лабораториях для определения кислотности желудочного сока, буферной емкости плазмы крови. В фармации его применяют для количественного анализа неорганических кислот – соляной, серной, борной и органических кислот

– уксусной, бензойной, винной, лимонной, салициловой. В

биофармацевтических исследованиях методом кислотно-основного титрования определяют pKa кислот и pKb оснований, так как по значению этих величин можно прогнозировать способность лекарственных препаратов проходить через биологические мембраны.

Применяют кислотно-основное титрование для определения pKa

аминокислот и pKa диссоциирующих групп, входящих в белки. По кривым титрования белков, полученных при двух различных температурах, можно определить число карбоксильных, имидазольных и других групп.

Титрование аминокислот и белков дает возможность определить их изоэлектрические точки.

15

Вопросы для самопроверки

1.В чем сущность метода нейтрализации?

2.Какие рабочие растворы применяют в методе нейтрализации и как их готовят?

3.Назвать вещества для стандартизации растворов: а) HCl; б) NaOH.

Привести уравнения реакций этих веществ со стандартизируемыми растворами и определить их эквивалентную массу.

4.Что такое точка эквивалентности и как она фиксируется?

5.Что такое индикаторы и как влияет их избыток на титрование?

6.Что такое область перехода индикатора? Показатель титрования индикатора?

7.Какой надо выбрать порядок титрования при определении концентрации HNO3 титрованием ее рабочим раствором NaOH с

фенолфталеином и с метиловым оранжевым?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

«Приготовление соляной кислоты заданной концентрации»

Цель. Научиться готовить растворы для титриметрического анализа методом разбавления на примере раствора соляной кислоты.

Необходимо приготовить 500 мл 0,1 н раствора соляной кислоты.

Нужное количество соляной кислоты в приготовленном растворе можно рассчитать по формуле:

mHCl=N V ЭHCl=0,1 0,5 36,5=1,825 (г)

Таким образом, для приготовления 0,5 л 0,1 н. раствора нужно взять

1,825 г соляной кислоты. Для приготовления 0,1 н. раствора HCl

используют раствор концентрированной соляной кислоты. Плотность раствора определяют ареометром. Для этого концентрированную соляную кислоту наливают в цилиндр емкостью 50 мл, опускают туда ареометр и записывают показания ареометра, соответствующие верхнему

16

уровню жидкости в цилиндре. Зная плотность раствора, по справочнику определяют массовую долю ( , %) и рассчитывают массу концентрированного раствора HCl.

а, используя зависимость между объемом V, массой m и плотностью

V m ,

находят объем раствора концентрированной соляной кислоты,

необходимой для приготовления 500 мл 0,1 н раствора.

Реактивы и приборы:

1.Концентрированный раствор соляной кислоты.

2.Дистиллированная вода.

3.Ареометр, 1,120-1,180 г/мл.

4.Мерные цилиндры вместимостью 50, 25, 500 мл.

5.Воронка.

6.Склянка вместимостью 500 мл с пробкой.

Ход работы. В мерный цилиндр вместимостью 500 мл наливают 250-

300 мл дистиллированной воды и добавляют рассчитанный объем концентрированной соляной кислоты из другого мерного цилиндра.

Раствор доводят до метки водой, переливают в склянку через воронку и,

закрыв пробкой, тщательно перемешивают. Полученный раствор хранят для работы на следующих занятиях.

Вопросы к защите работы

1.Меняются ли при разбавлении раствора количество вещества и концентрация кислоты?

2.Можно ли приготовленный раствор соляной кислоты непосредственно использовать в качестве титранта?

17

3.Индикатор – метиловый оранжевый, 0,1%-ный раствор.

4.Бюретка вместимостью 25 мл; пипетка Мора вместимостью 20-25 мл;

коническая колба вместимостью 250-300 мл; воронка.

Ход работы. Необходимую навеску буры рассчитывают по формуле mбуры=N V Эбуры=0,1 0,25 190,7=4,7680 (г)

В мерную колбу вместимостью 250 мл помещают навеску буры 4,5-5,0

г, взятую на аналитических весах с точностью до 0,0002 г, приливают 50-

80 мл горячей воды и перемешивают до полного растворения навески.

Затем раствор охлаждают под струей холодной воды и разбавляют водой до метки, закрывают колбу пробкой и тщательно перемешивают.

Нормальную концентрацию приготовленного раствора буры рассчитывают по формуле:

m 1000 ,

Nбуры Эбуры V

где m - навеска буры, г; V - объем мерной колбы, мл; Э – эквивалентная масса буры, г/экв; 1000 - коэффициент перевода литра в миллилитры.

В лабораторный журнал вносят исходные данные и подготавливают

страницу для записи результатов титрования:

После этого приступают к титрованию. Бюретку заполняют приготовленным на предыдущем занятии раствором соляной кислоты,

предварительно сполоснув ее этим же раствором. В коническую колбу отбирают пипеткой 20 или 25 мл приготовленного раствора буры,

прибавляют 2-3 капли раствора индикатора метилового оранжевого и титруют раствором соляной кислоты до изменения окраски раствора из желтой в желто-оранжевую.

19

Титруют три раза и берут средний результат. В отдельных титрованиях объемы титранта могут различаться между собой не более, чем на 0,1 мл.

Если результаты сильно различаются, то необходимо повторить титрование до получения трех сходимых результатов.

Концентрацию соляной кислоты рассчитывают по формуле:

NHCl Nбуры Vбуры ,

Vкислоты

где Nбуры - нормальная концентрация буры, н.; Vбуры - объем отобранного пипеткой раствора буры, мл; V кислоты - средний объем соляной кислоты, израсходованный на титрование, мл.

Вопросы к защите работы

1.Чем обусловлено несовпадение результатов отдельных титрований?

2.Какой физический смысл произведения N V в расчетной формуле?

3.Почему в точке эквивалентности происходит резкое изменение окраски индикатора?

4.Наблюдалось ли различие в окраске растворов после окончания титрования? Чем это можно объяснить?

5.Имеет ли значение для правильности результатов последующих работ отклонение концентрации приготовленной кислоты от заданной 0,1

моль/л?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЕДКОГО НАТРА В РАСТВОРЕ»

Цель. Закрепить навыки выполнения титриметрического анализа.

20