Твердість води

 

Виготовлення робочого розчину  бури

 

   Бура кристалізується з водою. Під час зберігання вона може втрачати певну кількість води. Тому перед виготовленням робочого розчину буру треба перекристалізувати. Для будування бури Na2B4O7*10H2O препарат розчиняють за температури 50̊-60̊ С до насичення, розчин фільтрують і охолоджують. Для прискорення кристалізації розчин помішують скляною паличкою.

   Кристали бури відфільтровують,  промивають холодною водою і  висушують на повітрі. Висушування  вважається закінченим якщо дрібні  кристали не пристають до скляної  палички. Суху речовину зберігають  у склянках з притертими пробками. Бура взаємодіє з хлоридною кислотою за таким рівнянням:

Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 4 H3BO3 + 2NaCl

   Згідно з цим рівнянням молярна маса еквівалента бури дорівнює:

Мек = М(Na2B4O7*10H2O)/2

Готують 250 мл 0,1 н розчину бури, для цього наважку (g) для виготовлення розчину:

g(Na2B4O7*10H2O) = М(Na2B4O7*10H2O)/10*4 = М(Na2B4O7*10H2O)/2*10*4 = 381,42/2*10*4 = 4,7677 г

   На аналітичних терезах зважують 4,7677 г бури, переносять її у мірну колбу на 250 мл і розчиняють у воді. У холодній воді бура розчиняється погано, тому її розчиняють у гарячій воді. В міру розчинення бури воду доливають до мітки і охолоджують до кімнатної температури.

   Виготовлений розчин бури використовують для встановлення концентрації робочого розчину хлоридної кислоти.

   Вихідні речовини треба зважувати з точністю до 0,0001 г, а концентрація розчину обчислювати з точністю до четвертого десяткового зкану. Якщо для виготовлення 250 мл розчину бури було взято 4,7677 г сухої солі, то концентрація розчину дорівнює 0,0001 н.

   Обчисліть масу їдкого натру необхідну для виготовлення 1 л 0,01 н розчину:

 Дано:

m (NaOH) - ? Сн = екв/V екв = Сн*V

V роз = 1 л екв = 0,01 *1 = 0,01 моль екв

Сн = 0,01 н екв = m/Мекв m = екв*Мекв

m = 0,01*40 = 0,4 г (NaOH)

 

Виготовлення робочого розчину  хлоридної кислоти

 

   Розчин хлоридної кислоти готують приблизно 0,1 н із концентрованої HCl ( = 1,19; 37,2 % хлороводню). Для виготовлення 1 л 0,1 н розчину HCl треба взяти такий об’єм концентрованої кислоти, який би містив 3,65 г хлороводню. Знаходимо скільки грамів концентрованої HCl треба взяти, щоб вміст хлороводню був 3,65:

100 г – 37,2 г

Х г – 3,65 г

Х = 100*3,65/37,2 = 9,81

Знаходимо об’єм HCl виходячи з її густини:

V = 9,81 г/1,19 г/мл = 8,25 мл

   Відміряють циліндром 8, 25 мл концентрованої HCl, розводять приблизно до 1 л водою і встановлюють концентрацію цього розчину за розчином бури. Щоб установити концентрацію HCl, вміщують по 25 мл виготовленого розчину бури в три конічні колби на 150-200 мл, додають 1-2 краплі метилового червоного чи метилового оранжевогоі титрують робочим розчином HCl. У точці еквівалентності розчин повинен містити лише хлорид натрію та борну кислоту, яка зумовлює слабо кислу реакцію розчину. Титрування буде точним, якщо взяти індикатор з показником титрування до рН точки еквівалентності. У даному випадку найкращий індекс є метиловий червоний чи метиловий оранжевий. З трьох результатів беруть середній, якщо вони різняться між собою як на 0,1 мл. Припустимо, що титрування 25 мл розчину бури (Секв (бури)=0,1082 н) пішло 24,72 мл HCl 24,72 мл, середній результат трьох титрувань. Концентрацію HCl знаходять за формулою:

Сек(бури)*Vбури = Сек(HCl)*V(HCl)

Сек(HCl) = Сек(бури)*V(бури)/ V(HCl) = 25*0,1082 н/24,72 = 0,1094 н

   Отже, концентрація виготовленого розчину HCl дорівнює 0,1094 н.

 

Виготовлення і встановлення робочого розчину лугу

 

   Виготовити розчин лугу з точним його вмістом наважки не можна тому, що і гідроксид натрію і гідроксид калію містить домішки води і карбонату. Готують розчин лугу приблизного вмісту, а потім встановлюють його точну концентрацію. На технічних вагах зважують 4,5-4 г гідроксиду натрію (4 г становить 0,1 молярної маси еквівалента NaOH). Щоб відмити від соди, наважку обмивають спочатку простою, а потім дистильованою водою і розчинять в 1 л дис. води. Дистильована вода повинна бути очищена від вуглекислого газу кип’ятінням.

   Для встановлення концентрації лугу можна використовувати титрований розчин хлоридної кислоти. В цьому випадку, як зазначалось раніше можна використати сильні і слабкі індикатори. Але у зв’язку з тим, що луги завжди містять домішки соди краще використовувати сильний індикатор (метиловий оранжевий). У конічну колбу на 150-200 мл відбирають 25 мл титрованого розчину HCl, добавляють 1-2 краплі метилового оранжевого і титрують лугом. Обчислюють концентрацію лугу за формулою:

 Сек(NaOH) = Сек(HCl)*V(HCl)/ V(NaOH)

   Приклади визначення методом нейтралізації. Поняття про кислотно-лужне титрування в неводних середовищах

 

 

  Метод комплексонометрії оснований на використанні реакцій комплексоутворення, наприклад :

 Ag⁺ + 2CN^- = [Ag(CN)]^-

AI³⁺ + 6F^- = [AIF₆]^3-

  Користуючись  методами комплексоутворення , можна кількісно визначати різні катіони (Ag⁺, Нg²⁺, АІ³⁺ та інші ) й аніони (CN^- , F^-, СІ^- та інші ), здатні вступати в реакцію комплексоутворення. Особливе місце серед методів займає

      Комплексонометрія – метод, що базується на використанні реакцій утворення стійких комплексних сполук  елементів з амінополікарбоновими кислотами найчастіше трилоном Б.

    Серед  найважливіших методів комплексоутворюючого титрування слід відмітити такі :

1. Меркурометрія – метод комплексоутворюючого титрування, оснований на утворенні комплексних сполук двовалентного меркурію НgСІ₂, Нg(CN)₂, Нg(SCN)₂:

    Нg²⁺ + 2CN^- = Нg(CN)₂↓

   Як індикатор у меркурометрії використовують :

1) натрій  нітропрусид   Nа[Fе(CN)₅ NО]*2Н₂О, який реагує з Нg²⁺ - йонами з утворенням білого осаду Нg [Fе(CN)₅ NО]*2Н₂О

2) дифенілкарбозон який з надлишками меркурію утворює комплексні сполуки, забарвлені в синьо – фіолетовий колір

 2. Комплексонометрія - метод титриметрії, оснований на використанні реакцій комплексоутворення з комплексонами :

Н₂І^2- + Са²⁺ = СаІ^2- + 2Н⁺

Де НІ ^2- - аніон комплексу

Комплексони є похідними амінополікарбонових кислот. Найбільшого значення  набула етилендіамінтетраацетатна  кислота ЕДТА – комплексон  ІІ (Н₄І). На практиці зазвичай  застосовують дінатрієву сіль етилендіамінтетраацетатної кислоти, яку називають ще комплексоном ІІІ або трилоном Б ( скорочено Nа₂Н₂І ) :

NаООС ¾  Н₂С                                                СН₂ ¾ СООН

 

                                  N     СН₂  ¾ СН₂ ¾ N

НООС  ¾  Н₂С                                                  СН₂ ¾  СООNа

Найбільш  цінною властивістю комплексона ІІІ є його здатність давати внутрікомплексні сполуки навіть з йонами лужно - земельних металів : магнію, кальцію, барію, які практично неможливо перевести в комплексні сполуки іншими способами. Метод відрізняється швидкістю та високою точністю.

  Титрування катіонів розчином комплексону проводиться при дотриманні ряда умов:

1. Відсутність  побічних реакцій з йонами металу, що визначається

2. Контрастний  перехід забарвлення індикатора

3. Строго  контролюєме значення рН титруємого розчину.

     При взаємодії з комплексоном  ІІІ йони металу витискують йони водню, тому концентрація водню в процесі титрування поступово зростає. Рівновага реакції зміщується вліво, реакція між комплексоном ІІІ і металом не відбувається до кінця і титрування неможливо закінчити.

    Для  того , щоб  зв’язати Н⁺, до розчину додають буферну суміш – Хлорид амонію + розчин амоніаку ( рН = 8,0 – 10,0 ), але рН розчину не повинен перевищувати вище 10,0 , тому що випаде осад гідроксиду металу.

    Комплексонометричні індикатори реагують на зміну концентрації визначаємих йонів. Виділяють 2 групи індикаторів:

1. Специфічні – які реагують тільки з певним металом. Так , Fе³⁺ можна титрувати комплексоном ІІІ при рН 2,0, використовуючи  як індикатори роданід калію, саліцилат натрію, які дають забарвлені сполуки з Fе³⁺

2.  Металохромні -  органічні речовини , найчастіше забарвлені та дають забарвлені сполуки з йонами різних металів. При певному значенні  рН мають те чи інше забарвлення. Комплекси, які утворює металохромних індикатор є визначеними металами, повинен бути менш міцними, чим комплекси металу  з комплексоном ІІІ, це головна умова для застосування метало індикаторів.

Рівняння  реакцій :

а) Додавання  індикатора до розчину солі :

МgСІ₂ + Н₂Іnd → Мg Іnd + НСІ

                              Червоний

б) Титрування

 Мg Іnd + Н₂І → Мg І + Н₂Іnd

                                         Синій

Найбільш часто використовують індикатори :

Ерихром чорний Т ( рН = 8,0 – 10,0 )

Хромоген  темно – синій (рН = 8,0 – 10,0 )

Мурексид

  Метод  комплексонометричного титрування придатний для визначення багатьох елементів і поділяється на :

1) Метод прямого  титрування

2) Метод зворотнього титрування

3) Метод титрування  по заміснику

4) Метод алкаліметричного титрування

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика металохромних індикаторів

Назви індикаторів	Раціональна назва індикатора	Рекомендується для визначення елементів	Інтервал переходу рН	Зміна забарвлення
				Комплекс з елементом	Індикатор
Мурексид	5,5/ - нітрило діпурпурова кислота, амонійна сіль	Мn( ІІ ), Nі( ІІ ),   Со( ІІ ), Zn , Cd           Ca	9-10       > 12	Від жовтого до червоного	Фіолетове
Ерихром чорний Т	1 – (1 – оксі – 2 нафтілазо – 6 – нітро – 2 – нафтол – 4 – сульфокислота) натрієва сіль	Pb, Zn, Mg   Ca ,Ba, Mn ( II ), Fe ( III ), Cd,  Hg ( II)	8-9     8-10	Винно - червоне	Синє

Приготування робочого розчину трилону Б

Трилон Б кристалізується з двома молекулами води його загальна формула:

Nа₂С₁₀Н₁₄О₈N * 2Н₂О

Молекулярна маса еквіваленту Трилону Б

            М_r (Nа₂Н₂І )         372,24

М = -------------------- = -------------- = 186,12 г/моль

                    2                       2

Розчин трилону Б зручно готувати з фіксаналу.

 

  Встановлення концентрації розчину трилону Б:

Відбирають  аліквоту стандартного розчину кальцію(0,1 моль - екв /л), додають дистильовану воду, аміачну буферну суміш, індикатор - ерихром чорний Т і титрують 0,1 моль - екв /л розчином трилону Б до зміни кольору з червоного на синій. Титрування під кінець реакції слід проводити дуже повільно при енергійному перемішування розчину.

  Вивчення  загальної твердості води

Твердість води виражають числом міліграм – еквівалентів кальцію й магнію в 1 л розчину. Відбирають в колбу для титрування проби досліджуваної води, приливають 5 мл аміачного буферного розчину. Потім додають 2-3 краплі  розчину індикатора  ерихром чорний Т до одержання „ винно – червоного „ кольору і титрують робочим розчином трилону Б до зміни забарвлення на синє ( із зеленуватим відтінком )

                                  С_тр.* V_тр.* 1000

Н ( твердість ) = -------------------------

                                        V_х( води )

Застосування методу

     В фармацевтичному аналізі метод  застосовують для кількісного  визначення солей кальцію ( хлоридів, глюконатів, лактатів ), препаратів цинку ( оксида, сульфата), магній сульфату і вісмуту субнітрату.

     Комплексонометричне титрування знайшло також широке використання при аналізі металів, сплавів, визначення твердості води.

Комплексонометричне титрування

Титрант	Пряме титрування : розчин трилона Б (Nа2Н2І ) - 0,1 моль/л  0,05 моль/л.
Індикатори методу	1.  Індикаторний : Металохромні індикатори  - ерихром чорний Т, мурексид
Стандартні речовини	Zn , ZnО , СаСО3 , ZnSО4 ,МgSО4
Можливість методу	Визначають : Cu2+ , Co2+,Pb2+ ,Ni2+ ,Sr2+ ,Fe3+ ,AI3+   ,Ba2+ ,Zn2+ ,Ca2+ ,Mg2+
Умови титрування	Визначення проводять при фіксованому  значенні рН розчину
Рівняння реакцій	Н2a2- + Ме2+ = [ Меa]2- + 2Н+ до розчину, що містить катіони  металу додають аміачний буферний розчин, індикаторну суміш та титрують стандартним  розчином трилону Б до зміни забарвлення

 

 

 

 

 

 

 

Список використаної літератури:

 

А.С.Мороз «Медична хімія»

 

http://www.br.com.ua/referats/Chemistry/74299.htm

 

http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B4%D1%96%D1%81%D1%82%D1%8C_%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B8

 

http://www.rusnauka.com/13.DNI_2007/Medecine/21419.doc.htm