19.7 Konduktometryczne oznaczanie kwasu szczawiowego.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z miareczkową metodą alkacymetrycznego oznaczania kwasów dwuzasadowych i konduktometrycznym sposobem wyznaczania punktu równoważnikowego.

Kwas szczawiowy jest dwuzasadowym kwasem o średniej mocy. W roztworach wolnego

kwasu znajdują się jony H+ i
,które powstają przy częściowej dysocjacji kwasu zgodnie z reakcją:

======= H+ +

Podczas miareczkowania wodorotlenkiem sodowym, który jest mocną zasadą, powstaje najpierw całkowicie zdysocjowana sól kwaśna:

+ Na+ + OH- =======
+ Na+ + H2O

Wobec tego całkowite stężenie jonów w roztworze zwiększa się, jednakże większość bardzo ruchliwych jonów wodorowych powstałych z dysocjacji kwasu zostaje zastąpione przez jony sodowe i przewodność elektryczna spada. Z chwilą dodania ilości moli NaOH równej ilości moli kwasu szczawiowego, dalsze porcje zasady powodują powstanie soli obojętnej:

+ Na+ + OH- =======
+ Na+ + H2O

W roztworze zwiększa się obecnie stężenie jonów sodowych; równocześnie wzrasta objętość

roztworu, a niewielka ilość jonów wodorowych powstałych z dysocjacji jonów
zostaje zastąpiona przez jony sodowe. W tym przypadku zmiany przewodności są bardzo niewielkie. Po przekroczeniu punktu równoważnikowego zwiększa się nie tylko stężenie jonów Na+ , ale i ruchliwych jonów OH- ; przewodność szybko rośnie.

Do dokładnego oznaczania zawartości kwasu szczawiowego najlepiej wykorzystać drugie przegięcie krzywej zależności przewodności od objętości dodanej zasady, przy którym praktycznie kończy się proces zobojętnienia.

Wykonanie ćwiczenia

Część I.

Otrzymany w kolbie miarowej o pojemności 100 cm3 roztwór do analizy dopełnić do kreski wodą destylowaną i starannie wymieszać. Niewielką ilością uzyskanego roztworu opłukać pipetę jednomiarową o pojemności 25 cm3 , a następnie odmierzyć do trzech zlewek o pojemności 250 cm3 po 25 cm3 analizowanego roztworu. Odmierzone próbki rozcieńczyć wodą destylowaną do 2/3 objętości zlewek. Przygotować umieszczoną nad mieszadłem magnetycznym biuretę - płucząc ją 0,1 M roztworem NaOH, a następnie napełniając ją tym samym roztworem i ustalając poziom zerowy.

Do jednej ze zlewek z analizowanym roztworem włożyć mieszalnik, (delikatnie zsuwając go po ściance zlewki) i ustawić ją na płytce mieszadła magnetycznego pod przygotowaną biuretą. W analizowanym roztworze zanurzyć elektrodę pomiarową tak, by obie blaszki platynowe, widoczne jako czarne paski, były całkowicie zanurzone w roztworze. Po włączeniu mieszadła miareczkować roztworem NaOH dodając go po 1 cm3 . Po dodaniu każdej porcji odczekać kilkanaście sekund, odczytać i zapisać wartość przewodności roztworu.

Analogiczne miareczkowania wykonać dla pozostałych dwóch roztworów. Sporządzić wykresy z każdego miareczkowania i odczytać z nich objętości roztworu NaOH odpowiadające punktom równoważnikowym. Z uzyskanych wyników znaleźć średnią i obliczyć otrzymaną do analizy masę kwasu szczawiowego.

Część II.

Z pozostałego w kolbie miarowej roztworu odmierzyć pipetą jednomiarową 5 cm3 tego roztworu, przenieść go do kolby miarowej na 100 cm3 , uzupełnić wodą destylowaną do kreski i starannie wymieszać. Załączyć pehametr i zgodnie z instrukcją prowadzącego przeprowadzić jego wzorcowanie stosując roztwór buforowy o pH = 4,0.

Po wyskalowaniu pehametru zmierzyć pH najpierw wody destylowanej, a następnie przygotowanego w kolbie miarowej roztworu kwasu szczawiowego. Na podstawie otrzymanych wartości pH wyliczyć stężenie jonów H+ w wodzie destylowanej i roztworze kwasu szczawiowego.

Podanie wyników

Oddając sprawozdanie z wykonania ćwiczenia należy podać:

1. Wpisane do tabeli wyniki odczytów z biurety i konduktometru.

2. Wykresy zależności przewodności od objętości dodawanej zasady.

3. Masę kwasu szczawiowego zawartego w wydanej do analizy próbce.

4. pH wody destylowanej i roztworu kwasu szczawiowego.

5. Stężenie jonów H+ w wodzie destylowanej i w roztworze kwasu szczawiowego.

Obliczanie masy kwasu szczawiowego wydanej do analizy

Z równania reakcji zobojętniania kwasu szczawiowego zasadą sodową wynika, że do całkowitego zobojętnienia 1 mola tego kwasu konieczne są 2 mole zasady sodowej. Możemy więc zapisać:

nNaOH = 2 . n(COOH)2

czyli:

n(COOH)2 = 0,5 . nNaOH

gdzie: n - liczba moli

Liczbę moli zasady sodowej obliczamy ze wzoru:

nNaOH = cNaOH . v

gdzie: cNaOH - stężenie molowe zasady sodowej

v - objętość zużytego roztworu zasady sodowej (średnia

arytmetyczna z wykonanych oznaczeń)

Następnie obliczamy liczbę moli kwasu szczawiowego zawartego w analizowanej próbce:

n(COOH)2 = 0,5 . cNaOH . v

Wobec tego, że do każdego miareczkowania pobrano 1/4 całkowitej objętości roztworu, wydana do analizy próbka zawierała następującą liczbę moli kwasu szczawiowego:

4
n(COOH)2 = 4
0,5 . cNaOH . v

Stąd masa kwasu szczawiowego wydana do analizy (m(COOH)2) wynosi:

m(COOH)2 = 4
n(COOH)2. M(COOH)2 = 4
0,5 . cNaOH . v. M(COOH)2

Przy obliczeniach należy uwzględnić stężenie zasady sodowej podane na butelce znajdującej się na stanowisku oraz masę molową kwasu M(COOH)2 równą 90,0 g mol-1 .

---