1

CHEMIA ANALITYCZNA

I.

Reakcje

kwas-zasada

-

Alkacymetria

II.

Reakcje

utleniania-redukcji

- Redoksymetria

III.

Reakcje

kompleksowania

-

Kompleksometria

IV.

Reakcje

strącania osadów

- Argentometria

- Analiza

wagowa

ALKACYMETRIA

1.

Przygotowanie mianowanego 0,1 M roztworu HCl i 0,1 M roztworu NaOH.

Ile ml 38% (wag.) r-ru HCl o gęst. 1,18 g/ml potrzeba do przygotowania 0,5 litra 0,1 M

roztworu kwasu ?

Obliczoną objętość stężonego HCl odmierzamy menzurką i przenosimy do kolby

miarowej na 500 ml, uzupełniamy objętość kolby wodą destylowaną do kreski. Zawartość
kolby wymieszać. Napełnić biuretę przygotowanym kwasem. Rozpuścić w wodzie
destylowanej naważkę ~ 0,15g (ale odważonego z dokładnością 0,1 mg na wadze
analitycznej) bezwodnego węglanu sodu, dodać 2-3 krople oranżu metylowego ( r-r jest

żółty

) i miareczkować roztworem kwasu do pojawienia się barwy „

cebulkowej

”. Można

też odważyć ~ 0,5 – 0,8 grama bezwodnego węglanu sodu ( z dokładnością 0,1 mg na
wadze analitycznej ), rozpuścić w kolbce miarowej na 100 ml i pobierać do miareczkowania
roztwór węglanu pipetą ( a` 10 ml ).

Podczas miareczkowania zachodzi reakcja:

Na

2

CO

3

+ 2 HCl = 2 NaCl + CO

2

+ H

2

0

Oblicz stężenie molowe kwasu.
Załóżmy, że na zmiareczkowanie naważki 0,1521 g węglanu sodu zużyto (średnio) 27,2 ml
kwasu solnego. Oblicz c

m

kwasu.

106 gramów Na

2

CO

3

------- 1 mol

0,1521 g ---------------------- x moli



x = 0,001435 mola Na

2

CO

3

1 mol Na

2

CO

3

-------------- 2 mole HCl

0,001435 mola ------------ x moli HCl



x = 0,00287 mola HCl

27,2 ml r –ru HCl --------- 0,00287 mola

1000 ml -------------------- x moli



0,1055 moli



c

m

= 0,1055 mol/l

Ile ml r-ru NaOH o stężeniu 0,5 g/ml potrzeba do przygotowania 0,5 litra 0,1 M roztworu

zasady ?

Obliczoną objętość stężonego NaOH odmierzyć menzurką i przenieść do kolby miarowej na
500 ml, uzupełnić objętość kolby wodą destylowaną do kreski. Zawartość kolby wymieszać.

2

Napełnić biuretę przygotowaną zasadą. Do kolbki stożkowej odmierzyć pipetą 10 ml
zmianowanego roztworu HCl, dodać 2-3 krople oranżu metylowego (r-r jest

czerwony

) i

miareczkować roztworem zasady do pojawienia się barwy

żółtej

. Można zastosować

fenoloftaleinę (roztwór będzie bezbarwny), a w PK miareczkowania pojawi się

amarantowe

zabarwienie roztworu.

Podczas miareczkowania zachodzi reakcja:

HCl + NaOH = NaCl + H

2

0

Oblicz stężenie molowe zasady.
Załóżmy, że na zmiareczkowanie 10 ml 0,1055M kwasu zużyto ( średnio) 10,8 ml
wodorotlenku sodu . Oblicz c

m

zasady.

1 mol HCl ---------- 1 mol NaOH

1000 ml roztworu ----------- 0,1055 mola HCl
10 ml ----------- x moli



x = 0,001055 mola HCl przereagowało z

0,001055 molami NaOH

10,8 ml r–ru NaOH --------- 0,0010055 mola

1000 ml -------------------- x moli NaOH



0,0977 moli NaOH



c

m

=

0,0977 mol/l

2.

Oznaczenia alkacymetryczne

( a ) Oznaczanie kwasu octowego ( słaby kwas )

Otrzymaną w kolbce miarowej analizę uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Z tak

przygotowanego roztworu pobrać pipetą 10 ml do kolby stożkowej, rozcieńczyć, dodać 2-3
krople fenoloftaleiny i miareczkować mianowanym roztworem NaOH do pojawienia się
trwałego różowego zabarwienia. W czasie miareczkowania zachodzi reakcja:

CH

3

COOH + NaOH = CH

3

COONa + H

2

O

CH

3

COOH + OH

-

= CH

3

COO

-

+ H

2

O

Zawartość kwasu obliczamy wg wzoru: m = v

NaOH



c

NaOH



0,060



W

( współmierność

kolby z

pipetą )

( b ) Współoznaczanie NaOH i Na

2

CO

3

metodą Wardera ( mieszanina 2 zasad o różnej

mocy )

W metodzie oznaczania obok siebie wodorotlenku i węglanu sodowego wykorzystuje

się dwa wskaźniki pH, których zakres zmian barwy występuje przy różnych wartościach pH.

Najpierw badany roztwór miareczkuje się kwasem solnym wobec fenoloftaleiny, aż do

3

całkowitego odbarwienia. Podczas tego etapu zachodzą następujące reakcje chemiczne:

NaOH + HCl = NaCl + H

2

O

OH

-

+ H

+

= H

2

O

Na

2

CO

3

+ HCl = NaHCO

3

+ NaCl

CO

3

2-

+ H

+

= HCO

3

-

Następnie dodaje się oranżu metylowego i miareczkuje się kwasem do pierwszej zmiany

barwy wskaźnika. Podczas drugiego etapu zachodzi reakcja:

NaHCO

3

+ HCl = NaCl + CO

2



+ H

2

O

HCO

3

-

+ H

+

= CO

2



+ H

2

O ( H

2

CO

3

)

Jeżeli na pierwsze miareczkowanie (wobec fenoloftaleiny) zużywa się a ml kwasu, a na

drugie miareczkowanie (wobec oranżu) b ml kwasu, to zawartości Na

2

CO

3

odpowiada 2b ml

kwasu, a zawartości NaOH odpowiada (a-b) ml kwasu solnego.

Sposób wykonania:

Otrzymany w kolbce miarowej a`100 ml roztwór rozcieńczyć wodą destylowaną do

kreski. Z tego roztworu pobrać pipetą 10 ml i próbkę rozcieńczyć wodą destylowaną do
ok. 50 ml. Dodać 3-4 krople fenoloftaleiny i miareczkować mianowanym roztworem
kwasu solnego do odbarwienia się roztworu (a ml). Następnie dodać 1-2 krople oranżu
metylowego, uzupełnić biuretę kwasem (do zera) i kontynuować miareczkowanie do
pierwszej zmiany zabarwienia wskaźnika (z żółtego na pomarańczowe/cebulkowe) (b ml).
Zawartość oznaczanych substancji obliczyć ze wzorów:

m

NaOH

= (a-b)



c

HCl



0,0400



10

m

Na2CO3

= 2b



c

HCl



0,0530



10

a, b – objętości zużytego podczas miareczkowania kwasu solnego[ml]; c – stężenie kwasu
[mmol/ml]; 0,0400 – masa molimola NaOH [g/mmol]; 0,053 – masa ½ milimola Na

2

CO

3

; 10

– współmierność kolby miarowej z pipetą.

REDOKSYMETRIA

3.

Manganometryczne oznaczanie wapnia.

Zasada oznaczania wapnia polega na wytrąceniu jonów wapnia szczawianem amonu w

postaci szczawianu wapnia:

Ca

2+

+ C

2

O

4

2-

=



Ca C

2

O

4

następnie po odsączeniu i przemyciu osad rozpuszcza się w kwasie siarkowym:

Ca C

2

O

4

+ H

2

SO

4

= H

2

C

2

O

4

+ CaSO

4

4

i wydzielony kwas szczawiowy ( w ilości równoważnej do ilości wapnia ) miareczkuje się

mianowanym roztworem nadmanganianu potasu:

5 H

2

C

2

O

4

+ 2 KMnO

4

+ 3 H

2

SO

4

= 2 MnSO

4

+ 10 CO

2

+ K

2

SO

4

+ 8 H

2

O

Sposób wykonania:
Po rozcieńczeniu badanego roztworu dodać 5 ml HCl (1:1), 3 krople oranżu metylowego i 50
ml gorącego roztworu szczawianu amonu. Roztwór ogrzać prawie do wrzenia i mieszając
dodawać powoli roztwór amoniaku ( 1:2 ) do zmiany zabarwienia wskaźnika na żółte.
Pozostawić roztwór z osadem na ok. 1 godz., po czym osad odsączyć i przemywać wodą z
dodatkiem amoniaku ( 3-4 razy) w celu odmycia jonów chlorkowych i wolnych jonów
szczawianowych.
Do zlewki wlać 100 ml 1M kwasu siarkowego, sączek z czystym osadem Ca C

2

O

4

przylepić

do ścianki zlewki, spłukać osad silnym strumieniem wody destylowanej z tryskawki,
ogrzewać lekko do rozpuszczenia osadu i miareczkować mianowanym roztworem ( c

1/5

=

0,1N ) KMnO

4

do pojawienia się różowego zabarwienia roztworu. Następnie, sączek

zanurzyć w roztworze i szybko dokończyć miareczkowanie ( do uzyskania trwałego lekko
różowego zabarwienia ).
Zawartość wapnia obliczamy ze wzoru:

m = v

nadmanganian



c

(1/5)



0,02004

4.

Bromianometryczne oznaczanie fenolu.

Jeżeli do zakwaszonego roztworu fenolu zawierającego jony bromkowe wprowadzi

się bromian potasowy w nadmiarze w stosunku do fenolu, obec ł wytworzony w

równoważnej ilości do bromianu wolny brom [ BrO

3

-

+ 5 Br

-

+ 6 H

+

= 3 Br

2

+ 3 H

2

O ]

– bromuje fenol zgodnie z równaniem:

C

6

H

5

OH + 3 Br

2

=



C

6

H

2

Br

3

OH + 3 HBr

Po dodaniu do roztworu jodku potasowego, nie zużyty w reakcji bromowania brom

powoduje wydzielenie równoważnej ilości jodu: 2 I

-

+ Br

2

= 2 Br

-

+ I

2

Wydzielony jod odmiareczkowuje się mianowanym roztworem obec łowego sodu:

I

2

+ 2 S

2

O

3

2-

=

2 I

-

+ S

4

O

6

2-

Sposób wykonania:

Badany roztwór uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Odmierzyć pipetą 10 ml tego

roztworu do kolbki stożkowej i rozcieńczyć wodą destylowaną do ok. 50ml.
Dodać dokładnie / pipeta / 25 ml 0,1 N roztworu bromianu potasu, 5 ml roztworu
bromku potasu i 15 ml 2 molowego HCl.
Zamknąć naczynie, zamieszać zawartość i odstawić na 10 min w ciemne miejsce. Następnie
dodać 10 ml roztworu jodku potasu, zamieszać i odmiareczkować wydzielony jod
mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu. Kiedy roztwór będzie jasnożółty dodać kilka
kropli skrobi i kontynuować miareczkowanie do odbarwienia roztworu.

5

Oznaczoną pośrednio zawartość fenolu (w gramach) obliczyć wg wzoru:

m = ( 25



0,1 - v



c )



0,01567



10

v – obec ło roztworu tiosiarczanu [ml]; c – stężenie normalne roztworu tiosiarczanu;
0,01567 – masa 1/6 milimola fenolu [g/mmol]

KOMPLEKSOMETRIA

5. A.

Przygotowanie z naważki 0,01 M roztworu EDTA.

B.

Współoznaczanie wapnia i magnezu.

Metoda polega na przeprowadzeniu 2 miareczkowań mianowanym roztworem EDTA.

Pierwsze miareczkowanie przeprowadza się w środowisku buforu amoniakalnego /pH=10/ wobec

czerni eriochromowej T jako wskaźnika. Objętość zużytego titranta odpowiada sumie zawartości

wapnia i magnezu. Drugie miareczkowanie przeprowadza się w środowisku silnie zasadowym

/pH=12-13/ wobec mureksydu. Objętość użytego titranta zależy od ilości wapnia.

Sposób wykonania:

Otrzymany w kolbce miarowej roztwór dopełnić wodą destylowaną do kreski. Pobrać pipetą

10 ml badanego roztworu , dodać 5 ml buforu amonowego i szczyptę czerni eriochromowej T.
Próbkę miareczkować roztworem EDTA do zmiany zabarwienia roztworu z

fiołkowego

na

niebieskie

.



w tym miareczkowaniu zużyto v

1

ml mianowanego roztworu EDTA (



Ca

2+

i Mg

2+

)

Do takiej samej objętości badanego roztworu dodać 10 ml 1 molowego roztworu wodorotlenku
sodu i szczyptę mureksydu , miareczkować roztworem EDTA do zmiany zabarwienia z

różowego

na

fioletowe

.

** w tym miareczkowaniu zużyto v

2

ml mianowanego roztworu EDTA

W celu poprawnego uchwycenia punktu końcowego miareczkowania należy przeprowadzić
miareczkowanie wobec „ świadka”.

Zatem:

na odmiareczkowanie w próbce jonów Ca

2+

zużywa się v

2

ml EDTA

a na odmiareczkowanie jonów Mg

2+

zużywa się ( v

1

- v

2

) ml EDTA

Zawartość jonów wapnia i magnezu obliczamy ze wzorów:

m

Ca

= v

2



c

EDTA



0,04008



10

m

Mg

= ( v

1

- v

2

)



c

EDTA



0,0243



10

Obliczanie twardości ogólnej: tw

og

= v

1



c

EDTA



56,08 (

o

d )

o

d = stopnie niemieckie

6.

Pośrednie oznaczanie siarczanów

6

Oznaczanie siarczanów jest przykładem kompleksometrycznego oznaczania anionów

metodą pośrednią. Siarczany wytrąca się mianowanym roztworem chlorku baru. Po

odsączeniu osadu BaSO

4

w przesączu oznacza się nadmiar jonów barowych, poprzez

wprowadzenie określonej ilości mianowanego roztworu EDTA i odmiareczkowanie jego

nadmiaru za pomocą mianowanego roztworu soli magnezu wobec czerni eriochromowejT.

Sposób wykonania:

Do otrzymanego roztworu siarczanów dodać kwasu solnego, ogrzać do wrzenia i dodać pipetą
30ml 0,1M BaCl

2

. Po ok. 45 min. Przesączyć i przemyć wytrącony osad, zbierając przesącz

do kolbki miarowej a` 100 ml. Po ostudzeniu przesączu uzupełnić zawartość kolbki do kreski
i wymieszać. Z tak przygotowanego roztworu pobrać do kolbki stożkowej / pipetą / 10 ml,
dodać ok. 50 ml wody destylowanej, 10 ml / pipetą / 0,05M EDTA oraz 5ml buforu
amoniakalnego / menzurka / i szczyptę czerni eriochromowej. Miareczkować próbkę 0,01M
roztworem soli magnezu do zmiany zabarwienia z niebieskiej na fioletowe.

Podczas oznaczania zachodzą następujące reakcje:

SO

4

2-

+ Ba

2+

( nadmiar ) =



BaSO

4

/

Ba

2+

przesącz



Ba

2+

+ EDTA ( nadmiar ) = Ba-EDTA /

EDTA

EDTA

+ Mg

2+

=

Mg-

EDTA

Oznaczoną ilość siarczanów obliczamy ze wzoru:m = [v

chlorek baru



c

chlorek baru

- 10(v

EDTA



c

EDTA

- v

chlorek magnezu



c

chlorek magnezu

)]



0.096

ANALIZA WAGOWA

7.

Oznaczanie żelaza w postaci Fe

2

O

3

.

Metoda polega na wytrąceniu z kwaśnego roztworu jonów żelaza(III) roztworem

amoniaku w postaci trudno rozpuszczalnego wodorotlenku żelazowego Fe(OH)

3

,

odsączeniu osadu a następnie wyprażeniu osadu do Fe

2

O

3

:

Fe

3+

+ 3OH

-

= Fe(OH)

3



2Fe(OH)

3

= Fe

2

O

3

+ 3H

2

O

Wodorotlenek żelazowy jest osadem koloidalnym o charakterze liofilowym. Z tego względu

strąca się go na gorąco w obecności soli amonowych. Zastosowanie roztworu soli amonowej

7

(azotanu amonu) do przemywania zapobiegnie ewentualnej peptyzacji osadu. Po przesączeniu

i przemyciu osad należy wyprażyć w temperaturze ok.900

o

C.

Sposób wykonania:

Badany roztwór zakwasić 5 ml roztworu kwasu solnego (1+1), rozcieńczyć w zlewce do

ok. 100 ml i ogrzać do temp. ok. 80

o

C. Mieszając powoli szklaną bagietką dodawać po

kropli roztwór amoniaku (1+1). Po wytrąceniu osadu roztwór powinien mieć słaby zapach
amoniaku. Roztwór wraz z osadem pozostawić na 5 minut, po czym odsączyć przez miękki
sączek. Osad na sączku przemyć dwukrotnie 1%-owym roztworem azotanu amonu. Sączek
wraz z osadem umieścić w porcelanowym tyglu ( o znanej masie ) i wysuszyć w suszarce.
Następnie sączek spalić ( w możliwie niskiej temp. ) i prażyć tygiel z osadem przez ok. 20
minut. Następnie tygiel umieścić w eksykatorze i po ostygnięciu zważyć. Powtórzyć prażenie
(ok. 10 min.) do osiągnięcia stałejmasy. Ustalić masę otrzymanego osadu Fe

2

O

3

/m

s

/.

Obliczyć zawartość Fe(III) w analizowanym roztworze wg wzoru: m

Fe

= m

s



0,6994

0,6994 - mnożnik analityczny do przeliczenia masy Fe

2

O

3

na Fe

ARGENTOMETRIA

8.

Oznaczanie chlorków.

( a )

Metoda Mohra.

Metoda polega na bezpośrednim miareczkowaniu obojętnego roztworu zawierającego

chlorki mianowanym roztworem AgNO

3

w obecności jonów chromianowych. Azotan srebra

strąca trudno rozpuszczalny osad chlorku srebra: Ag

+

+ Cl

-

= AgCl



Na końcu miareczkowania, gdy stężenie jonów Ag

+

w roztworze stanie się odpowiednio duże,

zaczyna się strącać brunatnoczerwony osad chromianu srebra i pojawia się brunatne

zabarwienie wskazujące na koniec miareczkowania: 2 Ag

+

+ CrO

4

2-

= Ag

2

CrO

4



Sposób wykonania:

Otrzymany w kolbce miarowej roztwór rozcieńczyć wodą destylowaną do kreski.

10 ml badanego roztworu (odczyn obojętny) rozcieńczyć wodą destylowaną do ok.70 ml.
Dodać 1 ml 5 %-owego roztworu K

2

CrO

4

i miareczkować 0,05 M roztworem AgNO

3

, dobrze

mieszając, do pojawienia się osadu o brunatnej barwie.
Zawartość chlorków obliczyć ze wzoru:

m = v



c



0,03546



10

v - objętość roztworu AgNO

3

[ ml ] ; c - stężenie roztworu AgNO

3

[mmol/ml ]

( b )

Metoda Volharda.

8

Metoda polega na pośrednim oznaczaniu chlorków w środowisku rozcieńczonego

kwasu azotowego. W badanym roztworze strąca się chlorki w postaci AgCl przez dodanie

nadmiaru mianowanego roztworu AgNO

3

:

Ag

+

+ Cl

-

= AgCl



. Nie związane

jony srebra odmiareczkowuje się mianowanym roztworem rodanku potasu (lub amonu) :

Ag

+

+ SCN

-

= AgSCN



Wskaźnikiem punktu końcowego miareczkowania są jony Fe

3+

, które po strąceniu całej ilości

srebra tworzą z rodankami czerwony kompleks:

Fe

3+

+ SCN

-

= Fe(SCN)

2+

Sposób wykonania:

Otrzymany w kolbce miarowej roztwór rozcieńczyć wodą destylowaną do kreski.

Do 10 ml badanego roztworu dodać 5 ml HNO

3

(1+1), rozcieńczyć wodą do objętości ok. 70

ml i dodać 15 ml 0,05 M roztworu AgNO

3

. Następnie dodać 1 ml 10 %-owego roztwory

ałunu żelazowo-amonowego i mieszać zawartość kolby przez ok. 1 min. Nadmiar jonów
srebra miareczkować 0,05 M roztworem KSCN do wystąpienia trwałego czerwonobrunatnego
zabarwienia roztworu przez powstający kompleks. Zawartość chlorków obliczyć ze wzoru:

m = (v



c - v

1



c

1

)



0,03546



10

v - objętość roztworu AgNO

3

[ ml ]; v

1

- objętość roztworu KSCN [ml] ; c - stężenie

roztworu AgNO

3

[ mmol/ml ] ; c

1

- stężenie roztworu KSCN [mmol/ml ] ; 0,03546 - masa

milimola Cl

-

[g/mmol]

9

Zagadnienia

ALKACYMETRIA

Prawo działania mas. Stała równowagi reakcji chemicznej.
Stała dysocjacji, stopień dysocjacji, zależności między nimi.
Teoria Brönsteda, para sprzężona kwas-zasada. Podział kwasów i zasad ze względu na moc,
postać.
W jaki sposób określa się moc kwasów i zasad. Wpływ rozpuszczalnika-efekt wyrównujący i
różnicujący moc.
Reakcje kwas-zasada. Krzywe miareczkowania.
Roztwory buforowe – pH, zasada działania, pojemność buforowa.
Wskaźniki alkacymetryczne - podział, zasada działania.
Mianowanie roztworów kwasów i zasad.
Oznaczenia wg planu ćwiczeń.

REDOKSYMETRIA

Kiedy mamy do czynienia z reakcją redox.
Sprzężona para redox.
Co jest utleniaczem co reduktorem. Przykłady.
Bilans elektronowy reakcji redox.
Amfotery redox. Przykłady z odpowiednimi reakcjami.
Wzór Nernsta.
Wpływ pH oraz reakcji kompleksowania i strącania osadów na potencjał.
Elektroda wodorowa. Szereg napięciowy metali.
Krzywa miareczkowania, wskaźniki.
Mianowanie roztworów nadmanganianu potasu i tiosiarczanu sodu.
Oznaczenia wg planu ćwiczeń.

KOMPLEKSOMETRIA

Teoria kompleksów Wernera.
Budowa związku kompleksowego.
Wiązanie koordynacyjne. Liczba koordynacyjna.
Rodzaje kompleksów. Podstawa podziału.Przyklady.
Stała i warunkowa stała trwałości kompleksu.
EDTA – wzór strukturalny, atomy ligandowe, stechiometria reakcji.
Wskaźniki kompleksometryczne – podział, zasada działania.
Sposoby miareczkowania z użyciem EDTA.
Twardość wody – rodzaje, przyczyna, sposoby jej wyrażania.
Oznaczenia wg planu ćwiczeń.

REAKCJE STRĄCANIA OSADÓW

Iloczyn rozpuszczalności – termodynamiczny, stężeniowy. Rozpuszczalność.
Efekt solny i efekt wspólnego jonu.
Rodzaje osadów w analizie chemicznej.

10

Strącanie z roztworów jednorodnych.
Współstrącanie.
Krzywa miareczkowania w argentometrii. Wskaźniki.
Mianowanie roztworu azotanu srebra i rodanku amonu.
Oznaczenia wg planu ćwiczeń.