2012-03-15

1

Analiza miareczkowa – pojęcia ogólne.

Analiza miareczkowa (analiza objętościowa) polega na oznaczaniu
substancji badanej w roztworze za pomocą dodawania małych porcji
roztworu odczynnika (titranta) o dokładnie znanym stężeniu (mianie).
Obliczenia zawartości oznaczanej substancji dokonuje się na podstawie
zmierzonej objętości roztworu miareczkującego w oparciu o równanie
reakcji.

http://www.youtube.com/watch?v=9DkB82xLvNE&feature=related

2012-03-15

2

Miano roztworu - jest to liczba gramów substancji rozpuszczonej,
znajdująca się w 1 ml roztworu lub liczba gramów substancji oznaczanej
reagująca z 1 ml danego roztworu mianowanego. Jednostka miana to
g/ml.

Roztwór mianowany - roztwór o dokładnie znanym stężeniu.

Titrant - roztwór miareczkujący o dokładnie znanym stężeniu.

Substancja wzorcowa, substancja podstawowa substancja o dużym stopniu
czystości, dokładnie określonym składzie, reagująca w określonych
warunkach wg jednego określonego równania reakcji; stosowana w chemii
analizie miareczkowej do sporządzania roztworów o ściśle określonym
stężeniu lub mianie oraz do ustalania stężenia lub miana innych roztworów.

Podstawowe pojęcia używane w analizie miareczkowej:

Reakcja stosowana przy miareczkowaniu powinna:

•

przebiegać szybko i ilościowo zgodnie z określonym, dobrze znanym

równaniem

•

wprowadzany odczynnik nie może wchodzić w reakcję z innymi

substancjami występującymi w roztworze

•

posiadać

odpowiedni

wskaźnik

umożliwiający

określenie

końca

miareczkowania.

2012-03-15

3

2012-03-15

4

Punkt równoważnikowy (PR, punkt nasycenia równoważnikowego) –
punkt miareczkowania, w którym została doprowadzona taka ilość
titranta, która jest równoważna chemicznie ilości substancji oznaczanej.

Punkt końcowy miareczkowania (PK) - punkt, w którym za pomocą
metod

instrumentalnych

lub

zmiany

barwy

wskaźnika

można

zaobserwować punkt równoważnikowy (koniec miareczkowania). Punkt
końcowy powinien pokrywać się z punktem równoważnikowym

HCl + NaOH

NaCl + H

2

O

1 mol kwasu solnego reaguje z 1 molem wodorotlenku sodowego

.

Po zmieszaniu stechiometrycznych ilości mocnego kwasu i mocnej zasady otrzyma się
formalnie roztwór soli oraz wodę. Sól która powstała w reakcji mocnego kwasu i mocnej
zasady nie ulega hydrolizie. Odczyn roztworu jest obojętny (pH = 7)

Wskaźniki kwasowo-zasadowe

Przebieg zobojętnienia kwasu przez zasadę lub odwrotnie obserwuje się wizualnie przez
zastosowanie odpowiednio dobranego wskaźnika (indykatora), którego zmiana barwy
wskazuje na zakończenie reakcji.
Wskaźnikami są substancje ulegające przemianom lub modyfikacjom strukturalnym w
pewnym obszarze stężenia jonów H

+

(H

3

O

+

). Z przemianami tymi związana jest zmiana

barwy wskaźnika.

Aby dana substancja mogła być dobrym wskaźnikiem, musi spełniać następujące
warunki:

•

zmiana barwy musi zachodzić ostro i zmieniona barwa musi kontrastować

z pierwotną

•

zmiana barwy musi występować w wąskim zakresie zmian wartości pH, przy czym

zakres ten musi obejmować stan kiedy reagenty występują w ilościach
stechiometrycznych

Na rysunku podano obszary pH odpowiadające przejściom barwnym kilku najczęściej
używanych wskaźników.

2012-03-15

5

Na podstawie wcześniej opisanego procesu zobojętnienia wiemy, że w zależności od mocy
kwasu i zasady moment kiedy reagenty przereagują w ilościach stechiometrycznych
występuje przy różnych pH. I tak;

•

dla reakcji mocnego kwasu z mocną zasadą - pH = 7

•

dla reakcji słabego kwasu i mocnej zasady - pH > 7

•

dla reakcji mocnego kwasu i słabej zasady - pH < 7

•

dla reakcji słabego kwasu i słabej zasady - 7 > pH > 7 (w zależności od tego, który z

substratów przeważa)

Błąd miareczkowania - różnica między punktem końcowym a punktem
równoważnikowym.

Powinno się tak dobrać wskaźnik lub metodę instrumentalną,

by błąd miareczkowania był nie większy niż 0,05-0,1 %. W przypadku,
gdy PK znajduje się za PR, otrzymujemy za duże wyniki (błąd dodatni), w
przeciwnym przypadku wyniki są za małe (błąd ujemny).

2012-03-15

6

Wskaźniki (indykatory) przy użyciu barwnej skali wzorcowej jako pierwsze
posłużyły do wyznaczania doświadczalnie wartości pH.

Są to związki chemiczne o dość skomplikowanej budowie a ich przykłady to:
fenoloftaleina, oranż metylowy.

Ogólnie przedstawia się je za pomocą następujących wzorów ogólnych:

 H-R – gdy wskaźnik jest słabym kwasem,
 R-OH – gdy wskaźnik jest słabą zasadą

Po wprowadzeniu danego wskaźnika do roztworu wodnego, następuje jego
częściowa dysocjacja i ustala się stan równowagi chemicznej pomiędzy
cząsteczkami i jonami.
W przypadku oranżu metylowego anion R- nadaje roztworowi barwę żółtą,
a niezdysocjowane cząsteczki HR, barwę czerwoną

Krzywa miareczkowania – graficzny sposób przedstawienia przebiegu
procesu miareczkowania. W układzie współrzędnych na osi odciętych
przedstawia się objętość titranta (ml) lub % zmiareczkowania, natomiast na
osi rzędnych wartości liczbowe parametru odpowiadającego stężeniu
substancji oznaczanej.

Miareczkowanie mocnego kwasu mocną zasadą

Miareczkowanie słabego kwasu mocną zasadą

2012-03-15

7

Miareczkowanie słabych zasad mocnym kwasem

Miareczkowanie słabego kwasu słabą zasadą

2012-03-15

8

Ile cm

3

40 % roztworu NaOH o gęstości 1,44 g·cm

−3

należy zużyć

w celu przygotowania 1,50 dm

3

roztworu o stężeniu 0,20 mol·dm

−3