ANALITIKAI KÉMIA I. gyakorlat

Átírás

1 ANALITIKAI KÉMIA I. gyakorlat ktatási segédanyag Titrimetriás és gravimetriás feladatokon alapuló kvantitatív analitikai laboratóriumi gyakorlatokhoz Szerkesztő: Farkas Etelka egyetemi tanár Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék 2007

2

3 Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék Bevezetés...1 TITRIMETRIÁS FELADATKRÓL ÁLTALÁBAN...1 AZ EREDMÉNYES TITRIMETRIÁS MEGHATÁRZÁSKHZ SZÜKSÉGES ALAPISMERETEK SAV-BÁZIS MÉRÉSEK (Acidimetria és alkalimetria) Mérések vizes oldatban Mérőoldatok készítése és koncentrációmeghatározásuk ,1 mol/dm 3 HCl mérőoldat készítése és pontos koncentrációjának meghatározása...7 0,1 mol/dm 3 NaH mérőoldat készítése és pontos koncentrációjának meghatározása Erős és gyenge savak/bázisok, savelegyek/báziselegyek mérése... 8 Ecetsav meghatározása...8 Szilárd minta bóraxtartalmának meghatározása acidi-alkalimetriás titrálással...8 xálsav meghatározása...9 NaH és Na 2 C 3 meghatározása egymás mellett (Warder szerint)...9 H 3 P és KH 2 P meghatározása egymás mellett...10 Kénsav és bórsav egymás melletti meghatározása Meghatározások előkészítő kémiai reakciók (redoxireakció, komplexképződés) során felszabaduló hidrogén-, illetve hidroxidionok mérése alapján Hg meghatározása...11 Na 2 S 2 3 meghatározása brómos oxidáció során képződő savmennyiség mérése alapján...11 Nikkel(II)ionok meghatározása acidi-alkalimetriásan kationcserélő gyanta segítségével Mérések nemvizes közegben Jégecetes mérőoldat készítése és koncentrációjának meghatározása...12 Alkaloidok (papaverin) meghatározása nemvizes közegben XIDÁCIÓS ÉS REDUKCIÓS MÉRÉSEK Permanganometria ,02 mol/dm 3 KMn mérőoldat készítése és koncentrációjának meghatározása...1 Fe(II)-Fe(III) meghatározása permanganometriásan...1 Fe(III) meghatározása permanganometriásan...15 Mn(II) meghatározása Volhard-Wolf szerint...16

4 Tartalomjegyzék 2.2. Bromatometria ,02 mol/dm 3 KBr 3 mérőoldat készítése...16 C-vitamin hatóanyagtartalmának meghatározása Jodometria ,003 mol/dm 3 koncentrációjú KI 3 mérőoldat készítése ,02 mol/dm3 Na 2 S 2 3 mérőoldat készítése és koncentrációjának meghatározása...17 Cu(II) meghatározása jodometriásan...18 I -ionok meghatározása Winkler-féle jódsokszorozó eljárással...18 Neomagnol aktív klórtartalmának meghatározása...19 Vizek oxigéntartalmának meghatározása...20 Alkoholos jód-oldat jód- és jodidion-tartalmának meghatározása CSAPADÉKS TITRÁLÁSK ,05 mol/dm 3 AgN 3 mérőoldat készítése...22 KCl-KBr porkeverék összetételének meghatározása Mohr szerint, indirekt módszerrel KMPLEXMETRIÁS GYAKRLATK ,01 mol/dm 3 Na 2 EDTA mérőoldat készítése...23 Ca(II)- és Mg(II)ionok meghatározása egymás mellett komplexometriásan...2 Bi(III)ion meghatározása egymás mellett komplexometriásan...2 Cu(II)- és Zn(II)ionok meghatározása egymás mellett komplexometriásan...25 Al(III)ion meghatározása egymás mellett komplexometriásan...26 Alumínium-acetát-tartarát-oldat alumínium-tartalmának meghatározása GRAVIMETRIÁS FELADATK...28 Co(II) meghatározása gravimetriás módszerrel 8-hidroxi-kinolinnal (oxin) Berg szerint..28 Kálcium meghatározása CaC 2 H 2 alakjában...29 Nikkel(II)ionok meghatározása dimetil-glioximmal...29 Kis mennyiségű vas(iii) elválasztása króm(iii)-tól extrakcióval. A króm(iii)-tartalom meghatározása gravimetriás módszerrel króm(iii)-oxid alakjában...30 MINTAFELADATK A KLASSZIKUS ANALITIKAI GYAKRLATKHZ KAPCSLÓDÓAN...32 I. Sav-bázis titrálások II. Komplexometriás titrálások III. ldékonyság, oldhatósági szorzat, csapadékos titrálások, tömeg szerinti analízis... 0 IV. Redoxi titrálások... 3

5 Bevezetés TITRIMETRIÁS FELADATKRÓL ÁLTALÁBAN A térfogatos analízis, titrálás, során addig adagolunk ismert koncentrációjú un. mérőoldatot a meghatározandó komponens(eke)t tartalmazó minta oldatához, míg annak hatóanyagtartalma a lejátszatott reakcióban éppen elfogy. Az elemzés eredményes végrehajtásának nélkülözhetetlen feltételei: (i) A mérőoldat hatóanyaga és a meghatározandó komponens között lejátszódó reakció sztöchiometriája ismert legyen, és a reakció mellékreakciók nélkül, gyakorlatilag teljes mértékben lejátszódjon. (ii) A reakció lehetőleg gyors legyen. (iii) A reakció végpontja egyértelműen jelezhető legyen. (iv) A mérőoldat pontosan ismert koncentrációjú legyen. A MÉRŐLDATK KNCENTRÁCIÓjának kifejezésére korábban általánosan használt egység volt a normalitás (mértékegysége = N). 1 normál az az oldat, melynek 1 dm 3 -ében 1 grammegyenérték-tömegnyi anyag van feloldva. (Savaknál a disszociábilis protonok száma a meghatározó, ezért egy 0,1 M koncentrációjú sósav-oldat egyidejűleg 0,1 N is, de egy 0,1 M kénsav-oldat 0,2 N.) Kétségtelen előnyt jelent a titrálás végeredményének számolásánál, hogy azonos normalitású oldatok egyenlő térfogatai egymással mindig ekvivalens mennyiségű hatóanyagot tartalmaznak (v 1 N 1 = v 2 N 2 ). Ugyanakkor egy adott anyag grammegyenértéktömege reakciófüggő, reakciótípusonként változhat. Redoxireakciókban például a leadott/felvett elektronok száma a meghatározó, tehát ha pl. a Mn savas közegben Mn 2+ -vé redukálódik, akkor a grammegyenérték-tömeg a képlet-tömeg 1/5-e, de ha semleges közegben végrehajtott titrálás során Mn(H) 2 képződik belőle, akkor a képlet-tömeg 1/3-a. A lejátszatott reakciótól független, így minden körülmények között egyértelmű viszont az anyagmennyiség-koncentráció (molaritás, jele = c, mértékegysége = mol/dm 3, mol/l, M), mely az oldat 1 dm 3 -ében lévő anyag kémiai anyagmennyiségét (n) jelenti. A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) szerint csak az utóbbi egység használata a megengedett. Tudnunk kell azonban, hogy az analitikai laboratóriumok mai gyakorlatában a titrimetriás mérőoldatok koncentrációjának megadására még sokszor használatos koncentrációegység a normalitás. Pontosan ismert koncentrációjú mérőoldatokat csak kellően nagy tisztaságú, pontosan ismert összetételű, levegőn stabilis alapanyag számított mennyiségének analitikai pontossággal történő bemérésével nyerhetünk (ezen feltételeknek megfelel pl. a csapadékos titrálások mérőoldatának alapanyaga, az ezüst-nitrát; vagy az oxidimetria egyik mérőoldatának alapanyaga, a kálium-, vagy nátrium-bromát). Amennyiben az előzőleg ismertetett feltételek maradéktalanul nem teljesülnek (pl. sósav, nátrium-hidroxid, nátrium-tioszulfát mérőoldatoknál), akkor közelítő pontosságú beméréssel készítünk mérőoldatot, majd annak pontos koncentrációját utólag állapítjuk meg. A pontos koncentráció utólagos meghatározásához használatos standard anyaggal szemben fenálló követelmények a következőek: A meghatározandó mérőoldattal egyértelmű, gyors reakcióba lépjen. Könnyen tisztítható, ismert és időben állandó összetételű, nem higroszkópos, a levegő oxigénje által nem oxidálódó, szén-dioxidra sem érzékeny, a tömegmérés hibáját csökkentendő lehetőleg minél nagyobb egyenérték-tömegű és az alkalmazott oldószerben jól oldódó legyen. 1

6 Bevezetés A standardból akár egyedi beméréssel készülnek a minták, akár törzsoldat részleteit titráljuk olyan mennyiséget kell bemérnünk, mely biztosítja, hogy a meghatározandó mérőoldatból optimális térfogat fogyjon. A titrálás végeredményének számolása révén jutunk a mérőoldat pontos koncentrációjához. A fent részletezett eljárás megelőzőekben használatos megnevezése: faktorozás. A faktorozás terminológiája szerint a közelítő pontosságú beméréssel készített mérőoldat koncentrációja a névleges koncentráció, a meghatározott pontos érték a tényleges koncentráció. A tényleges koncentráció/névleges koncentráció hányados értéke az un. faktor (jele = f), mely egy 1-hez általában közeli szám. Tekintve, hogy a tényleges koncentráció önmagában egyértelműen megadja a mérőoldat hatóanyagtartalmát, ugyanezen értéket egy szorzattal (faktor névleges koncentráció) kifejezni fölösleges, és hibaforrást is jelent. Használatával kapcsolatosan viszont ugyanaz a helyzet, mint a normalitással. AZ EREDMÉNYES TITRIMETRIÁS MEGHATÁRZÁSKHZ SZÜKSÉGES ALAPISMERETEK 1. Az eljárás során általánosan alkalmazott térfogatmérő eszközök (különféle pitetták, mérőlombikok, büretták) alkalmazásának, tisztításának, kalibrálásának ismerete. 2. A tömegmérés (analitikai-, táramérleg) alkalmazásának, a különféle mérési technikáknak (pl. közvetlen bemérés, visszaméréses technika) ismerete. 3. Egy titrálandó mintához szükséges anyagmennyiség kiszámítása: e kérdés kapcsán fontos szempont, hogy a titrálás végpontjáig szükséges mérőoldat térfogata ne legyen sem túl kevés (pl. 1-2 cm 3 ), sem szükségtelenül (anyagpazarlóan, és főleg a büretta egy mérés során történő újratöltését igénylően) sok. Az általános laboratóriumi gyakorlatban ideálisnak tartott a 8-12 cm 3 -nyi mérőoldat fogyás. 2

7 Bevezetés Példák a titráláshoz szükséges anyagmennyiség számolására: 1. példa: Kb. 0,1 M sósav mérőoldat koncentrációját akarjuk meghatározni KHC 3 primer standardot használva ( M KHC 3 = 100,12 g/mol), a 7. oldalon található leírás szerint. Amennyiben egyedi titrálandó minták készülnek (a.), és azt szeretnénk, hogy egy-egy mintára a mérőoldat fogyása a 8-12 cm 3 (azaz kémiai anyagmennyiségben számolva 0,8-1,2 mmol) tartományba essen, akkor ehhez (mivel a reakcióegyenlet szerint a KHC 3 és a HCl 1:1 arányban reagálnak egymással) mg (0,8 100,12-1,2 100,12) tartományba eső, pontosan ismert mennyiségeket kell analitikai mérlegen, az un. visszaméréses technikával bemérni KHC 3 -ból. Minden mérés eredményét külön számolva, a jónak elfogadott eredményeket (melyekből legalább három legyen) átlagolva adjuk meg a végeredményt. A meghatározáshoz készülhet törzsoldat is (b.). Amennyiben 100,00 cm 3 törzsoldatot készítünk, és ebből egy-egy mintához (melyekben a hatóanyagtartalom ugyancsak 0,8-1,2 mmol tartományba kell, hogy essen) 10,00-10,00 cm 3 -t mérünk ki, akkor a törzsoldathoz mg tartományba eső mennyiségű KHC 3 mérendő be. Az értékelés során ez esetben közvetlenül a mérőoldat-fogyások átlagolandók. 2. példa: Egy minta fenol (M fenol = 9,13 g/mol) tartalmát akarjuk meghatározni bromatometriás módszerrel, 0,01 M KBr 3 mérőoldatot használva. A lejátszódó reakciók egyenletei: H Br Br + H + = 3 Br H 2 H Br Br +3 Br H Br - Br Mivel 1 mol bromát termeli azt a három mol brómot, mellyel 1 mol fenol reagál, így a bromát/fenol arány = 1:1. Ezt figyelembe véve ahhoz, hogy a mérőoldat-fogyás a 8-12 cm 3 tartományba essen, egy-egy titrálandó minta fenoltartalmának 0,08-0,12 mmol, azaz 7,5-11,5 mg tartományon belül kell lennie. Amennyiben törzsoldat készül, akkor a törzsoldat/{egy mintához kivett térfogatok} aránya szerint többszöröződik a szükséges anyagmennyiség (a.). A fenol meghatározását ugyanakkor mivel a reakció lassú rendszerint nem közvetlen titrálásban, hanem a visszaméréses technikával (b.) végzik az alábbiak szerint: Ismert, fölös mennyiségű kálium-bromát mérőoldatot pipettázunk a titrálandó mintához, sósavval savanyítjuk, majd percre a lombikot lezárjuk, mely idő alatt a reakció lejátszódik. Az edény kinyitása után kálium-jodidot adva a mintához, az reagál az el nem reagált brómmal, majd a kivált jódot nátrium-tioszulfáttal mérjük. Br I = I Br I S 2 3 = S I 3

8 Bevezetés. A titrálás végeredményének számítása (a fenti két példán szemléltetve): 1. példa: a.) A sósav koncentráció-meghatározása egyedi titrálandó minták alapján: 1. titrálás: 0,0925 g (azaz 92,5/100,12 = 0,92 mmol) KHC 3, melyre a mérőoldatfogyás 9,3 cm 3, így a számolt koncentráció = 0,92/9,3 = 0,0989 M 2. titrálás: 0,0998 g (azaz 99,8/100,12 = 0,997 mmol KHC 3, melyre a mérőoldatfogyás 10,25 cm 3, így a számolt koncentráció = 0.997/10.25 = M 3. titrálás: 0,1025 g (azaz 102,5/100,12 = 1,0238 mmol KHC 3, melyre a mérőoldatfogyás 10,35 cm 3, így a számolt koncentráció = 1,0238/10,35 = 0,0989 M Tekintve, hogy a második érték az egymással jól egyező első és harmadiktól kb. 1,7 %-kal eltér, ezért újabb mérés javasolt. Ezt mindaddig célszerű folytatni, míg legalább három olyan eredményt kapunk, melyek egymással 0,5 %-on belül megegyezőek.. titrálás: 0,1006 g (azaz 100,6/100,12 = 1,008 mmol KHC 3, melyre a mérőoldatfogyás 10,13 cm 3, így a számolt koncentráció = 1,008/10,3= 0,0992 M. A sósav mérőoldat koncentrációja: (0, , ,0992)/3 = 0,0990 M 1. példa: b.) A sósav koncentráció-meghatározása KHC 3 törzsoldat részleteit titrálva: 100,00 cm 3 törzsoldatra bemérve: 1,0053 g (azaz 10,01 mmol) KHC 3. A törzsoldat 10,00-10,00 cm 3 -es részleteit (melyek egyenként 1,001 mmol-nyi anyagot tartalmaztak) titrálva a fogyások rendre: 10,16, 10,11, 10,26 és 10,13 cm 3. (Tekintettel a harmadik érték kiugró voltára, negyedik mérés is készült.) A négy mérésből három eredménye egymással elfogadható hibahatáron belül megegyezik, így ezek átlaga adja az un. átlagfogyást, ami (10, , ,13)/3= 10,13 cm 3. Ez alapján a mérőoldat koncentrációja: 1,001/10,13 = 0,0991 M. 2. példa: b.) A fentiek szerinti visszaméréses technika szerint dolgozva, egy jódszámlombikba bemért fenol-tartalmú minta vizes oldatához 10,00 cm 3 0,01 M kálium-bromát mérőoldatot pipettázunk, savanyítás után az edényt lezárjuk, majd kb. 0,2 g-nyi kálium-jodidot a mintához adva és a kivált jódot 0, M nátrium-tioszulfáttal visszamérve, az álagfogyás 10,25 cm 3 -nek adódott. Hány mg fenolt tartalmazott a minta? A mintához hozzáadott összes bromát 10 0,01 = 0,10 mmol, melyből 0,30 mmol bróm képződött. Ebből nem reagált el, így a jodiddal reagálva, a tioszulfát által visszamérésre került (a reakcióegyenletekben látható mólarányokat figyelembe véve) 0, ,25 / 2 = 0,0312 mmol, azaz a fenollal elreagált 0,30 0,0312 = 0,26885 mmol bróm. Ez a brómmennyiség a reakcióegyenlet szerint harmadennyi fenollal reagál, tehát annak mintabeli mennisége 0,08962 mmol volt. A moláris tömeget figyelembe véve, 0, ,13 = 8,356 mg fenolt tartalmazott a minta.

9 Bevezetés 5. Reakciók végpontjának jelzése, az indikátorok működésének elve, az indikátor-választás szabályai, indikátorhiba: A kémiai végpontjelzés történhet (i) olyan festékmolekulákkal, melyek vagy a titrálandó komponenssel (pl. a komplexometriában a meghatározandó fémionnal), vagy a mérőoldattal (pl. a sav-bázis indikátorok a ph-tól függően a mérőoldat savval, vagy bázissal) eltérő színű terméket, esetleg csapadékot szolgáltatnak; (ii) külön indikátor nélkül, ha pl. a mérőoldat kis fölöslege jelzi a reakció végét (pl. permanganometriás titrálásoknál a nyomnyi mennyiségben fölöslegbe került permanganát intenzív ibolya színnel jelez); (iii) irreverzibilis indikálás révén, amikor egy színes festékmolekula elroncsolása történik, ha a mérőoldat hatóanyaga nyomnyi mennyiségben fölöslegbe kerül (pl. a bromatometriában metilnarancs elroncsoltatása). Az indikátor kiválasztásánál alapvető szempont, hogy a vele bekövetkező/megfigyelhető változás az ekvivalenciapont környezetében, azt minél jobban megközelítve következzen be. Az ekvivalenciapont és az indikátor jelzésekor megállapított végpont alapján számolt végeredmény egymással néhány tized százalékon belül meg kell hogy egyezzen (hiba < 0,5%). Sav-bázis reakciókon alapuló titrálásoknál ismerni kell az ekvivalenciapont várható ph-ját, amit egyeztetni kell az indikátor átcsapási ph-tartományával (pk ind ± 1): erős sav - erős bázis reakciónál ph = 7, gyenge savat erős bázissal titrálva ph > 7, gyenge bázist erős savval titrálva ph < 7, többértékű savak/bázisok meghatározásánál ha az egyes lépcsők elválóak a köztes protonáltságú forma (amfolit) gyakorlatilag 100%-ban létezik az ekvivalenciapontban, és ez határozza meg a ph-t). Redoxi reakcióknál, ha redoxi indikátort alkalmazunk, akkor az ekvivalenciaponti redoxipotenciált kell az indikátor átcsapási tartományának magában foglalni (E ± 0,059/z, ahol E = az indikátor redoxi félreakciójára vonatkozó formálpotenciál, z = elektronszámváltozás). Komplexometriánál, ahol általában fémion(oka)t határozunk meg EDTA-val való titrálással, a titrálások végpontjának jelzésére leggyakrabban színes komplexeket adó fémindikátorok használatosak. A végpontjelzés azon alapul, hogy az indikátornak a meghatározandó fémionnal képzett komplexe más színű, mint az indikátor saját színe az adott reakciókörülmények között. Az indikátor a meghatározandó fémionnal kialakított komplexben van (M-Ind.) mindaddig, amíg az EDTA ki nem szorítja. Így a titrálás elején az indikátor fémkomplexének (M-Ind.) a színét látjuk, a végpontban pedig a szabad indikátor (I) színét. Az ekvivalenciapontig a teljes kiszorítás akkor történik meg, ha az M-Ind. komplex stabilitási állandója (K M-Ind. ) kb. nagyságrenddel kisebb, mint a K M-EDTA. Csapadékos titrálásnál, ha az eredetitől eltérő színű csapadék megjelenítésével jeleztetjük a 2 végpontot, akkor úgy kell a csapadékképző indikátor-ion (argentometriánál ez pl. a Cr ) koncentrációját a mintában megválasztani, hogy a vele csapadékot képező ion (Ag + ) ekvivalenciapontbeli koncentrációjánál legyen az oldat éppen telített a kölcsönhatásukban képződő anyagra (Ag 2 Cr ) nézve. 5

10 Bevezetés Két példa annak illusztrálására, hogy mekkora hibát véthetünk a nem megfelelő indikátor, vagy a nem megfelelően megválasztott indikátor-ion koncentrációval: 1. Hány százalékos hibát vétünk akkor, ha 15,00 cm 3 0,110 M koncentrációjú ecetsav-oldatot CH3CH ( K = 1, ) 0,105 M nátrium-hidroxiddal metilnarancs indikátor jelenlétében s titrálunk? Az ekvivalenciapontig szükséges mérőoldattérfogat (V ekv ) = 15,00 0,110 / 0,105 = 15,71 cm 3 lenne. Az ekvivalenciapontban gyakorlatilag csak a reakcióban keletkezett acetát-ion (és ellenionja, a Na + ) lenne jelen, ami gyenge bázis lévén (az ecetsav konjugált bázisa) 7-től nagyobb ph-t határoz meg az oldatnak. Metilnarancsra a pk Ind = 3,8 és ha feltételezzük, hogy az indikátor átmeneti színét, tehát a titrálás végpontját a [HInd] = [Ind ] pontban, ahol pk Ind = ph, állapítjuk meg akkor a mérést ph = 3,8-nál, azaz az ekvivalenciapont előtt fejezzük be. Az ekvivalenciapont előtt egy ilyen rendszer puffer, mivel együtt van a még el nem reagált gyenge sav és a reakcióban képződött CH3CH gyenge bázisának sója. A ph = pk + log c só /c sav képlet alapján: 3,8 =,732 + log c só /c sav =,732 + log n só /n sav. Ebből n só /n sav = 0,1169. s Mivel tudjuk, hogy a rendszerben az n só + n sav = 15,00 0,110 = 1,65 mmol, az n sav, mely a még el nem reagált sav anyagmennyisége = 1,77 mmol. Ez az érték a teljes 1,65 mmol-nak a 89,53 %-a, és ez adja azt a hibát, amit a nem megfelelő indikátorválasztás miatt elkövettünk! 2. Hány százalékos hibát vétünk, ha 20,00 cm 3 0,05 M KCl oldatot 0,06 M AgN 3 mérőoldattal titrálunk, és a mintában az AgCr indikátor-csapadék megjelenését éppen megelőzően a K 2 Cr koncentrációja 0,005 M? (L AgCl = 1, ; L Ag 2 Cr = 2, ) Az ekvivalenciapontig szükséges mérőoldattérfogat (V ekv ) = 20,00 0,05 / 0,06 = 21,7 cm 3 lenne. A végpontot azonban ott fogjuk megállapítani, ahol a vörösbarna színű Ag 2 Cr csapadék megjelelését észleljük. E csapadék megjelenésének feltétele pedig az, hogy éppen elérjük, hogy a mintánk Ag 2 Cr -re nézve túltelített legyen. Azaz ha az éppen telítetthez képest bármilyen csekély mértékben további mérőoldatot adunk, a csapadék megjelenik. Telített az oldatra: 1, = [Ag + ] 2 [0,005] [Ag + ] = 1,1 10 M Ez az ezüstion-koncentráció fölös ezüst-nitrát hozzáadását igényli. A teljes hozzáadott ezüstnitrát mérőoldat mennyisége: V 0,06 mmol, melyből az ekvivalenciapontig elreagált 21,7 0,06 mmol. A különbség a teljes térfogattal osztva éppen az ezüst-kromátra nézve telített oldatnak az ezüstion-koncentrációját adja meg: (V 0,06 21,7 0,06)/(20,00 + V) = 1,1 10, melyből V = 21,87 cm 3 adódik. A számolható hiba tehát: ((21,87 21,7)/21,7) 100 = 0,6 %. A titrimetriás meghatározások csoportosíthatók a meghatározás érdekében lejátszatott reakciók típusa szerint. 6

11 Sav-bázis mérések 1. SAV-BÁZIS MÉRÉSEK (Acidimetria és alkalimetria) A cél: Sav-bázis reakciót lejátszatva különféle erősségű savak, illetve bázisok koncentrációjának meghatározása. A sav mérőoldat legtöbbször sósav, esetleg kénsav vagy perklórsav lehet, míg lúg mérőoldatként nátrium-hidroxid, kálium-hidroxid, esetleg bárium-hidroxid szerepel Mérések vizes oldatban Mérőoldatok készítése és koncentrációjuk meghatározása 0,1 mol/dm 3 HCl mérőoldat készítése és pontos koncentrációjának meghatározása a.) ldatkészítés: Az 500 cm 3, közelítőleg 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú HCl oldatot 36 (m/m)%- os, 1,18g/cm 3 sűrűségű sósav oldatból hígítással készítjük. Az oldat készítésénél nem kell 500,00 cm 3 -es mérőlombikot használni, olyan főzőpohár is jó, amelyen látszik az 500 ml-es beosztás! b.) A készített oldat pontos koncentrációjának meghatározása: A meghatározás reakcióegyenlete: HC 3 + H + = H 2 C 3 H 2 + C 2 Recept: Analitikai tisztaságú KHC 3 -ból analitikai mérlegen visszaméréssel 0,1 g körüli mennyiségeket mérünk be cm 3 -es titrálólombikokba. A bemért anyagot cm 3 desztillált vízben oldjuk és 1-3 csepp metilvörös indikátort alkalmazva a közelítőleg 0,1 mol/dm 3 HCl oldattal hagymavörös színig titráljuk. A lombik tartalmát ezt követően (horzsakövet használva) a C 2 eltávolítása végett 2-3 percig forraljuk. A szobahőmérsékletre lehűtött oldatot cseppenként tovább titráljuk az átmeneti hagymavörös színig. Másik lehetőség szerint a KHC 3 -ból analitikai mérlegen történő közvetlen beméréssel kb. ~0,1 mol/dm 3 (pontosan ismert) koncentrációjú 100,00 cm 3 térfogatú törzsoldatot készítünk, melyből a fentiekben leírtak szerinti titrálásokhoz 10,00-10,00 cm 3 -es részleteket használunk. A KHC 3 molekulatömege: 100,12 g/mol Forrás: Schulek-Szabó, 113. o. 0,1 mol/dm 3 NaH mérőoldat készítése és pontos koncentrációjának meghatározása a.) ldatkészítés: A szilárd NaH egyrészt higroszkópos, másrészt a felületén megkötött C 2 miatt több-kevesebb karbonátot tartalmaz, beméréssel tehát pontos koncentrációjú oldatot nem lehet készíteni. Karbonátmentes mérőoldatot nyerhetünk, ha a készítendő oldathoz szükséges NaH mennyiségnek kétszeresét mérjük be gyorsan, táramérlegen egy 250 cm 3 térfogatú Erlenmeyer-lombikba. Ezt követően az előre elkészített (kiforralt, lehűtött) desztillált víz kb. 100 cm 3 -ével a NaH-ot rázogatjuk megközelítőleg a fele mennyiség feloldódásáig. Az oldatot gyorsan leöntjük a maradék NaH-ról. Ezt a maradék NaH-ot kiforralt, lehűtött desztillált 7

12 Sav-bázis mérések vízben azonnal oldva készítjük a mérőoldatot, amit a karbonátosodás megakadályozására jól zárt üvegedényben tárolunk. Másik eljárás szerint kb. 50 (m/m) % koncentrációjú NaH-oldatot készítünk, melyben a Na 2 C 3 nem oldódik, az oldatból kiülepszik. A csapadék feletti és a folyadék felületén lévő vékony karbonáthártya alatti tiszta oldatból hígítással készíthető mérőoldat. A hígítást elegendő beosztással ellátott főzőpohárban végezni, nem kell mérőlombikot használni! b.) A készített NaH oldat pontos koncentrációjának meghatározása ismert koncentrációjú HCl oldatra: A meghatározás ionegyenlete (molekulaegyenlete): H + + H = H 2 (HCl + NaH = H 2 + NaCl) Recept: A már ismert koncentrációjú, közelítőleg 0,1 mol/dm 3 HCl oldat 10,00-10,00 cm 3 -es részleteit 100 cm 3 -es titrálólombikba mérjük. A mintákat desztillált vízzel cm 3 -re hígítjuk és 2-3 csepp metilvörös indikátort alkalmazva hagymavörös színig titráljuk. A NaH molekulatömege: 0,00 g/mol Forrás: Schulek-Szabó, 116. o Erős és gyenge savak/bázisok, savelegyek/báziselegyek mérése Eetsav meghatározása Az ecetsav egyértékű gyenge sav (K s = 1, ), fenolftalein indikátor jelenlétében titrálható. A meghatározás ionegyenlete: CH 3 CH + H = CH 3 C + H 2 Recept: A kiadott ismeretlen oldatból 100,00 cm 3 törzsoldatot készítünk. A törzsoldat 10,00-10,00 cm 3 -es részleteit desztillált vízzel kb cm 3 -re hígítjuk, majd 5-6 csepp fenolftalein indikátort adunk hozzá. Az oldatot ismert koncentrációjú NaH mérőoldattal a halvány rózsaszín megjelenéséig titráljuk. Beadandó: ecetsav mennyisége mg-ban Az ecetsav molekulatömege: 60,05 g/mol Hibahatár: 3% Forrás: Schulek-Szabó, 122. o. Szilárd minta bóraxtartalmának meghatározása acidi-alkalimetriás titrálással A meghatározás ionegyenlete: 2 B H H 2 = H 3 B 3 8

13 Sav-bázis mérések Recept: Az ismeretlen összetételű porkeveréket, mely bóraxot és inert szennyezést tartalmaz, homogenizálni kell. Homogenizálás után analitikai mérlegen visszaméréses technikával kb. 0,g 0,g, pontosan ismert mennyiséget mérünk titráló lombikba. A mintákat desztillált vizes oldás után (térfogat cm 3 ) két csepp metilnarancs indikátor jelenlétében, ismert koncentrációjú HCl mérőoldattal átmeneti színig titráljuk. Beadandó a minta %(m/m) bóraxtartalma. Molekulatömeg: (Na 2 B 7 10H 2 ): 381,37 g/mol Hibahatár: % xálsav meghatározása Az oxálsav olyan kétértékű, közepes erősségű sav, amelynél a konszekutív disszociáció egyes szakaszai nem különíthetők el jól egymástól (K sl = 6,5 10 2, K s2 = 6, ). Meghatározása az egyes titrálási lépcsők alapján, külön-külön csak nagy hibával, egy lépésben viszont minden különösebb nehézség nélkül elvégezhető. CH C H - = + 2 H 2 CH C - Recept: A kiadott ismeretlen oldatból 100,00 cm 3 törzsoldatot készítünk. A törzsoldat 10,00-10,00 cm 3 -es részleteihez 2-3 csepp fenolftalein indikátort adunk. Az oldatot a halvány rózsaszín szín megjelenéséig titráljuk. Beadandó: oxálsav mennyisége mg-ban Molekulatömeg: (CH) 2 2H 2 : g/mol Hibahatár: % Forrás: Schulek-Szabó, 125. o. NaH és Na 2 C 3 meghatározása egymás mellett (Warder szerint) A meghatározás egyenletei: A végpontot fenolftaleinnel jelezve: NaH + HCl = H 2 + NaH 2 C 3 + H + = Metilnarancs/vörös indikátor mellett továbbtitrálva: HC 3 HC 3 + H + = H 2 C 3 H 2 + C 2 Recept: Az ampullában kiadott ismeretlent maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk, majd jelig töltjük. A törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit 100 cm 3 -es titrálólombikba mérjük, majd desztillált vízzel ~0 cm 3 -re hígítjuk a mintákat. Egy-egy mintához ~3 g NaCl-ot és 3- csepp fenoftalein indikátort adunk, majd rázogatás nélkül (csak amennyi szükséges az oldat homogenizálásához) óvatosan halvány rózsaszínig titráljuk HCl mérőoldattal. Ezt követően 9

14 Sav-bázis mérések 1-3 csepp metilvörös indikátort viszünk a rendszerbe és átmeneti hagymaszínig tovább titrálunk. A titrálás végpontja előtt a C 2 -ot kiforraljuk és lehűtött oldatban befejezzük a titrálást. Molekulatömegek: NaH: 0,00; Na 2 C 3 : 106,00 g/mol Hibahatár: NaH: %; Na 2 C 3 : % Forrás: Schulek-Szabó, 12. o. H 3 P és KH 2 P meghatározása egymás mellett A meghatározás ionegyenletei: A végpontot metilnaranccsal jelezve: H 3 P + H = Fenolftalein mellett továbbtitrálva: H 2P + H = H 2P + H 2 2 HP + H 2 Recept: Az ampullában kiadott ismeretlent maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk, majd jelig töltjük. A törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit 100 cm 3 -es titrálólombikba mérjük.a mintákat cm 3 -re hígítjuk, és NaH mérőoldattal 1-3 csepp metilnarancs indikátor mellett kezdődő sárga színig titrálunk. A megtitrált oldathoz ~ 1 g szilárd NaCl-ot adunk és ennek feloldódása után -5 csepp fenolftalein indikátor mellett maradandó rózsaszíníg tovább titrálunk. Molekulatömegek: H 3 P : 98,00; KH 2 P :136,09 g/mol Hibahatár: H 3 P : 3 %; KH 2 P : % Forrás: Schulek-Szabó, 125. o. Kénsav és bórsav egymás melletti meghatározása A meghatározás ionegyenletei: A végpontot metilnaranccsal jelezve: H 2 S + 2 H = ( HS + H H = 2 S + 2 H 2 2 S + 2 H 2 ) Mannit hozzáadása után fenolftalein mellett továbbtitrálva: C H H B H H C C + + C H H C C H B C C - + H H 2 H + + H = H 2 A bórsav olyan gyenge sav, hogy 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú oldatának a ph-ja nagyobb, mint 5. Ennél kisebb indikátorexponensű indikátorok (metilvörös, metilnarancs) a bórsavra gyakorlatilag nem érzékenyek. Ezek alkalmazásával a bórsav mellett jelenlevő erős savak megtitrálhatók. A titrálás többértékű alkohol hozzáadása után folytatható és a bórsav mennyisége meghatározható. 10

15 Sav-bázis mérések Recept: A kiadott ismeretlen oldatból 100,00 cm 3 törzsoldatot készítünk. A törzsoldatból 10,00 cm 3 -t titrálólombikba pipettázunk. Hozzáadunk 1 csepp metilvörös indikátort és a nátriumhidroxid-mérőoldattal átmeneti (hagymavörös) színűre titráljuk. Ezután 1,0 g mannitot és 2 csepp fenolftalein indikátort adunk a titrálandó oldathoz, majd a nátrium-hidroxiddal a rózsaszín megjelenéséig folytatjuk a titrálást. (A mannit hozzáadása után az oldat színe ismét piros lesz, majd a titrálás folyamán sárgává változik, tehát az indikátor rózsaszínének megjelenését a sárga oldatban észleljük.) Meghatározandó: a kapott oldat kénsav- és bórsavtartalma mg-ban. Molekulatömegek: H 2 S : 98,08; H 3 B 3 : 61,8 g/mol Hibahatár: H 2 S : 3%, H 3 B 3 : % Forrás: Schulek-Szabó, 119. és 137. o Meghatározások előkészítő kémiai reakciók (redoxireakció, komplexképződés) során felszabaduló hidrogén-, illetve hidroxidionok mérése alapján Hg meghatározása A meghatározás ionegyenletei: Hg + I + H 2 = [HgI ] H H + H + = H 2 Recept: A kapott porkeveréket dörzscsészében gondosan homogenizáljuk, majd analitikai mérlegen 0,2 g körüli mennyiségeket 100,00 cm 3 -es titrálólimbikba mérünk, hozzáadjunk körülbelül 2 g szilárd KI-ot, majd cm 3 vízben oldjuk a keveréket. A Hg teljes feloldódása után 1-3 csepp metilvörös indikátor mellett a már ismert koncentrációjú 0,1 mol/dm 3 HCl oldattal hagymavörös színig titráljuk. Beadandó a szilárd porkeverék Hg tartalma (m/m) %-ban. Hibahatár: % A Hg molekulatömege: 216,62 g/mol Forrás: Schulek-Szabó, 113. és 139. o. Na 2 S 2 3 meghatározása brómos oxidáció során képződő savmennyiség mérése alapján A meghatározás ionegyenletei: 2 S Br H 2 = 2 H + H + = H S + 8 Br + 10 H + Recept: Az ampullában kiadott ismeretlent maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk, majd jelig töltjük. A törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit 100 cm 3 -es Erlenmeyer lombikba mérjük, térfogatukat desztillált vízzel ~ 50 cm 3 -re növeljük, majd elszívófülke alatt lassan annyi, frissen készült, brómos vizet csepegtetünk hozzájuk, míg a gyengén sárga szín meg nem marad.

16 Sav-bázis mérések A felesleges brómot ezután forralással távolítjuk el. (Mintegy percre van szükség a brómfelesleg elűzéséhez. Horzsakő! Elszívófülke használata kötelező.) A kiforralás eredményességét úgy ellenőrizzük, hogy tízszeresére hígított metilvörös indikátorból 1 cseppet adunk az oldathoz. Amennyiben még Br 2 van jelen, az az indikátort elroncsolja. Ilyen esetben meg kell ismételni. A Br 2 teljes eltávozása után az oldatot lehűtjük és 1-3 csepp metilvörös indikátor mellett NaH mérőoldattal átmeneti színig titráljuk. Beadandó a minta nátrium-tioszulfát tartalma mg-ban. A Na 2 S 2 3 molekulatömege: 158,12 g/mol Hibahatár: % Forrás: Schulek-Szabó, 136. o. Nikkel(II)ionok meghatározása acidi-alkalimetriásan kationcserélő gyanta segítségével A meghatározás ionegyenletei: 2 H + (gyantán) + Ni 2+ (oldatban) = 2 H + (oldatban) + Ni 2+ (gyantán) H + H + = H 2 Recept: A H + formára hozott kationcserélő oszlopon az ismertelen oldat Ni 2+ ionjait H + onokra cseréljük. A szabaddá váló ekvivalens H + -t eluáljuk, majd NaH mérőoldattal mérjük. Az eljárás leírása: A H + formára hozott és átmosott oszlopot ~50 cm 3 desztillált vízzel semlegesre mossuk. Arról, hogy az oszlop tartalmaz-e szabad H + -ionokat, az elfolyó víz ph-jának mérésével (indikátor papír) győződünk meg. Az ampullában kiadott ismeretlent maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk, majd jelig töltjük. A törzsoldat 5,00 cm 3 -es részletét visszük fel a fentiek szerint előkészített oszlopra. Kb csepp/perc átfolyási sebesség mellett cm 3 desztillált víz szükséges az elucióhoz. Ügyeljünk arra, hogy a gyantaoszlop állandóan folyadék alatt maradjon. Az elúció bejezésekor (indikátorpapírral) győződjünk meg annak teljességéről. Az eluátumot metilvörös indikátor vagy metilvörös-metilénkék indikátorkeverék hozzáadása után NaH mérőoldattal titráljuk. Beadandó a kiadott minta nikkel(ii)ion tartalma mg-ban. Nikkel atomtömege: 58,71 g/mol Hibahatár: % 1.2. Mérések nemvizes közegben Jégecetes mérőoldat készítése és koncentrációjának meghatározása A jégecetes perklórsav mérőoldat készítéséhez analitikai tisztaságú tömény (69-71 %-os) perklórsavat, valamint jégecetet használunk. ( A jégecet használata nagy körültekintést igényel: a bőrre jutva fájdalmas gyulladást okozhat!) Az ecetsav legfeljebb 0,5 % vizet tartalmazhat. Amennyiben a víztartalom ennél nagyobb, az ecetsavat a víztartalommal ekvivalens, számított mennyiségű ecetsavanhidriddel elegyítjük és egy napig állni hagyjuk. 12

17 Sav-bázis mérések A mérőoldat készítése során 9 cm 3 tömény perklórsavhoz 1000,0 cm 3 -es mérőlombikban ~ 600 cm 3 jégecetet öntünk, majd a víztartalomnak megfelelő, számított mennyiségű (~16 cm 3 ) ecetsavanhidriddel elegyítjük. Az oldatot összerázzuk, és egy napi állás után a térfogatot 1000,0 cm 3 -re egészítjük ki. A pontos koncentráció meghatározáshoz analitikai pontossággal lemért ~ 0,2 g, előzőleg 120 o C-on 2 óra hosszat szárított kálium-hidrogén-ftalátot 15 cm 3 jégecetben oldunk. Ha szükséges, a teljes oldódásig enyhén melegítjük az oldatot.(nyílt láng használata tűzveszély miatt tilos!) A szobahőmérsékletű oldatot 2-3 csepp kristályibolya indikátor jelenlétében (az indikátorra nézve 0,1 %-os jégecet oldat) 0,1 mol/dm 3 perklórsavval kékeszöld szín eléréséig titráljuk. A kálium-hidrogén-ftalát molekulatömege: 20,23 g/mol Alkaloidok (papaverin) meghatározása nemvizes közegben H 3 C H 3 C H 2 C N CH 3 CH 3 Papaverin (Alk.) A 10 8 értéknél kisebb disszociációs állandójú gyenge bázisokat és savakat vízmentes körülmények között savas, illetve bázikus oldószert alkalmazva megtitrálhatjuk. Bázisok mérésére sav mérőoldatként jégecetes perklórsavat alkalmaznak leggyakrabban. A papaverinium-klorid (Alk.HCl vagy (Alk.H + )(Cl )) sóból jégecetes közegben, higany(ii)-acetát hatására a rosszul disszociáló higany(ii)-klorid képződik és ilymódon a papaverinium ellenionja acetátra cserélődik. Reakcióegyenlet: 2 Alk.HCl + Hg(CH 3 C) 2 = HgCl (Alk.H + )(CH 3 C ) Jégecetes perklórsavval titrálva az oldatot a bázistartalom meghatározható. A higany(ii)-acetát fölöslege a mérést nem zavarja, mert ez a vegyület jégecetben csak igen gyenge bázisként viselkedik. Recept: A porkeverék analitikai pontossággal mért ~0, g-os részletét 100 cm 3 -es csiszolatos dugóval ellátott Erlenmeyer-lombikban 5 cm 3 jégecetben oldjuk, és az oldatot 10 cm 3 jégecetes higany(ii)-acetáttal elegyítjük. 2-3 csepp kristályibolya indikátor-oldat hozzáadása után 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú perklórsavval kékeszöld szín eléréséig titráljuk. (A titrálás során KCl válhat ki, de ez a végpont észlelését nem zavarja.) Számítsuk ki a porkeverék papaverinium-klorid-tartalmát %(m/m)-ban! Molekulatömeg: 375,8 g/mol Hibahatár: % Forrás: Schulek-Szabó, o. 13

18 xidációs és redukciós mérések 2. XIDÁCIÓS ÉS REDUKCIÓS MÉRÉSEK A cél: Redoxireakció(ko)n alapuló titrálásokban történő mennyiségi meghatározás. xidimetria: a mérőoldat hatóanyaga oxidálószere a meghatározandó komponensnek. Ezen belül a mérőoldat hatóanyaga alapján történhet a csoportosítás: pl. permanganometria, kromatometria, bromatometria... Reduktometria: a mérőoldat hatóanyaga oxidálódik a meghatározás során (pl. aszkorbinometria, titanometrai...). Mindkét csoportba tartozó meghatározásra is több példa ismert a jodometriában, mivel a jódot redukáló, valamint a jodidot oxidáló anyagok mérése egyaránt történhet egy meghatározásban. Így tehát a jodometria reakciópartnertől függően az oxidimetria, illetve a reduktometria csoportjába is sorolható Permanganometria 0,02 mol/dm 3 KMn mérőoldat készítése és koncentrációjának meghatározása a.) ldatkészítés: A 250 cm 3, 0,02 mol/dm 3 KMn oldat készítéséhez a számított mennyiségű, analitikai tisztaságú vegyszert táramérlegen mérjük be. A frissen elkészített oldatot ülepítjük, majd pár óra elteltével üvegszűrőn átszűrjük. b.) A készített oldat pontos koncentrációjának meghatározása Na 2 (C) 2 -ra történik. A meghatározás ionegyenlete: 2 Mn + 5 (CH) H + = 2 Mn C H 2 Na 2 (C) 2 törzsoldat készítése: A megfelelő tisztaságú szilárd Na 2 (C) 2 analitikai mérlegen történő bemérésével készül az 0,05 mol/dm 3 koncentrációjú oldat. Recept: A Na 2 (C) 2 törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit 100 cm 3 -es titrálólombikba visszük, térfogatukat desztillált vízzel ~30 cm 3 -re növeljük majd 10 cm 3 10 (m/m)%-os H 2 S oldatot adunk az egyes mintákhoz. A reakcióelegybe 0,2-0,3 g MnS -ot szórunk, majd a o C-ra melegített oldatot a KMn mérőoldattal halvány rózsaszínig titráljuk. Időben elhúzódó titrálásnál a mintát a titrálás vége felé ismét felmelegítjük. A KMn molekulatömege: 158,0 g/mol; a Na 2 (C) 2 molekulatömege: 13,00 g/mol Forrás: Schulek-Szabó, 18. o. Fe(II)-Fe(III) meghatározása permanganometriásan A meghatározás ionegyenletei: 2 Fe 3+ + SnCl Cl = 2 Fe 2+ + SnCl SnCl 2 + 2Hg 2+ + Cl = SnCl + Hg 2 Cl 2(szilárd) 5 Fe 2+ + Mn + 8 H + = Mn Fe 3+ + H 2 1

19 xidációs és redukciós mérések Recept: A kapott mintát maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk és azt jelig töltjük. Az így nyert törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit 100 cm 3 -es titrálólombikba pipettázzuk cm 3 Zimmermann-Reinhardt oldatot adunk egy-egy mintához, majd hidegen a KMn mérőoldattal a halvány rózsaszín megjelenésig titrálunk. (A halvány rózsaszín legalább 30 s-ig megmarad!) A megtitrált mintához 10 cm 3 20 (m/m) %-os sósavat adunk, majd horzsakő jelenlétében forrásig hevítjük. A forró oldathoz cseppenként cc. HCl-val frissen készült 15 (m/m) %-os SnCl 2 -ot adunk, az oldat teljes elszíntelenedésig. Célszerű ezután még egy csepp SnCl 2 -ot juttatni a rendszerbe. Ezt követően lehűtjük az oldatot, majd hirtelen mozdulattal 10 cm 3 5 (m/m) %-os HgCl 2 -ot adunk hozzá. Fehér, selymes fényű Hg 2 Cl 2 válik ki (esetleg 500) cm 3 -es lombikba 300 cm 3 desztillált vizet, pár csepp permanganátot adunk az oldathoz (amit a teljes fogyásba természetesen beszámítunk), majd maradéktalanul belemossuk a már előzőleg redukált vassó oldatot, és állandó kevergetés közben a KMn mérőoldattal tartós rózsaszínig titráljuk. A vas atomtömege: 55,85 g/mol Hibahatár: Fe(II):3 %; Fe(III): %. Forrás: Schulek-Szabó, o. Fe(III) meghatározása permanganometriásan A meghatározás ionegyenletei: 2 Fe 3+ + SnCl Cl = 2 Fe 2+ + SnCl SnCl 2 + 2Hg 2+ + Cl = SnCl + Hg 2 Cl 2(szilárd) 5 Fe 2+ + Mn + 8 H + = Mn Fe 3+ + H 2 Recept: A kapott mintát maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk és azt jelig töltjük. Az így nyert törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit 100 cm 3 -es titráló lombikokba pipettázzuk cm 3 Zimmermann-Reinhardt oldatot és 10 cm 3 20 (m/m) %-os sósavat adunk egy-egy mintához, majd horzsakő jelenlétében forrásig hevítjük. A forró oldathoz cseppenként cc. HCl-val frissen készült 15 (m/m) %-os SnCl 2 -ot adunk, az oldat teljes elszintelenedéséig. Célszerű ezután még egy csepp SnCl 2 -ot juttatni a rendszerbe. Ezt követően lehűtjük az oldatot, majd hirtelen mozdulattal 10 cm 3 5 (m/m) %-os HgCl 2 -ot adunk hozzá. Fehér, selymes fényű HgCl 2 válik ki (esetleg 500) cm 3 -es lombikba 300 cm 3 desztillált vizet teszünk, pár csepp permanganátot adunk az oldathoz (amit a teljes fogyásba természetesen beszámítunk), majd maradéktalanul belemossuk a már előzőleg redukált vas(ii)-oldatot, és állandó kevergetés közben a KMn mérőoldattal tartós rózsaszínig titráljuk. A vas atomtömege: 55,85 g/mol Hibahatár: % Forrás: Schulek-Szabó, o. 15

20 xidációs és redukciós mérések Mn(II) meghatározása Volhard-Wolf szerint A meghatározás ionegyenlete: 2 Mn + 3 Mn H 2 = 5 Mn(H) 2 + H + Recept: Az ampullában kiadott ismeretlen maradéktalanul 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk, majd jelig töltjük. A törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit 1000 cm 3 -es Erlenmeyer lombikokban desztillált vízzel ~500 cm 3 -re hígitjuk. A mintákba 1-2 g Zn-ot szórunk és ~5 g ZnS 7H 2 - ot oldunk fel bennük. A forrásig melegített oldatokat KMn mérőoldattal titráljuk oly módon, hogy előbb apróbb részletekben, majd cseppenként adjuk a mérőoldatot, míg folyadék tisztája 2-3 percig rózsaszínű marad. Amennyiben a titrálás időben elhúzódik, a végpont előtt ismét forrásig kell melegíteni a mintát! Mn atomtömege: 59,9 g/mol Hibahatár: 5 % Forrás: Schulek-Szabó, 191. o Bromatometria 0,02 mol/dm 3 koncentrációjú KBr 3 mérőoldat készítése Analitikatisztaságú vegyszerből analitikai mérlegen bemérve készítjük a KBr 3 törzsoldatot. A KBr 3 molekulatömege: g/mol Forrás: Schulek-Szabó, 206. o. C-vitamin hatóanyagtartalmának meghatározása A meghatározás egy példa a bróm-addíciós meghatározásokra. A reakcióban az aszkorbinsav dehidroaszkorbinsavvá oxidálódik. A meghatározás egyenlete: H H KBr KBr + 6 HCl = 3 Br H KCl Br H + Br H Br H Br H H H H H H 16

21 xidációs és redukciós mérések Recept: A homogenizált vizsgálati mintából analitikai mérlegen 1 g körüli mennyiséget bemérünk, melyet aztán maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossunk át. ldódás után a lombikot desztillált vízzel jelig töltve nyerjük a törzsoldatot. A törzsoldatból 10,00 cm 3 -es részleteket 100 cm 3 -es titrálólombikokba pipetázzunk, majd minden mintához 10 cm 3 10 (m/m) %-os HCl oldatot és annyi desztillált vizet adunk, hogy térfogatuk 0-50 cm 3 legyen. A reakcióelegyekben 0,2-0,2 g KBr-ot oldunk és 2 csepp p-etoxikrizoidin indikátor jelenlétében KBr 3 mérőoldattal titrálunk. A aszkorbinsav molekulatömege: 176,12 g/mol Beadandó a szilárd porkeverék hatóanyagának tartalma (m/m) %-ban. Hibahatár: % Forrás: Schulek-Szabó, o Jodometria 0,003 mol/dm 3 koncentrációjú KI 3 mérőoldat készítése Analitikai tisztaságú vegyszerből analitikai mérlegen bemérve készítjük a pontos koncentrációjú KI 3 mérőoldatot. A KI 3 molekulatömege: 21,00 g/mol Forrás: Schulek-Szabó, 229. o. 0,02 mol/dm 3 Na 2 S 2 3 mérőoldat készítése és koncentrációjának meghatározása a.) ldatkészítés: A megfelelő tisztaságú szilárd anyagot táramérlegen bemérve készítjük a mérőoldatot. Molekulatömeg: Na 2 S 2 3 5H 2 : 28,19 g/mol b.) A készített oldat pontos koncentrációjának meghatározása: A meghatározás ionegyenletei: I I + 6 H + = 3 I H S I 2 = S I Recept: Az előzőekben készített KI 3 törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit csiszolatos üvegdugós Erlenmeyer lombikokba pipettázzuk. A mintákhoz ~20-20 cm 3 desztillált vizet, 1-2 cm 3 20 (m/m) %-os HCl-at adunk, majd 0,5 g KI-ot oldunk bennük. Desztillált vízzel megnedvesített üvegdugóval azonnal lezárjuk a lombikokat, majd sötét helyre tesszük. 3-5 perc elteltével a kivált jódot tioszulfát mérőoldattal titráljuk. A titrálás vége felé a reakcióelegybe néhány csepp 1 %-os keményítőoldatot juttatunk. A végpontot az oldat kék színének eltűnése jelzi. Forrás: Schulek-Szabó, o. 17

22 xidációs és redukciós mérések Cu(II) meghatározás jodometriásan A meghatározás ionegyenletei: 2 Cu 2+ + I 2 CuI (szilárd) + I S I 2 = 2 S I Recept: Az ampullában kiadott ismeretlen oldatot maradéktalanul 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk, majd jelig töltjük. A törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit csiszolatos üvegdugós Erlenmeyer-lombikokba pipettázzuk. A minták térfogatát desztillált vízzel kb. 50 cm 3 -re egészítjük ki, majd 3-3 cm 3 10 (m/m) %-os ecetsavval elegyítjük. A reakcióelegyben 1 g KI-ot oldunk, s a desztillált vízzel megnedvesített üvegdugóval a lombikor azonnal lezárjuk, sötét helyre tesszük. Kb. 5 perc elteltével a kivált jódot tioszulfát mérőoldattal megtitráljuk. A titrálás vége felé pár csepp 1 %-os keményítőoldatot juttatunk a reakcióelegybe. A titrálást lassan fejezzük be. A réz atomtömege: 63,5 g/mol Hibahatár: 2 % Forrás: Schulek-Szabó, 22. o. I -ionok meghatározása Winkler-féle jódsokszorozó eljárással A meghatározás egyenletei: I + 3 Cl H 2 I Cl + 6 H + I I + 6 H + = 3 I H S I 2 = 2 S I Recept: A kapott ismeretlent maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk, majd jelig töltjük. A törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit csiszolatos üvegdugós Erlenmeyer lombikba pipettázzuk, 50 cm 3 -re hígítjuk a mintákat, majd 0,5-0,5 cm 3 1 mol/dm 3 koncentrációjú HClat adunk hozzájuk. A reakcióelegyhez cseppenként annyi frissen készített klórosvizet adunk, hogy a kivált jódtól kezdetben sárga színű oldat elszintelenedjék. Azért, hogy a reakció teljességét mindenképpen biztosítsuk, az elszintelenedésig fogyott klórosvíz mennyiség még háromszorosát csepegtetjük a rendszerbe. (A klór szaga ekkor már erősen érezhető! Fülke alatt kell dolgozni!) A mintákba kevés horzsakövet szórunk, s a klórt élénk forralással kiűzzük. Az elpárolgó vizet szükség szerint, időnként pótoljuk. A klór kiforralása után a reakcióelegyet lehűtjük, s a lombikba 1-2 csepp tízszeresére hígított metilnarancs oldatot cseppentünk. A metilnarancs színének meg kell maradni! Ellenkező esetben az oldat még klórt tartalmaz, s ilyenkor a kiforralást meg kell ismételni. A lehűtött, biztosan klórmentes reakcióelegyben ~ 0,5 g KI-ot oldunk, s azt 5 cm 3 20 (m/m) %-os foszforsavval megsavanyítjuk. A lombikot desztillált vízzel megnedvesített üvegdugóval azonnal lezárjuk. 3-5 perc elteltével a kivált jódot tioszulfát mérőoldattal 18

23 xidációs és redukciós mérések visszatitráljuk. Indikátorként a titrálás vége felé a rendszerbe juttatott 5-6 csepp keményítőoldat szolgál. A jód atomtömege: 126,90 g/mol Hibahatár: 5 % Forrás: Schulek-Szabó, 256. o. Neomagnol aktív klórtartalmának meghatározása A neomagnol tabletta hatóanyaga, a benzol-szulfon-klóramid-nátrium (klorogén) vizes oldatban nátriumhipokloritra és benzol-szulfonamidra bomlik. S Na N Cl + H 2 S NH 2 + NaCl Sósav hatására a hipokloritból klór fejlődik. NaCl + 2 HCl = Cl 2 + H 2 + NaCl Az így képződő klór mennyisége, azaz a Neomagnol tabletta aktív klórtartalma jodometriásan mérhető. Cl I = I Cl Recept: Analitikai mérlegen lemérünk három tablettát (bemérőedénybe téve) és megállapítjuk egy tabletta átlagtömegét. A tablettákat porcelánmozsárban finom porrá dörzsöljük és e port zárt, csiszolatos mérőedényben tároljuk. A meghatározáshoz 0,10 g körüli ismert mennyiségű port, (tablettaport) illeve porkeveréket analitikai mérlegen, csiszolatos jódszámlombikba mérünk, majd ~20 cm 3 desztillált vízben oldjuk és 0,5 g KI és 5 cm 3 2 mol/dm 3 koncentrációjú sósavoldat hozzáadása után képződő jódot a nátrium-tioszulfát mérőoldatunkkal megtitráljuk. A végpont közelében, a szalmasárga szín megjelenésekor 5 csepp keményítőindikátor-oldatot adunk az elegyhez és a sötétkék szín eltűnéséig tovább titrálunk. Meghatározandó egy átlagos tömegű Neomagnol tabletta klorogén-tartlama mg-ban, valamint a (m/m)%-ban kifejezett aktív klórtartalom. M C H S NNaCl = 20,56 g/mol

24 xidációs és redukciós mérések Vizek oxigéntartalmának meghatározása A meghatározás alapelve, hogy a lúgos közegben leválasztott mangán(ii)-hidroxid a közeg oxigénjét nagyobb oxidációszámú mangán-hidroxovegyületek képződése közben pillanatszerűen megköti. A reakcióközeg átsavanyítása után a nagyobb oxidációszámú mangán a jodidionokat ekvivalens mennyiségben színjóddá oxidálja, miközben mangán(ii)ionná redukálódik. A kivált és vízben oldott oxigénnel egyenértékű jód tioszulfátoldattal mérhető. A lezajló reakciókat, a mechanizmusok részletesebb ismertetése nélkül az alábbi egyenletekkel jellemezhetjük: 2 Mn(H) = 2 Mn(H) 2 Mn(H) I + H + = Mn H 2 + I 2 Az eljárás kritériumai a helyes mintavétel, ezt követően pedig olyan kísérleti feltételek biztosítása, hogy a vizsgálandó vízhez a hozzá elegyítendő kémszerekkel (MnCl 2, KI, NaH, végül HCl) a levegő oxigénjéből nyomnyi mennyiség se kerülhessen. A levegő oxigénje már nem zavar, mikor a reakcióelegyet átsavanyítottuk. A levegő zavaró hatását úgy küszöböljük ki, hogy kémszereink tömény oldatok, melyek oldott oxigént gyakorlatilag nem tartalmaznak. Recept: A vízmintát csiszolatos jódszámlombikban vesszük, légmentesen megtöltve azt a vízmintával. Az üveg dugóját óvatosan kiemelve 1 cm 3 -es kétjelű pipettából 1,00 cm 3 ~30 (m/m)%-os MnCl 2 oldatot juttatunk a vízmintába oly módon, hogy a pipetta vége a lombik aljához érjen. A kifolyt nagy sűrűségű oldat az üveg alján helyezkedik el. Másik, ugyancsak 1 cm 3 -es kétjelű pipettából hasonló módon 1,00 cm 3 KI-os tömény NaH oldatot jutattunk a vízminta aljára. Az üveget szárazra törölt dugóval óvatosan buborékmentesen lezárjuk. Ekkor 2 cm 3 vizet a mintából természetesen kiszorítunk, amit azonban számításba tudunk venni. Az üveget párszor megforgatjuk, hogy a levált mangán(ii)-hidroxid a folyadékkal intenzíven érintkezzék. A csapadékos oldatot negyedóráig ülepítjük, majd az üveg dugóját óvatosan eltávolítva pipettával 5-10 cm 3 cc. HCl-oldatot rétegezünk a folyadék aljára. Ilyenkor ismét víz szorul ki a lombikból, amit nem kell számításba vennünk, hiszen a kiszorított víz már oxigénmentes volt. A lombikot a dugóval buborékmentesen gyorsan lezárva, a mintát sötét helyen tároljuk a jódkiválásra néhány percet várva. Ezt követően a jódtartalmú reakcióelegyet cm 3 -es lombikba töltve haladéktalanul megtitráljuk a nátrium-tioszulfát mérőoldattal. Végpontjelzésre keményítőoldatot használunk (lásd Neomagnol aktív klórtartalmának meghatározását). Beadandó a víz oxigéntartalma mmol/dm 3 -ben, illetve mg/dm 3 -ben. 20

25 xidációs és redukciós mérések Alkoholos jód-oldat (Solutio iodi alcoholica, Sol.iodi alcohol, Solutio jodi spirituosa) jód- és jodidion-tartalmának meghatározása A gyógyszertári készítmény,8-5,2% jódot és 3,7-,3% kálium-jodidot tartalmaz. Készítés: Kalium iodatum (KI) 0,00 g Iodum (I 2 ) 50,00 g Aqua destillata 100,00 g Alcoholum 96% 810,00 g A 0 g vízben a kálium-jodidot, majd a jódot oldjuk. Az oldathoz még 60 g vizet, végül a 96%- os alkoholt elegyítjük. Tartalmi meghatározások: Jód: Reakcióegyenlet: 2 2 S I 2 = 2 S I Recept: Pontosan mért ~1 g készítményt 10,0 cm 3 frissen kiforralt és lehűtött vízzel hígítunk. Indikátor: 1,0 cm 3 keményítő oldat. A folyadékot 0,05 mol/dm 3 nátrium-tioszulfát-mérőoldattal a kék szín eltűnéséig titráljuk. A megtitrált oldatot használjuk a további vizsgálathoz. Jodid: Reakcióegyenlet: AgN 3 + I = AgI (szilárd) + N 3 Recept: A megelőzően megtitrált folyadékot 5,0 cm 3 1 mol/dm 3 kénsavval és 50 cm 3 vízzel elegyítjük. Indikátor: 5 csepp I-metanilsárga-odat. A folyadékot késedelem nélkül 0,05 mol/dm 3 ezüst-nitrát-mérőoldatal titráljuk. A végpont közelében a mérőoldatot cseppenként adagoljuk, míg a szürkéskék szín ciklámenpiros lesz, és a csapadékra a festék kék színnel adszorbeálódik. I atomtömeg = 126,91 g/mol, KI molekulatömeg = 166,00 g/mol Beadandó: a kiadott mintában levő I 2 és I tömege, mg-ban. Forrás: Magyar Gyógyszerkönyv, III. Kötet, o. 21

26 Csapadékos titrálások 3. CSAPADÉKS TITRÁLÁSK lyan teljesen lejátszódó, egyértelmű reakción alapuló meghatározások tartoznak ide, melyeknél a mérőoldat hatóanyaga a meghatározandó komponenssel az alkalmazott oldószerben (általában vízben) rosszul oldódó reakcióterméket eredményez. A gyakorlat az argentometriát használja, mely ezüst-nitrát mérőoldat segítségével történő halogenidtartalom-, vagy pszeudohalogenid meghatározást jelent. A meghatározás során az ezüst-halogenid csapadék már jóval az ekvivalenciapont előtt (rögtön a titrálás elején) megjelenik. Az ekvivalenciapontot a feltisztulási pont (csapadék kiülepedése), vagy az indikátor-csapadék (pl. Ag 2 Cr ) megjelenése jelzi. Csapadékos titrálásoknál az indikátor anyagi minősége mellett nagyon fontos az alkalmazott koncentrációja is! (Lásd: 6. oldal 2. példa) 0,05 mol/dm 3 AgN 3 mérőoldat készítése Analitikai tisztaságú vegyszerből analitikai mérlegen mérjük be a szükséges mennyiséget. Az AgN 3 molekulatömege: 169,87 g/mol Forrás: Schulek-Szabó, 270. o. KCl-KBr porkeverék összetételének meghatározása Mohr szerint, indirekt módszerrel Reakcióegyenletek: AgN 3 + Cl = AgCl (szilárd) + N 3 AgN 3 + Br = AgBr (szilárd) + N 3 Recept:A kiadott porkeveréket dörzsmozsárba visszük, jól elporított anyagból keveset visszaviszünk a keveréket korábban tartalmazó edénybe és onnan mintegy "kiöblítjük" a kevés maradékot. Néhányszor elvégezzük ezt az öblítést, s közben egyre homogenizáljuk, porítjuk a keveréket. A keverék kb. 0,50 g-nyi analitikai pontossággal mért részletét vízzel feloldjuk, majd maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk át, s azt jelig töltjük. A törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit 100 cm 3 -es titrálólombikba visszük, majd térfogatukat desztillált vízzel ~ 50 cm 3 -re egészítjük ki. Ezt követően a titrálás indikátorául szolgáló 5 %-os K 2 Cr 1-1 cm 3 -ét adjuk a mintákhoz, majd AgN 3 mérőoldattal titrálunk. A végpont megállapítása a következő módon történhet. Egy mintát gyors, tájékozodó titrálással túltitrálunk. (A kezdetben leváló zöldessárga csapadékos oldat ilyenkor pirosas árnyalatúvá válik). A következő mintához annyi mérőoldatot adunk, hogy néhány tized cm 3 -re megközelítse a végpontot, de ne érje el azt. E két oldat szolgál vonatkoztatási alapul a végpont megállapításánál. Nevezetesen a titrálást addig folytatjuk, míg az utóbbi félretett mintához viszonyítva enyhe színváltozást észlelünk. A "változást okozó" tört csepp térfogatát a teljes fogyásból levonva kapjuk a tényleges ekvivalens mérőoldat térfogatát. A KCl molekulatömege: 7,56 g/mol, a KBr molekulatömege: 119,01 g/mol Hibahatár: 5 % Forrás: Schulek-Szabó, 27. és 527. o. 22

27 Komplexometriás gyakorlatok. KMPLEXMETRIÁS GYAKRLATK A komplexometria a fémion(m)-ligandum(l) komplexek képződésén alapuló kvantitatív analitikai módszer. Fémionok mennyiségi meghatározására a legtöbb esetben olyan többfogú ligandumokat (ún. kelátképző anyagokat) célszerű használni, amelyek egy molekulája a fémion összes koordinációs helyének betöltésére elegendő számú és alkalmas donoratomot tartalmaz, mivel e ligandumok nagy stabilitású, sztöchiometrikus összetételű fémkomplexeket képeznek. Komplexometriás meghatározásokhoz az amino-polikarbonsavakat, közülük is az etilén-diamin-tetraecetsavat (EDTA; kereskedelmi forgalomba Komplexon III vagy Selecton B 2 néven kerül) ill. sóit használják leggyakrabban. Az EDTA 1:1 mólarányban képez komplexeket alkálifémionok kivételével csaknem valamennyi kationnal. A meghatározások pontossága és szelektivitása az oldatok ph-jának a beállításával, segédkomplexképzők adagolásával, stb. fokozható. A mérési körülmények megválasztása a titrálandó fémion EDTA-komplexének stabilitásától függ. A legnagyobb stabilitású a háromés négyvegyértékű fémionok EDTA-komplexe, ezért ezek savanyú közegben (ph~1-3) titrálhatók. A közepes stabilitású komplexet képező átmenetifémek általában ph 5-6, míg a kis stabilitású EDTA-komplexet képező alkáliföldfémek lúgos (ph~10-12) kémhatású oldatban titrálhatók meg. A közvetlen titrálásos módszerek mellett, szükség esetén (pl. lassú komplexképződésnél, vagy a komplex kis stabilitása esetén) visszaméréses, vagy közvetett módszerek is alkalmazhatók. 0,01 mol/dm 3 Na 2 EDTA mérőoldat készítése A mérő oldatot analitikai tisztaságú Na 2 EDTA 2H 2 (Komplexon III) analitikai pontosságú bemérésével készítjük. A ligandummolekula (H EDTA) képlete: HC CH 2 H 2 C C - CH 2 NH + NH + CH 2 - C CH 2 H 2 C CH Az Na 2 EDTA molekulatömege: 372,25 g/mol Forrás: Schulek-Szabó, o. Sajó: Komplexometria, o. Erdey: Bevezetés a kémiai analízisbe II, o. 23

28 Komplexometriás gyakorlatok Ca(II)- és Mg(II)ionok meghatározása egymás mellett komplexometriásan Reakcióegyenletek: A ph-t > 12-re állítva: Ca 2+ + EDTA = [CaEDTA] 2 Ugyanezen mintát ph 10-nél továbbtitrálva: Mg 2+ + EDTA = [MgEDTA] 2 Recept: Az ampullában kiadott ismeretlent maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk és jelig töltjük. 10,00 cm 3 -es részleteit desztillált vízzel 0-50 cm 3 -re hígítjuk és 2 cm 3 10 %-os NaH oldattal elegyítjük. Az oldatot 0,1-0,2 g szilárd hígítású murexidet használva indikátorként, pirosból ibolya színig titráljuk. A megtitrált oldatot 3 cm 3 20 %-os sósavval átsavanyítjuk, felmelegítjük, hogy a murexid elbomlását siettessük. A lehűtött elegyhez 6 cm 3 25 %-os ammóniaoldatot öntünk, majd 0,1-0,3 g szilárd hígítású eriokromfekete T indikátor mellett addig titráljuk, míg az oldat ibolyáspiros színe állandó kékre változik. Atomtömegek: Ca: 0,08; Mg: 2,32 g/mol Hibahatár: Ca(II): 2 %; Mg(II): 3 % Forrás: Schulek-Szabó, 329. o. Sajó: Komplexometria, 157. és o. Erdey: Bevezetés a kémiai analízisbe II, 288. o. Bi(III)ion meghatározása komplexometriásan Reakcióegyenlet: A ph-t salétromsavval közötti értékre állítva: Bi 3+ + EDTA = [BiEDTA] Recept: A kiadott salétromsavas ismeretlent maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk és jelig töltjük. 10,00 cm 3 -es részleteit desztillált vízzel 0-50 cm 3 -re hígítjuk. Amennyiben a hígitás hatására (a hidrolízis termékének kiválása miatt) opálosodás indulna meg, késedelem nélkül annyi 10%-os salétromsavat csepegtetünk a mintához, hogy a csapadék éppen feloldódjék. Amennyiben a hígitás során opálosodás nem következik be, akkor annyi 5%-os ammóniaoldattal elegyítjük a titrálandó mintát, hogy az opálossá váljék. Ezt követően azonnal 10%-os salétromsavat a mintához csepegtetve az opálosodást megszüntetjük. A savanyú reakcióelegyet az 0,01 M EDTE-mérőoldattal titráljuk. Indikátorként 1- csepp xilenolnarancsoldatot használunk és állandó sárga színig titrálunk. Atomtömeg: Bi: 209,00 g/mol Hibahatár: Bi(III): 3 % Forrás: Schulek-Szabó, 323. o. 2

29 Komplexometriás gyakorlatok Cu(II)- és Zn(II)ionok meghatározása egymás mellett komplexometriásan 1. minta reakciói: [Cu(NH 3 ) ] 2+ + EDTA = [CuEDTA] 2 + NH 3 [Zn(NH 3 ) x ] 2+ + EDTA = [ZnEDTA] 2 + x NH 3 2. minta reakciói: H H + 2 Cu H Cu + H H H H Cu + + SCN = Cu(SCN) (szilárd) Zn 2+ + EDTA = [ZnEDTA] 2 Recept: Az ampullában kiadott ismeretlent maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk és jelig töltjük. A cink(ii) és a réz(ii) együttes mérésére a törzsoldat 5,00 cm 3 -es részleteit desztillált vízzel 0-50 cm 3 -re hígítjuk. 2 cm 3 25 %-os ammóniaoldattal meglúgosítjuk és 0,1-0,2 g szilárd hígítású murexid indikátort használva állandó ibolyáig titráljuk. A cink(ii) mérésére 10,00 cm 3 -es részletekhez kb. 0,5 g aszkorbinsavat adunk. ldódás után 10 cm 3 0,1 mol/dm 3 koncenációjú KSCN oldatot adunk hozzá és a rézionokat CuSCN alakjában leválasztjuk. A csapadékos folyadékot desztillált vízzel 50 cm 3 -re hígítjuk és a cink(ii)ionokat 1 g hexametilén-tetramin puffer mellett titráljuk. Indikátorként 0,1 g szilárd hígítású metiltimolkéket használunk. Színátcsapás: kékből állandó sárgába. A csapadék jelenléte miatt a színváltozás észlelése nehéz. Atomtömegek: Cu: 63,5; Zn: 65,38 g/mol Hibahatár: Cu(II): 2 %; Zn(II): 3% Forrás: Schulek-Szabó, 329. o. Sajó: Komplexometria, 187., 136. és 138. o. 25

30 Komplexometriás gyakorlatok Al(III)ion meghatározása komplexometriásan A meghatározás egyenletei: Al(III) + (fölös mennyiségű + 1) EDTA = [Al(EDTA)] + (fölös mennyiségű) EDTA EDTA + Zn(II) = [Zn(EDTA)] 2 Recept: Az ampullában kiadott ismeretlent maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba mossuk és jelig töltjük. 10,00 cm 3 -es részleteit sósavval ph = 2-3 értékűre állítjuk be. A reakcióelegyhez 20,00 cm 3 0,01 mol/dm 3 koncetrációjú EDTA mérőoldatot csurgatunk majd az elegyet néhány percig forraljuk. A komplex kialakulása érdekében a még forró oldathoz 2-3 csepp fenolftalein indikátor jelenlétében annyi 5 %-os ammónia oldatot csepegtetünk, míg az rózsaszínű lesz. Az elegyet 1-2 percig ismét forraljuk. Lehűtjük, néhán csepp 5 %-os sósavval átsavanyítjuk és 1-2 szilárd hexametiléntetramint adunk hozzá. Az oldatot desztillált vízzel cm 3 -re kiegészítve, az EDTA fölösleget pontosan ismert, kb. 0,01 mol/dm 3 koncentrációjú cink(ii) mérőoldattal visszatitráljuk. Indikátor: 0,1-0,3 g szilárd hígítású metiltimolkék. Az oldat színváltozása: sárgából kezdődő kékbe (vigyázzunk, itt nem állandó színig titrálunk). Az Al atomtömege: 26,98 g/mol Hibahatár: 3% Forrás: Schulek-Szabó, 325. o. Sajó: Komplexometria, 116. és 136. o. 26

31 Komplexometriás gyakorlatok Alumínium-acetát-tartarát-oldat (Aluminium aceticum tartaricum solutum, Alum.acet. tart. sol.) alumínium-tartalmának meghatározása A készítmény 0,58-0,65% alumíniumot tartalmaz alumínium-acetát-tartarát alakjában. a.) Készítése: Aluminium sulforicum solutum 25% Aqua destillata Calcium carbonicum Acidum aceticum dilutum 20% Acidum tartaricum 300,00 g 605,00 g 36,00 g 135,00 g qu.s Az alumínium-szulfát-oldatot a megadott mennyiségű vízzel hígítjuk. Az oldathoz részletekben, állandó kevergetés közben szórjuk hozzá a kalcium-karbonátot, majd a heves pezsgés megszűnte után részletekben, kevergetés közben öntjük hozzá a 20%-os hígított ecetsavat. A folyadékot gyakran felkeverve szobahőmérsékleten addig hagyjuk állni, míg a gázfejlődés megszűnik, a csapadék pedig leülepszik. A folyadék tisztáját leöntjük, a csapadékot pedig vászonszűrőre gyűjtve enyhén kipréseljük. Az egyesített folyadék minden 100 g-jában 1,75 g bórkősavat oldunk. Az oldatot végül papírszűrőn megszűrjük. 25%-os alumínium-szulfát-oldatot így készítünk, hogy közelítőleg 30%-os oldatot készítünk és ennek Al 2 (S ) 3 18H 2 tartalmát az Aluminium sulfuricum cikkely [II.75./11] szerint megállapítjuk. Az oldat minden 25 g-ját annyi grammra hígítjuk, ahány százalék Al 2 (S ) 3 18H 2 -t tartalmaz a hígítandó oldat. b.) Az alumínium tartalmi meghatározása: A meghatározás egyenletei: Al(III) + (fölös mennyiségű + 1) EDTA = [Al(EDTA)] + (fölös mennyiségű) EDTA EDTA + Zn(II) = [Zn(EDTA)] 2 Recept: A kiadott ismeretlenből pontosan mért, kb. 0,50 g készítményt Erlenmeyer-lombikban 15,0 cm 3 vízzel hígítunk. Az oldathoz 10,00 cm 3 0,05 mol/dm 3 EDTA-mérőoldatot és 30,0 cm 3 vizet adunk, majd 3 percig forraljuk. A lehűtött oldatban 2,0 g hexametiléntetramint és 0,1-0,2 g I-metiltimolkéket oldunk. Az EDTA fölöslegét cink-szulfát mérőoldattal (0,01 mol/dm 3 ) addig titráljuk, míg az oldat sárga színe kékesre nem változik. Az alumínium atomtömege: 26,98 g/mol Beadandó: a kiadott mintában lévő Al tömege mg-ban. Forrás: Magyar Gyógyszerkönyv, III. kötet o. 27

32 Gravimetriás feladatok 5. GRAVIMETRIÁS FELADATK Nem titrimetriás eljárás, így nincs ekvivalenciapont sem! A mennyiségi analitikai kémia azon eljárásai tartoznak ide, melyeknél a végeredményt tömegméréssel kapjuk. A minőségileg ismert anyaghoz egy olyan reagenst adagolunk, amellyel az szelektív reakcióban, rosszul oldódó, sztöchiometrikus csapadékot képez. Ezt elkülönítjük szűréssel és mosás, szárítás (esetleg kalcinálás) után méréssel meghatározzuk a tömegét. Az eljárás csak azoknál az anyagoknál használható, amelyek kvantitatív (gyakorlatilag 100%-ban, azaz legalább 99,5%- ban) kicsapódnak egy adott reagenssel. Az analitikai zsebkönyvekben fellehető un. gravimetriai faktor valójában egy arányszám, amely megadja a meghatározandó komponens teljes tömegbeli arányát. Pl.: ha a Co(II) meghatározása gravimetriás módszerrel 8-hidroxi-kinolinnal (oxin) Berg szerint c. MCo 58,93 g/mol gyakorlatot tekintjük, akkor a gravimetriás faktor: = = 0,1697. M 37,23 g/mol CoC 18H12 N 2 2 Co(II) meghatározása gravimetriás módszerrel 8-hidroxi-kinolinnal (oxin) Berg szerint A meghatározás egyenlete: 2 H N + Co 2+ N Co + 2 H + Recept: A kiadott Co(II)ionokat tartalmazó mintát maradék nélkül 100,00 cm 3 -es mérőlombikba visszük és desztillált vízzel jelig töltjük. Az így nyert törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteit 250 cm 3 -es főzőpohárba pipettázzuk. A csapadék leválasztásához legmegfelelőbb ph (~5) beállítása céljából a mintákhoz - g Na-acetátot és 5-5 cm 3 20 (v/v) %-os ecetsavat adunk, majd térfogatukat desztillált vízzel ~100 cm 3 -re egészítjük ki. A reakcióelegyeket ~60 o C-ra melegítjük, majd állandó kevergetés közben adagolt 10 cm 3 2 %-os alkoholos oxin oldattal leválasztjuk a kobalt(ii)-oxinát csapadékot. A csapadékos oldatot felforraljuk, majd ülepedés után (előzőleg 180 o C-on hevített, majd lehűtve analitikai mérlegen bemért) G3 jelű üvegszűrőn szűrjük. A csapadékot forró desztillált vízzel mossuk (~50 cm 3 mintánként) majd o C-on súlyállandóságig (kb.2 óra hosszat) szárítjuk. A szárítószekrényből kivett szűrőtégelyeket percig levegőn hűlni hagyjuk, majd exszikkátorba helyezzük és teljes lehűlés után (következő héten) analitikai mérlegen mérjük. A kobalt atomtömege: 58,93 g/mol; M = 37,23 g/mol CoC 18H12N22 Hibahatár: 3% Forrás: Erdey: A kémiai analízis súlyszerinti módszerei II, 18. o. N 28

33 Gravimetriás feladatok Kálcium meghatározása CaC 2 H 2 alakjában Ammónium-oxalát hatására kálciumionokat tartalmazó forró oldatból jól szűrhető és mosható kalcium-oxalát-monohidrát csapadék válik le, vizoldhatósága kicsiny (L = 2, ). Híg ecetsavas közegben (ph = 3) a kálcium kvantitatíven leválik, ezért az eljárás alkalmas a kalciumionnak magnéziumiontól való elválasztására is. A meghatározás egyenlete: Ca ( C) 2 = Ca(C) 2 (szilárd) Recept: A készített 100,00 cm 3 törzsoldat 10,00 cm 3 -es részletét desztillált vízzel 100 cm 3 -re hígítjuk, 3 g ammónium-kloridot és 10 cm 3 1 mol/dm 3 koncentrációjú ecetsavat adunk hozzá. A forrásig melegített oldathoz osztott pipettával cseppenként 20 cm 3 ammónium-oxalátoldatot adunk. A csapadékos oldatot ezután még 1-2 percig forrásban tartjuk. Óraüveggel lefedve 2-3 órahosszán át állni hagyjuk, majd a csapadékot G-es szűrőre gyűjtjük, 50 cm 3 hideg vízzel mossuk és 3 órán át 100 o C-on szárítjuk. M CaC2 H2 = 16,11 g/mol; a kálcium atomtömege: 0,08 g/mol Meghatározandó a vizsgálandó oldat kálciumiontartalma mg-ban. Hibahatár: 3% Nikkel(II)ionok meghatározása dimetil-glioximmal A dimetil-glioximmal (diacetil-glioxim) a nikkelionokkal vízben igen kis mértékben oldódó kelátot képez. H H 3 C C N H H 3 C C N N C CH 3 Ni Ni + 2 H + H 3 C C N H H 3 C C N N C CH 3 H Az eljárás során a dimetil-glioxim etil-alkoholos oldatát használjuk. Túl sok alkoholos oldatot nem használhatunk, mert töményebb etil-alkoholban a skarlátvörös színű csapadék oldódik. A csapadék savakban is oldható. Miután a reakció savtermelő folyamat, a keletkező sav lekötéséről gondoskodnunk kell. E célra ammóniát használunk. A csapadék 120 o C-on szárítható. Recept: A semleges törzsoldat analitikai pontossággal mért 0,1-0,2 g nikkel-dimetilglioximnak megfelelő részletét 00 cm 3 -es főzőpohárban desztillált vízzel 150 cm 3 -re hígítjuk. A forrásig melegített reakcióelegybe vékony sugárban 60 cm 3 96 %-os etilalkoholban oldott, 1 %-os dimetil-glioximot csurgatunk. Az oldathoz annyi 5 %-os ammóniaoldatot öntünk, hogy annak szaga érezhető legyen. A csapadékot még melegen G3- as szűrőtégelyre gyűjtjük. A kihűlt oldatból a dimetil-glioxim fölöslege hosszabb állás után 29

34 Gravimetriás feladatok kiválhat! A csapadékot 50 cm o C-os vízzel mossuk, majd 2 órán át 120 o C-on szárítjuk és mérjük. A Ni(C 8 H 1 N ) képlettömege: 288,92 g/mol; a nikkel atomtömege: g/mol Hibahatár: 3% Kis mennyiségű vas(iii) elválasztása króm(iii)-tól extrakcióval. A króm(iii)-tartalom meghatározása gravimetriás módszerrel króm(iii)-oxid alakjában Kis koncentrációban előforduló anyag(ok) elválasztására és egyben dúsítására gyakran alkalmazott eljárás az extrakció, melynek lényege, hogy vizes fázisból, azzal nem elegyedő szerves fázisba oldjuk át az adott anyago(ka)t. A szerves fázisba történő átoldódást gyakran olyan komplexképzővel segítjük elő, amelynek a szerves oldószerben jóval nagyobb az oldhatósága, mint a vizes oldatban, s ugyanez vonatkozik a vizsgált fémmel alkotott komplexére is. Megfelelő kompleképző és a legalkalmasabb ph kiválasztásával az eljárás szelektivitása is növelhető. Esetünkben kis mennyiségű vasat (króm(iii)-hoz viszonyítva 1-2 %) krómtól választunk el, s így az a króm súlyszerinti mennyiségi meghatározását nem zavarja. Extrahálószerként jól használhatjuk a 8-hidroxi-kinolin (oxin) 0,10 mol/dm 3 koncentrációjú kloroformos oldatát. A vas(iii)ionok az oxinnal könnyen képeznek széles ph tartományban (2,5<pH< 11) nagy stabilitású komplexet, míg a króm(iii)-komplex inert, így csak magasabb hőmérsékleten, az oldat forralásánál képződik. Így a vizsgálandó vizes oldatot a kloroformos oxinoldattal összerázva a vas gyakorlatilag teljes egészében átoldódik a kloroformos fázisba, a króm pedig a vizes oldatban marad. A vas koncentrációja a kloroformos fázis közvetlen, vagy hígítás után történő fotometriálásával gyorsan meghatározható, a króm koncentrációját pedig bármely klasszikus analitikai eljárással is meghatározhatjuk. A gyakorlaton a vasnak csak az extrahálását végezzük el, a krómnak meghatározzuk a koncentrációját. Az eljárás leírása: A kiadott mintát 100,00 cm 3 -re töltjük fel, majd az oldat kivett kis részletében ammónium-tiocianáttal és éterrel meggyőződünk a vastartalomról. A mintából 50 cm 3 -t egy legalább 100 cm 3 -es választótölcsérbe pipettázunk, majd 20 cm 3 kloroformos oxinoldatot (0,1 mol/dm 3 ) adunk hozzá. Összerázzuk a két fázist, majd további három percen át rázogatjuk. Ezután hagyjuk, hogy a két fázis kettéváljon, kitisztuljon, majd az alsó kloroformos fázist leengedjük. A vizes fázisból néhány cm 3 mintát veszünk, s megvizsgáljuk, tartalmaz-e még vas(ii)ionokat. Ha a próba negatív, a vizes fázist négyszer egymás után cm 3 tiszta kloroformmal rázzuk össze, hogy az oxin vizes fázisba áttolódott kis mennyiségét eltávolítsuk. (Ez zavarná a króm meghatározását.) Ha próba pozitív, akkor előbb újból megismételjük az oxinos extrakciót. A csak krómot tartalmazó vizes fázisból ammóniával választjuk le a króm(iii)-hidroxidot, amelyet hevítéssel króm-trioxiddá alakítunk. Az eljárás a következő: A krómot tartalmazó vizes fázis 20,00-20,00 cm 3 -ét magas, 250 cm 3 -es főzőpohárba visszük, s desztillált vízzel 200 cm 3 -re hígitjuk. Feloldunk az oldatokban 3,0-3,0 g NH Cl-ot, s o C-ra melegítjük 30

35 Gravimetriás feladatok azokat. A forró oldatok ph-ját 1 térfogat tömény ammóniaoldat: 3 térfogat víz elegyével 6-8 közötti értékre állítjuk. (Ez a művelet a leválasztás" legérzékenyebb" része, mert kisebb phnál a leválás nem teljes, nagyobb ph-nál viszont a csapadék amminkomplex és hidroxokomplex képződése folytán részben oldódik, sokszor kolloid is képződik, ami a szűrést nagyon megnehezíti.) Helyesen úgy járunk el, hogy az ammóniaoldatot kis részletekben (0,5-1,0 cm 3 ) pipettából adagoljuk, s ügyeljünk arra, hogy a főzőpohár falára ammóniaoldat ne kerüljön. Az oldat fölött a légtérben maradt ammóniát óvatos ráfúvással eltávolítjuk, majd megszagoljuk az oldatot. Ha gyenge ammóniaszag érezhető, a ph megfelelő. Ilyenkor a csapadék jól tömörödik, gyorsan ülepszik. A csapadékos oldatokat vízfürdőn o C-ra melegítjük, majd ezen a hőmérsékleten u.n. "fehér dobozos" Macherey- Nagel sima analitikai szűrőpapíron szűrjük. 2%-os ammóniával 7-esre állított ph-jú NH N 3 - oldattal a csapadékot kloridmentesre mossuk (AgN 3 próba). A mosófolyadék lecsöpögtetése után szűrőpapírt a csapadékkal olyan porcelán tégelybe tesszük át, amelyeket előzőleg o C-on kiizzítottunk, majd lemértünk. A papír szélét ráhajtjuk a csapadékra, a tégelyt drótháromszögre helyezzük, Bunsen-égővel óvatosan előbb kiszárítjuk, majd elégetjük a szűrőpapírt. A tégelyeket izzítókemencébe helyezzük, és súlyállandóságig hevítjük o C-on (kb.2 óra hosszat). A kihevített már Cr 2 3 -ot tartalmazó tégelyeket a kemencéből kivéve percig hagyjuk hűlni, majd exszikkátorba helyezzük, s a teljes kihűlés után (kb.félóra) mérjük. Extrakció során a képződő [Fe(oxinát) 3 ] komplex a szerves fázisba kerül, a vizes fázisban marad a Cr(III). Fe H N N N Fe + 3 H + N Cr H = Cr(H) 3 2 Cr(H) 3 izzítás Cr H 2 Eredményként a teljes krómmennyiséget adjuk meg mg-okban. Atomtömeg Cr = 51,996 g/mol, M Cr2 3 = 151,99 g/mol Hibahatár: % Forrás: Schulek-Szabó, 390. o. Erdey: A kémiai analízis súlyszerinti módszerei II, 373. o. 31

36 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan MINTAFELADATK A KLASSZIKUS ANALITIKAI GYAKRLATKHZ KAPCSLÓDÓAN I. Sav-bázis titrálások 1. Tömény savból hígítással készített, közelítőleg 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú HCl-oldat pontos koncentrációját kívánjuk meghatározni. Hány gramm KHC 3 -ból kell 100,00 ml törzsoldatot készíteni, ha utóbbi 10,00-10,00 ml-es részleteit titrálva 10 ml körüli HCloldat fogyást tervezünk? A végbemenő folyamat: KHC 3 + HCl = KCl + H 2 + C 2 tehát 1 mol KHC 3 1 mol sósavval reagál ml HCl oldatban közelítőleg 0,1 mol HCl van, tehát a fogyott 10 ml HCl oldatban 0,1/100 = 0,001 mol HCl van közelítőleg, ami megfelel 0,001 mol KHC 3 - nak a titrált mintában. Ha tehát a 10,00 ml KHC 3 mintában 0,001 mol a hatóanyag, akkor az eredeti 100,00 ml tözsoldatban 10 0,001 mol = 0,01 mol KHC 3 kell hogy legyen. A KHC 3 moltömege: M KHC = 100,1 g/mol, a szükséges mennyiség 3 tehát: 100,1 g/mol 0,01 mol = 1,001 g KHC Hány %(m/m) Na 2 C 3 -ot tartalmaz az a NaCl-Na 2 C 3 keverék, amelynek 1,5861 g-nyi mennyiségéből 100,00 ml törzsoldatot készítve és 10,00-10,00 ml-es részleteit HCloldattal (c = 0,2023 mol/dm 3 ) titrálva a fogyások a következőek: 8,12; 8,10 és 8,11 ml. A fogyások között nincs kiugró érték, így valamennyi adat felhasználható. A HCl-oldat csak a Na 2 C 3 -tal lép reakcióba a következő egyenlet szerint: Na 2 C HCl = 2 NaCl + H 2 + C 2, A fogyások átlaga: (8,12 + 8,10 + 8,11)/3 = 8,11 ml HCl-oldat. A HCl-oldat koncentrációja alapján 1000 ml oldatban van 0,2023 mol HCl, tehát 8,11 ml oldat 8,11/1000 0,2023 = 1, mol HCl-at tartalmaz. Ez az egyenlet alapján feleennyi Na 2 C 3 -tal reagál: 1, /2 = 8, mol Na 2 C 3. Tehát a Na 2 C 3 anyagmennyisége a törzsoldatban: 8, = 8, mol. M Na2 C 3 = 106,0 g/mol, így a Na 2 C 3 tömege: 8, ,0 = 0,8695 g. Ennyi van 1,5861 g keverékben. Ez alapján a keverék 0,8695/1, = 5,82 %(m/m) Na 2 C 3 -ot tartalmazott. 32

37 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan 3. Mennyi annak az ecetsav-acetát puffernek a ph-ja, amelyben az ecetsav koncentrációja 0,20 mol/dm 3, a nátrium-acetát koncentrációja 0,35 mol/dm 3 és az ecetsav savi disszociációs állandója K s = 1, Egy puffer ph-jának számítására a [H + ] = K s c sav / c só kifejezés használható, ahol K s a sav disszociációs állandója, c sav, illetve c só pedig a sav, illetve a só egyensúlyi koncentrációi. [H + ] = K s c sav / c só = 1, ,20 / 0,35 = 1, mol/dm 3, tehát a ph = -lg[h + ] =, ml 0,15 mol/dm 3 koncentrációjú ammóniaoldathoz a következő mennyiségű, 0,15 mol/dm 3 koncentrációjú HCl-oldatokat adtuk: a.) 70 ml; b.) 100 ml; c.) 125 ml. Melyik esetben képződött puffer? Mennyi az oldat ph-ja, ha az ammónia bázisállandója K b = 1, ? A rejátszódó közömbösítési reakció: NH 3 + HCl = NH Cl, így a mólarány 1:1 lesz. 100 ml oldatban 100 / ,15 = 0,015 mol NH 3 van, a hozzáadott HClmennyiségek pedig: a.) 0,0105 mol; b.) 0,015 mol és c.) 0,01875 mol. a.) eset: A hozzáadott HCl nem elég az NH 3 teljes mennyiségének a közömbösítésére, így puffer képződik, mert egy gyenge bázis (NH 3 ) és a gyenge bázis erős savval képzett sója (NH Cl) van egyidejűleg jelen az oldatban, összemérhető mennyiségben. A visszamaradó NH 3 mennyisége: 0,015 0,0105 = 0,005 mol, a képződő NH Cl-é pedig 0,0105 mol. A lúgos puffer ph-jának számítására az [H ] = K b c bázis / c só kifejezés használható, ahol K b a bázis disszociációs állandója, c bázis, illetve c só pedig a bázis, illetve a só egyensúlyi koncentrációi. [H ] = K b c bázis / c só = 1, ,005/0,0105 = 7, mol/dm 3, így a ph = -lg[h ] = 5,125, tehát a ph = 1 ph = b.) eset: A HCl pontosan közömbösíti az ammóniát, NH Cl oldat képződik. (Nem puffer hanem gyenge sav!) c.) eset: 0, ,015 = 0,00375 mol HCl lesz feleslegben a képződő NH Cl mellett. (Nem puffer hanem gyenge és erős sav egymás mellett!) 5. Egy egyértékű gyenge sav savi disszociációs állandója K s = 2, Mennyi a ph a sav 0,17 mol/dm 3 koncentrációjú oldatában? HA + H 2 H A A tömeghatás törvénye alapján: K s = [H 3 + ] [A ]/[HA]. Mivel ugyanannyi H 3 + képződik, mint amennyi A, így [A ] = [H 3 + ]. A sav nagyon kismértékű disszociációja miatt [HA] jó közelítéssel a bemérési koncentrációval egyenlő, így behelyettesítve: K s = 2, = [H 3 + ] 2 / 0,17, ahonnan [H 3 + ] = 7, mol/dm 3, tehát a ph = 3,15. 33

38 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan 6. Milyen az alábbi sók vizes oldatának a ph-ja: a.) nátrium-foszfát, b.) ammónium-klorid, c.) nátrium-acetát, d.) nátrium-klorid? Mennyi a 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú nátriumacetát oldat ph-ja ( K = 1, )? ecetsav s a.) A Na + -ion nem reagál a vízzel, de a foszfátion gyenge bázisként igen: 3 P + H 2 2 HP + H 2 HP + H 2 H 2P + H Mivel a fenti reakciókban H képződik, az oldat lúgos kémhatású lesz. b.) A Cl -ion nem reagál a vízzel, de az ammóniumion gyenge savként igen: NH + + H 2 NH 3 + H 3 + Az oxóniumionok képződése miatt az oldat savas lesz. c.) A Na + -ion nem reagál a vízzel, de az acetátion gyenge bázisként igen: CH 3 C + H 2 CH 3 CH + H ; az oldat lúgos lesz. A tömeghatás törvénye alapján: K b = [CH 3 CH] [H ]/[CH 3 C ]. Mivel ugyanannyi H képződik, mint amennyi CH 3 CH, így [CH 3 CH] = [H ]. A [CH 3 C ] jó közelítéssel a bemérési koncentrációval egyenlő, és mivel acetát-ion K K ecetsav = , így /1, = [H ] 2 / 0,1, ahonnan [H ] b s = 7, mol/dm 3, tehát a ph = 8,865. d.) Egyik ion sem lép mérhető reakcióba a vízzel, így az oldat semleges lesz. 7. Hg-KCl porkeverékből 0,211g-ot mértünk egy titrálólombikba, hozzáadtunk 2,0 g KIot (feleslegben) és vízben feloldottuk. A mintát 0,1106 mol/dm 3 koncentrációjú HCl-dal titrálva a fogyás 9,75 ml volt. a) Hány %(m/m) Hg-ot tartalmazott a keverék? b) Mennyi volt a minta ph-ja a titrálás megkezdése előtt, ha a térfogata 30,00 cm 3 volt? a.) A KCl nem vesz részt a reakcióban. 1 mol higany(ii)-oxid (Hg) viszont mol jodidionnal reagál az alábbiak szerint, amikoris 2 mol H képződik. Ez mérhető a sósavval. Hg + I + H 2 = [HgI ] 2 + 2H H + + H = H 2 tehát 1 mol H + 0,5 mol Hg-dal egyenértékű. A fogyás alapján a sósav anyagmennyisége 9,75 0,1106/1000 = 1, mol, ez megfelel 1, / 2 = 5, mol Hg-nak. M Hg = 216,6 g/mol így m Hg = 216,6 5, = 0,1168 g. A minta tehát 0,1168/0, = 5,55 %(m/m) higany(ii)-oxidot tartalmazott. b.) 2 5, mol H volt a titrálandó 30,00 cm 3 térfogatú mintában. [H ] = 2 5, mmol / 30 ml = 0,03595 M, így ph = 1, és ph = 12,556. 3

39 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan 8. NaH-ot és Na 2 C 3 -ot tartalmazó ismeretlen oldat 10,00 ml-éből 100,00 ml törzsoldatot készítünk. Ennek 10,00-10,00 ml-es részleteit fenolftalein mellett HCl mérőoldattal titrálva (c HCl = 0,1081 mol/dm 3 ) az átlagfogyás 8,71 ml. Metilvörös mellett a mintát továbbtitrálva a második fogyások átlaga 3,70 ml. Hány mg NaH-ot és Na 2 C 3 -ot tartalmazott az ismeretlen minta? A fenolftalein indikátor átcsapásáig végbemenő folyamatok: Na 2 C 3 + HCl = NaHC 3 + NaCl NaH + HCl = NaCl + H 2 A metilvörös indikátor átcsapásáig lejátszódó folyamat: NaHC 3 + HCl = H 2 + C 2 + NaCl A második titrálás során fogyott HCl anyagmennyisége 3,70 0,1081/1000 = 0,000 mol, ami 0,000 mol NaHC 3 -tal egyenértékű, tehát a 10 ml-es mintában 0,000 mol Na 2 C 3 volt. Az első titrálásból n HCl = 8,71 0,1081/1000 = 9,16 10 mol, ez fogy a Na 2 C 3 -ra és a NaH-ra együttesen. Mivel a nátrium-karbonát anyagmennyisége 0,000 mol, így n NaH = 5,16 10 mol. Az eredeti oldatban tehát 0,000 mol Na 2 C 3 és 5,16 10 mol NaH volt. M Na 2 C 3 = 106,0 g/mol és M NaH = 0,0 g/mol, így m Na2 C 3 = 2,0 mg és m NaH = 376,6 mg. 9. A novokain (C 12 H 21 2 N 2 Cl) a prokain nevű bázis hidroklorid sója. Mennyi a ph a novokain 2 % (m/m) koncentrációjú oldatában, ha a prokain bázis állandója K b = 7,0 10 6, és az oldat sűrűsége 1,00 g/ml? 1000 ml (1000 g) oldatban 20 g novokain van. M novokain = 260,5 g/mol, így c novokain = 0,0768 mol/dm 3. A novokain savi disszociációs állandója: K s = K v /K b = 1, Gyenge savra K s = [H + ] 2 /0,0768, innen [H + ] = 1, tehát a ph =, Egy ablaktisztítószer 2 g/l koncentrációban ammóniát is tartalmaz. Mennyi a szer ph-ja, ha az ammóniára K b = 1, ? NH 3 + H 2 NH + + H K b = [H ] 2 /[NH 3 ] M = 17 g/mol, innen c = [NH NH 3 3] = 0,1176 mol/dm 3, [H ] = 1, mol/dm 3 ph = 2,83, ph = 11,

40 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan II. Komplexometriás titrálások 1. Hogyan adjuk meg egy M fémiont és A ligandumot tartalmazó rendszerben a lépcsőzetes stabilitási állandókat és a stabilitási szorzatot, ha a komplexképződés az MA összetételű komplex keletkezéséig megy végbe? Az egyes komplexképződési lépések és az azokhoz tartozó stabilitási állandók: M + A MA = [MA]/([M] [A]) K MA MA + A MA 2 K MA2 MA 2 + A MA 3 K MA3 MA 3 + A MA K MA Stabilitási szorzatok: β MA = K MA = [MA]/([M] [A]) β MA 2 = K MA β MA 3 = K MA β MA = K MA K MA 2 = [MA 2 ]/([M][A] 2 ) K MA 2 MA3 K MA 2 MA3 K = [MA 3 ]/([M][A] 3 ) K MA = [MA 2 ]/([MA] [A]) = [MA 3 ]/([MA 2 ] [A]) = [MA ]/([MA 3 ] [A]) K = [MA ]/([M][A] ) 2. Egy minta kalcium(ii)- és magnézium(ii)-tartalmát komplexometriás módszerrel határozzuk meg. A kiadott mintából 100 cm 3 oldatot készítünk. Ebből 10 cm 3 -es részleteket titrálunk 0,010 mol/dm 3 koncentrációjú EDTA-oldattal. Az átlagos fogyás murexid indikátor mellett 9,02 cm 3, eriokromfekete-t indikátor mellett 8,0 cm 3 volt. Mennyi az eredeti minta kalcium(ii)- és magnézium(ii)-tartalma mg-ban kifejezve? Atomtömegek: Ca: 0,08; Mg: 2,32. A kalcium- és magnéziumionok 1:1 összetételű, az oldat ph-jától függő látszólagos stabilitású komplexet képeznek az EDTA-val. Erősen lúgos körülmények között (ph > 12) csak a Ca 2+ lép kölcsönhatásba a komplexképzővel, így az megfelelő indikátor mellett megtitrálható. A minta ph-ját csökkentve a Mg 2+ is mérhető, ennek meghatározását a [Ca(EDTA)] 2 formában levő kalciumionok már nem zavarják. A murexid indikátor melletti fogyásból tehát a minta Ca 2+ -tartalma számítható ki: A fogyott EDTA: (9,02 0,01)/1000 = 9, mol. 1 mol EDTA 1 mol Ca 2+ -ot mér, tehát a minta 10,00 cm 3 -ében 9, mol Ca 2+, az eredeti ismeretlenben pedig (100,00 cm 3 ) 9,02 10 mol, azaz 9, ,08 = 0,03615 g = 36,15 mg Ca 2+ volt. Az eriokromfekete-t indikátor melletti fogyásból a minta Mg 2+ -tartalma számítható ki: A fogyott EDTA: (8,0 0,01)/1000=8, mol. 1 mol EDTA 1 mol Mg 2+ -ot mér, tehát a minta 10,00 cm 3 -ében 8, mol Mg 2+, az eredeti ismeretlenben pedig (100,00 cm 3 ) 8,0 10 mol, azaz 9, ,32 = 0,0203 g = 20,3 mg Mg 2+ volt. 36

41 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan 3. Egy minta alumínium(iii)-tartalmát komplexometriás módszerrel határozzuk meg. A kiadott mintából 100 cm 3 oldatot készítünk. A törzsoldat 10,00 cm 3 -es részleteihez 20,00-20,00 cm 3 0,01 mol/dm 3 koncentrációjú EDTA mérőoldatot adunk. A komplex kialakulása után az EDTA mérőoldat feleslegét 0,01 mol/dm 3 koncentrációjú cink(ii) mérőoldattal visszatitráljuk metiltimolkék indikátor mellett. A fogyások átlaga 12,73 cm 3. Mennyi az eredeti minta alumínium(iii)-tartalma mg-ban kifejezve? Az Al atomtömege: 26,98 g/mol. Az EDTA Zn(II)-vel [Zn(EDTA)] 2, Al(III)-mal [Al(EDTA)] összetételű komplexet képez. A fogyott cink(ii): (12,73 0,01)/1000 = 1, mol. 1 mol EDTA 1 mol Zn 2+ -vel reagál, tehát az EDTA-felesleg (ami nem az alumíniummal(iii)-mal reagált): 1, mol. Az eredeti, hozzáadott 20,00 cm 3 EDTA mérőoldat (20,00 0,01)/1000 = 2 10 mol EDTA-t tartalmazott, ebből tehát (2 10 1, ) = 7, mol fogyott az Al(III)-ra. 1 mol EDTA 1 mol Al 3+ -at mér, tehát a minta 10,00 cm 3 -ében 7, mol Al 3+, az eredeti ismeretlenben pedig (100,00 cm 3 ) 7,27 10 mol, azaz 7, ,98 = 0,01961 g = 19,61 mg Al(III) volt.. Mennyi a Co 2+ -ionok koncentrációja a [Co(EDTA)] 2 -komplex... a.) 0,05 mol/dm 3 koncentrációjú és b.) 0,005 mol/dm 3 koncentrációjú oldatában? lgβ Co(EDTA) = 16,31. a.) β = [Co(EDTA) 2 ]/([Co 2+ ][EDTA]), ahol [Co 2+ ] = [EDTA]. A komplex csak kis mértékben disszociál, ezért: [Co(EDTA) 2 ] = c [ EDTA] 2 c 2. [Co(EDTA)] [Co(EDTA)] Ezt behelyettesítve: [Co 2+ ] 2 = [Co(EDTA) 2 ]/β = 0,05/10 16,31. A fémion koncentrációja: [Co 2+ ]= 1, mol/dm 3. b.) [Co 2+ ] 2 = [Co(EDTA) 2 ]/β = 0,005/10 16,31. A fémion koncentrációja: [Co 2+ ] =, mol/dm Válik-e le csapadék egy olyan oldatból, amely Ba ra, S -ionra és EDTA-ra nézve egyaránt 0,05 mol/dm 3 koncentrációjú? lg β 2 = 7,76 ; L BaS = 1, [Ba(EDTA)] A csapadék leválásának feltétele, hogy a komplex disszociációjából származó szabad fémion-koncentráció nagyobb legyen, mint az oldhatósági szorzat által meghatározott érték. β = [Ba(EDTA) 2 ]/([Ba 2+ ][EDTA]), ahol [Ba 2+ ] = [EDTA] [Ba 2+ ] 2 = [Ba(EDTA) 2 ]/β = 0,05/10 7,76 [Ba 2+ ] = 2, mol/dm 3. [Ba 2+ ] [S 2- ] = 2, ,05 = 1, Mivel 1, > L BaS (1, ), a BaS csapadék leválik. 37

42 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan 6. Egy minta réz(ii)- és cink(ii)-tartalmát komplexometriás módszerrel határozzuk meg. A kiadott mintából 100,00 cm 3 oldatot készítünk. Ebből először 5,00 cm 3 -es részleteket titrálunk 0,010 mol/dm 3 koncentrációjú EDTA-oldattal. Az átlagos fogyás murexid indikátor mellett 20,70 cm 3. Ezután az réz(ii)-t Cu(SCN) alakjában leválasztjuk, majd az oldat újabb 5,00 cm 3 -ét metiltimolkék indikátor mellett 0,010 mol/dm 3 koncentrációjú EDTA-oldattal titráljuk. Az átlagos fogyás ekkor 9,68 cm 3. Mennyi az eredeti minta réz(ii)- és cink(ii)-tartalma mg-ban kifejezve? Atomtömegek: Cu: 63,5 ; Zn: 65,38. A Cu 2+ és Zn 2+ az EDTA -val [Cu(EDTA)] 2, illetve [Zn(EDTA)] 2 összetételű komplexet képez. Az első fogyás a Cu(II) és Zn(II) együttes mennyiségét, a második fogyás a Zn(II) mennyiségét adja meg. A fogyott EDTA (murexid mellett): (20,70 0,01)/1000 = 2,07 10 mol. A fogyott EDTA (metiltimolkék mellett): (9,68 0,01)/1000=9, mol. 1 mol EDTA 1 mol Zn 2+ -et mér, tehát a 2. minta 5,00 cm 3 -ében 9, mol Zn 2+, az eredeti ismeretlenben pedig (100,00 cm 3 ) 1, mol, azaz 1, ,38 = 0,1268 g = 126,8 mg cink volt. A két fogyás különbsége a Cu(II) mennyiségét adja meg: 20,70 cm 3 9,68cm 3 = 11,02 cm 3. A fogyott EDTA anyagmennyisége: (11, )/1000 = 1,10 10 mol. 1 mol EDTA 1 mol Cu 2+ -t mér, tehát a minta 5,00 cm 3 -ében 1,10 10 mol Cu 2+, az eredeti ismeretlenben pedig (100,00 cm 3 ) 2, mol, azaz 2, ,5 = 0,1398 g = 139,8 mg réz volt. 7. 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú EDTA-oldattal titráljuk Ca 2+ -ionok 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú oldatát. Számítsuk ki a pca (-lg [Ca 2+ ]) értékét a.) 50%-os titráltság, b.) 100%-os titráltság és c.) 150%-os titráltság esetén. lg β = 10,70. 2 [Ca(EDTA)] a.) 50 %-os titráltság esetén: A kiindulási fémion-mennyiség a felére csökken, ugyanakkor a titráló- és titrálandó oldat azonos koncentrációja miatt a hígulás másfélszeres. Így: [Ca 2+ 0,05 mol/dm3 ] = = 0,0333 mol/dm 3 és pca = -lg[ca 2+ ] = 1,8. 1,5 b.) 100 %-os titráltság esetén: A hígulás kétszeres, így egy 0,05 mol/dm 3 koncentrációjú [Ca(EDTA)] 2 -oldatban kell kiszámítani az egyensúlyi Ca 2+ koncentrációt ([Ca 2+ ]) (lásd:. feladat): 2 [Ca(EDTA) ] β = 2+ 2 [Ca ] [Ca 2+ ] = 0, ,70 = 9, mol/dm 3, pca = 6,00. 38

43 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan c.) 150 %-os titráltság esetén: c Ca 2+ = [Ca 2+ ] + [Ca(EDTA) 2 ] A kismértékű disszociáció miatt a [Ca 2+ ] a [Ca(EDTA) 2 ] mellett elhanyagolható. Figyelembe véve a 2,5-szörös hígulást, [Ca(EDTA) 2 ] = c Ca 2+ = 0,0 mol/dm 3. Az EDTA fölösleg szintén 0,0 mol/dm 3, ami mellett a komplex disszociációjából származó EDTA mennyisége szintén elhanyagolható, így: [EDTA] = 0,0 mol/dm 3. [Ca 2+ [Ca(EDTA) 2 ] ] = = β[edta] 10 0,0 = 2, mol/dm 3 és pca = 10,70. 0,0 10,70 8. Egy MA összetételû komplex 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú oldatában a szabad fémion koncentráció 1, mol/dm 3. Mennyi a komplex stabilitási állandója? β = [MA], ahol [M 2+ ] = [A]. Mivel a komplex kismértékben disszociál: [MA] = [M2 + ][A] c MA [A] c MA. Ezt behelyetesítve: β = [MA] [M 2 + ] 2 0,1 = 9 2 (1,78 10 ) = 3, Egy MA-komplex stabilitási állandója 10 7,30 (= ). Mennyi 0,05 mol/dm 3 koncentrációjú ligandum-oldatot (A) kell adni a fémion 0,02 mol/dm 3 oldatának 25,00 cm 3 -éhez, hogy a fém 50 %-ban komplexeben legyen kötve? [MA] β = [M][A] M (fémion) 0,02 mol/dm 3 25 cm mol A (ligandum) 0,05 mol/dm 3 X cm X mol V teljes = (25+X) cm 3 2, ,5 10 (5 10 X 2,5 10 Ebből x = 5,03 cm 3. ) X =

44 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan III. ldékonyság, oldhatóság, oldhatósági szorzat, csapadékos titrálások, tömeg szerinti analízis 1. A 18 C-on telített SrF 2 oldat literenként 0,0335 g fluorid-iont tartalmaz. Mennyi az SrF 2 oldhatósági szorzata? (A F = 19,00) 0,0335 g F megfelel 1, mol F -nak. Mivel L = [Sr 2+ ][F ] 2 és S = [SrF 2 ] = [Sr 2+ ] = 2 1 [F ], így L = 2 1 [F ] 3 = 2, Mekkora az AgCl mg/dm 3 -ben kifejezett oldhatósága vízben 25 C-on, ha L AgCl = 1, ? (M AgCl = 13,32 g/mol) Mivel az oldatban gyakorlatilag teljes a disszociáció, S = [AgCl] = [Ag + ] = [Cl ] és így L = [Ag + ][Cl ] = [Ag + ] 2 = [Cl ] 2 S = L = 1, mol/dm 3, tehát 1, mol/dm 3 az AgCl oldhatósága. 1, mol AgCl tömege 1, g = 1,9 mg, így az AgCl mg/dm 3 -ben kifejezett oldhatósága: 1,9 mg/dm Mennyi az ólom(ii)-foszfát oldhatósága 25 C-on? ( L Pb3 (P ) = 1, ) 2 L = [Pb 2+ ] 3 [ P ] S = [Pb 3 (P ) 2 ] = [Pb 2+ 1 ] = [ P 3 ], így L = (3S) 3 (2S) 2 = 108 S 5 = 1, L Ebből az ólom(ii)-foszfát oldhatósága: S = 5 = 1, mol/dm Hány mg BaS oldódik fel 1000,00 cm 3 0,001 mol/dm 3 koncentrációjú K 2 S oldatban? ( L BaS = 1, , M BaS = 233, g/mol) L = [Ba 2+ ][S 2 ] = 1, A BaS oldhatóságából származó [ S ] 2 2 elhanyagolható a K 2 S oldatban levő [ S ] mellett, így [ S ] = 0,001 mol/dm 3. Emiatt [Ba 2+ ] = L/[ S ] = 1, /0,001 = 10 7 mol/dm 3. Ugyanennyi a [BaS ] 2 is, azaz 10 7 mol, ami 2, g = 2, mg. Tehát 2, mg BaS oldódik 1000,00 cm 3 0,001 mol/dm 3 koncentrációjú K 2 S oldatban Mennyi ólom(ii)-iont adhatunk 0,002 mol/dm 3 koncentrációjú K 2 Cr oldathoz anélkül, hogy csapadékkiválás indulna meg? ( L PbCr = 2, ) 0

45 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan 2 [ Cr ] = 0,002 mol/dm 3 és L = [Pb 2+ 2 ] [ Cr ] így, [Pb 2+ 2 ] = L/[ Cr ] = 2, /0,002 = 1, mol/dm 3, vagyis az Pb 2+ koncentrációja kisebb kell hogy legyen, mint 1, mol/dm Egy minta kalcium-tartalmát gravimetriásan CaC 2 H 2 formájában határozták meg. A mintából 100,00 cm 3 oldatot készítettünk és 10,00 cm 3 -es részleteiből az ammóniumoxaláttal leválasztott és 100 C-on szárított csapadékok tömegei 0,1021 g, 0,1026 g és 0,1019 g voltak. Hány mg kalciumot tartalmazott a minta? ( M = 16,11; M CaC2 H2 Ca = 0,08 g/mol) A csapadékok átlagos tömege: 0,1022 g. A csapadékképzés reakcióegyenlete: Ca C 2 + H 2 = CaC 2 H 2 0,1022g csapadék anyagmennyisége 6, mol, és az egyenlet alapján ez azt jelenti, hogy 10,00 cm 3 mintában 6, mol Ca 2+ volt, ami 0,0280 g-nak felel meg. A teljes ismeretlen azonban nem 10,00 hanem 100,00 cm 3 törzsoldatban volt, így 10 0,0280 g = 0,280 g a teljes ismeretlen tömege, azaz 280 mg Ca 2+ volt az eredeti ismeretlenben. 7. Egy hallgató azt a feladatot kapta, hogy egy ismeretlen kobalttartalmát határozza meg. A hallgató a kapott ismeretlenből 100,00 cm 3 törzsoldatot készített, majd ennek 10,00 cm 3 - es részleteiből ph 5-nél melegen oxin-oldattal kobalt(ii)-oxinát csapadékot választott le, amit szűrés, mosás után 180 C-on szárított. Az üres szűrőtégelyek tömegei: I. 25,2655g II. 26,1138 g III. 25,3569 g voltak, majd a csapadékokkal: I. 25,3820 g, II. 26,2308g, III. 25,71 g. Hány mg kobaltot tartalmazott a minta? (kobalt(ii)-oxinát csapadék: Co(C 9 H 6 N) 2, tömege: 37,20; M Co = 58,93 g/mol) Az oxinát-ion képlete: - N A csapadékok tömegei: I. 25, ,2655 = 0,1165 g II. 26, ,1138 =0,1170 g III. 25,71 25,3569 = 0,1172 g Az átlaguk: 0,1169 g, ami 3, mol. A reakcióegyenlet: Co C 9 H 7 N = Co(C 9 H 6 N) 2 + 2H + Az egyenlet szerint ugyanennyi, vagyis 3, mol, (ami 0,0198 g) Co 2+ van 10,00 cm 3 oldatban. De a teljes ismeretlen 100,00 cm 3 -ben volt, így abban 0,198g = 198, mg Co 2+ van. 1

46 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan 8. KCl-KBr porkeverék összetételét Mohr szerint, indirekt módszerrel határoztuk meg. Az elporított ismeretlen 0,500 g-jából 100,00 cm 3 törzsoldatot készítettünk. Ebből a törzsoldatból 10,00 cm 3 -es mintákat 0,0500 mol/dm 3 koncentrációjú AgN 3 mérőoldattal titráltunk. Az átlagos fogyás 9,80 cm 3 volt. Milyen a minta tömegszázalékos összetétele? (M KCl = 7,56 g/mol, M KBr = 119,01 g/mol) KCl + AgN 3 = AgCl + KN 3 KBr + AgN 3 = AgBr + KN 3 10,00 cm 3 -ben a KCl tömege legyen x g, ami x/7,56 mol. Ekkor a KBr tömege (0,05 x) g, ami (0,05 x)/119,01 mol. A mintára fogyott 9,80 0,05 = 0,9 mmol =,9 10 mol AgN 3, ennyi a KCl és KBr összmólszáma, így az egyenletek alapján: x/7,56 + (0,05 x)/119,01 =,9 10. Ebből x = 0,0223 g. 0,0223 g KCl és 0,050 0,0223 = 0,0226 g KBr volt 0,050 g porkeverékben. Ha 0,050 g 100%, akkor 0,0223 g KCl 9,56 %, és a KBr 100 9,56 = 50, %. Tehát a minta tömegszázalékos összetétele: KCl 9,56 %, KBr 50, %. 9. Mesterséges édesítőszer szacharintartalmának meghatározásához egy 0,9856 g tömegű tablettából 100,00 cm 3 törzsoldatot készítettek és ennek 10,00 cm 3 -éből 10,00 cm 3 0,0500 mol/dm 3 koncentrációjú AgN 3 oldat hozzáadásával a szacharint csapadékként leválasztották. A lejátszódó reakció: C S NNa + Ag + + Na + A feleslegben levő AgN 3 oldatra 2,15 cm 3 0,0725 mol/dm 3 koncentrációjú K(SCN)- oldat fogyott. Hány tömegszázalék szacharint tartalmaz egy tabletta? (M szacharin = 205,17) C S NAg (s) A hozzáadott AgN 3 anyagmennyisége: 0,5 mmol. Az... AgN 3 + K(SCN) = Ag(SCN) + KN 3 egyenlet alapján feleslegben maradt: 2,15 0,0725 = 0,1559 mmol AgN 3. A szacharinra fogyott: 0,5 0,1559 = 0,31 mmol AgN 3 oldat. A reakcióegyenlet alapján ugyanennyi szacharin van a tablettában, vagyis 0,31 mmol, ami 70,60 mg = 0,0706 g. Ez 10,00 cm 3 -ben van, tehát 100,00 cm 3 -ben tízszer ennyi, 0,7060 g szacharin van. Mivel 0,9856 g 100%, így 0,7060 g 71,6 %. 2

47 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan 10. Mg 2+ -ionokat tartalmazó oldat 20,00 cm 3 -éből NH Cl és NaH 2 P oldatok hozzáadásának hatására Mg(NH )(P ) 6H 2 csapadékot választottunk le, amit szűrés, mosás és izzítás után Mg 2 P 2 7 (M = 222,56) formában mértünk. Mennyi az eredeti mintában a Mg 2+ -ion koncentrációja, ha a leválasztott csapadék tömege 62,8 mg? Reakcióegyenletek: Mg 2+ + NH + + H 2P + 6 H 2 = Mg(NH )(P ) 6H 2 + 2H + 2 Mg(NH )(P ) 6H 2 = Mg 2 P NH H 2 A 62,8 mg = 0,628 g Mg 2 P 2 7 csapadék anyagmennyisége 2, mol. Az egyenletek alapján 1 mol Mg 2 P 2 7 csapadék 2 mol Mg(NH )(P ) 6H 2 csapadékból képződik, így 2 2, = 5, mol Mg(NH )(P ) 6H 2 vált le, és ugyanennyi mol Mg 2+ van a 20,00 cm 3 oldatban. 1000,00 cm 3 -ben tehát , /20 = 0,2888 mol a Mg 2+ -ion koncentrációja 0,2888 mol/dm 3. IV. Redoxi titrálások 1. Hány mol/dm 3 koncentrációjú az a KMn oldat, melyből 28,60 cm 3 szükséges 0,19 g Na 2 C 2 savas közegben történő titrálásához? ( M Na 2C2 = 133,98 g/mol) 2 Mn C H + 2 Mn H 2 0,19 3 n Na C = = 1, ,98 A reakcióegyenlet szerint 1, mol Na 2 C 2 titrálásához 1, /5 mol KMn szükséges: 5,79 10 mol. Ez a mennyiség található 28,60 cm 3 mérőoldattérfogatban, innen a koncentráció: c KMn = 5,79 10 mol / 0,02860 dm 3 = 0,0202 mol/dm ,00 cm 3 háztartási hypo-t 250,00 cm 3 -re hígítunk. Ha ennek 50,00 cm 3 -es részletéhez feleslegben jodidot adunk, a kivált jód titrálásához 6,10 cm 3 0,0813 mol/dm 3 koncentrációjú Na 2 S 2 3 mérőoldat kell. Mennyi a hypo NaCl-tartalma g/cm 3 egységben kifejezve? (M NaCl = 22, , = 7, g/mol) Cl + 2 I + 2 H + = Cl + I 2 + H 2 2 Na 2 S I 2 = Na 2 S NaI 2 (2 S I 2 = S I ) A Na 2 S 2 3 fogyás: 6,10 0,0813 = 3,78 mmol. Ennek a mennyiségnek a fele (2. reakcióegyenlet), azaz 1,87 mmol I 2 vált ki az 50 cm 3 -nyi mintaoldatból. Ez megegyezik a Cl anyagmennyiséggel (1. reakcióegyenlet), tehát a NaCl 3

48 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan koncentráció: 1,87 mmol / 50,00 cm 3 = 0,0375 mol/dm 3. A hígítást figyelembe véve, az eredeti oldatban tízszeres a hypo koncentrációja, azaz 0,375 mol/dm 3. Ezt beszorozva az M NaCl = 7, g/mol moláris tömeggel megkapjuk, hogy a hypotartalom 27,90 g/dm ,20 g H 2 2 -oldatot 500,00 cm 3 -re töltünk fel. 50,00 cm 3 -es részletét 0,013 mol/dm 3 koncentrációjú KMn -oldattal savas közegben titráljuk. A fogyás 30,80 cm 3. Hány %(m/m)-os a minta H 2 2 -ra? ( M H 2 = 3,00 g/mol) 2 2 Mn + 5 H H + = 2 Mn H 2 A fogyott KMn mennyisége: 0, ,80 = 0,00 mmol. A reakcióegyenlet alapján a titrált minta H 2 2 tartalma: 0,00 5/2 mmol = 1,001 mmol így, 500 cm 3 oldatban 10,01 mmol, 30,3 mg H 2 2 van. A teljes 1,20 g oldat 100%, így a 0,303 g H ,36 %(m/m).. Hány cm 3 0,023 mol/dm 3 koncentrációjú KMn -oldatot szükséges 2,10 g 75,0 %(m/m)- os tisztaságú Mohr-só vastartalmának a megtitrálásához? A Mohr-só képlete: Fe(NH ) 2 (S ) 2 6H 2. M Mohr-só = 55,85 + (2 (1,00+( 1,00))) + (2 (32,00+( 16,00))) + (6 ((2 1,00)+16,00)) = 391,85 g/mol. A Mohr-só hatóanyagtartalma: 2,10 g 0,75 = 1,575 g, így az anyagmennyisége: 1,575 / 391,85 =, mol. A lejátszódó reakció egyenlete: Mn + 5 Fe H + = Mn Fe 3+ + H 2 3, A reakcióegyenlet szerint mol Mn szükséges a vas(ii) oxidálásához, 5 vagyis 8, mol. Ezen anyagmennyiséget tartalmazó KMn mérőoldat térfogata: V KMn = 8, mmol / 0,023 mol/dm 3 = 3,95 cm Egy S 2 3 törzsoldat koncentrációjának meghatározásához 1,05 g 98,7 %-os tisztaságú KI 3 -ot mértünk be és hígítottuk 500,00 cm 3 -re. A törzsoldat 50,00 cm 3 -es részletét megsavanyítottuk és feleslegben KI-ot adtunk hozzá. A tioszulfát mérőoldat fogyása 28,31 cm 3 volt. Számoljuk ki a tioszulfát törzsoldat koncentrációját! I I + 6 H + = 3 I H 2 2 S I 2 = 2 S I M KI 3 = 39, ,9 + (3 16,0) = 21,0 g/mol. A KI 3 hatóanyagtartalom: 1,05 0,987 = 1,036 g, ami, mol-nak felel meg. Ennek a mennyiségnek 1/10-e van a megtitrált mintában, azaz,83 10 mol =

49 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan, mmol. A reakció-egyenletek alapján 1 mol I3 -ból 3 mol I 2 képződik (1. reakcióegyenlet), ami azután kétszer ennyi (2. reakcióegyenlet), azaz 6 mol reagál. Ez alapján, mmol I3 -ra 2,906 mmol koncentrációja tehát: c = 2,906 mmol / 28,31cm 3 = 0,1026 mol/dm 3. S 2 3 S2 3 -tal S 2 3 fogy. A tioszulfát 6. Egy meghatározandó keverék kálium-nitritet és kálium-nitrátot tartalmaz. Ebből 0,2505 g-ot mérünk be egy meghatározáshoz. Vízben való oldás után savas közegben, KMn oldattal titráljuk a mintát. A 0,01 mol/dm 3 koncentrációjú mérőoldatból a mért fogyás 5,57 cm 3. Hány %(m/m) a minta a kálium-nitrit tartalma? A KN 3 nem reagál a mérőoldattal, a nitrit pedig az alábbiak szerint reagál: 2Mn + 5 N H + = 2 Mn N H 2 A KMn fogyás 5,57 cm 3 0,01 mmol/cm 3 = 0,0557 mmol. A reakcióegyenlet alapján ez 5/2 0,0557 mmol, azaz 0,1393 mmol nitritet mér. M KN = 39,1 + 1,0 + 2 (2 16,0) = 85,1 g/mol, így a KN 2 tömege: 0, ,1 mg = 11,850 mg. A keverék teljes tömege 250,5 mg, ez 100%, tehát a a KN 2 tömege (11,850 mg) ehhez képest,73 %(m/m). 7. Mennyi a Fe 3+ /Fe 2+ rendszer redoxipotenciálja, ha az oldat Fe 3+ koncentrációja 0,08 mol/dm 3, Fe 2+ koncentrációja 0,02 mol/dm 3 o, és ε = + 0,771V? Fe / Fe ε = ε + o Fe / Fe 3+ 0,059 [Fe ] lg = 0, ,059 lg(0,08/0,02) = + 0,806 V [Fe ] 8. C-vitamin hatóanyagtartalmát (aszkorbinsav-tartalmát) bromatometriásan határozzuk meg. 0,9872 g mintából 100,00 ml törzsoldatot készítve, annak 10,00 cm 3 térfogatú részletét megsavanyítjuk és KBr-ot adunk hozzá feleslegben. A mintát 0,0195 mol/dm 3 koncentrációjú KBr 3 -oldattal titrálva a fogyás 9,12 cm 3. Hány százalékos a tabletta hatóanyagtartalma? (M aszkorbinsav = 176,12 g/mol) Br Br + 6 H + = 3 Br H 2 H H Br H + Br H Br H Br H H H H H H 5

50 Mintafeladatok a gyakorlathoz kapcsolódóan 1 mol bromát-ion megfelel 3 mol Br 2 -nak (1. reakcióegyenlet), és így ugyanennyi, azaz 3 mol aszkorbinsavnak (2. reakcióegyenlet). A bromát-ion anyagmennyisége: 9,12 0,0195 = 0,1778 mmol, tehát az aszkorbinsav anyagmennyisége a 10,00 cm 3 részletben: 3 0,1778 = 0,5335 mmol. Az aszkorbinsav eredeti mennyisége (100,00 cm 3 -ben) ennek a 10-szerese, 5,335 mmol = 5, mol. A tabletta hatóanyagtartalmát megkapjuk, ha ezt az anyagmennyiséget szorozzuk az aszkorbinsav moláris tömegével: 176,12 5, = 0,9396 g. A hatóanyag % = (0,9396 / 0,9872) 100 = 95,18 %. 9. Egy szilárd minta Fe 2 3 -ot és inert szennyezést tartalmaz. A Fe 2 3 -tartalmat permanganometriásan akarjuk meghatározni. A mintát HCl-ban oldjuk. ldás után a Fe(III)-tartalom redukálása következik az 1. reakcióegyenlet szerint, majd a redukálószer feleslegének közömbösítése a 2. reakcióegyenlet alapján. Az eredeti anyagból 0,1850 g-ot bemérve oldás, redukálás után a mintát KMn mérőoldattal titráljuk (3. rekcióegyenlet). A KMn koncentrációja 0,012 mol/dm 3, a fogyás 11,85 cm 3. Hány %(m/m) Fe 2 3 -ot tartalmazott a minta? 2 Fe 3+ + SnCl Cl = 2 Fe 2+ + SnCl SnCl HgCl 2 = SnCl + Hg 2 Cl 2 Mn + 5 Fe H + = Mn Fe 3+ + H 2 A fogyott KMn anyagmennyisége: 0,012 11,85 = 0,122 mmol. A 3. reakcióegyenlet szerint ez 0,711 mmol Fe 2+ -t mér, ami megfelel 0,711 mmol Fe 3+ - nak, ez pedig fele ennyi, azaz 0,3555 mmol Fe 2 3 -nak. M Fe 2 3 = (2 55,85) + (3 16,00) = 159,7 g/mol. A minta Fe 2 3 tartalma: 159,7 g/mol 0,3555 mmol = 56,773 mg. A minta teljes tömege (0,1850 g) 100 %, így a Fe 2 3 tömege (0,05677 g) 30,69 %(m/m). 10. Mennyi az ε értéke abban a 0,0050 mol/dm 3 koncentrációjú KMn -oldatban, mely egyidejűleg MnS -ra nézve 0,02 mol/dm 3 koncentrációjú, és ph =,00? ( ε o = +1,51V) 2+ Mn / Mn A redoxifolyamat félegyenlete: ε = ε o + 1,125 V. 2+ Mn / Mn + 0,059 [Mn ][H ] lg 2+ 5 [Mn ] Mn + 5 e + 8 H + = Mn 2+ + H 2 8 = 1,51 + 0,059 lg 5 0,005 (10 0,02 ) 8 = 6