Kemija1_skripta2

7/24/2019 Kemija1_skripta2

1/37

SVEUILITE U ZAGREBUPREHRAMBENO-BIOTEHNOLOKI FAKULTET

LABORATORIJ ZA ANALITIKU KEMIJULABORATORIJ ZA OPU I ANORGANSKU KEMIJU

VJEBE IZ KEMIJE 1II. DIO

Priredila:

Dr. sc. eljka FilipoviKovaevi, docent

Zagreb, studeni 2006.


2/37

KVALITATIVNA KEMIJSKA ANALIZA

Kemijski sastav neke tvari (anorganske ili organske) odreuje sekvalitativnom kemijskom analizom (klasina kemijska analiza i instrumentalna

analiza). Temelj analize su kemijske reakcije i ravnotee.U laboratorijskim uvjetima obino se provode kvalitativna ispitivanja uotopinama tako da se ispitivanja odnose na dokazivanje sastavnih iona otopine:kationi i anioni.

Kvalitativna analiza anorganskih spojeva moe biti sustavna analiza kada seispituje prisutnost kationa i aniona pomou odgovarajuih postupnih operacija. Tu seioni odvajaju u skupine slinih svojstava, a u svakoj se skupini ioni pojedinanodokazuju karakteristinim analitikim reakcijama.

Sustavna analiza moe podrazumjevati razdvajanje kationa u est analitikihskupina na temelju reakcija taloenja:

I. analitika skupina: kationi koji s razrijeenom solnom kiselinom tvore slabotopljive taloge klorida.

II. analitika skupina: kationi koji uz sulfidni ion (u solno kiseloj otopini) taloevrlo slabo topljive sulfide. To su sulfidi II.a skupine, netopljivi u amonijevom

polisulfidu i sulfidi II.b skupine, iji se sulfidi otapaju u amonijevom polisulfidu.

III. analitika skupina: kationi koji se uz amonijak u prisutnosti amonijeva kloridataloe kao hidroksidi ili hidratizirani oksidi.

IV. analitika skupina: kationi koji uz amonijev sulfid u amonijanoj sredini taloe

slabo topljive sulfide.V. analitika skupina: kationi koji uz amonijev karbonat u prisutnosti amonijevaklorida taloe slabo topljive karbonate.

VI. analitika skupina: kationi koji nemaju zajedniki taloni reagens.

Analitika klasifikacija kationa:

Skupina Skupinski reagens Kationi

I. razrijeena otopina HCl Ag(I), Pb(II), Hg(I)

II. H2S (uz HCl, c = 0,3M) II.a: Hg(II), Pb(II), Bi(III),Cu(II), Cd(II)

II.b: As(III), As(V), Sb(III),Sb(V), Sn(II), Sn(IV)

III. NH3+ NH4Cl Al(III), Fe(III), Cr(III)

IV. NH4HS ili H2S (uz NH3) Ni(II), Co(II), Mn(II), Zn(II)

V. (NH4)2CO3+ NH4Cl Ca(II), Sr(II), Ba(II)

VI. nema Na(I), K(I), NH4+, Mg(II)

2


3/37

Anioni su u sustavnoj analizi svrstani u pet analitikih skupina na temelju taloenja saotopinama Ca(NO3)2, Ba(NO3)2, Zn(NO3)2i AgNO3kao skupinskim reagensima.

Analitika klasifikacija aniona:

Skupina Skupinski reagens Anioni

I. Ca(NO3)2 C2O42-; C4H4O6

2-; PO43-;

CO32-; SO3

2-

II. Ba(NO3)2 SO42-; IO4

-;(SO3

2-; C4H4O62-)

III. Zn(NO3)2 S2-; CN-

IV. AgNO3 Cl-; Br-; I- ; BrO3

- ; S2O32-

V. nema NO2- ; CH3COO

- ; NO3-

Anioni se mogu podijeliti u analitike skupine ne samo na temelju reakcijataloenja, nego i na temelju njihovih oksidacijsko-redukcijskih svojstava sodgovarajuim oksidativnim i reduktivnim reagensima. Tako se:

1. anioni oksidansi (oksidativni anioni) dokazuju uz otopinu kalijeva jodida (u kiselojsredini razrijeene sumporne kiseline)

2. anioni reducensi (reduktivni anioni) dokazuju uz otopinu kalijeva permanganata (ukiseloj sredini razrijeene sumporne kiseline).

Osim ovih reakcija mogu se po potrebi provesti reakcije aniona s razrijeenom ili skoncentriranom sumpornom kiselinom.

3


4/37

N LIZ SMJESE K TION

Ispitivanje kationa III. analitike skupine: Fe(III); Cr(III); Al(III)

Pribor: epruveta, kapaljka, kiveta, aa, vodena kupelj.

Taloni reagens kationa III. analitike skupine je otopina amonijaka koncentracijec(NH3) = 6 mol/L (odnosno OH

-ion).

Reakcije taloenja:

Fe3+ + 3OH-Fe(OH)3(s)sme

Cr3+ + 3OH-Cr(OH)3(s)sivo-zelen

Al3+ + 3OH-Al(OH)3(s)bijel

Primijeni li se za taloenje otopina natrijeva hidroksida treba paziti da ne doe dootapanja nastalih hidroksida Cr(OH)3i Al(OH)3uz suviak NaOH. Talozi navedenihhidroksida amfoternih su svojstava te mogu reagirati i s bazama kao to je NaOH, priemu nastaju topljivi hidrokso-kompleksi:

Cr(OH)3(s) + NaOH Na[Cr(OH) 4]

Al(OH)3(s) + NaOH Na[Al(OH) 4]

Postupak analize:

Uzorak prenijeti u kivetu. Dodati taloni reagens III. analitike skupine (NH3,c= 6M). Nastalu suspenziju ispitati po postupcima navedenim u Tablici 1.

Reakcije dokazivanja:

eljezo, Fe3+

1. Otopina K4[Fe(CN)6] u prisutnosti eljeza(III) daje plavo obojenje (Berlinskomodrilo) KFe[Fe(CN)6]

Fe3++ K4[Fe(CN)6] KFe[Fe(CN) 6] + 3K+

2. Otopina NH4SCN u prisutnosti eljeza(III) pokazuje crveno obojenje

Fe3++ SCN- [Fe(SCN)] 2+

4


5/37

Krom, Cr3+

1. NaOH i H2O2Istaloi se Cr(OH)3dodatkom razrijeenog amonijaka, c(NH3) = 6 mol/L, a zatim se

nastali talog otopa u otopini NaOH dok ne nastane zelena otopina Na[Cr(OH) 4]. Tojotopini doda se nekoliko kapi otopine H2O2 (w = 3%). uta boja otopine (natrijevkromat) potvruje prisutnost Cr(III) u polaznoj otopini.

Cr3+ + 3OH-Cr(OH)3(s)sivo-zelen

Cr(OH)3(s) + NaOH Na[Cr(OH) 4]zeleno

2 [Cr(OH)4]-

+ 2 OH-

+ 3 H2O2 2 CrO 42-

+ 8 H2Outo

2. BaCl2(dokazna reakcija se provodi u analizi smjese kationa III. anal. skupine)CrO4

2-+ BaCl2 BaCrO 4(s) + 2Cl-

Aluminij, Al3+

1. Alizarin S

Iz lunate otopine (dodati nekoliko kapi otopine NH3, c = 6 mol/L) istaloi seAl(OH)3,a dodatak alizarina S u ispitivanu otopinu nastalim crvenim lakom potvruje

prisutnost aluminija(III).

5


6/37

RAZDVAJANJE SMJESE KATIONA III. ANALITIKE SKUPINE

+ NH3, 6 M

+ HCl, 6M

+ NH4SCN+ K4[Fe(CN)6]

Fe(OH)3smei talog

+ NaOH, 6 M+ H2O2, 3%

otopine:CrO4

2- [Al(OH)4]-

uto bezbojno

talozi:Fe(OH)3 Cr(OH)3 Al(OH)3

smei sivo-zeleni bijeli

Fe(III); Cr(III); Al(III)

BaCl2+ CH3COOH,1M

CrO42-

+HNO3,raz

+ NH3+ NH4Clza ri ati

BaCrO4uti talog

Al(OH)3bijeli talog

KFe[Fe(CN)6]modro

Fe(SCN)3crveno

6


7/37

N LIZ OTOPINE SOLI

Ispitivanje kationa VI. analitike skupine: Na(I), K(I), NH4+, Mg(II)

Otopina uzorka sastoji se iz jedne soli (prisutan jedan kation VI. analitike skupine ijedan anion).

Pribor: epruveta, kapaljka, kiveta, aa, platinska igla.

Postupak analize:

Uzorak (otopinu za analizu) prenijeti u semimikro epruvetu te pojedinanimreakcijama ispitati prisutnost iona.

Natrij, Na+

Bojenje plamena: Iglu od platine (Pt-iglu) uroniti u solno kiselu otopinu, a zatim jeunijeti u plamen (oksidacijski dio plamena). Intenzivno uto obojenje plamenaukazuje na prisutnost natrija.

Kalij, K+

1. Na3[Co(NO2)6], natrijev heksanitrokobaltat(III), dodan u otopinu koja sadri ionkalija pokazuje nastanak utog kristalnog taloga:

2KCl + Na3[Co(NO2)6] (s) K 2Na[Co(NO2)6] (s) + 2NaCl

2. Bojenje plamena: Igla od platine (Pt-igla) uronjena u solno kiselu otopinu, a zatimunesena u plamen (oksidacijski dio plamena) u prisutnosti kalija pokazuje ljubiastoobojenje.

Amonij, NH4+

Nesslerov reagens, (tetrajodomerkurat(II)), u prisutnosti amonijeva iona pokazujenastajanje uto-smeeg taloga ili uto-smee otopine:

NH4++ 2 [HgI4]

2-+ 4OH- Hg 2NI (s) + 7I- + 4H2O

Magnezij, Mg2+

1. Na2HPO4, natrijev hidrogen-fosfat, u amonijakalnoj otopini (NH3+NH4Cl) taloi uprisutnosti magnezija bijeli kristalni talog:

Mg2++ NH4++ HPO4

2- + 6H2O MgNH4PO46H2O (s) + H+

2. Alizarin S

Lunata otopina (dodati nekoliko kapi otopine NaOH, c= 2M) istaloi Mg(OH)2, adodatak otopine alizarina S modrom bojom potvruje prisutnost magnezija(II).

7


8/37

Ispitivanje aniona

Anioni se iz izvorne otopine (uzorka) dokazuju pojedinanim specifinimdokaznim reagensima. Izravno dokazivanje aniona mogue je samo u vodenoj otopini

soli Na+

, K+

i NH4+

. Prisutan Mg2+

nuno je ukloniti otopinom natrijeva karbonata:Mg2+ + Na2CO3 MgCO3(s) + 2Na

+

nastali talog karbonata ukloni se centrifugiranjem, bistri centrifugat prenese u zasebnusemimikro epruvetu i neutralizira otopinom octene kiseline. U toj otopini moe sedokazati pripadni anion pojedinanim reakcijama.

Klorid, Cl-

Otopina AgNO3u prisutnosti kloridnog iona taloi bijeli talog:

Ag+

+ Cl-

AgCl (s)Talog se otapa u otopini amonijaka jer nastaje kompleks:

AgCl (s) + 2NH3 [Ag(NH 3)2]Cl

Dodatak duine kiseline (do kisele reakcije!) u amonijakalnu otopinu uzrokujeponovno taloenje AgCl:

[Ag(NH3)2]Cl + 2H+ AgCl (s) + 2NH 4

+

Sulfat, SO42-

Otopina Ba(NO3)2u prisutnosti sulfatnog iona taloi bijeli talog:

Ba(NO3)2+ SO42-BaSO4(s) + NO3

-

Nitrat, NO3

-

Zasienu otopinu FeSO4 dodati u otopinu uzorka i uz stjenku epruvete opreznonekoliko kapi koncentrirane otopine H2SO4. Ne mijeati !Na dodirnoj plohi kiseline izasiene otopine nastaje smei prsten:

3Fe2+ + NO3-+ 4H+ NO + 3Fe3++ 2H2O

Fe2+

+ NO Fe(NO)2+

smei prsten

Fosfat, PO43-

Otopina AgNO3u prisutnosti fosfatnog iona taloi uti talog:

3Ag++ PO43- Ag3PO4(s)

8


9/37

KVANTITATVNA KEMIJSKA ANALIZA

Kvantitativna kemijska analiza temelji se na odreivanju koliina pojedinihtvari u ispitivanom uzorku.

GRAVIMETRIJSKA ANALIZA

Osnovni princip gravimetrijske analize je taloenje tvari (uzorka) pogodnimreagensom (taloni reagens) kojom prilikom nastaje teko topljivi talog. Osnovni

postupci gravimetrijske analize su: taloenje; digeriranje (talog ostaje u matinojotopini); dekantiranje (odvajanje bistre tekuine iznad taloga); filtriranje; ispiranjetaloga; suenje i arenje taloga; vaganje taloga. Vaganjem mase taloga odreuje sekoliina ispitivane tvari.

ODREIV NJE ELJEZ

Odreivanje eljeza osniva se na taloenju eljezovog(III) iona uz otopinuamonijaka pri emu nastaje talog eljezovog(III) hidroksida:

Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3 (s)

Nastali se talog nakon ispiranja sui, ari i vae kao eljezov(III) oksid:2Fe(OH)3 (s) Fe

arenje2O3(s) + 3H2O

Pribor:pipeta od 25,00 mL; aa od 400 mL; stakleni tapi; lijevak za filtraciju;filtrirni papir; pinceta; porcelanski loni; glineni trokut; azbestna mreica;eksikator.

Kemikalije: otopina razrijeenog amonijaka, 1%-na otopina NH4NO3

Postupak:

Uzorak u odmjernoj tikvici nadopuniti do oznake i zaepljenu tikvicu dobropromijeati. Otpipetirati 25,00 mLuzorkau au, dodati oko 200mL deioniziranevode i nekoliko kapi indikatora bromtimol plavila (otopina pokazuje utu boju).Otopinu blago zagrijati ( ne zagrijati do vrenja!!!!!). au maknuti od izvora toplinei zapoeti taloenje polaganim dodavanjem (kap po kap !!!) talonog reagensa(otopina razrijeenog amonijaka). Lagano mijeati staklenim tapiem. tapiostaviti u ai nakon zavrenog taloenja! Dodatkom talonog reagensa uoava senastajanje crveno-smeeg elatinoznog taloga (Fe(OH)3a sljeganjem taloga otopina

iznad taloga pokazuje plavu boju. Stakleni tapi ostaviti u ai!!! i au pokritisatnim staklom.

9


10/37

Nakon sljeganja taloga (proces sedimentiranja traje nekoliko minuta)zapoinje odvajanje taloga iz suspenzije postupkom filtracije.

Filtracija se provodi kroz filtrirni papir crna vrpca (papir za filtracijuvoluminoznih i koloidnih taloga). Kvantitativno prenijeti talog na filtrirni papir,isprati au toplom 1%-nom otopinom NH4NO3 i tako ostatak iz ae prenijeti nafiltrirni papir. Oprezno isprati talog na filtrirnom papiru (u malim koliinama sotopinom za ispiranje) sve dok filtrat (ispitati u makro epruveti) vie ne pokazuje

pozitivnu reakciju na kloridne*ione!!!Papir s talogom prenijeti u prethodno iareni, ohlaeni i odvagani poculanski

loni(lonise uvijek uva u eksikatoru).Papir s talogom (u porculanskom loniu) suiti iznad plamena (na azbestnoj

mreici), a zatim lonipincetomprenijeti na glineni trokutsmjeten na eljeznomtronogu. Spaliti filtrirni papir pojaavanjem plamena. Nakon uspjenog spaljivanja(papir se pri spaljivanju ne smije zapaliti!!!), pojaati plamen, iariti talog uloniu (papir izgori u cijelosti), a na dnu lonia zaostane smee-crveni talog,Fe2O3. Ohladiti loni na glinenom trokutu nekoliko minuta (!!!), a zatim gapincetom prenijeti u eksikator. Nakon hlaenja u eksikatoru loni izvagati iizraunati masu eljeza.

Primjer raunanja:

masa lonia sa talogom: 20,1900 gmasa praznog lonia : 20,1311 g

masa taloga (Fe2O3): 0,0589 g

m(Fe2O3) = 0,0589 g

iz kemijskih reakcija slijedi:

2 3

3

(Fe O ) 1

(Fe(OH) 2

n

n= slijedi: 2n(Fe2O3) = n(Fe(OH)3)

3

(Fe) 1

(Fe(OH) ) 1

n

n= slijedi: n(Fe) = n(Fe(OH)3)

2 32 3

2 3

(Fe O )(Fe) 2 (Fe O ) 2(Fe O )

mn n

M= =

(uzorak)(Fe) (Fe) (Fe)

(alikvot)

Vm n M

V= i

m(Fe)= 164,8 mg

*Kloridni se ioni trebaju ukloniti jer u njihovom prisustvu nastaje hlapljiv eljezov(III) klorid kojiuzrokuje pogreku pri izraavanju rezultata analize.

10


11/37

VOLUMETRIJSKA ANALIZA

Analitike metode koje se temelje na mjerenju volumena nazivaju sevolumetrijske metode. Analiza se provodi tako da se otopini uzorka dodaje otopinareagensa poznate koncentracije (titrant) postupkom titriranja tako dugo dok uzorak ucjelosti ne izreagira s reagensom. Iz volumena reagensa i njegove poznatekoncentracije izrauna se mnoina odreivane tvari (analita).

Volumetrijske metode analize dijele se ovisno o vrsti provedene kemijskereakcije na:

kiselinsko - bazne reakcije oksidacijsko - redukcijske reakcije kompleksometrijske reakcije talone reakcije

Sve se titracije mogu prikazati kao promjene koncentracije ispitivane tvari(uzorak) u ovisnosti o volumenu dodanog reagensa (titranta) tada se govori otitracijskoj krivulji.

Openito za kemijsku reakciju:

A + B C + D

odreuje se toka zavretka titracije kada je uzorak (titrirana tvar, A) u cjelostiizreagirao s titrantom te se javljaju prvi zamjetni tragovi slobodnog reagensa (B). Tase toka moe odrediti na temelju fizike promjene u otopini bilo vizuelno (promjena

je lako uoljiva), bilo pomou odgovarajueg instrumenta (instrumentalna metoda).Kod mnogih se titracija za uoavanje zavretka dodaje pogodno sredstvo (indikator)koje promjenom boje ukazuje na zavretak titracije.

Posue:pipeta, bireta i Erlenmeyer tikvica

Za uspjenu analizu pipeta i bireta ne smiju pokazivati masne kapljice unutarstjenke. Posue se pere detergentom, dobro ispere vodovodnom vodom, a na krajudeioniziranom vodom.

Punjenje birete: pomou malog staklenog lijevka, tako da je cijeli prostor bireteispunjen otopinom (titrantom) bez mjehuria zraka, zatvori se pipac i bireta nadopuni

tono do oznake volumena.

11


12/37

CIDIMETRIJSK TITR CIJ

Priprema otopine solne kiseline,c(HCl) = 0,1 mol/L

Otopina se priprema iz koncentrirane otopine kiseline. Koncentracija otopine(tvorniko pakovanje) izrauna se na temelju podataka na boci:M= 36,46 g/molw= 36,5%= 1,18 g/mL

( ) ( )

( )

HClHCl 11,8 mol/L

HCl

wc

M

= =

i

Za pripremu 1000,00 mL otopine HCl, c = 0,1 mol/L, iz gornje otopine treba uzeti:

8,45 mL otopine HCl (c = 11,8 mol/L ), razrijediti do 1000,00 mL.

Potreban volumen koncentrirane otopine kiseline uzeti biretom, ispustiti u odmjernu

tikvicu od 1000,00 mL, nadopuniti deioniziranom vodom i zaepljenu tikvicu dobro

promijeati.

Standardiziranje otopine HCl, c= 0,1 mol/L titracijom s Na2CO3

Pripremljenoj otopini solne kiseline nuno je odrediti tonu koncentraciju

titracijom uz suhu vrstu sol Na2CO3.Na analitikoj vagi tono odvagati masu Na2CO3 i prenijeti u Erlenmeyer

tikvicu, otopiti u priblino 100 mL deionizirane vode. U otopinu dodati nekoliko kapi

indikatorske otopine metilnog crvenila. Otopina pokazuje utu boju.

Prije poetka titracije biretu isprati pripremljenom otopinom HCl, c = 0,1 M,

a zatim je ispravno napuniti do oznake.

Otopinu Na2CO3 polagano titrirati otopinom HCl, c = 0,1 M, do prve

promjene boje (crvena boja). Zagrijati otopinu, istjerati CO2(izlaze mjehurii, a boja

otopine vraa se u utu), nastaviti titraciju (kap po kap)do promjene boje otopine u

crvenu. Zapisati oitanje birete.

Primjer raunanja koncentracije solne kiseline:

m(Na2CO3) = 0,1874 g = 187,4 mg

Jednadba rekcije pri titraciji: 2 HCl + Na2CO3 2NaCl + H2O + CO2 (g)

12


13/37

Na temelju kvantitativnog odnosa reaktanata izraunati mnoinu Na2CO3 koja ereagirati s titrantom koncentracije c(HCl) = 0,1 M:

( )32CONan = mmol1,7681mg/mmol105,99mg187,4

=

n(HCl) = 2n(Na2CO3)n(HCl) = 2 1,7681 = 3,5362 mmol

V (HCl) utroeni = 34,50 mL

( ) (

( ))H C l

H C lH C l

nc

V=

( )3 ,5 3 6 2 m m o l

H C l 0 ,1 0 2 4 93 4 ,5 0 m L

c = =

c(HCl) = 0,1025 mmol mL-1ili 0,1025 mol L-1

LK LIMETRIJSKE TITR CIJE

Priprema standardne otopine NaOH,c= 0,1 mol/L

Za pripremu otopine NaOH pribline koncentracije c(NaOH) = 0,1 mol/Lpotrebno je na tehnikoj vagi (na satnom staklu) odvagati oko 2 g vrstog NaOH,odmah prenijeti u staklenu au i otopiti u 500 mL prethodno prokuhane i ohlaenedeionizirane vode. Otopinu prenijeti u staklenu bocu i zatvoriti plastinim iligumenimepom.

Standardiziranje otopine NaOH standardnom otopinom HCl

U Erlenmeyerovu tikvicu otpipetirati 25,00 mL otopine NaOH priblinekoncentracije c 0,1 mol/L. Dodati nekoliko kapi indikatora metilnog crvenila ititrirati standardnom otopinom HCl do prvog prijelaza boje u crvenu. Otopinu zatimzagrijati do vrenja te tako istjerati CO2 (otopljen iz zraka). Boja se otopine vrati uutu boju. Nastaviti oprezno titraciju do prelaza boje u crvenu.

13


14/37

Raun:

V(NaOH) = 25,00 mLV(HCl) = .......... mLc(HCl) = ......... mol/L;n(HCl) = n(NaOH)

(NaOH)( )

(NaOH)

nc NaOH

V=

Zadatak:

ANALIZA TITRACIJSKE KRIVULJE HCl/NaOH

(provedene na automatskom titratoru)

Odreivanje koncentracije NaOH

Za odre

ivanje koncentracije NaOH koristi se standardna otopina HCl, a kaoindikator slui otopina metilnog crvenila.

Postupak:

Uzorak natrijeva hidroksida razrijediti deioniziranom vodom, tikvicu zatvoriti

staklenim epom i promijeati. Otpipetirati 25,00 mL otopine u Erlenmeyerovu

tikvicu i nakon dodatka 2 kapi metilnog crvenila titrirati standardnom otopinom

HCl. Pri prvom prijelazu boje u crvenu zagrijati do vrenja (istjera se CO2), boja

otopine vraa se u utu. Titracija se nastavlja oprezno do prve pojave crvene boje

otopine.

Reakcija neutralizacije: NaOH + HCl NaCl + H2O

Raun:

V(HCl) = .........mL

c(HCl) = .......... mol/L

n(HCl) = n(NaOH)

m(NaOH)= n(NaOH) M(NaOH) =

14


15/37

izraziti masu NaOH (u mg) u 100 mL uzorka: (NaOH)m =100,00 mL

25,00 mL

Odreivanje koncentracije H2C2O4Postupak:

Uzorak H2C2O4 (u odmjernoj tikvici od 100,00 mL) razrijediti

deioniziranom vodom, bocu zaepiti i dobro promijeati. U Erlenmeyerovu tikvicu

otpipetirati 25,00 mL uzorka, dodati 2 kapi indikatora fenolftaleina i titrirati otopinom

NaOH do prve promjene boje otopine iz bezbojne u ljubiastu (crvenu).

Jednadbe pri titraciji:

H2C2O4 + NaOH NaHC 2O4+ H2O

NaHC2O4 + NaOH Na 2C2O4+ H2O

2NaOH + H2C2O4 Na2C2O4+ 2H2O

U toki zavretka titracije: n(NaOH) = 2n(H2C2O4)

Raun:

V(NaOH) =

c(NaOH) =n(NaOH) =

n(H2C2O4) =M(H2C2O4) = 90,03 g/mol

m(H2C2O4) = , mg

izraziti masu H2C2O4u 100 mL uzorka:2 2 4

(H C O )m =100 ,00 m L

25 ,00 m L

Zadatak:

ANALIZA TITRACIJSKE KRIVULJE NaOH/ H2C2O4(provedne na automatskom titratoru)

15


16/37

KOMPLEKSOMETRIJSKE TITR CIJE

Osnivaju se na stvaranju topljivih, ali slabo ioniziranih kompleksnih spojevauz titrant (organski spoj) koji sa metalnim ionima daje kompleksne spojeve nazvanekelatimaili kelatnim spojevima.

Najee se koristi organski spoj etilendiamin-tetraoctena kiselina, skraenoEDTA, ope formule H4Y. Iz praktinih se razloga (bolja topljivost) kao standardnaotopina koristi natrijeva sol te kiseline Na2H2Y.

U kompleksometrijskoj se titraciji kao indikatori koriste takoer organsketvari koje s metalnim ionima stvaraju kelate. Ti se indikatori nazivaju metalokromskiindikatori i prikazuju se opom formulom H3In.

Priprema standardne otopine EDTA

Standardna otopina priprema se otapanjem suhe vrste soli Na2H2Y 2 H2O(trgovako ime komplekson III). Tono se odvae 18,6115 g soli i otopi u odmjernojtikvici od 500,00 mL, nadopuni do oznake i dobro promijea.

Odreivanje koncentracije kalcija

Uzorak razrijediti deioniziranom vodom. U Erlenmeyer tikvicu otpipetirati25,00 mL uzorka, dodati 5 mL amonijanog pufera (NH3/NH4Cl) ime otopina

pokazuje pH neto iznad 10. Dodati malo (na vrhu patulice) indikatora Erio kromcrno T. Titrirati paljivo standardnom otopinom EDTA do prelaska boje otopine izvinsko-crvene u plavu.

Princip titracije:

Ion kalcija reagira s indikatorom stvarajui kompleks:

Ca2+ + HIn2- CaIn - + H+

vinsko-crveno

Za vrijeme titracije kalcij se oslobaa iz kompleksa s indikatorom te se vee ukompleks s EDTA (titrantom):

Ca2+ + Y4- CaY 2-

bezbojno

U toki zavretka titracije (sav je kalcijev ion vezan na EDTA) osloboeni ionindikatorahidrolizira i pokazuje plavu boju:

In3-

+ H2O HIn2-

+ OH-

plavo

16


17/37

Primjer izraunavanja:

u toki ekvivalencije: n(Ca2+) = n(EDTA)

V(EDTA) = ......... mLc(EDTA) = ........ mol/L

m(Ca2+)= V(EDTA) c(EDTA) M(Ca) = ...... mg

izraziti masu kalcija: mg/100 mL uzorka: 2+(Ca )m =100,00 m L

25,00 mL

OKSIDACIJSKO REDUKCIJSKE TITRACIJE

Oksidacijsko-redukcijske titracije su podvrsta volumetrijske-titrimetrijske

analize. Temelje se na kemijskim reakcijama oksidacije i redukcije, odnosno na

promjenama elektrodnog potencijala pri odreivanju analita uz odgovarajui titrant.

Za uoavanje toke zavretka titracije pomau redoks-indikatori koji mijenjaju boju

(neovisno o kemijskoj prirodi analita i titranta) promjenom elektrodnog potencijala u

tijeku titracije. Tijek titracije mogue je prikazati krivuljom, a oblik je slian oblikukrivulje pri kiselinsko-baznoj titraciji zbog logaritamskog odnosa elektrodnog

potencijala i koncentracije analita ili titranta.

BROMATOMETRIJA

Bromatometrija je oksidacijsko-redukcijska titracija kod koje se za titraciju

koristi standardna otopina kalijeva bromata (KBrO3). Oksidativno sredstvo (KBrO3)

oksidira (u kiseloj sredini) redukcijsko sredstvo (analit):

BrO3-+ 6H+

-+ 6e Br- + 3H2O

Suviak BrO3-iona reagira sa Br-ionom:

BrO3-+ 5Br- + 6H+ 3Br 2+ 3H2O

Indikatorska otopina (metilno crvenilo) indicira prisutnost broma te tako pokazuje

zavretak titracije svjetloutom bojom.

17


18/37

Priprema standardne otopine KBrO3,c = 0,0166 mol/L

Standarna se otopina priprema izravnim tonim vaganjem vrste suhe soliKBrO3na analitikoj vagi. U tu svrhu odvagati tono 2,7835 g KBrO3i kvantitativno

prenijeti u odmjernu tikvicu od 1000,00 mL, otopiti i nadopuniti do oznakedeioniziranom vodom. Dobro promijeati!

JODOMETRIJA

Jodometrija je oksidacijsko-redukcijska titracija kod koje se I2 izluuje ukemijskoj reakciji s uzorkom koji sadri oksidans. Izlueni se I2odreuje titracijomuz standardnu otopinu natrijeva tiosulfata (Na2S2O3). Indikatorska otopina je otopinakroba.

R

eakcija: I2 + 2S2O32- 2I - + S4O62-

Priprema standardne otopine Na2S2O3, (c = 0,1 mol/L)

Odvagati priblino 5 g Na2S2O3u 200 mL prokuhane i ohlaene deioniziranevode. Dodati oko 0,1 g Na2CO3, sve zajedno dobro promijeati i otopinu prenijeti u

bocu i zaepiti. Otopinu ostaviti stajati u tamnom prostoru nekoliko dana.

Standardiziranje otopineNa2S2O3/standardnom otopinom KBrO3

Postupak:

Otpipetirati 25,00 mL standardne otopine KBrO3u Erlenmeyer tikvicu, dodatioko 1 g vrstog KI i zakiseliti sa 5 mL sumporne kiseline, c = 2mol/L. Zbog

izluivanja I2 otopina se oboji uto-sme

e. Nastali I2 titrirati otopinom Na2S2O3polagano do blijedoute boje otopine, dodati indikatorske otopine, krob, (otopina u

tikvici pokazuje plavu boju to ukazuje na prisutnost I2). Titraciju nastaviti polaganodo obezbojenja.

Dodatkom KI u otopinu KBrO3 izluuje se I2prema reakciji:

Reakcija: BrO3-+ 6 I-+ 6 H+ Br -+ 3 I2+ 3 H2O

Izlueni jod titrirati standardnom otopinom Na2S2O3 kojom prilikom setiosulfatni ion kvantitativno oksidira u tetrationatni ion:

18


19/37

Reakcija: 3 I2 + 6 S2O3

2- 6 I-+ 3S4O62-

Stehiometrijski odnos pri titraciji:

3

2

(KBrO ) 1(I ) 3

n

n= odnosno 2

2-

2 3

(I ) 3 1(S O ) 6 2

n

n= =

slijedi : 3n(KBrO3) = n(I2) = 1/2n(Na2S2O3)

Primjer izraunavanja koncentracije otopine Na2S2O3:

V(KBrO3) = ......... mLc(KBrO3) = ......... mol/L

V(Na2S2O3) = volumen utroenog titranta = ....... mLc(Na2S2O3) = ........... mol/L

n(KBrO3) = ......... mmol

1/2n(Na2S2O3) = 3n(KBrO3) = ........ mmol

( ) -12 2 3Na S O mol LncV

= =

Odreivanje askorbinske kiseline

Standardne otopine: KBrO3( bromatometrija) i Na2S2O3( jodometrija)

Princip titracije zasniva se na reakcijama:

1. oksidacije askorbinske kiseline (C6H8O6) u dehidroaskorbinsku kiselinu

(C6H6O6 ) sa standardnom otopinom kalijeva bromata (uz dodatak KBr i

sumporne kiseline).

2. odreivanje suvinog Br2 jodometrijskom titracijom sa standardnom

otopinom Na2S2O3.

19


20/37

Za analizu se dobiva tono odvagan uzorak vrste askorbinske kiseline.Uzorak prenijeti u odmjernu tikvicu od 100,00 mL. Dodati oko 20 mL otopinesumporne kiseline, c = 1 mol/L, i neto (oko 2 g) vrste i suhe soli KBr, a zatimnastaviti otapanje deioniziranom vodom. Otopinu u odmjernoj tikvici nadopuniti dooznake. Iz te se otopine odreuje askorbinske kiselina uzimanjem alikvotnihvolumena.

Postupak:

Alikvot od 25,00 mL uzorka prenijeti u Erlenmeyerovu tikvicu i polagano titriratistandardnom otopinom KBrO3do pojave ute boje otopine (nastali izlueni Br2dajeuto obojenje). Dodatkom KI (oko 1 g) u Erlenmeyerovu tikvicu viak Br2prevodi I

-ion u I2koji se titrira standardnom otopinom Na2S2O3uz indikator krob (do nestanka

plavog obojenja otopine).

Titracija s otopinom KBrO3: BrO3- + 5Br- + 6H+ 3 Br 2 + 3H2O

2

-

3

(Br ) 3

(BrO ) 1

n

n=

odnos pri titraciji: n(Br2) = 3 n(BrO3-)

Reakcija askorbinske kiseline s bromom: C6H8O6 + Br2 C6H6O6 + 2Br-+ 2H+

n(Br2, reag. s ask. kis.) = n(ask. kis.)

Jednadba reakcije suvika broma i kalijeva jodida:

Br2+ 2I- I 2 + 2Br

-

n(I2) = n(Br2, suviak)

Titracija sa otopinom Na2S2O3: I2 + 2 S2O32- 2I - + S4O6

2-

odnos pri titraciji: n(S2O32-) = 2n(I2)

Primjer izraunavanja:

V(KBrO3) = , mLc(KBrO3) = , mol/L

n(ask.kis.) = n(Br2, reag. s ask. kis.)

n(Br2, reag. s ask. kis.) = n(Br2) n(Br2, suviak)

20


21/37

n(Br2, reag. s ask. kis.) = 3n(BrO3-) n(I2) = 3n(BrO3

-) 2-2 31

(S O )2n

n(ask.kis.) = 3 c(BrO3-) V(BrO3

-) 2- 2-

2 3 2 3

1(S O ) (S O )

2c Vi

Izraziti masu askorbinske kiseline (u mg) u 100 mL uzorka:

m(C6H8O6) = n(C6H8O6) M(C6H8O6) u z o r a k

a l i k v o t

V

V=

Zadatak:

ANALIZA TITRACIJSKE KRIVULJE: C6H8O6/KBrO3/Na2S2O3(provedene na automatskom titratoru)

21


22/37

FOTOMETRIJSKO ODREIVANJE ELJEZA

Osim klasinih analitikih tehnika eljezo (Fe3+) se moe odreditispektrometrijskim metodama. Za ovu fotometrijsku metodu odabrano je odreivanjeeljeza uz kromogeni indikator kao to je tiocijanatni ion (SCN-).

Temelj odreivanja je kemijska reakcija nastajanja crveno obojenih eljezovihtiocijanatnih kompleksa razliitog sastava od [FeSCN(H2O)5]

2+, do [Fe(SCN)6]3-.

Metoda je prikladna za odreivanje niih koncentracija eljeza, kada se utaboja otopine iona Fe3+ne vidi prostim okom. Dodatak indikatora ispitivanoj otopiniuzrokuje ukasto do crveno obojenje nastalog kompleksa (ovisno o koncentracijieljeza koje se odreuje). Obojenoj otopini mjeri se absorbancija na valnoj duljini odotprilike 490 nm raspoloivim fotometrom.

Pribor: odmjerna tikvica od 100,00 mL, kiveta, fotometar.

Kemikalije: otopina KSCN,c = 1 mol/L

Postupak:

1. Uzorku otopine za analizu (u odmjernoj tikvici) dodati 4 mL otopine KSCN,c = 1 mol/L, a zatim razrijediti do oznake (V(uzorak) =100,00 mL).

2. Ukljuiti FOTOMETAR.3. Postaviti filtar (valna duljina od otprilike 490 nm) ili namjestiti valnu duljinu

na displeju na 490 nm, ovisno o dostupnom i raspoloivom fotometru!4. Slijepoj probi izmjeriti absorbanciju.5. Uzorak prenijeti u kivetu (oko 2 mL, tj. do oznake na kiveti).6. Kivetu s uzorkom umetnuti u otvor fotometra.7. Oitati absorbanciju na pokaznom dijelu instrumenta.8. Prije svakog sljedeeg mjerenja isprati kivetu otopinom uzorka (iz odmjerne

tikvice)!9. Ponoviti jo tri mjerenja iste otopine uzorka!10.Izraunati srednju vrijednost za oitane absorbancije.

Iz badarnog dijagrama* oitati koncentraciju eljeza u uzorku na temelju srednjevrijednosti absorbancije.

Referat za laboratorijsku biljenicu:

A=

Vrijednost koncentracije oitana iz badarnog dijagrama:

(Fe3+) = ...... mg/L

22


23/37

* Badarni dijagram je dijagram kojeg se rabi za odreivanje nepoznatekoncentracije ispitanih uzoraka. Badarni dijagram za eljezo izradi se mjerenjemabsorbancija niza otopina poznatih koncentracija. U koordinatni sustav na apscisu senanose poznate vrijednosti koncentracije standardne otopine eljeza, a na ordinatu

pripadajue vrijednosti absorbancije. Iz badarnog dijagrama mogue je (za tajkoncentracijski raspon) oitati absorbanciju otopine nepoznate koncentracije.

Pribor: odmjerna tikvica od 25,00mL, kiveta.

Kemikalije: standardna otopina Fe3+, = 20 mg/L; otopina KSCN,c = 1 mol/L.

Postupak:

Pripremiti otopine eljeza (Fe3+) poznate koncentracije

1. 0,50 mL otopine eljeza, = 20 mg/L, prenijeti pipetom u odmjernu tikvicu od25,00 mL, dodati 1 mL otopine KSCN (1 M) i razrijediti do oznake.






7. 10,00 mL otopine eljeza, = 20 mg/L, prenijeti pipetom u odmjernu tikvicu od

25,00 mL, dodati 1 mL otopine KSCN (1 M) i razrijediti do oznake.

Svakoj pripremljenoj otopini izmjeriti absorbanciju, a zatim oitanevrijednosti grafiki prikazati kao badarni dijagram.

Obavezno provesti regresijsku analizu rezultata (ovisnost absorbancije okoncentraciji) metodom najmanjih kvadrata uz primjenu nie navedenih izraza.

U jednadbi pravca y = a+ bx odrediti parametre:

2

2

i i i i

i i i

ix y x x

a

n x x x

=

y

2

i i i i

i i

n x y x yb

n x x x

=

i

23


24/37

ODREIVANJEKptI KONCENTRACIJE HALOGENIDATALONOM TITRACIJOM

Temelj talonih titracija su kemijske reakcije u kojima se stvara teko topljivitalog. Za talonu titraciju, koja se temelji na nastajanju teko topljivog taloga MA ikoju prikazuje jednadba:

M+ + A MA(s)

ravnotene koncentracije iona tijekom titracije definirane su konstantom produkta

topljivost taloga MA:

+pt (MA) M AK

=

Kao primjer talone titracije moe se navesti argentometrija, kod koje nastajetalog neke teko topljive soli srebra, primjerice srebrov halogenid kod

argentometrijskog odreivanja halogenida titracijom sa standardnom otopinomAgNO3. Argentometrijska talona titracija moe se provesti i tako da se u ispitivanuotopinu doda suviak standardne otopine AgNO3, nakon ega se suviak srebrovihiona retitrira standardnom otopinom KSCN ili NH4SCN.

Za odreivanje zavrne toke titracije u argentometrijskoj titraciji koriste seindikatori, ovisno o primjenjenoj metodi. Primjerice:

a) u Mohr-ovoj metodi indikatorska otopina je K2CrO4b) metoda po Volhardu rabi indikatorsku otopinu eljezova(III) amonijeva

sulfata, FeNH4(SO4)2

c) metoda po Fajansu rabi adsorpcijski indikator diklorofluorescein

Titracijska krivulja kod talone volumetrijske titracije najee imasigmoidalni (sigmatini) oblik, pa je toka ekvivalencije na titracijskoj krivulji dobrodefinirana. Za odreivanje zavrne toke titracije moe se koristiti:

a) promjena boje analitab) promjena boje reagensac) promjena potencijala indikatorske elektrode kao funkcija volumena

titranta, odnosno njegove koncentracije.

Potenciometrijska titracija je pouzdanija od klasine (volumetrijske) titracijekoja rabi indikatore, a velika joj je prednost to se moe primjeniti i za odreivanje ujako obojenim ili mutnim otopinama. Potenciometrijske titracije lako seautomatiziraju te se provode u elektrokemijskoj eliji, pri emu se titrant dodajeautomatskom biretom (titratorom), a promjene potencijala nastale dodatkom titranta(titracijska krivulja) prikazuju se na raunalu. Za definiranje titracijske krivulje nunesu barem tri toke:

1. toka prije toke ekvivalencije2. toka ekvivalencije3. toka nakon toke ekvivalencije

24


25/37

25


26/37

Priprema standardne otopine AgNO3, (c = 0,1000 mol/L)

Standardna otopina priprema se otapanjem suhe vrste soli AgNO3.Tono seodvae 8,4935 g soli i otopi u odmjernoj tikvici od 500,00 mL, nadopuni do oznake idobro promijea.

Titracija halogenida (Clili Br) standardnom otopinom AgNO3

Odreivanje se temelji na talonoj reakciji:

Ag++ Cl AgCl(s)

Primjenit emo potenciometrijsku talonu titraciju za odreivanjehalogenidnih iona sa standardnom otopinom srebrova nitrata. Mjeri se potencijalsrebrne elektrode uronjene u titriranu otopinu prema nekoj referentnoj elektrodi(elektroda poznatog i stalnog, stabilnog potencijala), primjerice Ag/AgCl elektrodi.

Tijekom titracije uzorka koji sadri ione Clili Brs otopinom AgNO3, dodaniAg+ ion taloi se s ionima Cl ili Br iz otopine, pri emu nastaje teko topljiviAgCl(s) ili AgBr(s). Zbog toga koncentracija iona Ag+u otopini (definirana omjerom:[Ag+] = Kpt(AgX) / [X

], gdje je X = Cl ili Br) tek neznatno raste, a potencijalsrebrne elektrode tek se neznatno mijenja. U blizini toke ekvivalencije (tj. kada je uotopinu dodano gotovo toliko Ag+-iona, koliko je u otopini bilo iona Cl ili Br),dolazi do naglog porasta koncentracije iona Ag+, odnosno nagle promjene potencijalasrebrne elektrode, pa i titracijska krivulja pokazuje nagli skok. Nakon toke

ekvivalencije potencijal srebrne elektrode sve se sporije mijenja, te pojavom gotovolinearnog dijela titracijske krivulje titracija zavrava. Promjena potencijala srebrneelektrode kao funkcija dodanog volumena titranta prati se na zaslonu raunala.

Pribor i ureaj za potenciometrijsku titraciju:

elektrokemijska elija ili aicaindikatorska elektroda: Agreferentna elektroda: Ag/AgClautomatski titrator "Kruhak"magnetska mjealica + mjealo

uzorak: otopina NaCl ili NaBr nepoznate koncentracijetitrant: standardna otopina srebrova nitrata, c(AgNO3) = 0,1000 mol/L

Zadatak:

a) Na titracijskoj krivulji odrediti toku zavretka titracije, oitati volumenpotroenog titranta u T.E. i izraunati koncentraciju iona Clili Bru uzorku.

b) izraunatiKpt za istaloenu sol (AgCl ili AgBr)

Postupak:Postupakza izvoenje vjebe i raun dan je uz upute o koritenju ureaja za talonu

titraciju.

26


27/37

LITERATURA:1. Zvonimir olji"Kvalitativna kemijska analiza anorganskih spojeva",

Fakultet kemijskog inenjerstva i tehnologije, Zagreb, 2003.

2. Zvonimir olji"Laboratorijske osnove kvantitativne kemijske analize",Fakultet kemijskog inenjerstva i tehnologije, Zagreb, 2006.

3. D. A. Skoog, D. M. West, F. J. Holler, (prijevod N. Kujundi, V. ivi-Alegretti, A. ivkovi), Osnove analitike kemije, kolska knjiga,Zagreb, 1999.

4. D. A. Skoog, J. J. Leary, Principles of Instrumental Analysis, SaundersCollege Publishing, 1992.

27


28/37

Radni list - predaje se po zavretku analize

Modul: Kemija I (2006/2007.)

Ime i prezime:

Datum rada:

Laboratorijska grupa: Broj stola:

Naslov vjebe: Analiza smjese kationa III. analitike skupine

Uzorak:

Taloni reagens:

Dokazni reagensi:

Jednadbe kemijskih reakcija:

Rezultat analize:

28


29/37



Ime i prezime:

Datum rada:


Naslov vjebe: Analiza otopine soli

Uzorak:

Taloni reagens:

Dokazni reagensi:


Rezultat analize: sol:

29


30/37



Ime i prezime:

Datum rada:

Laboratorijska grupa : Broj stola:

Naslov vjebe: GRAVIMETRIJSKO ODREIVANJE ELJEZA

Uzorak:

Taloni reagens:


masa praznog loia: masa lonia sa talogom:

Raun:

m(Fe)=

30


31/37

Radni list-predaje se po zavretku analize


Ime i prezime:

Datum rada:


Naslov vjebe: ODREIVANJE KONCENTRACIJE NaOH

Uzorak:

Standardna otopina:

Indikator:


Raun:

m(NaOH) =

31


32/37



Ime i prezime:

Datum rada:


Naslov vjebe:ANALIZA TITRACIJSKE KRIVULJE: HCl/NaOH i NaOH/H3PO4(provedeno na automatskom titratoru)

Analit:

Standardna otopina: ;c= mol/L


Raun:

V titranta u T.E.=

c(HCl)= mol/L ;c(H3PO4)= mol/L

32


33/37



Ime i prezime:

Datum rada:


Naslov vjebe: ODREIVANJE KONCENTRACIJE H2C2O4

Uzorak:

Standardna otopina:

Indikator:


Raun:

m(H2C2O4)=

33


34/37



Ime i prezime:

Datum rada:


Naslov vjebe: ODREIVANJE KONCENTRACIJE Ca

Uzorak:

Standardna otopina:

Indikator:


Raun:

m(Ca) =

34


35/37



Ime i prezime:

Datum rada:


Naslov vjebe: ODREIVANJE KONCENTRACIJE ASKORBINSKE KISELINE

Uzorak:

Standardna otopina/Reagens:

Indikator:


Raun:

m(C6H8O6) =

35


36/37

Radni list- predaje se po zavretku analize


Ime i prezime:

Datum rada:


Naslov vjebe: FOTOMETRIJSKO ODREIVANJE ELJEZA

Uzorak:

Reagens: =

A=

m(Fe) =

36


37/37



Ime i prezime:

Datum rada:


Naslov vjebe: ODREIVANJEKpti KONCENTRACIJE HALOGENIDA

Uzorak: Standardna otopina:

c

= ........... mol/LE= V(T.E.) =

Raun:

c

(Cl

-

)/(B ) Kpt(A Cl) / Kpt(A B )

Documents

Kemija1_skripta2