KVANTITATIVNA HEMIJSKA ANALIZA

VOLUMETRIJA

VOLUMETRY (lat. volumen = zapremina)

Principi, tehnika i osnovne operacije u volumetriji.

Titracija. Proračuni u volumetriji. Titar.

Primeri konkretnih volumetrijskih odreĎivanja.

Hemijska ravnoteže u homogenim sistemima.

• Ravnoteže u rastvorima kiselina i baza (izračunavanje pH vrednosti rastvora)

• Ravnoteže u rastvorima kompleksnih jedinjenja • Ravnoteže u rastvorima teško rastvornih soli

• Ravnoteže u redoks sistemima

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/Burette.svg

Reakcije titracije u volumetriji

Titrant:

• Kiselina ili baza (REAKCIJE NEUTRALIZACIJE)

• Kompleksirajući reagens (KOMPLEKSOMETRIJSKE

TITRACIJE)

• Taložni reagens (TALOŢNE TITRACIJE)

• Oksido-redukcioni reagens (REDOKS REAKCIJE)

Prilikom titracije, standardni rastvor titranta se dodaje kontrolisano do zapremine koja

sadrţi količinu koja je stehiometrijski ekvivalentna sa supstancom sa kojom u toku

titracije reaguje. To je, ili supstanca koja treba da se odredi u toku titracije (direktna

titracija), ili neka druga koja je u stehiometrijskom odnosu sa supstancom koja se

odreĎuje (indirektna titracija). Kaţe se da je tada dostignuta ekvivalentna tačka.

• Titrant je titraciono sredstvo koje se dodaje iz birete

(rastvor tačno odreĎene poznate koncentracije).

• Titrand je ispitivana supstanca (koja se titriše u

erlenmajeru).

• Titracija – osnovna operacija u volumetriji,

predstavlja dodavanje titranta poznate standardne

koncentracije do potpune reakcije sa ispitivanom

supstancom.

Principi, tehnika i osnovne operacije u

volumetriji. Titracija.

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/Burette.svg

PRINCIPI, TEHNIKA I OSNOVNE OPERACIJE U

VOLUMETRIJI. TITRACIJA.

VOLUMETRIJSKE METODE

• KISELINSKO-BAZNE (NEUTRALIZACINE)

• KOMPLEKSOMETRIJSKE

• TALOŽNE

• REDOKS

------------------------------------------------------------------

Titraciono sredstvo ili TITRANT (standardizacija)

- indikator

- primena

- izračunavanje

Standardizacija rastvora titranta

• Primarni standardni rastvori (pripremljeni su od hemijski

čistih supstanci tzv. primarnih standarda, npr: Na2CO3,

Na2B4O710 H2O, Na2C2O42H2O).

• Sekundarni standardni rastvori ili standardizovani

rastvori (pripremljeni su od supstanci koje nemaju odlike

prim. standarda). Tačna konc. odreĎuje se naknadno reakcijom

sa primarnim standardom, u postupku koji se naziva

standardizacija (svaka standardizacija mora da se zasniva bar

na tri paralelna odreĎivanja, pri čemu rezultati treba da se

slaţu u opsegu od 0,2 %).

Da bi se neka supstanca koristila u svojstvu primarnog standarda ona mora da zadovolji sledeće kriterijume:

• da bude analitički čista, p.a. kvaliteta, da se lako odrţava u čistom stanju. Ne sme za vreme merenja da reaguje sa atmosferilijama, da upija vlagu ili CO2 iz vazduha;

• treba da ima veliku molarnu masu, u tom slučaju će greška, koja se čini prilikom merenja, imati manji uticaj na tačnost rezultata;

• mora da reaguje sa titrantom stehiometrijski, uz mogućnost odreĎivanja završne tačke titracije.

Standardizacija rastvora titranta

Reakcije u volumetriji

Da bi neka reakcija mogla da se primeni za volumetrijsku analizu,

mora da zadovolji sledeće uslove:

• Da bude brza (ostvareno kod neutralizacionih, ali ne i kod

većine taloţnih i redoks reakcija).

• Ispitivana supstanca mora da reaguje stehiometrijski sa dodatim

titrantom, pri čemu ne smeju da se javljaju sporedne reakcije.

• Ostale supstance koje se nalaze u rastvoru, ne smeju da reaguju

sa titrantom i ne smeju da na bilo koji način ometaju reakciju

titracije.

• Neophodno je da postoji pogodan indikator za odreĎivanje z.t.

titracije.

EKVIVALENTNA I ZAVRŠNA TAČKA TITRACIJE

(E.T. I Z.T.)

• Ekvivalentna tačka (teorijski pojam)

aA + bB = proizvodi r-je

• Završna tačka titracije (eksperimentalno)

Vizuelno pomoću indikatora (promena boje rastvora, pojava

ili iščezavanje boje rastvora, promena boje taloga, nastajanje

ili rastvaranje taloga itd.)

Poţeljno je da z.t. bude što bliţa vrednosti e.t.

Vaţno: odabrati pravi indikator i eliminisati uticaj ljudskog

faktora.

Indikatori

• Pomoćni reagensi

• Supstance koje ne utiču na tok reakcije, ali nekom

vidljivom promenom označavaju kraj titracije.

Indikatori

EKVIVALENTNA I ZAVRŠNA TAČKA TITRACIJE

(E.T. I Z.T.)

• Z.T. titracije se moţe odrediti i merenjem neke veličine

koja je u vezi sa promenom koncentracije ispitivane

supstance u toku titracije.

• Grafički prikaz zavisnosti merene veličine (pH, pM, pX,

E) od dodate V titranta - KRIVE TITRACIJE

PODELA VOLUMETRIJSKIH METODA

• ACIDO-BAZNE (NEUTRALIZACINE) H3O

+(aq) + OH-(aq) = 2H2O(l)

ALKALIMETRIJA (titrant je baza)

ACIDIMETRIJA (titrant je kiselina)

• KOMPLEKSOMETRIJSKE (zasnivaju na stvaranju stabilnih kompleksnih jedinjenja jona metala sa kompleksirajućim agensom. Najveći značaj imaju reakcije stvaranja helatnih kompleksa metala sa kompleksonima koji predstavljaju aminopolikarbonske kiseline i njihove soli. Najčešće se koristi komplekson III ili EDTA.

Mg2+(aq) + H2Y2-(aq) = MgY2-(aq) + 2H+(aq)

• TALOŽNE (najčešće su reakcije sa Ag+-jonom, pa odatle i naziv argentometrija)

Cl-(aq) + Ag+(aq) = AgCl(s)

• REDOKS (permanganometrija, jodometrija, bromatometrija) 5Fe2+(aq) + MnO4

- (aq)+ 8H+(aq) = 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O(l)

KARAKTERISTIČNE HEMIJSKE RAVNOTEŽE PRI

VOLUMETRIJSKIM ODREĐIVANJIMA

• HEMIJSKA RAVNOTEŢA U KISELO-BAZNIM SISTEMIMA (neutralizacione titracije) koja podrazumeva sledeće procese definisane konstantama ravnoteţe: disocijacija vode (jonski proizvod vode, Kw ), disocijacija slabih kiselina i baza (Ka i Kb), hidroliza soli (Kh) i disocijacija u sloţenim sistemima, višebazne kiseline (Ka1, Ka2,…) i višekisele baze (Kb1, Kb2, …).

• HEMIJSKA RAVNOTEŢA PRI STVARANJU KOMPLEKSA (kompleksometrijske titracije) kod kojih se na osnovu vrednosti konstante stabilnosti kompleksa, Kst, ili konstante disocijacije kompleksa, Kd, vrši procena kvantitativnosti reakcije;

• HETEROGENA RAVNOTEŢA (taloţne titracije), kod kojih se analiza ispitivanog sistema vrši na osnovu proizvoda rastvorljivosti teško rastvornog taloga, KXY, i

• HEMIJSKA RAVNOTEŢA PRI OKSIDACIONO-REDUKCIONIM PROCESIMA (redoks titracije), kod kojih se analiza sistema vrši na osnovu vrednosti konstanti ravnoteţe redoks reakcija, K, odnosno standardnog elektrodnog potencijala E.

KRIVE TITRACIJE

• Krive koje prikazuju promenu koncentracije (ili log c) neke supstance u zavisnosti od zapremine titranta nazivaju se krive titracije. Krive tiracije se mogu teorijski izračunati i eksperimentalno odrediti. Postoje LINEARNE i LOGARITAMSKE krive titracije.

Kod linearnih krivih titracije koncentracije ispitivanih jona se linearno menjaju sa povećanjem zapremine dodatog reagensa. Dimenzije skale dijagrama linearnih titracionih krivih morale bi da budu ogromne kako bi se obuhvatile velike promene koncentracije ispitivanih jona (na primer konc. H3O

+, odnosno OH- jona 1,00-1,0010-7mol/dm3), Zbog toga se one retko koriste.

KRIVE TITRACIJE

Logaritamske krive titracije se dobijaju ako se na ordinatu nanosi veličina koja je direktno proporcionalna logaritmu numeričke vrednosti koncentracije neke od reagujućih supstanci u toku volumetrijske titracije. Te veličine se nazivaju p-funkcije i one mogu biti:

• pH (-log[H3O+]), kod NEUTRALIZACIONIH

• pAg (-log[Ag+] ) ili pX (-log[X-] kod TALOŢNIH

• pM (-log[Mn+] ), pri čemu Mn+ označava jon nekog metala, kod KOMPLEKSOMETRIJSKIH

Na osnovu krivih titracije moţe se najbolje i najlakše izvršiti izbor indikatora. Na taj način će se greška titracije, tj. razlika izmeĎu završne i ekvivalentne tačke svesti na najmanju meru.

KRIVE TITRACIJE

Osnovne prednosti logaritamskih krivih titracije:

• Merena veličina naglo se menja upravo u okolini

ekvivalentne tačke. Završna tačka titracije određuje se

kao tačka u kojoj je priraštaj merene veličine najveći

(skok na krivoj);

• Promena merene veličine u ekvivalentnoj tački vezana je

za konstante ravnoteže reakcija koje se odigravaju u

toku titracije. Promena je veća ako je konstanta

disocijacije kiseline veća, proizvod rastvorljivosti teško

rastvornog jedinjenja manji i konstanta stabilnosti

kompleksa veća.

KRIVE TITRACIJE

Karakteristične tačke (oblasti) titracije:

• I PRE POČETKA TITRACIJE

• II TOK TITRACIJE

• III EKVIVALENTNA TAČKA

• IV POSLE EKVIVALENTNE TAČKE

nA : nB = a : b,

,1000

: BB

A

A b:acV

M

m

1000b

a ABBA

McVm ,

wA (%) = 1000

ABB McV

b

a

u

100

m

Izračunavanja u volumetriji

V (cm3)

0,05 cm3