Темы 6,7 – Титрованные растворы по ГФ XI и ГФ РК, т. 1

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 11Следующая ⇒

Цель: формировать у обучающихся теоретические знания и практические навыки по методикам приготовления титрованных растворов, установления их титров и расчета поправочных коэффициентов.

Задачи обучения:

· ознакомление студентов с титриметрическими методами, включенными в ГФ РК;

· освоение студентами практических навыков приготовления титрованных растворов, определения их титров и расчета поправочных коэффициентов;

· формирование правовых навыков путем усвоения техники безопасности при работе с химическими реактивами, необходимыми для приготовления соответствующих титрованных растворов;

· формирование коммуникативной компетенции путем умений формулировать вопросы и давать ответы на них, умений работы в коллективе и малых группах.

Основные вопросы темы:

1. Приготовление титрованных растворов.

2. Вычисление поправочных коэффициентов титрованных растворов.

3. Примеры по приготовлению титрованных растворов.

4. Проверка рабочих титрованных растворов.

5. Практические работы.

Методы обучения и преподавания: групповое обсуждение по материалам темы, презентация, работа в малых группах по приготовлению титрованных растворов.

Литература:

1 Беликов В.Г. Фармацевтическая химия: учебное пособие, 2-е изд. – М.: МЕДпресс-информ, 2008. – 616 с.

2 Государственная фармакопея Республики Казахстан. 1 том. – Алматы: Изд-й дом «Жибек жолы», 2008 - 592 с.

3 Руководство к лабораторным занятиям по фармацевтической химии / Под ред. акад. РАМН А.П. Арзамасцева. – М.: Медицина, 2001. – 320 с.

4 Максютина Н.П., Каган Ф.Е., Кириченко Л.А., Митченко Ф.А. Методы анализа лекарств. – К.: Здоров’я, 1984. – 224 с.

5 Сливкин А.И., Садчикова Н.П. Функциональный анализ органических лекарственных веществ / Под ред. акад. РАМН А.П. Арзамасцева. – Воронеж: Воронежский гос. ун-т, 2007. – 426

Контроль (вопросы):

1. Какой раствор называют титрованным?

2. Что подразумевают под титром раствора?

3. Поясните методику определения поправочного коэффициента по навеске химически чистого вещества.

4. Как определяют молярную концентрацию раствора?

5. Приведите расчетную формулу для поправочного коэффициента, рассчитываемого по титрованному раствору известной концентрации.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приготовление титрованных растворов. Титрованным раствором называется раствор, концентрация которого точно известна. Под титром раствора понимается масса растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора. Раствор, содержащий в 1 л 1 грамм-эквивалент вещества, называется нормальным и обозначается буквой н.

Титрованные растворы в соответствии с ГФ РК (Т. 1, с. 465) должны готовиться в соответствии с обычными требованиями химического анализа. Проверку точности использованного оборудования проводят для того, чтобы удостовериться в её пригодности для предполагаемого применения.

Концентрацию титрованных растворов выражают их молярной концентрацией – количеством вещества в молях, растворенного в 1 л раствора. Раствор, содержащий х молей в одном литре, обозначают хМ раствором. Концентрация титрованных растворов не должна отличаться от указанной более чем на 10 %. Молярную концентрацию титрованных растворов определяют с точностью 0, 2 %.

Титрованные растворы стандартизуют описанными ниже методами. Если титрованный раствор используют в количественном анализе, в котором конечную точку определяют электрохимическим методом (например, методами амперометрии или потенциометрии), раствор стандартизуют тем же методом. Среды в которых и далее используют титрованный раствор должны быть по составу идентичны.

Растворы более разбавленные, чем описанные в ГФ РК, получают разведением последних водой, свободной от углерода диоксида, Р. Поправочные коэффициенты исходных и полученных растворов должны быть одинаковы.

Для быстрого приготовления достаточно точных титрованных растворов применяют ампулы с фиксаналом, содержащие препарат в сухом виде либо в растворе. Ампулы содержат точно отвешенные количества вещества, необходимые для приготовления 1 л 0, 1 н растворов щелочи или кислоты.

Для приготовления 0, 1 н раствора по фиксаналу берут мерную колбу емкостью 1000 мл и переносят в нее содержимое ампулы следующим образом. Один из бойков, входящих в набор ампул фиксанала, промывают, обсушивают и вставляют в обыкновенную химическую воронку диаметром 9-10 см так, чтобы короткое острие было направлено вверх (к расширению воронки). Длинный конец бойка должен войти в хвост воронки, а крестовидное утолщение дойти до нижней части конуса. Затем воронку вставляют в колбу. С ампулы смывают надпись теплой водой и вытирают досуха, после чего поворачивают ее дном к бойку и слегка ударяют углублением об острие бойка, после чего, не перевертывая ампулу, вторым бойком пробивают ее боковое углубление. Для полного переноса содержимого воронку и бойки промывают дистиллированной водой.

Объем раствора в колбе доводят до метки дистиллированной водой и хорошо взбалтывают, после чего раствор готов к употреблению.

Вычисление поправочных коэффициентов для титрованных растворов, согласно ГФ, производят одним из указанных ниже способов.

Первый способ – по навеске химически чистого вещества К_п вычисляют по следующей формуле:

К=

где а – навеска вещества, по которому устанавливается титр, г;

Т- количества, по которому устанавливается титр, содержащиеся в 1 мл раствора заданной нормальности;

V – объем приготовленного раствора, израсходованный на титрование, мл.

Второй способ – по титрованному раствору известной концентрации. Поправочный коэффициент К вычисляют по следующей формуле:

К=

где объем раствора вещества, по которому устанавливается титр.

объем приготовленного раствора, израсходованный на титрование, мл.

- поправочный коэффициент раствора, по которому устанавливается титр.

Если К отличается от единицы больше чем на 1 %, т.е. К больше 101 или меньше 0, 99, то раствор следует разбавить или укрепить на основании следующего расчета. В случае разбавления раствора из величины К вычитают единицу и полученную разность умножают на 1000. Результат умножения соответствует количеству воды в мл, которых следует прибавить к каждому литру разбавляемого раствора. В случае укрепления из единицы вычитают К и разность умножают на количество граммов исходного вещества, взятое для приготовления 1 л раствора. Полученное количество доводят на каждый литр раствора. После этого раствор тщательно перемешивают.

Примеры по приготовлению титрованных растворов

Приготовление титрованного раствора 0, 1 н NaOH

Для приготовления 0, 1 н раствора гидроксида натрия NaOH растворяют 5, 5 г химически чистого NaOH в 1 л дистиллированной воды, предварительно прокипяченной для удаления диоксида углерода СО₂. Такое количество NaOH берут, исходя из следующего.

Молекула гидроксида натрия содержит только одну гидроксильную группу, поэтому 1, 0 н раствор его должен содержать в 1 л примерно 40 г гидроксида натрия (молекулярная масса NaOH 40, 01), а 0, 1 н раствор - 4 г. Несколько большее количество (5, 5 г) гидроксида натрия берется из-за того, что кристаллы его с поверхности всегда покрыты налетом соды Na₂CO₃, образующейся в результате взаимодействия с диоксидом углерода, присутствующим в воздухе.

Примесь соды, влияющую на точность титрования, удаляют добавлением хлористого бария ВаСl₂. Реакция протекает по уравнению

NaCO₃ + BaCl₂ = BaCO_3↓ + 2NaCl.

Проводят эту операцию так. После перемешивания приготовленного раствора гидроксида натрия к нему прибавляют по каплям 10 %-ный раствор хлористого бария до тех пор, пока после отстаивания жидкости при добавлении следующей капли раствора хлористого бария раствор не станет прозрачным. На каждый литр раствора гидроксида натрия обычно прибавляют около 5 мл 10 %-ного раствора хлористого бария. Раствор хлористого бария приливают осторожно, так как избыток его впоследствии затруднит титрование. Раствор тщательно перемешивают и оставляют отстаиваться в течение 1-2 сут. Осадок оседает на дно, а прозрачный раствор посредством сифона переводят в другую чистую и ополоснутую прокипяченной дистиллированной водой склянку, снова перемешивают и оставляют стоять, закрыв пробкой, до установки титра.

Вместо 0, 1 н раствора гидроксида натрия можно использовать 0, 1 н раствор гидроксида калия КОН, который готовят аналогичным образом, однако для приготовления 1 л его берут 7, 5 г КОН.

Приготовление титрованного 0, 1 н раствора серной кислоты

0, 1 н раствор серной кислоты готовят обычно из крепкой серной кислоты, которая содержит не только собственно серную кислоту, но и некоторое количество воды. Концентрацию, или крепость кислоты (т.е. процентное содержание собственно кислоты), определяют по ее относительной плотности по таблицам, приведенным во многих химических справочниках.

Чаще всего употребляют крепкую серную кислоту относительной плотностью 1, 84. Концентрация такой кислоты 95, 6 %, т.е. в 100 частях ее по массе содержится 95, 6 частей по массе собственно кислоты и 4, 4 частей по массе воды.

Для приготовления 0, 1 н раствора серной кислоты надо растворить 4, 9 г абсолютной 100 %-ной кислоты в 1 л воды. Так как серная кислота двухосновная, ее раствор в 1 л должен содержать 49, 04 г кислоты, т.е. молекулярная масса (98, 09 г), деленная на 2, а 0, 1 н. раствор - 4, 9 г.

Так как крепкую серную кислоту взвешивать неудобно, то обычно пользуются отмериванием ее по объему. Для определения необходимого объема нужно 4, 9 (массу кислоты) разделить на ее относительную плотность (в данном случае на 1, 84): 4, 9: 1, 84 = 2, 66 мл.

Проверка рабочих титрованных растворов. Концентрация приготовленных описанными способами растворов известна приблизительно, поскольку едкий натр и серная кислота отмеряются без особой точности, и эти вещества не могут считаться химически абсолютно чистыми. Для установления титра полученных растворов, т. е. определения их действительной концентрации, обычно употребляют другое вещество, которое можно получить в химически чистом виде, т.е. без содержания каких-либо посторонних примесей. Такими соединениями являются, в частности, кислоты щавелевая, янтарная и бура.

Щавелевая кислота представляет собой твердое вещество, кристаллизующееся с двумя молекулами воды. Кристаллы щавелевой кислоты удерживают прочнее, чем бура кристаллизационную воду, но при длительном хранении на воздухе теряют ее. При установке титра 0, 1 н раствора гидроксида натрия по щавелевой кислоте химически чистую щавелевую кислоту необходимо дважды перекристаллизовать, употребляя в качестве растворителя 10 %-ную соляную кислоту.

Для этого в стакане емкостью около 1 л нагревают до 60 °С 400 мл 10 %-ной соляной кислоты. На технических весах отвешивают 150 г щавелевой кислоты и при непрерывном перемешивании постепенно всыпают ее в соляную кислоту, продолжая нагревать стакан с кислотой на водяной бане. Если щавелевая кислота полностью не растворяется, то осторожно прибавляют еще некоторое количество соляной кислоты до тех пор, пока нерастворенными останутся только несколько кристалликов. Полученный раствор фильтруют через складчатый фильтр, помешенный в горячую воронку (температура 60 °С). Фильтрат собирают в чистый стакан, дают слегка остыть и помешивают стеклянной палочкой для выпадения кристаллов кислоты. Затем стакан ставят в холодную воду и охлаждают до возможно более низкой температуры.

Полученный осадок промывают на воронке Бюхнера холодной (лучше ледяной) дистиллированной водой до исчезновения следов соляной кислоты в промывных водах, что определяется по отсутствию помутнения при добавлении раствора азотнокислого серебра AgNO₃. Полученную щавелевую кислоту дважды перекристаллизовывают растворением в горячей дистиллированной воде.

Операцию перекристаллизации кислоты из водного раствора проводят так же, как и из раствора в соляной кислоте, с той только разницей, что в первый раз берут 300, во второй - 200 мл воды.

После удаления на воронке Бюхнера маточного раствора кристаллы кислоты слегка обсушивают фильтровальной бумагой, затем помещают между листами сухой фильтровальной бумаги и сушат в течение суток на воздухе.

Высушенные кристаллы кислоты ссыпают в кристаллизатор, взвешивают и оставляют еще на сутки под фильтровальной бумагой, после чего снова взвешивают. Отсутствие изменения массы показывает, что щавелевая кислота достаточно высушена. В процессе сушки необходимо остерегаться загрязнения кислоты посторонними примесями. Готовый продукт хранят в банках, закрытых пробками, залитыми парафином.

Установку титра 0, 1 н раствора гидроксида натрия по щавелевой кислоте проводят следующим образом. В 2-3 сухих стакана берут навески перекристаллизованной щавелевой кислоты примерно по 0, 16 и осторожно, избегая потерь, смывают через воронки дистиллированной водой (около 50 мл на каждую навеску) в колбы вместимостью 150-200 мл.

В колбы с раствором щавелевой кислоты добавляют по нескольку капель фенолфталеина и титруют до появления розового окрашивания раствором гидроксида натрия, титр которого требуется определить. Титрование проводят со всеми растворами, полученными из взятых навесок. Для расчета берут среднее арифметическое проведенных отсчетов.

Умножая израсходованное при анализе количество щелочи в миллилитрах на поправочный коэффициент к титру щелочи, получают количество точно 0, 1 н раствора щелочи, которое пошло бы на титрование.

Поправочный коэффициент указывают на этикетке бутыли с раствором щелочи рядом с ее титром.

Установка титра 0, 1 н раствора едкого натра по янтарной кислоте. Наиболее подходящим реактивом для установки титра раствора щелочи является двухосновная янтарная кислота. Ее формула Н₆С₆0₄, молекулярная масса 118, 09. Перед употреблением янтарную кислоту надо перекристаллизовать, используя в качестве растворителя дистиллированную воду, нагретую до 60 °С.

Перекристаллизацию проводят обычным путем: 10 г кислоты растворяют в 20 мл дистиллированной воды (см. в ГФ перекристаллизацию щавелевой кислоты).

Для установки титра гидроксида натрия берут навеску янтарной кислоты около 0, 06 г. В остальном установку титра по янтарной кислоте и расчет поправочного коэффициента проводят так же, как при работе со щавелевой кислотой.

Установка титра 0, 1 н раствора серной кислоты по буре. Установка титра серной кислоты основана на нейтрализации кислоты раствором буры, концентрация которого известна.

Индикатором служит метиловый оранжевый, в присутствии которого раствор серной кислоты окрашивается в желтый цвет, а раствор борной кислоты Н₃ВО₃ и сернокислого натрия Na₂S0₄ - в желтовато-розовый.

Определение титра серной кислоты проводят следующим образом. В химический стакан берут навеску буры 4, 75 г с точностью до 0, 0001 г и через воронку количественно переносят ее в мерную колбу на 250 мл, соблюдая необходимые предосторожности во избежание потерь вещества. Мерную колбу наполняют на 3/4 дистиллированной водой и взбалтывают до растворения навески. Затем доводят содержимое до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и отбирают по 25 мл раствора в две конические колбы вместимостью по 350 мл. Горлышко каждой колбы смывают 50 мл дистиллированной воды. В третью такую же колбу вливают 75 мл дистиллированной воды для контрольного опыта. Дистиллированную воду отмеривают цилиндром. Во все три колбы добавляют метиловый оранжевый до получения слабо-желтого окрашивания и титруют исследуемым 0, 1 н раствором серной кислоты. В колбу с дистиллированной водой вносят раствор серной кислоты (примерно 3 капли) до появления желтого окрашивания и отмечают объем кислоты, пошедший на эту операцию. Две остальные колбы с раствором буры титруют кислотой до появления окраски того же оттенка, что и в контрольном опыте.

Из объема кислоты, пошедшего на титрование раствора буры в каждой колбе, вычитают объем, затраченный в контрольном опыте. Для расчета берут среднее арифметическое обоих титрований, причем расхождение между результатами не должно превышать 0, 05 мл.

Практические задания (по ГФ РК, т. 1, с.465-471)

Работа 1 – а) Приготовление 0, 5 М раствора йода

127 г йода Р и 200 г калия йодида Р растворяют в воде Р и доводят объем раствора тем же растворителем до 1000, 0 мл.

Установка титра. К 2, 0 мл приготовленного раствора йода прибавляют 1 мл кислоты уксусной разбавленной Р, 50 мл воды Р и титруют 0, 1 М раствором тиосульфата натрия, используя в качестве индикатора раствор крахмала Р.

Хранят в защищенном от света месте.

б) Приготовление 0, 05 М раствора йода

12, 7 г йода Р и 20 г калия йодида Р растворяют в воде Р и доводят объем раствора тем же растворителем до 1000, 0 мл.

Установка титра. К 20, 0 мл приготовленного раствора йода прибавляют 1 мл кислоты уксусной разбавленной. 30 мл воды Р и титруют 0, 1 М раствором тиосульфата натрия, используя в качестве индикатора раствор крахмала Р.

Хранят в защищенном от света месте

Работа 2 – а) Приготовление 0, 033 М раствора калия бромата

Калия бромат перед приготовлением титрованного раствора перекристаллизовывают из кипящей воды Р. Кристаллы собирают и сушат до постоянной массы.

5, 5670 г калия бромата РО растворяют в воде Р и доводят объем раствора тем же растворителем до 1000, 0 мл.

б) Приготовление 0, 2 М раствора калия бромата

3, 340 г калия бромата РО Р растворяют в воде Р и доводят объем раствора тем же растворителем до 1000, 0 мл.

в) Приготовление 0, 0167 М раствора калия бромата

Готовят разведением 0, 033 М раствора калия бромата.

Работа 3 – Приготовление 0, 02 М раствора калия перманганата

3, 2 г калия перманганата Р растворяют в воде Р и доводят объем раствора тем же растворителем до 1000, 0 мл; полученный раствор нагревают на водяной бане в течение 1 ч, охлаждают и фильтруют через стеклянный фильтр.

Установка титра. К 20, 0 мл приготовленного раствора калия перманганата прибавляют 2 г калия йодида Р, 10 мл кислоты серной разбавленной Р и титруют 0, 1 М натрия тиосульфата, используя в качестве индикатора 1 мл раствора крахмала Р, прибавляемого в конце титрования.

Титр устанавливают непосредственно перед использованием.

Хранят в защищенном от света месте.

Работа 4 – Приготовление 0, 001 М раствора калия йодида

10, 0 мл раствора 166 г/л калия йодида Р доводят водой Р до объема 1000, 0 мл. 5 мл полученного растворадоводят водой Р до объёма 500, 0 мл.

Работа 5 – Приготовление 0, 1 М раствора натрия тиосульфата

25, 0 г натрия тиосульфата Р и 0, 2 г натрия карбоната Р растворяют в воде, свободной от углерода диоксида Р, и доводят объем раствора тем же растворителем до 1000, 0 мл.

Установка титра. К 10, 0 мл 0, 033 М раствора калия бромата прибавляют 40 мл воды Р, 10 мл раствора калия йодида Р, 5 мл кислоты хлороводородной Р1 и титруют приготовленным раствором натрия тиосульфата, используя в качестве индикатора 1 мл раствора крахмала Р, прибавленного в конце титрования.

Работа 6 – а) Приготовление 0, 1 М раствора натрия эдетата

37, 5 г натрия эдетата Р растворяют в 500 мл воды Р, прибавляют 100 мл 1, 0 М раствора натрия гидроксида и доводят объем раствора водой Р до 1000, 0 мл.

Установка титра. 0, 120 г цинка РО растворяют в 4 мл кислоты хлороводородной Р1 и прибавляют 1 мл бромной воды Р; удаляют избыток брома кипячением, прибавляют раствор натрия гидроксида разбавленный Р до слабокислой или нейтральной реакции и проводят количественное определение цинка методом комплексонометрии.

1 мл 0, 1 М раствора натрия эдетата соответствует 6, 54 мг цинка.

Хранят в полиэтиленовом контейнере.

б) Приготовление 0, 02 М раствора натрия эдетата

7, 444 г натрия эдетата Р растворяют в воде Р и доводят объем раствора тем же растворителем до 1000, 0 мл.

Установка титра. 0, 100 г цинка РО растворяют в 4 мл кислоты хлороводородной Р1 и прибавляют 0, 1 мл бромной воды Р; удаляют избыток брома кипячением. Переносят раствор в мерную колбу и доводят объем раствора водой Р до 100, 0 мл. 25, 0 мл полученного раствора помещают в коническую колбу вместимостью 500 мл и доводят водой Р до объема 200 мл. Прибавляют около 50 мг индикаторной смеси ксиленового оранжевого Р и гексаметилентетрамина Р до получения фиолетово-розового окрашивания раствора. Прибавляют 2 г гексаметилентетрамина Р в избытке. Титруют приготовленным раствором натрия эдетата до перехода фиолетово-розового окрашивания в желтое.

1 мл 0, 02 М раствора натрия эдетата соответствует 1, 308 мг цинка.

Работа 7 – а) Приготовление 1 М раствора кислоты хлороводородной

103, 0 г кислоты хлороводородной Р доводят водой Р до объема 1000, 0 мл.

Установка титра.1, 000 г натрия карбоната РО растворяют в 50 мл воды Р, прибавляют 0, 1 мл раствора метилового оранжевого Р и титруют приготовленной кислотой хлороводородной до появления красновато-желтого окрашивания. Кипятят в течение 2 мин; раствор снова приобретает желтое окрашивание, охлаждают и продолжают титрование до появления красновато-желтого окрашивания.

1 мл 1 М раствора кислоты хлороводородной соответствует 53, 00 мг натрия карбоната.

б) Приготовление 0, 1 М раствора кислоты хлороводородной

100, 0 мл 1 М кислоты хлороводородной доводят водой Р до объема 1000, 0 мл.

Установка титра. Проводят титрование в соответствии с указаниями для 1 М кислоты хлороводородной, используя 0, 100 г натрия карбоната РО, растворенного в 20 мл воды Р.

1 мл 0, 1 М кислоты хлороводородной соответствует 5, 30 мг карбоната натрия.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒