Analüütline keemia vol2 (0)

2.LOENG
Tiitrimeetrilised analüüsi meetodid
Vesilahuste keemia
Tiitrimeetria tüübid
• volumeetriline tiitrimeetria- registreeritakse titrandi ruumala, mis kulub reaktsiooniks analüüsitava ainega;
• gravimeetriline tiitrimeetriaregistreeritakse titrandi kaal;
• kulonomeetriline tiitrimeetriaregistreeritakse aega või voolutugevust ,mis on vajalik analüüsitava aine oksüdeerimiseks või redutseerimiseks.
Volumeetriline tiitrimeetria
• Tiitrimeetria meetodid nõuavad, et tiitrimisel kasutataks tuntud kontsentratsiooniga lahust - standardlahust ehk titranti
• Näiteks kloriidide määramine :Cl- + Ag+ AgCl
Tiitrimeetria põhimõisted Definitsioonid
• standardlahus ehk standard titrant
• tiitrimine
• tiitrimise ekvivalentpunkt
• tiitrimismeetodid
1) otsene tiitrimine
2) tagasitiitrimine
3) kaudne tiitrimine
• tiitrimise lõpp-punkt
Tiitrimine
Proovi kontsentratsiooni saab määrata täpse kontsentratsiooniga standardlahuse (titrandi) ruumala mõõtmise abil.Titrandi ruumala mõõtmiseks kasutatakse büretti.
Tiitrimise ekvivalentpunkt
• Punkt, kus titranti on lisatud ekvivalentses koguses analüüsitava ainega
• Näiteks kloriidide määramine 0,005 ekvivalendi kloriidioonide täielikuks reaktsiooniks on vaja 50 ml 0,1 N AgNO3
Tiitrimise lõpp-punkt
• lõpp-punkti määramiseks on nõutav tiitrimiseks kulunud titrandi ruumala;
• Ideaalsel juhul ekvivalent punkt = lõpppunkt;
• Tavaliselt ei lange kokku
• Põhjustab tiitrimisviga - ületiitrimist
• Tiitrimisviga Et= Vlp− Vep
Indikaatorid
• Vajalikud et määrata tiitrimise lõpp-punkti;
• Indikaatoriga peab toimuma märgatav muutus (värvuse muutus);
• Lõpp-punktis on piisavalt palju indikaatorit muutnud vormi;
• Analüüt + titrant ->ekvivalentpunkt
• Indikaator + titrant -> reageerinud
indikaator
Värvus 1 värvus 2
Viimane aste ei tähenda, et kogu indikaator on reageerinud, vajalik ainult mõni %, et näha värvi muutust.
Põhiained
• Titrant ehk standardlahus peab olema kindla koostise ja kontsentratsiooniga
• Titrandi kontsentratsiooni määramiseks on vajalik nn. esmane ehk primaarne standard ehk põhiaine
• põhiaine – kõrge puhtusega ühend, millest valmistatakse standardlahus või mida kasutatakse standardlahuse kontsentratsiooni määramiseks
Nõuded põhiainetele
• Kõrge puhtus ;
• Püsivus õhus ja lahuses;
• Mitte hügroskoopne;
• Odav;
• Suure molaarmassiga;
• Lahustuv antud reaktsioonikeskkonnas;
• Kiire ja stöhhiomeetriline reaktsioon analüüdiga.
Väga vähestel ühenditel on sellised omadused
Sekundaarsed standardid
• Alati pole võimalik leida sobiva tiitrimisreaktsiooni jaoks põhiainet
• Sellisel juhul on titrandi standardiseerimiseks kasutusel nn. sekundaarne standard
• See sekundaarne standard tuleb alati standardiseerida põhiaine ehk esmase standardi abil
Standardlahuste omadused
• Püsiv, et tema kontsentratsiooni peaks määrama ainult üks kord;
• Reageerima analüüdiga kiiresti;
• Reageerima analüüdiga täielikult;
• Selektiivne keemiline reaktsioon, kirjeldatav ühe võrrandiga
Tiitrimismeetodid
• otsene tiitrimine
• tagasitiitriminekui reaktsioon analüüdi ja titrandi vahel on aeglane või titrant pole püsiv;
• kaudne tiitriminekui titrant ei reageeri analüüsitava ainega.
Standardlahused
• standardlahuste kontsentratsiooni määramise meetodid
• otsene meetod
• standardiseerimise meetod
abi standardlahus
Standardlahuste kontsentratsiooni väljendamise viisid
• molaarsus - cM (M)
• normaalsus - cN (N)
• protsent- %
• ppm, ppb, ppt
• lahustunud aine ja lahusti ruumalade suhe (näiteks 1:4 HCl)
• p funktsioonid pH, pX
Gravimeetriline tiitrimeetria
• Olemus
Mõõdetakse tiitrimiseks kulunud titrandi massi
• Eelised
- suurem kiirus, mugavus;
- pole vaja kalibreerida klaasnõusid;
- pole vaja arvestada temperatuuri muutusi;
- kaalumine on täpsem kui ruumala mõõtmine;
- kergelt automatiseeritav.
Vesilahuste keemia
• Vesilahuste keemiline koostis
• Elektrolüüdid
- ühendid mis lahustudes vees moodustavad ioone
AaBb -> aAb+ + bBa-
• põhjustavad lahuste elektrijuhtivust
Tugevad elektrolüüdid
• Ioniseeruvad täielikult lahustudes vees
• Näiteks:
HCl, HBr, HI, HClO4, HNO3, H2SO4
leelis- ja leelismuldmetallide hüdroksiidid:
NaOH , KOH, Ca(OH)2
tugeva happe ja aluse reaktsioonil
tekkinud soolad
Mitteelektrolüüdid
• Ained, mis lahustuvad vees kuid ei dissotsieeru;
• Juhtivuse muutust ei esine;
• Näiteks: Etanool C2H5OH;Sukroos C12H22O11
Happed ja alused
• Brönsted ja Lowry happe-aluse teooria,1923
• happe ja aluse definitsioonid
• konjugeeritud happed ja -alused
• Hape1 ->Alus1 + Prooton (H+)
• Alus2 + prooton -> Hape2
• Hape1 + Alus2 ->Alus1 + Hape2
• H2O + NH3 -> OH- + NH4+
• HNO2 + H2O -> NO2- + H3O+
Happe ja aluse definitsioonid
• Happed on ühendid, mis loovutavad prootoneid (e. vesinikioone );
• Alused on ühendid,mis seovad prootoneid.
• vesilahustes ei eksisteeri vabu vesinikioone H+, vaid eksisteerivad põhiliselt hüdroksooniumioonid H3O+.
Amfiprootsed solvendid ehk
amfolüüdid
• Amfolüüt-Solvent käitub nii aluse kui ka happena
• Autoprotolüüs
• H2O + H2O H3O+ + OH-
• NH3 + NH3 NH4+ + NH2-
Hapete ja aluste tugevus
• Tugevus sõltub dissotsieerunud molekulide
hulgast, see aga sõltub solvendist
Keemiline tasakaal
• Le Chatelier printsiip- kui mingi välismõju (temp., rõhk, konts.) rikub keemilist tasakaalu, siis kulgevad süsteemis selle mõju tagajärgi vähendavad reaktsioonid, mis viivad süsteemi uude tasakaaluolekusse.
• Tasakaalukonstant
Vee ioonkorrutis
Happe ja aluse dissotsiatsioonikonstandid
Dissotsiatsioonikonstandid konjugeeritud happe-alus paarile
Vesinikioonide kontsentratsioon nõrkade hapete lahustes
Vesinikioonide kontsentratsioon nõrkade aluste lahustes
Iseseisev töö ja kordamine
• Aktiivsus- (a, mol/dm3).ioonide näiv, efektiivne kontsentratsioon, mis iseloomustab lahuse tegelikke omadusi ja on väiksem (või võrdne) arvutuslikust
• ai = γiCMi kus γi – iooni aktiivsustegur;CMi – vastava iooni molaarne kontsentratsioon mol/dm3
• termodünaamiline tasakaalukonstant
• kontsentratsiooniline tasakaalukonstant
Lahuse ioonne jõud ja selle
arvutamine
• Ioontugevus-
Kus Ci on iooni molaarne kontsentratsioon; zi iooni laeng.
• Aktiivsuskoefitsient – Debye-Hückeli lihtsustatud võrrand