naprijed »

[1.]

Pod „Razno“ na samom početku foruma ima naziv „Permanganatometrija“, kojeg se spominje i pod temom „Titriranje H2O2“ odmah pri početku same teme. Možete li mi reći, je li to slično što i Acidimetrija (lat. acidum: kiselina + -metrija)? U analitičkoj kemiji je metoda za kvantitativno određivanje neke baze titracijom s pomoću otopine kiseline poznate koncentracije.

Tu u primjeru je naveden H2O2, a možete li mi nabrojiti još nekoliko primjera titracije, a ne samo taj jedan, pa da ljudima koji posjećuju ovaj forum bude puno jasnije.

Je li vam poznata titrimetrija (titriranje, titracija) pomoću natrijevog tiosulfata, titracija s kalijevim bromatom, te titracija s kalijevim jodidom?

Urotropin se dobiva u reakciji amonijaka s formaldehidom, a ta reakcija se inače primjenjuje za titracijsko određivanje amonijevih spojeva.

U analitičkoj, a zapravo i drugim granama kemije, jedna od često korištenih tehnika je Titracija. Titracija je kada dodajemo jedan reagens poznate koncentracije (standardnu otopinu) u uzorak (ili obratno) u kojemu je otopljena tvar čiju koncentraciju/količinu želimo odrediti; dvije tvari reagiraju brzo i potpuno, a mi želimo dodati upravo toliko reagensa da na kraju u otopini nema ničega u suvišku, kada je količina dodane tvari jednaka količini tvari u uzorku ili je u nekom drugom množinskom odnosu - 1:2, 2:1, 2:3, 1:3... kako već reagiraju. Glavni problem u titracijama je indikacija završne točke titracije, tj. kako znati kad smo gotovi s titracijom?

Tu nam pomažu indikatori, samo trebamo izabrati indikator koji će reagirati na jednu od dviju tvari s kojima radimo, a može na obje. Uglavnom, boja će se promijeniti kad nestane prve tvari i dodamo prvi suvišak standardne otopine.

Indikatori su tvari koje promjenom nekog uočljivog svojstva, najčešće boje, ukazuju na procese koji nas zanimaju u promatranom sustavu.

Kako funkcionira indikator? Jednostavno reagira s tvari koju dokazuje, a nastali spoj razlikuje se u boji od slobodnog indikatora. Bezvodni bakrov(II) sulfat je bijel. S vodom daje modru galicu, promjena se lijepo vidi pa ovaj spoj može biti indikator za tekuću vodu. Sredstva za sušenje obično su obojena plavo ako su suha, i ružičasto kad se navlaže. To je zbog dodanog kobaltova(II) klorida, također indikatora za vodu.

Indikatore obično dijelimo prema vrstama titracija u kojima ih koristimo i vrstama reakcija:

1.
Kiselo-bazni indikatori – pokazuju završnu točku u kiselo-baznim titracijama (dodajemo kiselinu u otopinu baze ili obratno). Ovi indikatori i sami djeluju kao vrlo slabe kiseline ili baze. Blizu završne točke titracije pH otopine naglo raste ili pada, a s promjenom pH mijenja se i ionski oblik u kojem je indikator otopljen, npr:
- titriramo otopinu baze kiselinom, pH blizu završne točke titracije naglo pada,
- indikator (In) postoji u dva oblika, kao HIn i In- (molekula bez vodikova iona):

HIn(aq) <=> H+(aq) + In-(aq)

- kad naglo padne pH ravnoteža se jako pomakne lijevo
- i nešto vrlo, vrlo važno – otopine s Hin i In- su različito obojene, zato mi registriramo pad pH kao promjenu boje uzorka.
Primjeri kiselo-baznih indikatora: metiloranž, lakmus, fenolftalein, alizarin... Svaki indikator ima svoje područje pH u kojem mijenja boju, ponekad i više njih, pa na to treba paziti i odabrati prikladan indikator za titraciju.

2.
Adsorpcijski indikatori nisu baš česti pa ću ih samo kratko opisati. Tijekom titracije (taložna titracija) nastaju krute čestice koloidnih dimenzija. U završnoj točki titracije mijenja se površinski naboj koloidnih micela koje onda adsorbiraju indikator (molekule indikatora su nabijene suprotno od naboja micela). Indikator mora imati različitu boju u otopljenom i adsorbiranom stanju (npr. fluorescein).

3.
Kompleksometrijski indikatori. Određivanu tvar, obično neki otopljeni metalni kation, određujemo titrimetrijskom otopinom kompleksirajućeg reagensa. Uzmemo indikator koji također kompleksira, ali slabije (da ne bude konkurencija) i onda, kad potrošimo ono što već indikator kompleksira, on će iz vezanog stanja prijeći u slobodno što opažamo kao promjenu boje.
Primjer: titracija magnezija etilendiamintetraoctenom kiselinom (EDTA) u lužnatom, pH oko 10. Dodajemo standardnu otopinu EDTA, obično kao natrijevu sol te kiseline u uzorak s otopljenim ionskim magnezijem. EDTA kompleksira magnezij u omjeru 1:1 (jedna molekula EDTA na jedan atom magnezija). Dodamo unutra i indikator čudnog imena eriokrom crno T. Eriokrom slabije kompleksira magnezij. Kompleks EDTA i magnezija nije obojen, ali kompleks eriokroma i magnezija je crven. EDTA istiskuje eriokrom iz kompleksa i, kad više nema slobodnog magnezija, otopina promjeni boju iz crvene u plavu.

4.
Oksido-redukcijski indikatori koriste se pri redoks titracijama. Npr. titriramo nešto (arsen(III), antimon(III)...) standardnom otopinom kalijeva bromata u kiselom. Bromat oksidira analit i prelazi u bromid:

BrO3- + 6 H+ + 6 e- -> Br- + 3 H2O

Nakon točke ekvivalencije, kad sve u analitu potrošimo, još dodanog bromata može oksidirati neki indikator u otopini. Mogu se koristiti neki ‘klasičniji’ indikator, poput metiloranža koji će izblijediti uz suvišak bromata. Mnoge se redoks titracije izvode otopinom kalijeva permanganata. U završnoj točki višak permanganata oboji titriranu otopinu ljubičasto (permanganat je ujedno indikator).



Naiđoh googlanjem na ove dvije titracije, koje sam ovdje više stavio zbog naslova, nego li zbog samoga teksta:

*Titracija otopine fosforne kiseline otopinom natrijeva hidroksida
Elektrodni potencijal redoks sustava kojeg čine pogodni metalni oksid i metal ovisi o pH otopine jer u redoks reakciji sudjeluju vodikovi ioni. Pokažimo to na primjeru redoks sustava antimonov(III) oksid/antimon:
Sb2O3(s) + 6H+ +6e- -> 2Sb(s) + 3H2O
Redoks potencijal redoks sustava se mjeri galvanskim člankom koji se sastoji od ispitivanog redoks sustava (u ovom slučaju antimonova elektroda) i referentnog redoks sustava (referentna elektroda). Elektrodni potencijal referentnog sustava je stalan (ne mijenja se tijekom mjerenja), jer je stalan sastav i koncentracija otopine referentnog sustava. U tu se svrhu može rabiti nekoliko pogodnih redoks sustava, a jedan od njih je redoks sustav srebrov klorid/srebro koji se nalazi u otopini stalne koncentracije kloridnih iona:
AgCl(s) + e- -> Ag(s) + Cl-
Redoks potencijal tog sustava u zasićenoj otopini kalijeva klorida pri 25 °C, mjeren prema standardnoj vodikovoj elektrodiiznosi: E(AgCl/Ag) = 0,196V.
Kako je potencijal redoks sustava srebrov klorid/srebro pozitivniji od potencijala redoks sustava antimonov oksid/antimon redoks sustav srebrov klorid/srebro je katoda, a redoks sustav antimonov(III) oksid/antimon je anoda. Elektromotorna sila tog članka pri 25 °C jednaka je:
EMS = Ek - Ea = E(AgCl/Ag) - E(Sb2O3/Sb)
         = 0,196V - (0,145V - 0,059V x pH
EMS = 0,05V + 0,059V x pH
Antimonova elektroda izrađena je od metalnog antimona kojem je površina prekrivena tankim slojem antimonova(III) oksida. Elektroda je uronjena u otopinu kojoj želimo odrediti pH. Referentna elektroda srebrov
klorid/srebro izvedena je od srebrne žice čija je površina prekrivena tankim slojem srebrova klorida. Srebrna žica prevućena slojem AgCl uronjena je u zasićenu otopinu natrijeva klorida.
Navedeni polučlanci odijeljeni su poroznim keramičkim sinterom.
Elektromotorna sila članka ovisi o pH ispitivane otopine i za desetorostruko povećanje pH raste za 0,059 V. Kako ta promjena elektromotorne sile najšešće odstupa od navedene teorijske vrijednosti, mjerenje pH se zasniva na baždarenju s otopinama poznatog pH.

*Titracija otopine srebrova nitrata otopinom kalijeva jodida
Elektrodni potencijal redoks sustava kojeg čine srebrov ion i srebro ovisi o koncentraciji Ag+ iona u otopini
Ag⁺ + e^- <--> Ag(s)

      

   

Slike su iz skenirane knjige Dragutina Kolbaha "Priručnik za kemičare"