52-60 chemia labolatoria

mgr in . Amelia Staszowska prof. dr hab. in . Janusz Ozonek mgr Marta Kołody ska mgr Marzena Saczuk

Laboratorium CHEMII OGÓLNEJ I RODOWISKA II rok studiów stacjonarnych I-go stopnia – 45 godzin

Lp. Wykaz pracowni 1. Informacje wst pne. Przepisy BHP. Sprz t laboratoryjny. Technika laboratoryjna – wykonywanie prostych czynno ci laboratoryjnych. 2. Powtórzenie informacji o iloczynie rozpuszczalno ci (definicje i obliczenia). 3. Analiza jako ciowa - aniony (Kartkówka 1 i wykonanie wiczenia nr 1). 4. Analiza jako ciowa - kationy III i IV grupy analitycznej (Kartkówka 2 i wykonanie wiczenia nr 2). 5. Analiza miareczkowa – podział metod miareczkowych ze wzgl du na rodzaj titranta oraz sposób prowadzenia miareczkowania. Analiza ilo ciowa – kompleksometria (Kartkówka 3 i wykonanie wiczenia nr 3: kompleksometryczne oznaczanie twardo ci wody). 6. Analiza ilo ciowa – miareczkowanie str ceniowe (Kartkówka 4 i wykonanie wiczenia nr 3: oznaczanie zawarto ci chlorków w wodzie metod Mohra i Volharda). 7. Analiza ilo ciowa – alkacymetria (Kartkówka 5 i wykonanie wiczenia nr 5: oznaczanie zasadowo ci i kwasowo ci wody). 8. Analiza ilo ciowa – redoksometria (Kartkówka 6 i wykonanie wiczenia nr 6: oznaczanie tlenu rozpuszczonego metod Winklera i chromu(VI)). 9. Analiza ilo ciowa – wska niki zanieczyszczenia wody (Kartkówka 7 i wykonanie wiczenia nr 7: oznaczanie barwy, zapachu, pH, przewodnictwa wła ciwego i utlenialno ci wody). 10. Analiza jako ciowa - w glowodany (Kartkówka 8 i wykonanie wiczenia nr 8: analiza jako ciowa w glowodanów). 11. Analiza ilo ciowa – tłuszcze (Kartkówka 9 i wykonanie wiczenia nr 9: wyznaczanie liczby jodowej, kwasowej i liczby zmydlania tłuszczu). 12. Analiza ilo ciowa – Zastosowanie spektrofotometrii UV/VIS do oznaczania fenoli. (Kartkówka 10 i wykonanie wiczenia nr 10: spektrofotometryczne oznaczanie fenoli metod z 4-aminoantypiryn ). 13. Poprawy kartkówek. 14. Odrabianie wicze . 15. Zaliczenie przedmiotu.

PRACOWNIA nr 1 INFORMACJE WST PNE. PRZEPISY BHP. SPRZ T LABORATORYJNY. PODSTAWY TECHNIKI LABORATORYJNEJ.

Celem wiczenia jest wprowadzenie do prawidłowego i bezpiecznego wykonywania podstawowych czynno ci laboratoryjnych. Zakres wiczenia obejmuje zapoznanie studentów z regulaminem pracowni chemicznej (przepisami porz dkowymi, przepisami bhp oraz zasadami pierwszej pomocy w przypadku oparze , połkni cia odczynnika i skalecze ), podstawowym sprz tem laboratoryjnym oraz podstawami technik laboratoryjnych (mycie szkła, wa enie, odmierzanie roztworów). PRZEPISY PORZ DKOWE 1. Ka dy student jest odpowiedzialny za porz dek na stanowisku, przy którym pracuje. Po zako czeniu pracy nale y uporz dkowa stanowisko, umie ci na wła ciwych miejscach odczynniki i sprz t laboratoryjny, szkło umy i odstawi na suszark . 2. Na stole laboratoryjnym powinien si znajdowa jedynie ten sprz t, który w danej chwili jest potrzebny do pracy. 3. Butelki i słoiki z odczynnikami przeznaczonymi do wspólnego u ytku nale y natychmiast po u yciu odstawi w wyznaczone miejsce. 4. Nie wolno zostawia otwartych butelek z odczynnikami. 5. Resztki nie zu ytych odczynników oraz zlewki poreakcyjne nale y po zako czonym wiczeniu wyla do pojemników na zlewki. 6. W czasie wicze studenci mog korzysta tylko ze sprz tu przydzielonego im przez prowadz cego. 7. Do mycia szkła i naczy laboratoryjnych u ywa wody wodoci gowej, a do ich płukania wody destylowanej. 8. W przypadku rozlania odczynnika nale y wytrze zalan powierzchni . 9. Zbite szkło zebra i umie ci w pojemniku na stłuczki. PRZEPISY BEZPIECZE STWA I HIGIENY PRACY 1. Do wykonywania wicze laboratoryjnych mog przyst pi jedynie te osoby, które zapoznały si z regulaminem pracowni chemicznej oraz posiadaj odzie ochron (fartuch). 2. Do wiadczenia nale y wykonywa według otrzymanych instrukcji i wskazówek osoby prowadz cej zaj cia na miejscu do tego celu wyznaczonym. 3. Niedopuszczalne jest wykonywanie prac nie obj tych zakresem zaj . 4. Roztwory substancji r cych i truj cych nale y pipetowa przy u yciu pompek do pipetowania lub odmierza za pomoc dozowników. 5. Eksperymenty w trakcie których mog wydziela si truj ce substancje gazowe nale y wykonywa pod wyci giem. 6. W trakcie ogrzewania cieczy nie nale y nachyla si nad otwartym naczyniem. w przypadku ogrzewania roztworu znajduj cego si w probówce, wylot probówki nale y kierowa w stron , gdzie nikogo nie ma. 7. Przy oznaczaniu cech organoleptycznych preparatów (zapach) nale y jedn r k trzyma otwarte naczynie w pobli u nosa, a drug wachlowa wylot nagarniaj c powietrze w kierunku nosa. 8. O ka dym wypadku (poparzenie, połkni cie odczynnika, skaleczenie) powiadomi prowadz cego zaj cia.

2

UDZIELANIE PIERWSZEJ POMOCY 1. W przypadku zatrucia substancjami gazowymi (chlorowodór, siarkowodór, chlor, amoniak, dwutlenek siarki, tlenki azotu) nale y osob poszkodowan umie ci na wie ym powietrzu. Jako odtrutk poda du e ilo ci mleka. 2. W przypadku połkni cia wodorotlenku sodu lub potasu, nale y wypi du e ilo ci wody z dodatkiem kwasu octowego, mlekowego lub winowego. 3. Przy zatruciu kwasami poda du e ilo ci wody, w giel aktywny lub mleko. 4. Oparzenia płomieniem, rozgrzanym palnikiem nale y zwil y alkoholem i posmarowa ma ci born lub tranow . 5. Miejsce oparzone st onymi kwasami nale y osuszy , przemy silnym strumieniem wody i 5% roztworem wodorow glanu sodu. 6. Miejsca oparzone zasadami nale y przemy obficie wod a nast pnie 1% kwasem octowym, cytrynowym lub winowym. 7. Miejsca skaleczone nale y zdezynfekowa i zabezpieczy jałowym opatrunkiem. 8. W przypadku silnego krwawienia nało y powy ej rany opask uciskow . 9. W ka dym z w/w przypadków po udzieleniu pierwszej pomocy nale y bezwzgl dnie uda si do lekarza. Uwaga: Apteczka znajduje si w pomieszczeniu laboratorium chemii ogólnej i rodowiska oraz w pomieszczeniu przygotowawczym (obok laboratorium chemii). Telefony alarmowe: Policja

997

Stra po arna

998

Pogotowie ratunkowe

999 lub Przychodnia Studencka (DS 4) 081 538 11 93

SPRZ T LABORATORYJNY W pracowniach analitycznych do wykonywania analiz u ywane s ró nego rodzaju naczynia szklane oraz przyrz dy laboratoryjne. Naczynia takie wykonuje si ze szkła odpornego na działanie odczynników chemicznych, w szczególno ci st onych kwasów i zasad, wy szych temperatur oraz szybkich ich zmian. Najcz ciej na ciankach naczy szklanych widniej liczba okre laj ca przybli on pojemno i znak fabryczny. Naczynia dzieli si na miarowe i niemiarowe. Naczynia miarowe słu do pobierania, przenoszenia, odmierzania okre lonej ilo ci cieczy (pipety, biurety, cylindry miarowe) lub do przygotowywania roztworów mianowanych lub ich rozcie czania. Wykonane s ze szkła klasy A (o najwy szej dokładno ci kalibracji) i klasy B (szkło bezklasowe). Podstawowymi naczyniami miarowymi w analizie miareczkowej s kolby miarowe, pipety, biurety i cylindry miarowe. Charakterystyka podstawowego sprz tu laboratoryjnego oraz jego zastosowanie zawiera Tabela 1.

3

Tabela 1. Podstawowy sprz t laboratoryjny i jego zastosowanie. Naczynie lub sprz t

Zastosowanie

ZLEWKI

Naczynia szklane o kształcie zaokr glonej u dołu szklanki z dziobkiem do łatwiejszego wylewania cieczy w skim strumieniem. Zlewki mog mie ró n pojemno – od 10ml do 5 l. Zazwyczaj maj wyko czenie z dziobkiem ułatwiaj ce przelewanie cieczy. Mog mie kształt cylindryczny lub sto kowy. Niekiedy na ciance posiadaj naniesion uproszczon skal ułatwiaj c okre lenie obj to ci. Wykorzystywane s do ogrzewania roztworów pod ci nieniem atmosferycznym (roztwór powinien zajmowa od 1/3 do 2/3 obj to ci zlewki), do sporz dzania roztworów i przeprowadzania reakcji chemicznych w fazie ciekłej.

KOLBY

Naczynie szklane słu ce do ogrzewania cieczy, nasycania ich gazami, destylacji, miareczkowania, sporz dzania roztworów o znanym st eniu lub mianie (miarowa). Mog by cienko – lub grubo cienna, okr gło- lub płaskodenna, z jedn lub kilkoma szyjkami, zale nie od przeznaczenia.

KOLBY okr głodenne

Stosowane jako naczynia reakcyjne. Kolby o małej pojemno ci stosuje si jako odbieralniki do destylacji. Przy kolb gruszkowatych i wysokiej pró ni u ywa si sercowatych. Mog by to kolby z jedna, dwoma lub trzema szyjami o zró nicowanych rednicach i ró nych pojemno ciach.

4

Tabela 1. Podstawowy sprz t laboratoryjny i jego zastosowanie cd. Naczynie lub sprz t

Zastosowanie

KOLBY sto kowe (erlenmajerki)

S to kolby szklane o kształcie sto kowym. Słu ogrzewania cieczy i do miareczkowania.

KOLBY miarowe

S to płaskodenne naczynia o kształcie gruszki z w sk dług szyjk . Pojemno kolby w temp. 20oC jest zaznaczona kresk wytrawion na obwodzie po rodku szyjki. Na kolbie miarowej poza znakiem firmowym i gatunkiem szkła wytrawione s tak e liczby wskazuj ce pojemno naczynia oraz temperatur kalibrowania. Pojemno kolb miarowych w laboratoriach analitycznych wynosi: 5, 10, 25, 50, 100, 200, 250, 500 ml oraz 1, 2, 5 l. Du e kolby miarowe wykorzystuje si do przygotowywania i przechowywania roztworów mianowanych. Kolby miarowe s najcz ciej zamykane szlifowanymi korkami. Korki te s znakowane takim samym wytrawionym numerem jaki jest wytrawiony na szyjce kolby. Stosowane do sporz dzania roztworów mianowanych.

KOLBKI miarowe

do

S to kolby miarowe pojemno ci 100 ml i mniejszej. Stosowane s w spektrofotometrii i w analizie ladowej.

5

Tabela 1. Podstawowy sprz t laboratoryjny i jego zastosowanie cd. Naczynie lub sprz t PIPETY jednomiarowe

PIPETY wielomiarowe

Zastosowanie S to naczynia miarowe w kształcie rurek rozszerzonych w rodku, ze zw onym i wyci gni tym dolnym ko cem. Słu do pobierania z jednego naczynia i przenoszenia do drugiego cieczy o ci le okre lonej obj to ci. Rozró nia si pipety: jednomiarowe (pozwalaj odmierzy dokładnie jedn obj to roztworu) i wielomiarowe. Pojemno pipety jest zaznaczona kresk na obwodzi górnej w skiej cz ci. Na rodkowej szerokiej cz ci jest podana pojemno pipety w temp. 200C. Pipety w laboratorium analitycznym maj pojemno : 1, 2, 5, 10, 20, 25, 50 i 100 ml. Do odmierzania roztworów odczynników w małych nietypowych ilo ciach u ywa si pipet z podziałk . Maj one zazwyczaj pojemno : 1, 2, 5,10 i 25 ml. Pipety u ywane na bie co do pracy w laboratorium ustawia si w specjalnych statywach (drewnianych lub z tworzyw sztucznych) z otworkami. Pipety w tych statywach ustawione s pionowo tak aby dolny koniec pipety nie dotykał statywu. W celu zabezpieczenia pipety i biurety przed zanieczyszczeniami i kurzem, na górny koniec tych naczy nakłada si mał probówk .

BIURETY

CYLINDER MIAROWY

Słu do dokładnego dozowania roztworów mianowanych podczas miareczkowania. S to w skie rurki szklane, o jednakowym przekroju, zw one u dołu i zako czone szlifowanym kurkiem. Kurki biuret smaruje si cienk warstewk wazeliny lub specjalnym smarem do kurków. W analizie miareczkowej stosuje si najcz ciej biurety o pojemno ci 50 ml z działkami co 0,1 ml. Całe mililitry s zaznaczone na biurecie wyra niejszymi kreskami i odpowiednimi liczbami. Rzadziej stosuje si biurety o pojemno ci 25, 75 i 100 ml.

U ywane do odmierzania cieczy. Wykonane mog by ze szkła lub z tworzyw sztucznych. Posiadaj naniesion skal na ciance bocznej. Naczynia te maj pojemno od 10 ml do 2 l.

6

Tabela 1. Podstawowy sprz t laboratoryjny i jego zastosowanie cd. Naczynie lub sprz t

Zastosowanie

CYLINDER NESSLERA

Wykorzystywany w oznaczeniach kolorymetrycznych, np. oznaczaniu barwy wody.

LEJKI

Stosowane s lejki szklane i porcelanowe o zró nicowanych wielko ciach. Zwykłych lejków szklanych z dług i krótk nó k u ywa si do przelewania cieczy a po zało eniu odpowiedniego s czka do oddzielania osadów pod normalnym ci nieniem. Lejki z szerok , krótk nó k słu do przesypywania i dozowania substancji stałych.

PROBÓWKI

S stosowane głównie w analizie jako ciowej. Słu do ogrzewania małych obj to ci cieczy, przeprowadzania reakcji chemicznych i odwirowywania cieczy od osadu.

7

Tabela 1. Podstawowy sprz t laboratoryjny i jego zastosowanie cd. Naczynie lub sprz t

Zastosowanie

ŁAPA DO PROBÓWEK

Słu y do przenoszenia roztworów.

PODCI GARKA DO PIPET

Inaczej pompka do pipet. Zasysanie medium nast puje poprzez obrót małego pokr tła, które utrzymuje si w danej pozycji. Naci ni cie małej d wigni umo liwia szybkie opró nienie pipety. Mi kki, elastyczny kołnierz posiada mankiet gwintowany, który zapewnia bezpieczne zamocowanie pipet szklanych lub pipet z tworzywa sztucznego.

ogrzewanych

w

probówkach

BAGIETKA Jest to sprz t laboratoryjny ogólnego u ytku, o kształcie prostego pr ta szklanego, czasami zako czonego z jednej strony mał r czk , a z drugiej mał łopatk . Stosowany głownie do mieszania płynów.

S CZKI JAKO CIOWE i ILO CIOWE

Wykonane z bibuły filtracyjnej. Stosowane w preparatyce chemicznej i analizie jako ciowej ilo ciowej.

Pomocniczy sprz t laboratoryjny. Sprz t ten mo e by wykonany ze szkła, tworzyw sztucznych, porcelany, drewna i metalu. U ywa si szklanych parownic, krystalizatorów, szkiełek zegarkowych, bagietek. Substancje ciekłe przechowuje si w butelkach, a stałe w słoikach, naczynkach wagowych i szalkach Petriego.

8

Rysunek 1. Szalka Petriego. W eksykatorach suszy si i przechowuje substancje higroskopijne. Jest to naczynie szklane szczelnie zamykane doszlifowan pokryw , zawieraj ce rodek osuszaj cy; u ywany w toku analizy chemicznej do studzenia i przechowywania wypra onych osadów przed ich wa eniem.

Rysunek 2. Eksykator (http://pl.wikipedia.org).

U ywa si tak e probówek, zlewek, pojemników oraz tryskawek z tworzywa sztucznego, głównie polietylenu i polipropylenu. Parownice i zlewki porcelanowe wykorzystuje si głównie do zat ania roztworów na gor co. Do rozdrabniania substancji stałych słu mo dzierz porcelanowy i agatowy, a do nasypywania szpatułki i ły eczki.

9

PODSTAWY TECHNIKI LABORATORYJNEJ Poprawne wykonanie nawet najprostszego do wiadczenia chemicznego wymaga wykonania szeregu czynno ci. W praktyce ka da z tych czynno ci to ci le okre lony sposób post powania. Kolejno wykonywania czynno ci nie jest dowolna. Znajomo podstawowych zasad techniki laboratoryjnej zapewnia nie tylko bezpieczn prac w laboratorium, ale tak e pozwala na uzyskanie prawidłowych wyników oznacze .

Mycie szklanych naczy laboratoryjnych Mycie naczy laboratoryjnych jest podstawow czynno ci wykonywan w laboratorium. Naczynia, w których wykonuje si analiz powinny by bezwzgl dnie czyste, gdy pozostałe w nich zanieczyszczenia mog spowodowa znaczne bł dy analityczne. Naczynia powinny by myte bezpo rednio po u yciu, gdy wtedy łatwiej je odmy . Naczynia miarowe powinny by tak umyte aby podczas opró niania naczynia ciecz spływała ze cianek równomiernie, nie pozostawiaj c na nich kropelek. rodki stosowane do mycia naczy zale od rodzaju zanieczyszcze . Najcz ciej szkło myje si detergentami, które łatwo i szybko odtłuszczaj powierzchnie szklane. Nast pnie spłukuje si je kilkakrotnie wod i w ko cu wod destylowan . Czyste naczynie mo na pozna po tym, e woda spływa równomiernie po jego ciankach. Naczynia zanieczyszczone alkaliami myje si kwasem solnym. Zanieczyszczenia o charakterze kwa nym usuwaj roztwory wodorotlenków metali alkalicznych i amoniaku. Zanieczyszczenia brunatnym dwutlenkiem manganu (po roztworach KMnO4) usuwa st ony kwas solny. Je eli w tym celu stosuje si rozcie czony H2SO4 nale y doda reduktora np. siarczynu. Bardzo dobrym rodkiem czyszcz cym jest mieszanin chromowa – czyli nasycony roztwór K2Cr2O7 w st onym H2SO4. wie o przygotowana mieszanina chromowa ma brunatnoczerwon barw , natomiast zu yta jest koloru ciemnozielonego. Mieszaniny chromowej nie stosuje si do usuwania zanieczyszcze organicznych. Naczynia po roztworach substancji rozpuszczalnych w wodzie wystarczy wypłuka kilkakrotnie wod – najpierw wodoci gow a potem destylowan . Naczy miarowych nie powinno si my gor c wod jak równie ogrzewa w nich roztworów. Umyte szkło nale y pozostawi do wyschni cia w miejscu do tego przeznaczonym. Zasady prawidłowego wa enia Podczas pomiaru, niezale nie od rodzaju i typu wagi, obowi zuj jednakowe zasady post powania: - waga powinna by czysta - waga powinna by wypoziomowana - nakładanie i zdejmowanie przedmiotów wa onych nale y wykonywa spokojnym ruchem, - przedmioty wa one umieszcza na rodku szalki - po zako czeniu wa enia wag nale y zaaretowa – wył czy .

Rys. 3. Waga laboratoryjna (www.taniewagi.com.pl).

10

Odwa ka analityczna – jest to dokładnie zwa ona na wadze analitycznej ilo

próbki.

Odmierzanie cieczy pipet nale y wykonywa w nast puj cy sposób: na ko cówk pipety nało y podci gark i pobra wymagan obj to cieczy, tak aby dolny menisk zatrzymał si na kresce. Pipet nale y trzyma pionowo a odczytu menisku dokona tak aby oko było na wysoko ci kreski. Po ustaleniu poło enia dolnego menisku, dotyka si ko cem pipety suchej cianki naczynia, z którego pobiera si płyn, w celu pozostałej na ciance pipety kropli lub jej cz ci. Pipet przenosi si nad naczynie, do którego odmierza si roztwór. Trzymaj c pipet lekko pochylon , dotyka si jej ko cem cianki naczynia i pozwala si wypłyn cieczy. W zw eniu na ko cu pipety pozostaje kropla, której nie wolno wytrz sa i wydmuchiwa , jak równie dotyka ko cem pipety cieczy w naczyniu (chyba e tak podaje instrukcja wykonania wiczenia).

Literatura 1. Cyga ski A., Chemiczne metody analizy ilo ciowej, WNT Warszawa 1999.

2. Kocjan R. Chemia analityczna, Tom 1, PZWL, 2002. 3. Kowalczyk-Dembirska H., Łukaszewicz J., Chemia ogólna i jako ciowa analiza chemiczna. wiczenia laboratoryjne – cz I, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toru 2003. 4. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i rodowiska przyrodniczego. wiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007. 5. Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna, Tom 1, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005. 6. Praca zbiorowa pod red. W Brzyskiej, wiczenia z chemii ogólnej, Wydawnictwo UMCS, Lublin. 7. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej PZWL, 1997.

11

PRACOWNIA nr 2 ILOCZYN ROZPUSZCZALNO CI

Iloczyn rozpuszczalno ci – iloczyn st e molowych jonów substancji trudno rozpuszczalnego elektrolitu w roztworze nasyconym pozostaj cym w równowadze a nadmiarem fazy stałej w stałej temperaturze. Wielko

ta pozwala na opis dynamicznego procesu zwi zanego wytr caniem osadów.

Oznaczenia: Ir, Ks, Kso, pKs

pKs = -logKs

Ks = 10-pKs

Jednostka – [mol/dm3]n NIE U YWA SI W ZAPISIE Iloczyn rozpuszczalno ci odnosi si jedynie do substancji, których rozpuszczalno mniejsza od 0,01 M (s to substancje trudno rozpuszczalne).

jest

Substancje trudno rozpuszczalne: - wodorotlenki metali z wyj tkiem wodorotlenków litowców - chlorki: srebra, ołowiu(II), rt ci(I) - bromki: srebra, ołowiu(II) - jodki: srebra, ołowiu(II) - siarczany(VI): baru, strontu, wapnia i ołowiu - w glany, fosforany(V) metali z wyj tkiem soli litowców i amonu - wszystkie siarczki z wyj tkiem soli litowców, berylowców i amonu - tlenki: glinu(III), chromu(III), tytanu(IV), cyrkonu(IV), cyny(IV), krzemu (IV) - w gliki, np. SiC - CaF2 - szczawiany: srebra, baru, wapnia, kadmu, miedzi, manganu itd.

Roztwór – nasycony, przesycony i nienasycony Roztwór nasycony – to roztwór zawieraj cy maksymaln ilo substancji rozpuszczonej w danym rozpuszczalniku i w danej temperaturze. Roztwór nasycony jest w równowadze dynamicznej z substancj nierozpuszczon (a dnie naczynia zawieraj cego roztwór nasycony znajduje si osad substancji nierozpuszczonej). Roztwór nienasycony – to roztwór w którym mo na rozpu ci jeszcze pewn ilo substancji rozpuszczonej.

dodatkow

Roztwór przesycony – to roztwór, w którym ilo substancji rozpuszczonej jest wi ksza ni wynosi rozpuszczalno w danych warunkach, a mim to substancja nie krystalizuje. Rozpuszczalno – to wielko fizyczna, taka ilo otrzymania roztworu nasyconego.

substancji która jest niezb dna do

Oznaczenia rozpuszczalno ci: S, s, L Jednostki rozpuszczalno ci: - g/100 g H2O – liczba gramów substancji, która jest potrzebna do nasycenia 100 g rozpuszczalnika w danej temperaturze, np. SCaSO4 = 0,2 g/ 100 g H2O w temp. 200C - mol/L (rozpuszczalno molowa) - g/L roztworu - ppm, mg/dm3

12

Rozpuszczalno wi kszo ci ciał stałych i cieczy wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, a rozpuszczalno gazów maleje. Porównywanie rozpuszczalno ci ró nych soli: 1. Im warto S jest wi ksza tym substancja lepiej si rozpuszcza. 2. Na podstawie warto ci iloczynu rozpuszczalno ci – bezpo rednio mo na porównywa jedynie gdy substancje maj jednakowy ilo ciowy skład jonowy (maj identyczny wzór ogólny), np. AgBr i AgJ. 3. Wyznaczenie warto ci S dla analizowanych substancji. Czynniki wpływaj ce na rozpuszczalno substancji trudno rozpuszczalnych: - rodzaj substancji rozpuszczonej - rodzaj rozpuszczalnika (podobne rozpuszcza si w podobnym) - obecno ró nych soli w roztworze - pH roztworu - hydroliza trudno rozpuszczalnej soli. Rozpuszczalno zwi zków nieorganicznych zmniejsza si na ogół po dodaniu do roztworu rozpuszczalnik aorganicznego. Efekt wspólnego jonu – iloczyn rozpuszczalno ci jest wielko ci stał w stałej temperaturze. Je eli st enie jednego z jonów zwi kszy si to odpowiednio musi zmniejszy si st enie drugiego jonu lub iloczyn pozostałych jonów wchodz cych w skład cz steczki substancji trudno rozpuszczonej . Efekt wspólnego jonu polega wi c na zmniejszeniu rozpuszczalno ci zwi zku wskutek obecno ci w roztworze jonów wchodz cych w skład osadu, a pochodz cych pierwotnie od ró nych indywiduów chemicznych. Efekt ten jest tym wi kszy im osad jest trudniej rozpuszczalny. Z tego powodu aby całkowicie wytr ci trudno rozpuszczalny zwi zek stosuje si nadmiar ilo ci jonu wspólnego z osadem a nie jego ilo równowa n (20-40%). > 40% efekt solny (S ro nie, gdy siła jonowa roztworu ro nie). Efekt solny – rozpuszczalno trudno rozpuszczalnych zwi zków zwi ksza si w obecno ci soli nie maj cych jonu wspólnego osadem (jony obce). Zwi zane jest to ze wzrostem siły/ mocy jonowej roztworu wraz ze zwi kszaniem si st enia jonów.

Literatura 1. Cyga ski A., Chemiczne metody analizy ilo ciowej, WNT Warszawa 1999. 2. Kocjan R. Chemia analityczna, Tom 1, PZWL, 2002. 3. Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna, Tom 1, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005. 4. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej PZWL, 1997. 5. Tablice chemiczne, Wydawnictwo Adamantan, 2003. 6. Wesołowski M., Zbiór zada z analizy chemicznej, WNT Warszawa 2002.

13

Zadania do samodzielnego rozwi zywania 1. Która sól jest lepiej rozpuszczalna w wodzie: w glan ołowiu(II) o Ks = 7,49*10-14 czy fluorek strontu o Ks = 2,5*10-9 ? 2. Oblicz pH nasyconego roztworu wodorotlenku manganu(III), Ks = 1,0*10-36. W ilu ml wody rozpu ci si 200 mg chlorku srebra? Ks = 1,1*10-10 . 3. W nasyconym roztworze chromianu(VI) baru st enie jonów baru wynosi 1,1*10-5 mol/l. Obliczy warto iloczynu rozpuszczalno ci tej soli. 4. Napisz wzór na iloczyn rozpuszczalno ci i rozpuszczalno fosforanu(V) wapnia. 5. 100 ml nasyconego roztworu wodorotlenku magnezu zawiera 5,32 *10-2 mmola tego zwi zku. Obliczy warto iloczynu rozpuszczalno ci tego wodorotlenku i pH roztworu nasyconego 6. Jakie jest st enie molowe jonów jodkowych w nasyconym roztworze jodku bizmutu(III), Ks = 8,1*10-32. 7. Ile razy zmieniło si (zmalało czy wzrosło) st enie molowe jonów fluorkowych w nasyconym roztworze fluorku magnezu, je eli [Mg2+] zmniejszyło si 5 razy? Ks = 6,5*10-9 . 8. Obliczy rozpuszczalno (mol/l) bromku srebra, je eli Ks = 5,2*10-13 . 9. Napisz wzór na iloczyn rozpuszczalno ci i rozpuszczalno wodorotlenku manganu(IV). 10. Która sól jest słabiej rozpuszczalna w wodzie: chromian(VI) srebra o Ks = 9*10-12 czy chromian(VI) ołowiu o Ks = 1,8*10-14 ? 11. Oblicz rozpuszczalno (w mol/l i g/l) wodorotlenku elaza(III) w 10 dm3 wody, Ks = 1,0*10-38. 12. Zmieszano 250 ml 0,02 M roztworu AgNO3 i 250 ml 0,01 M NaCl. Czy wytr ci si osad chlorku srebra? Ks = 1,1*10-10 . 13. W 2 l wody rozpuszcza si 1,18 g jodku ołowiu(II). Obliczy warto iloczynu rozpuszczalno ci tej soli. 14. Napisz wzór na iloczyn rozpuszczalno ci i rozpuszczalno arsenianu(V) miedzi(II) . 15. Jaka jest rozpuszczalno siarczanu(VI) baru w wodzie i w 0,01 M roztworze chlorku baru? pKs = 9,96 16. Czy wytr ci si osad bromku ołowiu(II) po zmieszaniu równych obj to ci 0,01 M roztworów: azotanu(V) ołowiu(II) i bromku potasu ? Ks = 9,1*10-6. 17. Obliczy rozpuszczalno (w mol/l i g/l) wodorotlenku kobaltu (III) w 450 ml wody. Ks = 4,0*10-45 . 18. Która sól jest lepiej rozpuszczalna i dlaczego: CuBr o Ks = 5,25*10-9 czy CuS o Ks = 6,3*10-36 19. Napisz wzór na iloczyn rozpuszczalno ci i rozpuszczalno fosforanu(V) cyrkonu(IV). 20. Która sól jest lepiej rozpuszczalna w wodzie: fosforan(V) srebra o Ks = 1,3*10-20 czy siarczek srebra o Ks = 6,3*10-50 ? 21. Oblicz pH nasyconego roztworu wodorotlenku berylu, Ks = 6,3*10-22. 22. Ile gramów w glanu elaza(II) rozpu ci si w 3 dm3 wody? Ks = 3,5*10-11 . 23. Jakie jest st enie molowe jonów w nasyconym roztworze szczawianu niklu? Ks = 4,0*10-10

14

PRACOWNIA nr 3 ANALIZA JAKO CIOWA ANIONÓW.

Zagadnienia do kartkówki: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Analiza chemiczna jako ciowa- definicja. Czuło , specyficzno i selektywno reakcji jako ciowych. Granica wykrywalno ci, minimum wykrywalne, st enie graniczne, rozcie czenie graniczne. Odczynniki w analizie chemicznej: specyficzne, selektywne, grupowe, charakterystyczne i maskuj ce Podział anionów na grupy analityczne wg Bunsena, kryterium podziału (reakcje anionów z jonami Ag+ i Ba2+) Reakcje charakterystyczne anionów: J-, NO2-, SCN-, C2O42-, PO43-, MnO4 - SO32- , CrO4 2-, Cr2O7 2—obowi zuje znajomo minimum 2 reakcji charakterystycznych. Reduktory, utleniacze i amfotery redoks w ród anionów. Reakcje odró niaj ce jony: NO2- od NO3-. Definicja – iloczyn rozpuszczalno ci, rozpuszczalno , roztwór nasycony, substancje trudno rozpuszczalne; zapis Ir z prawa działania mas, zale no mi dzy iloczynem rozpuszczalno ci a rozpuszczalno ci dla ró nych typów zwi zków; zadania.

Chemia analityczna – to nauka stosowana zajmuj ca si odkrywaniem, formułowaniem praw, kryteriów i metod umo liwiaj cych ustalenie z okre lon czuło ci , precyzj i dokładno ci jako ciowego i ilo ciowego składu obiektów materialnych. Chemia analityczna znajduje zastosowanie w kontroli surowców i produktów, w przemy le, rolnictwie, ocenie surowców mineralnych, ocenie zagro enia rodowiska, ocenie przebiegu procesów technologicznych, diagnostyce medycznej. Analityka – dyscyplina naukowa zajmuj ca si badaniem składu i struktury substancji. Metoda analityczna – sposób post powania, wg którego wykonuje si analiz . Analiza chemiczna – zespół czynno ci prowadz cy do ustalenia składu chemicznego, jako ciowego i ilo ciowego badanej substancji. Działy analizy chemicznej: - analiza jako ciowa – ustala z jakich pierwiastków lub zwi zków chemicznych składa si dana substancja. Polega na kolejnym oddzielaniu grup jonów za pomoc odczynników grupowych i wykrywania poszczególnych jonów danej grupy po oddzieleniu jonów przeszkadzaj cych, - analiza ilo ciowa – zajmuje si ustalaniem składu ilo ciowego substancji, tj. zawarto ci poszczególnych składników. Analiz jako ciow przeprowadza si metodami instrumentalnymi i chemicznymi, natomiast analiz ilo ciow metodami instrumentalnymi i klasycznymi (metody wagowe i obj to ciowe). Wielko ci charakteryzuj ce metod analityczn : czuło , selektywno , specyficzno dokładno , precyzja, uniwersalno , szybko wykonania. - czuło – obejmuje zakres st e , w którym dana metoda mo e by stosowana

,

15

Poj cie selektywno i specyficzno ci mo e odnosi si do odczynników, reakcji i metody analitycznej: - selektywno to zdolno do reagowania w okre lonych warunkach z jednym tylko jonem lub zwi zkiem - specyficzno to zdolno do reagowania w okre lonych warunkach z jednym tylko jonem lub zwi zkiem. Reakcj przeprowadzon za pomoc odczynnika selektywnego nazywa si reakcj selektywn , a za pomoc odczynnika specyficznego – reakcj specyficzn . Granica wykrywalno ci – to najmniejsze st enie lub ilo wykrywanego składnika w badanej próbce, przy którym mo na go jeszcze wykry dan metod z okre lonym prawdopodobie stwem. Parametrami okre laj cymi liczbowo czuło reakcji s st enie graniczne i minimum wykrywalne. St enie graniczne to najmniejsze st enie substancji w roztworze, przy którym mo na j jeszcze wykry dan metod . Okre la si je stosunkiem masy substancji wykrywanej do masy (obj to ci ) rozpuszczalnika. Minimum wykrywalne to najmniejsza ilo substancji wyra ona najcz ciej w g, któr mo na jeszcze wykry za pomoc danej metody w ustalonych warunkach wykonania reakcji. Rozcie czenie graniczne to odwrotno st enia granicznego. Jest to stosunek masy rozpuszczalnika do masy substancji wykrywanej. Odczynniki w analizie chemicznej - specyficzne – w okre lonych warunkach daj reakcj tylko z danym jonem, czyli pozwalaj na wykrycie danego jonu w obecno ci innych jonów - selektywne – daj podobn reakcj z pewn ograniczon grup jonów - maskuj ce – ł cz si z danym jonem ubocznym wi c go w dostatecznie trwałe kompleksy i tym samym wył czaj go od udziału w roztworze lub znacznie zmniejszaj jego st enie - grupowe – wykazuj zdolno wytr cania okre lonej kategorii jonów z roztworu w okre lonych warunkach; pozwalaj na rozdzielenie jonów znajduj cych si w roztworze na grupy analityczne - charakterystyczne – pozwalaj wykry jon wewn trz grupy analitycznej.

16

Podział anionów na grupy analityczne wg Bunsena Zgodnie z klasyczn systematyk Bunsena, aniony dzieli si na 7 grup analitycznych. Podział ten jest oparty na reakcjach z jonami Ag+ i Ba2+ (stosuje si 0,1 M roztwór AgNO3 i 0,3 M roztwór BaCl2). Bior c pod uwag rozpuszczalno soli srebra i baru, mo na zaliczy dany anion do jednej z 7 grup analitycznych (Tabela 1) Tabela 2. Aniony – podział na grupy analityczne.

!

!" !

!# $ %

! &'(

# ! #

) )

*

#

! (

!

*

#

!

*

. / )0 )

! (

!

(

(

*

&' !

( ' '

!

!

! !

!$ %

+

!,

!

!

( (!

-

(

! $ !#$' #

REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANYCH ANIONÓW Jon jodkowy J1. Jony Hg2+. Jony te wytr caj z roztworów zawieraj cych jony I- ceglastoczerwony osad jodku rt ci(II) HgI2, rozpuszczalny w nadmiarze I- z utworzeniem bezbarwnego jonu kompleksowego tetrajodort cianowego [HgI4]2-. Hg2+ + 2JHgJ2

+ 2J-

HgJ2 [HgJ4]2-

2. Jony Pb2+. Wytr caj z roztworów zawieraj cych jony I- ółty osad jodku ołowiu(II) PbJ2, który rozpuszcza si po dodaniu kilku kropel rozcie czonego kwasu octowego i ogrzaniu. Po ostudzeniu wytr ca si osad, ale błyszcz cych złocistych kryształków. Pb2+ + 2J-

PbJ2

3. Roztwór KMnO4. Manganian(VII) potasu w rodowisku kwa nym utlenia J- do wolnego jodu. Reakcja zachodzi na zimno. 2MnO4- + 10J2Mn2+ + 5J2 +8H2O

17

Jon tiocyjanianowy SCN1. Jony Fe3+. Daj z roztworem zawieraj cym SCN- w rodowisku kwa nym lub oboj tnym krwistoczerwone zabarwienie na skutek tworzenia si kompleksów od [Fe(SCN)]2+ do [Fe(SCN)6]3-.

2. Azotan(V) kobaltu(II) Co(NO3)2. Dodany w małej ilo ci do roztworu o du ym st eniu jonów SCN- powoduje powstanie jonu tetratiocyjanianokobatanowego(II), który barwi alkohol amylowy na niebiesko (reakcja Vogla). Co2+ + 2SCN-

Co(SCN)2

Co(SCN)2 + 2SCN-

[Co(SCN)4]2-

3. Jon SCN- jest silnym reduktorem. odbarwia na zimno roztwór KMnO4 , redukuje K2Cr2O7 (zmiana barwy na zielon ). Jon azotanowy(III) NO21. Manganian(VII) potasu w roztworze słabo kwa nym zostaje zredukowany do jonu Mn2+. Reakcja zachodzi na zimno. 2MnO4- + 5NO2- + 6H+

2Mn2+ + 5NO3- + 3H2O

2. Siarczan(VI) elaza(II) FeSO4 w roztworem zawieraj cym jony NO2- w rodowisku słabo kwa nym przybiera brunatne zabarwienie na skutek powstawania jonu Fe(NO)2+. Jon szczawianowy C2O421. Jony Ca2+. Wytracaj z roztworów zawieraj cych jony C2O42- biały osad szczawianu wapnia, rozpuszczalny w kwasach mineralnych, nierozpuszczalny w kwasi octowym, szczawianie amonu (w odró nieniu od PO43-). 2. Manganian(VII) potasu w roztworze zakwaszonym utlenia na gor co C2O42- do CO2. 2MnO4- + 5C2O42- + 6H+

2Mn2+ + 10CO2

+ 8H2O

Jon fosforanowy(V) PO431. Molibdenian(VI) amonu (NH4)2MoO4 w nadmiarze st onego kwasu azotowego(V) wytr ca na zimno jasno ółty, drobnokrystaliczny osad tetrakis[trimolibdeniano(VI)] fosforanu(V) triamonu:

18

Na2HPO4 + 12 (NH4)2MoO4 + 23HNO3

21NH4NO3 + (NH4)3[P(Mo3O10)4]

++

2NaNO3 + 12H2O 2. Mieszanina magnezowa (MgCl2 + NH3*H2O + NH4Cl) wytr ca biały, krystaliczny osad fosforanu(V) amonu magnezu MgNH4PO4 rozpuszczalny w kwasach: PO43- + Mg2+ + NH4+

MgNH4PO4

Jon manganianowy(VII) MnO41. W obecno ci reduktorów w rodowisku zasadowym redukuje si do tlenku manganu(IV – brunatny osad) z mo liwo ci powstania przej ciowej barwy zielonej manganianu(VI) a w kwasowym rodowisku do Mn2+ (odbarwienie roztworu). 2MnO4- + 5NO2- + 6H+

2Mn2+ + 5NO3- + 3H2O

Jon azotanowy(V) NO31. Magnez i inne metale. np. cynk

w

rodowisku kwasowym redukuj

azotany(V) do

azotanów(III): Mg0 + NO3- + 2H+

Mg2+ + NO2- + H2O

2. Sole elaza(II) FeSO4 ulegaj utlenieniu przez jony NO3- w rodowisku kwasowym. Powstaj cy tlenek azotu(II) reaguje z nadmiarem siarczanu(VI) elaza(II) tworz c nietrwałe ciemnobrunatne poł czenie kompleksowe. 3Fe2+ + NO3- + 4H+ Fe2+ + NO

3Fe3+ + NO Fe(NO)2+

Jon chromianowy(VI) CrO42-, jon dichromianiowy(VI) Cr2O72 1. Jony ołowiu(II) wytracaj z roztworów jonów chromianowego(V) i dichromianowego(VI) ółty osad PbCrO4, który ma charakter amfoteryczny – łatwo rozpuszcza si w kwasie azotowym(V) i mocnych zasadach. Pb2+ + CrO422PbCrO4 + 4H

+

2Pb

PbCrO4 + 4OH-

PbCrO4 2+

+ H2CrO4 +

H2O

Pb(OH)42- + 2CrO42-

2. Jony Hg2+ wytr caj brunatny, bezpostaciowy osad chromianu(VI) dirt ci(I), przechodz cy podczas gotowania w krystaliczny jaskrawoczerwony: Hg2+ + CrO42-

Hg2CrO4

19

UWAGA: Reakcja charakterystyczna jest zaliczona gdy: jest prawidłowo zapisana, uzgodniona, podano nazw produktu, jego kolor i posta lub inne cechy powstałego zwi zku (np. zapach). Aniony o wła ciwo ciach redukuj cych: - jon chlorkowy (Cl-), jon bromkowy (Br--), jon jodkowy (J-), jon rodankowy (SCN-), jon heksacyjano elazianowy(II) [Fe(CN)6]4-, jon siarczkowy S2-, jon szczawianowy C2O42Aniony o wła ciwo ciach utleniaj cych: - jon heksacyjano elazianowy(III) [Fe(CN)6]3-, jon chromianowy(VI) CrO42-, jon dichromianiowy(VI) Cr2O72-, jon azotanowy(V) NO3-, jon manganianowy(VII) MnO4-, Amfotery redox w ród anionów: - jon azotanowy(III) NO2-, jon siarczanowy(IV) SO32Reakcje odró niaj ce jony NO2- od NO31. Gotowanie azotanów(III) ze stałym NH4Cl powoduje rozkład: NO2- + NH4+ W ten sposób usuwa si azotanowych(V).

N2 + 2H2O

jony azotanowe(III) z roztworu w celu wykrycia jonów

2. Aminy aromatyczne. Mieszanina kwasu sulfanilowego i -naftyloaminy reaguje z jonami azotanowymi(III) w rodowisku kwa nym, tworz c barwnik dwuazowy o zabarwieniu czerwonym. Jony azotanowe(V) tej reakcji nie daj . Jest to reakcja specyficzna i czuła. 3. Azotany(V) w odró nieniu od azotanów(III) nie utleniaj jonów jodkowych do wolnego jodu.

Literatura 1. Cyga ski A., Chemiczne metody analizy ilo ciowej, WNT Warszawa 1999. 2. Domka F., Chemiczne metody analizy jako ciowej, Uniwersytet im. A. Mickiewicza, Pozna 2003. 3. Kocjan R. Chemia analityczna, Tom 1, PZWL, 2002. 4. Kowalczyk-Dembirska H., Łukaszewicz J., Chemia ogólna i jako ciowa analiza chemiczna. wiczenia laboratoryjne – cz I, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toru 2003. 5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i rodowiska przyrodniczego. wiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007. 6. Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna, Tom 1, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005. 7. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej PZWL, 1997. 8. Tablice chemiczne, Wydawnictwo Adamantan, 2003. 9. Wesołowski M., Zbiór zada z analizy chemicznej, WNT Warszawa 2002.

20

wiczenie nr 1 ANALIZA ANIONÓW – instrukcja. Celem wiczenia jest zapoznanie z systematyczn analiz anionów oraz przeprowadzenie identyfikacji anionów w 2 próbkach roztworów o nieznanym składzie chemicznym. Zakres wiczenia obejmuje: - przeprowadzenie wst pnej analizy otrzymanych do bada próbek roztworów (okre lenie barwy, zapachu) - przeprowadzenie prób wst pnych z odczynnikami AgNO3 i BaCl2 - okre lenie grupy, do której nale y badany anion - identyfikacja badanego anionu na podstawie reakcji z odczynnikami selektywnymi - identyfikacja badanego anionu na podstawie reakcji z odczynnikiem specyficznym. Szkło: probówki szklane Sprz t: zakraplacze, ła nia wodna, stojak do probówek

Wykonanie wiczenia: 1. Z otrzymanej do analizy próbki przela do dwóch probówek po ok. 2 ml roztworu. 2. Do jednej probówki doda zakraplaczem kilka kropli AgNO3 a do drugiej BaCl2. 3. Zanotowa obserwacje – czy osad si wytr cił (kolor) czy nie. 4. Nast pnie do probówek gdzie osad si wytr cił doda roztworu rozcie czonego HNO3. 5. Zanotowa obserwacje – czy osad si rozpu cił czy nie. 6. Na podstawie wyników z pkt. 2 i 4, korzystaj c z tabeli, zakwalifikowa anion do danej grupy analitycznej. 7. Za pomoc reakcji charakterystycznych okre li jaki to anion.

1

2

0

! # $

" # $

%&

% &'

" ( ( *

"

'

"

'

*

*

' '

*

" , - (. (

&

) '

*

' &

+

'

# "# &

'

"

21

Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz cego wiczenia).

22

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia Temat wiczenia Imi i nazwisko studenta

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 1 Analiza jako ciowa anionów ……………………………………………

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

23

WYKONANIE OZNACZENIA ANION NR 1 1. Z otrzymanej do analizy próbki przelano do dwóch probówek po ok. 2 ml roztworu. 2. Do jednej probówki dodano zakraplaczem kilka kropli AgNO3 a do drugiej BaCl2. 3. Po dodaniu AgNO3 osad si wytr cił/ nie wytr cił si . Po dodaniu BaCl2 osad si wytr cił/ nie wytr cił si . 4. Nast pnie do probówek gdzie osad si wytr cił dodano roztworu rozcie czonego HNO3. 5. ………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. 6. Na podstawie wyników z pkt. 3 i 4, korzystaj c z tabeli, zakwalifikowano badany anion do …… grupy analitycznej. Lp.

Dodany odczynnik

Obserwacje

Przypuszczenie

Reakcje

1.

2.

3.

7. Za pomoc reakcji charakterystycznych stwierdzono, e jest to anion

.........…………….

8. Reakcje charakterystyczne dla wykrytego anionu. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

24

ANION NR 2 1. Z otrzymanej do analizy próbki przelano do dwóch probówek po ok. 2 ml roztworu. 2. Do jednej probówki dodano zakraplaczem kilka kropli AgNO3 a do drugiej BaCl2. 3. Po dodaniu AgNO3 osad si wytr cił/ nie wytr cił si . Po dodaniu BaCl2 osad si wytr cił/ nie wytr cił si . 4. Nast pnie do probówek gdzie osad si wytr cił dodano roztworu rozcie czonego HNO3. 5. ………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. 6. Na podstawie wyników z pkt. 3 i 4, korzystaj c z tabeli, zakwalifikowano badany anion do …… grupy analitycznej. Lp.

Dodany odczynnik

Obserwacje

Przypuszczenie

Reakcje

1.

2.

3.

7. Za pomoc reakcji charakterystycznych stwierdzono, e jest to anion

.........…………….

8. Reakcje charakterystyczne dla wykrytego anionu. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

25

WZÓR

III. Wykonanie oznaczenia.

ANION NR 1 1. Z otrzymanej do analizy próbki przelano do dwóch probówek po ok. 2 ml roztworu. 2. Do jednej probówki dodano zakraplaczem kilka kropli AgNO3 a do drugiej BaCl2. 3. Zanotowa obserwacje – czy osad si wytr cił (kolor) czy nie. Np. Po dodaniu AgNO3 wytr cił si biały serowaty osad, natomiast po dodaniu BaCl2 osad nie powstał. 4. Nast pnie do probówek gdzie osad si wytr cił dodano roztworu rozcie czonego HNO3. 5. Zanotowa obserwacje – czy osad si rozpu cił czy nie. Np. Po dodaniu roztworu rozcie czonego HNO3 osad si nie rozpu cił. 6. Na podstawie wyników z pkt. 2 i 4, korzystaj c z tabeli, zakwalifikowa anion do danej grupy analitycznej. Np. Na podstawie wyników z pkt. 2 i 4, korzystaj c z tabeli, zakwalifikowano badany anion do I grupy analitycznej. Lp. 1.

Dodany odczynnik (wzór sumaryczny odczynnika np. KI)

Przykład AgNO3

Obserwacje

Przypuszczenie

Reakcje

(czy osad si wytr cił po (wzór anionu/anionów – dodaniu odczynnika, je eli tak to jaki miał np. Br , Cl , SCN ) kolor i czy si rozpu cił)

(pełny zapis reakcji)

wytr cił si biały, serowaty osad nierozpuszczalny w rozcie czonym HNO3

-

-

Cl , SCN ,

Ag+ + Cl-

AgCl

7. Za pomoc reakcji charakterystycznych stwierdzono, e jest to anion ......... (poda nazw i wzór) -

Za pomoc reakcji charakterystycznych stwierdzono, e jest to anion chlorkowy (Cl ). 8. Reakcje charakterystyczne dla wykrytego anionu.

26

PRACOWNIA nr 4 ANALIZA KATIONÓW III i IV GRUPY ANALITYCZNEJ.

Zagadnienia do kartkówki: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Iloczyn rozpuszczalno ci i rozpuszczalno – definicje i obliczenia. Analiza chemiczna, analiza jako ciowa i ilo ciowa – definicje. Podział kationów na grupy analityczne, odczynniki grupowe. Warunki wytr cania kationów III grupy analitycznej. Kryterium podziału siarczków kationów III grupy analitycznej. Reakcje charakterystyczne III grupy kationów (Hg2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+). Warunki wytr cania kationów IV grupy analitycznej z odczynnikiem grupowym. Charakter chemiczny zwi zków Cr i Mn oraz zabarwienie ich jonów w roztworach. w zale no ci od stopnia utlenienia. 9. Reakcje charakterystyczne kationów IV grupy (Ni2+, Co2+, Fe2+, Cr3+).

Reakcja charakterystyczna jest zaliczona gdy: jest prawidłowo zapisana , uzgodniona, podano nazw produktu, jego kolor i posta lub inne cechy powstałego zwi zku (np. zapach itp.)

Kationy zostały podzielone przez Fraseniusa na 5 grup analitycznych. Tabela 3. Podział kationów na grupy analityczne. 1

# ) +

2 /

*

/

*

0

2 ) 3

/

0

3

/

0 ( "

"

'

'

"

'

""

/

'

/

/

"

.2

*

$

'%

67 *

" "

" " " " " " " " "5 " " " "5 $ % $ % # " # " " + " 8 "

/

" "

/

/

"

#

/

/

/

'/

/

5/

/

/

#

01 1

3 4 0

" "

0 *

8

/

0

01

" "

+

/

/

"

" '1

5/

/

/

" 0 01

+

/

/

6/

'/

1

27

Literatura 1. Cyga ski A., Chemiczne metody analizy ilo ciowej, WNT Warszawa 1999. 2. Domka F., Chemiczne metody analizy jako ciowej, Uniwersytet im. A. Mickiewicza, Pozna 2003. 3. Kocjan R. Chemia analityczna, Tom 1, PZWL, 2002. 4. Kowalczyk-Dembirska H., Łukaszewicz J., Chemia ogólna i jako ciowa analiza chemiczna. wiczenia laboratoryjne – cz I, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toru 2003. 5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i rodowiska przyrodniczego. wiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007. 6. Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna, Tom 1, Wydawnictwo 7. Naukowe PWN, 2005. 8. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej PZWL, 1997. 9. Tablice chemiczne, Wydawnictwo Adamantan, 2003. 10. Wesołowski M., Zbiór zada z analizy chemicznej, WNT Warszawa 2002.

28

wiczenie nr 2 ANALIZA KATIONÓW III i IV GRUPY ANALITYCZNEJ – instrukcja.

Celem wiczenia jest zapoznanie z systematyczn analiz kationów III i IV grupy analitycznej. Zakres wiczenia obejmuje: - przeprowadzenie wst pnej analizy otrzymanych do bada próbek roztworów (okre lenie barwy, zapachu) - przeprowadzenie prób wst pnych z odczynnikami grupowymi - okre lenie podgrupy w przypadku kationów III grupy analitycznej - identyfikacja badanych kationów na podstawie reakcji z odczynnikami selektywnymi - identyfikacja badanych kationów na podstawie reakcji z odczynnikiem specyficznym. Szkło: probówki szklane Sprz t: zakraplacze, ła nia wodna, stojak do probówek

Wykonanie wiczenia: A. ANALIZA KATIONÓW III GRUPY ANALITYCZNEJ. 1. Do probówki przela ok. 2 ml badanego roztworu i doda kilka kropel odczynnika grupowego, czyli H2S lub AKT lub Na2S. Zapisa kolor powstałego osadu (je eli si wytr cił). 2. Nast pnie doda do probówki z osadem nadmiar odczynnika grupowego oraz klika kropli NaOH – osad mo e si rozpu ci lub nie (zapisa wynik). 3. Je eli osad nie rozpuszcza si w Na2S i w NaOH to kation nale y do podgrupy IIIA. Za pomoc reakcji charakterystycznych podanych w zał czonej tabeli okre li który to kation. 4. Je eli osad rozpuszcza si w Na2S i w NaOH to jest to kation podgrupy IIIB. Za pomoc reakcji charakterystycznych podanych w zał czonej tabeli okre li który to kation.

29

B. ANALIZA KATIONÓW IV GRUPY ANALITYCZNEJ.

1. Do probówki przela ok. 2 ml otrzymanego do analizy roztworu. 2. Doda kilka kropli odczynnika grupowego, czyli AKT lub Na2S. 3. Zapisa wynik reakcji – czy osad si wytr cił czy nie, kolor osadu. 4. Za pomoc reakcji charakterystycznych podanych w zał czonej tabeli okre li który to kation.

Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz cego wiczenia).

UWAGA: Tabele znajduj si przy instrukcjach wyło onych w laboratorium chemii ogólnej i rodowiska.

30

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia

Temat wiczenia Imi i nazwisko studenta

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 2 Analiza jako ciowa kationów III i IV grupy analitycznej ……………………………………………

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

31

WZÓR KATION grupa III 1. Z otrzymanej do analizy próbki przelano do probówki ok. 2 ml roztworu. 2. Do probówki dodano zakraplaczem kilka kropli Na2S. 3. Wytracił si osad koloru …….. . (poda kolor osadu, np. koloru czarnego, koloru pomara czowego). 4. Nast pnie do probówki z osadem dodano roztworu odczynnika grupowego oraz kilka kropli NaOH. 5. Osad rozpu cił si / osad nie rozpu cił si . 6. Na podstawie wyników z pkt. 3 i 4, zakwalifikowano badany kation do podgrupy …….. (A lub B) III grupy analitycznej. Lp. 1.

Dodany odczynnik (wzór sumaryczny odczynnika np. KI)

Obserwacje

Przypuszczenie

Reakcje

(czy osad si wytr cił po (wzór dodaniu odczynnika, anionu/anionów – je eli tak to jaki miał np. Br-, Cl-, SCN-) kolor i czy si rozpu cił)

(pełny zapis reakcji)

7. Za pomoc reakcji charakterystycznych stwierdzono, e jest to kation ......... (poda nazw i wzór) Za pomoc reakcji charakterystycznych stwierdzono, e jest to kation miedzi(II) (Cu2+). 8. Reakcje charakterystyczne dla wykrytego kationu.

…………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

32

KATION grupa IV 1. Z otrzymanej do analizy próbki przelano do probówki ok. 2 ml roztworu. 2. Do probówki dodano zakraplaczem kilka kropli Na2S. 3. Wytr cił si osad koloru …….. ……. (poda kolor, np. białego). 4. Na podstawie wyników z pkt. 3, stwierdzono, e badanym kationem mo e by

Zn2+ lub

Al3+. Lp. 1.

Dodany odczynnik (wzór sumaryczny odczynnika np. KI)

Obserwacje

Przypuszczenie

(czy osad si wytr cił po (wzór kationu/ dodaniu odczynnika, kationów je eli tak to jaki miał kolor i czy si rozpu cił)

7. Za pomoc reakcji charakterystycznych stwierdzono, e jest to kation

Reakcje (pełny zapis reakcji)

.........… Zn2+ …

8. Reakcje charakterystyczne dla wykrytego kationu. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

33

WYNIKI OZNACZENIA KATION grupa III 1. Z otrzymanej do analizy próbki przelano do probówki ok. 2 ml roztworu. 2. Do probówki dodano zakraplaczem kilka kropli Na2S. 3. Wytracił si osad koloru …….. . 4. Nast pnie do probówki z osadem dodano roztworu odczynnika grupowego oraz kilka kropli NaOH. 5. Osad ……………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. 6. Na podstawie wyników z pkt. 3 i 4, zakwalifikowano badany kation do podgrupy …….. III grupy analitycznej. Lp.

Dodany odczynnik

Obserwacje

Przypuszczenie

Reakcje

1.

2.

3.

7. Za pomoc reakcji charakterystycznych stwierdzono, e jest to kation

.........…………….

8. Reakcje charakterystyczne dla wykrytego kationu. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

34

KATION grupa IV 1. Z otrzymanej do analizy próbki przelano do probówki ok. 2 ml roztworu. 2. Do probówki dodano zakraplaczem kilka kropli Na2S. 3. Wytracił si osad koloru …….. ……. 4. Na podstawie wyników z pkt. 3, stwierdzono, e badanym kationem mo e by

……..

Lp.

Reakcje

Dodany odczynnik

Obserwacje

Przypuszczenie

1.

2.

3.

7. Za pomoc reakcji charakterystycznych stwierdzono, e jest to kation

.........…………….

8. Reakcje charakterystyczne dla wykrytego kationu. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

35

PRACOWNIA nr 5 WST P DO ANALIZY MIARECZKOWEJ. KOMPLEKSOMETRIA. CHEMIA SANITARNA. Zagadnienia do kartkówki: 1. Podstawy analizy miareczkowej, PK i PR miareczkowania, miareczkowanie bezpo rednie, odwrotne, po rednie. 2. Kompleksy – budowa, nazewnictwo, stała trwało ci i stała nietrwało ci; poj cia: ligand, jon centralny, liczba koordynacyjna; obliczanie liczby koordynacyjnej. 3. Kompleksometria, kompleksonometria, wska niki kompleksometryczne 4. Twardo wody - definicja, ródła twardo ci, rodzaje twardo ci, jednostki twardo ci. 5. Metody usuwania twardo ci wody - reakcje ilustruj ce ka d metod . 6. Metoda wersenianowa oznaczania twardo ci wody. Analiza obj to ciowa (miareczkowa) polega na ilo ciowym oznaczaniu substancji (analitu) na podstawie dokładnego pomiaru obj to ci roztworu dodawanego odczynnika miareczkuj cego (titranta) o ci le okre lonym st eniu (mianie), odmierzanego za pomoc biurety, reaguj cego ilo ciowo z analitem. Roztwór titranta dodaje si z biurety stopniowo, małymi porcjami (miarami), stad nazwa – analiza miareczkowa. Operacja dodawania titranta z biurety do naczynia zawieraj cego miareczkowany roztwór nazywa si miareczkowaniem. Natomiast roztwór titranta o znanym st eniu nosi nazw roztworu mianowanego. Ze wzgl du na typ reakcji zachodz cej podczas miareczkowania, pomi dzy oznaczan substancj a roztworem titranta, metody miareczkowe zostały podzielone na 4 grupy: • kompleksometri – opart na tworzeniu rozpuszczalnych, słabo dysocjowanych zwi zków kompleksowych; najwa niejszym jej działem jest kompleskonometria, w której titrantami s roztwory kompleksonów tworz cych z metalami kompleksy chelatowe, • miareczkowanie str ceniowe – oparte na reakcjach wytr cania trudno rozpuszczalnych osadów jonów titranta i substancji oznaczanej, • alkacymetri – opart na reakcjach zoboj tnia (kwas – zasada) i obejmuje dwa działy: alkalimetri (oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanym roztworem zasady( oraz acydymetri (oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanym roztworem kwasu); • redoksymetri – opiera si na reakcjach utlenienia i redukcji; obejmuje dwa działy: oksydymetri (oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanymi roztworami utleniaczy) i reduktometri (oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanymi roztworami reduktorów). Punkt miareczkowania, w którym oznaczany składnik przereagował ilo ciowo i punktu równowa nikowego (PR) stechiometrycznie z titrantem nosi nazw miareczkowania. Miareczkowanie uznaje si praktycznie za zako czone po osi gni ciu punktu ko cowego (PK), okre lanego na podstawie widocznych zmian zachodz cych w roztworze miareczkowanym (pojawienie si zabarwienia lub jego zmiana). PK powinien znajdowa si jak najbli ej PR. Ró nica obj to ci titranta pomi dzy PR a PK nazywa si bł dem systematycznym miareczkowania. Ze wzgl du na sposób prowadzenia miareczkowania wyró nia si miareczkowanie bezpo rednie i po rednie. Miareczkowanie bezpo rednie polega na tym, e oznaczana substancja reaguje bezpo rednio – stechiometrycznie i szybko z dodawanym titrantem. w tym miareczkowaniu u ywa si tylko jednego roztworu mianowanego. Natomiast miareczkowanie po rednie polega na dobraniu takiej substancji trzeciej, która reaguj c

36

stechiometrycznie i ilo ciowo z oznaczanym składnikiem tworzy nowy zwi zek, reaguj cy nast pnie stechiometrycznie z titrantem. Szczególnym rodzajem miareczkowania po redniego jest miareczkowanie odwrotne – polega ono na tym, e do badanego roztworu dodaje si odmierzon ilo roztworu titranta I w nadmiarze, a nast pnie nadmiar tego odczynnika odmiareczkowuje si innym odpowiednio dobranym roztworem titranta II. Potrzebne s wiec dwa roztwory mianowane. Taki typ miareczkowania stosuje si w przypadku gdy reakcja przebiega wolno lub gdy trudno jest dobra odpowiedni wska nik do miareczkowania bezpo redniego. Twardo wody - jest to cecha wody, spowodowan obecno ci w niej jonów wapnia, magnezu, elaza, glinu, manganu oraz kationów metali ci kich. Poniewa w wodach naturalnych sole wapnia i magnezu wyst puj w najwi kszych st eniach, przyjmuje si e twardo wody pochodzi głownie od nich. St d wyró nia si twardo wapniow i magnezow . Twardo wody naturalnej powodowana przez w glany, wodorow glany i wodorotlenki wapnia i magnezu okre la si mianem twardo ci w glanowej (twardo nietrwała, przemijaj ca). Natomiast chlorki, siarczany i azotany wapnia i magnezu odpowiadaj za twardo niew glanow wody (trwał ). Suma twardo ci w glanowej i niew glanowej to twardo ogólna wody. Podobnie suma twardo ci wapniowej i magnezowej to twardo ogólna wody. Twardo wody mo na wyra a w ró nych jednostkach. Podstawowe to mmol/dm3 i mval/dm3 (miloigramorównowa nik zwi zków powoduj cych twardo w 1 dm3 wody). Jednak w technologii preparowania wody do celów przemysłowych najcz ciej twardo wody wyra ana jest za pomoc stopni twardo ci (niemieckich 0n, francuskich 0f i angielskich 0a). W Ameryce twardo wody podawana jest natomiast w ppm. W Polsce oprócz jednostek podstawowych twardo ci wody zgodnych z układem SI u ywa si stopni niemieckich. Zale no pomi dzy wymienionymi jednostkami twardo ci wody podano w tabeli nr …. Tabela nr 4. Współczynniki przeliczeniowe jednostek twardo ci wody. " 0

#0

0 3 7 7

0

3

5

4 5 6 8

; 4 5

9: 5 9 ::

;:

;:

;: 5

;(! 5

5

;::

;

5

;

5:

5:

5 5: :

: 5)

9 ::

9 )<

9 5

9) ;

: 9;

;: 6

: ::

: 5&

9 ::

: ):

9:

: 9:

;:

: ;&

: ;:

9'

9 ::

9'

: 9'

::

: :5&

:9

: :)

9

: :9

5&

9: :

):

9:: :

9 ::

5

: 5:

Wody naturalne charakteryzuj si ró n twardo ci . Wody opadowe s bardzo mi kkie, a ich twardo jest bliska zeru. W wodach słodkich przewa a twardo wapniowa. Wody powierzchniowe, zwłaszcza potoków górskich s na ogół mi kkie. Wi ksz twardo wykazuj wody podziemne. Bardzo mi kkie wody maj posmak mdły, albo s bez smaku. W przeciwie stwie do nich wody twarde o du ej zawarto ci wodorow glanów wapnia i magnezu s smaczne, ale przy du ej koncentracji soli magnezu s ju gorzkie. Typowa twardo wody wodoci gowej wynosi ok. 10 °n. Ze wzgl dów higienicznych twardo wody nie ma istotnego znaczenia. Twarda woda mo e powodowa podra nienie skóry. W przypadku du ych st e chlorku i siarczanu magnezu, konsumpcja takiej wody mo e skutkowa pojawieniem si

37

krótkotrwałych biegunek. Twardo wody ma za to istotne znaczenie przy ocenie jej przydatno ci do celów przemysłowych. W wielu bran ach wymagana jest woda mi kka (woda zasilaj ca kotły parowe, woda do chłodzenia urz dze , woda w sieciach ciepłowniczych). Mi kkiej wody wymagaj przemysł tekstylny, włókienniczy, galwanizernie, przemysł spo ywczy. Obecne w twardej wodzie sole wapnia i magnezu mog powodowa wtr canie si trudno rozpuszczalnych osadów zwanych kamieniem kotłowym oraz mog zwi ksza wła ciwo ci korozyjne wody. Twardo wody przeznaczonej do spo ycia przez ludzi powinna si zawiera w przedziale od 60 do 500 mg CaCO3/dm3. Oznaczanie twardo ci wody metod wersenianow Metoda wersenianowa oznaczania twardo ci wody polega na kompleksometrycznym miareczkowaniu próbki wody wersenianem dwusodowy (EDTA) wobec barwnika czerni eriochromowej T w rodowisku alkalicznym (pH=10). Barwnik ten tworzy z kationami wapnia i magnezu zwi zki kompleksowe o barwie czerwono-fioletowej. Poniewa zwi zki te s mniej trwałe ni zwi zki wapnia i magnezu z wersenianem, w trakcie miareczkowania jony wapnia i magnezu uwalniaj czer eriochromow T, co prowadzi do zmiany zabarwienia roztworu z czerwonofiolotewego na niebieskie. W oznaczaniu przeszkadzaj jony baru, cynku, kadmu, kobaltu, manganu, miedzi, niklu, ołowiu, strontu, elaza oraz wysoka m tno i substancje organiczne. Wi kszo z wymienionych jonów eliminuje si poprzez stosowanie odczynnika maskuj cego: siarczek sodu oraz chlorowodorek hydroksyloaminy NH2OH*HCl.

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2002. 2. Cyga ski A., Chemiczne metody analizy ilo ciowej, WNT Warszawa 1999. 3. Hermanowicz W., Dojlido J., Do a ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizycznochemiczne badanie wody i cieków, Arkady, Warszawa 1999. 4. Kiedry ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2006. 5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i rodowiska przyrodniczego. wiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007. 6. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 1999. 7. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz bska A., Ilo ciowa analiza chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2005. 8. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej PZWL, 1997.

38

wiczenie nr 3 KOMPLEKSOMETRIA. CHEMIA SANITARNA. OZNACZANIE TWARDO CI WODY - instrukcja.

Celem wiczenia jest zapoznanie z podstawami oznacze przykładzie oznacze kompleksonometrycznych.

kompleksometrycznych na

Zakres wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia twardo ci ogólnej i wapniowej badanej wody metod wersenianow . Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa z powrotem do butelki, w której s przechowywane.

A. Oznaczanie twardo ci ogólnej wody. Zasada metody Do próbki badanej wody wprowadza si roztwór wersenianu dwusodowego EDTA, który wi e kompleksometrycznie kationy wapnia i magnezu. Miareczkowanie przeprowadza si w obecno ci wska nika – czerni eriochromowej T. Odczynniki: bufor amonowy, 1% roztwór chlorowodorku hydroksyloaminy, 5% Na2S, 0,025 N EDTA, czer eriochromowa T Szkło: kolby sto kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - do 3 kolb sto kowych o pojemno ci 200 – 300 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml otrzymanej do analizy próbki, - do ka dej kolby doda po 5 ml roztworu buforu amonowego, 2 ml 1%-ego roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy, 1 ml 5%-ego roztworu siarczku sodu Na2S, - do ka dej kolby wsypa (bezpo rednio przed miareczkowaniem) szczypt czerni eriochromowej T, - miareczkowa roztworem wersenianu dwusodowego EDTA do zmiany zabarwienia z czerwonofioetowego na niebieskie,

po dodaniu czerni eriochromowej T

po miareczkowaniu EDTA

39

- odczyta obj to

zu ytego roztworu EDTA i obliczy twardo

ogóln wg

poni szego wzoru:

Tog =

2000 * n * V EDTA V pr

[mval/dm3]

gdzie: VEDTA – obj to zu ytego roztworu EDTA, ml n - miano EDTA, n = 0,025 N Vpr – obj to próbki wody u ytej do analizy, 100 ml UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 3 oznacze

B. Oznaczanie twardo ci wapniowej wody. Zasada metody Metoda polega na zmiareczkowaniu badanego roztworu zawieraj cego jony wapnia, w pH 910 mianowanym roztworem wersenianu dwusodowego w obecno ci wska nika – kalcesu. Kompleks chylatowy wap - kalces o barwie czerwonej zostaje zast piony przez bardziej trwały kompleks wap – wersenianu dwusodowy i roztwór przybiera barw niebiesk . Z ilo ci EDTA zu ytego do zwi zania jonów wapnia oblicza si twardo wapniow wody. Odczynniki: 3 N NaOH, 1% roztwór chlorowodorku hydroksyloaminy, 5% Na2S, 0,025 N EDTA, kalces Szkło: kolby sto kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - do 3 kolb sto kowych o pojemno ci 200 – 300 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml otrzymanej do analizy próbki, - do ka dej kolby doda pipet wielomiarow po 2 ml 3N roztworu wodorotlenku sodu NaOH, 2 ml 1 % - ego roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy, 1 ml 5% -ego roztworu siarczku sodu Na2S, - do ka dej kolby wsypa (bezpo rednio przed miareczkowaniem) szczypt kalcesu, - miareczkowa roztworem wersenianu dwusodowego EDTA do zmiany zabarwienia z czerwonofioletowego na niebieskie,

po dodaniu kalcesu

po miareczkowaniu EDTA

40

- odczyta obj to

zu ytego roztworu EDTA i obliczy twardo

wapniow wg

poni szego wzoru:

TCa =

2000 * n * V EDTA V pr

[mval/dm3]

gdzie: VEDTA – obj to zu ytego roztworu EDTA, ml n - miano EDTA, n = 0,025 N Vpr – obj to próbki u ytej do analizy, 100 ml UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 3 oznacze

C. Oznaczanie twardo ci magnezowej wody. - na podstawie oznacze twardo ci ogólnej i wapniowej, obliczy twardo magnezow korzystaj z poni szej zale no ci:

TMg = Tog – TCa

[mval/dm3]

Wyniki otrzymane z oznacze twardo ci ogólnej i wapniowej wpisa do tabeli. Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz cego wiczenia) - wnioski – odnie si do aktualnych przepisów prawnych dotycz cych jako ci wody przeznaczonej do spo ycia przez ludzi oraz danych zawartych w Tabelach 4 i 5.

41

Tabela nr 4. Współczynniki przeliczeniowe jednostek twardo ci wody. " 0

#0

0 3

3

5

6 8

7 7

; 4 5

9: 5 9 ::

;: ;:

0

4 5

6

;:

;:

;: 5

;(! 5

;::

;

5

5

;

5:

5:

5 5: :

: 5)

9 ::

9 )<

9 5

9) ;

: 9;

: ::

: 5&

9 ::

: ):

9:

: 9:

: ;&

: ;:

9'

9 ::

9'

: 9'

::

: :5&

:9

: :)

9

: :9

5&

9: :

):

9:: :

9 ::

5

: 5:

Tabela 5. Skala twardo ci wody. < 5

3=

/ 4 5

3 :

: : ;<

:=9)

: 5

: < = 9 );

9 ) = 5)

& = 9:

9 )< = &)

;=5 5

99 = 95

&; = 5&

5 &=)9

9& = :

5) = 5 '

) 9' = 9: ):

9= :

@ 9: )9

@ :

@ 5 '

4 4 >

?.

>

?.

>

. .

42

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 3

Temat wiczenia

Kompleksometria. Chemia sanitarna. Oznaczanie twardo ci wody.

Imi i nazwisko studenta

……………………………………………

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

43

>

0

0

3 ................................................... ………………………………… ………………………………… A 4 B C 1111111111111 C . 11111111111111111111111

0 9

D9 EC 7

< 9

D9 EC 7

<

7

H 111111111111111111 ? 4 5 3 F I G

-

H 111111111111111111111 ? 4 5

0 7

+

/ ? 4 5

H1111111111111111111111111 ? 4 5 0 3 F G < ? 4 5

< 9

3

F G

A7

<

7 < @

@ 7 < @

<

?

5

@

<

?

5

@

@ 7 <

-

7

+

?

5

@

@

J 7

H

a ∗ 2000 ∗ VEDTA1 F I V pr

7

H

a ∗ 2000 ∗ V1 F I V pr

DEC 7 = = D

B

J?

?4 . > K

, .

EC 7

:: 5

?4 . > K

K >

-

EC 7

G G $ %

, . ?

2

.

$ %

.

2

.

0

44

PRACOWNIA nr 6 ANALIZA WYTR CENIOWA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE ZAWARTO CI CHLORKÓW.

Zagadnienia do kartkówki: 1. ródła chlorków w wodzie. 2. Metody oznaczania chlorków. 3. Miareczkowanie str ceniowe, wska niki w miareczkowaniu str ceniowym. 4. Argentometria, merkurometria– definicje. 5. Argentometryczne oznaczanie chlorków; metoda Mohra i Volharda – opis metod, reakcje. 6. Iloczyn rozpuszczalno ci soli trudno rozpuszczalnych – definicja, obliczenia.

Analiza miareczkowa wytr ceniowa (precypitometria) polega na wydzielaniu okre lonej substancji w postaci trudno rozpuszczalnego osadu przy u yciu mianowanego roztworu titranta. W celu stwierdzenia ko ca miareczkowania tj. momentu, gdy miareczkowany roztwór nie zawiera ju oznaczanego składnika, stosuje si odpowiednie wska niki, wła ciwe dla danego oznaczenia. Krzywa miareczkowania wytr ceniowego jest zale no ci wykładnika st enia jonu wytr canego od obj to ci titrantu. Miareczkowanie wytr ceniowe nie stanowi zwartej cało ci jak np. alkacymetria. Najwa niejszym działem precypitometria jest argentometria. Obejmuje ona oznaczenia oparte na reakcjach tworzenia si trudno rozpuszczalnych soli srebra. Rol titrantu w tej grup oznacze pełni mianowany roztwór azotan(V) srebra. Metodami argentometrycznymi mo na oznaczy jony chlorkowe, jodkowe, bromkowe, rodankowe, fosforany(V), srebro. Chlorki ze wzgl du na swoj wysok rozpuszczalno w wodzie (wyj tek AgCl, Hg2Cl2, CuCl i PbCl2) oraz szerokie rozpowszechnienie w skorupie ziemskiej w postaci naturalnych pokładów soli, stanowi podstawowy składnik wód naturalnych. Ich ródła w wodach mog mie charakter naturalny (geologiczny) oraz antropogeniczny. Chlorki o geologiczne pochodz z gruntu, z naturalnych pokładów soli. Natomiast chlorki antropogeniczne obecne w wodzie wiadcz o jej ska eniu ciekami, zarówno komunalnymi jak te i przemysłowymi. St enia chlorków w wodach naturalnych zmieniaj si od ilo ci ladowych do kilkuset mg/dm3. Według wymaga sanitarno – higienicznych zawarto chlorków geologicznych wodzie do picia nie powinna przekracza 250 ng/dm3. Chlorki innego pochodzenia czyni j niezdatn do spo ycia. Zawarto chlorków powy ej 100 mg/dm3 w pewnych warunkach wzmacnia wła ciwo ci korozyjne wody. Merkurometria - metoda chemicznej analizy obj to ciowej, polegaj ca na dodawaniu mianowanego roztworu azotanu rt ci do roztworu substancji badanej w celu jej ilo ciowego oznaczenia. Wska niki adsorpcyjne – grupa wska ników chemicznych stosowanych w miareczkowaniu str ceniowym. W punkcie równowa nikowym wskutek zmiany ładunku na powierzchni osadu nast puje adsorpcja lub desorpcja wska nika, czemu towarzyszy zmiana zabarwienia lub fluorescencji. Przykłady wska ników adsorpcyjnych: fluoresceina (oznaczanie chlorków), eozyna (przy oznaczaniu bromków, jodków i tiocyjanianów).

45

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2002. 2. Cyga ski A., Chemiczne metody analizy ilo ciowej, WNT Warszawa 1999. 3. Hermanowicz W., Dojlido J., Do a ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizycznochemiczne badanie wody i cieków, Arkady, Warszawa 1999. 4. Kiedry ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2006. 5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i rodowiska przyrodniczego. wiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007. 6. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 1999. 7. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz bska A., Ilo ciowa analiza chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2005. 8. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej PZWL, 1997.

46

wiczenie nr 4 ANALIZA WYTR CENIOWA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE ZAWARTO CI CHLORKÓW – instrukcja.

Celem wiczenia jest zapoznanie z podstawami oznacze wytr ceniowej na przykładzie oznacze argentometrycznych.

stosowanych w analizie

Zakres wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia zawarto ci chlorków w badanej wodzie metod Mohra i metod Volharda. Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa z powrotem do butelki, w której s przechowywane.

A. Oznaczanie chlorków metod Mohra. Zasada metody Metoda ta polega na bezpo rednim miareczkowaniu oboj tnego roztworu zawieraj cego jony chlorkowe mianowanym roztworem azotanu(V) srebra w obecno ci chromianu(VI) potasu jako wska nika. Gdy praktycznie cała obecna w roztworze ilo chlorków wydzieli si w postaci chlorku srebra (biały serowaty osad), nadmiar roztworu azotanu srebra wytr ca chromian(VI) srebra i nast puje zmiana zabarwienia roztworu z ółtozielonkawego na czerwonobrunatne, co wskazuje na ko cowy punkt miareczkowania. Metody Mohra nie mo na stosowa w przypadku gdy roztwór zawiera inne aniony tworz ce w rodowisku oboj tnym trudno rozpuszczalne sole srebra albo kationy, które daj zwi zki trudno rozpuszczalne sole z jonami chromianowymi(VI), lub substancje redukuj ce azotan srebra do srebra metalicznego. Metod Mohra oprócz chlorków mo na jeszcze oznacza bromki w miareczkowaniu bezpo rednim i jony srebra w miareczkowaniu po rednim. Odczynniki: 5% K2CrO4, 0,1 N AgNO3 Szkło: kolby sto kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - do 3 kolb sto kowych o pojemno ci 200 – 300 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml otrzymanej do analizy próbki, - do ka dej kolby doda pipet wielomiarow po 1 ml 5% -wego roztworu chromianu (VI) potasu K2CrO4, - miareczkowa 0,1 N roztworem AgNO3 do zmiany zabarwienia na

po dodaniu K2CrO4

ółto-pomara czowe,

po miareczkowaniu AgNO3

47

- odczyta obj to

zu ytego roztworu AgNO3 i obliczy zawarto

chlorków wg

poni szego wzoru:

[Cl-] =

1000 ∗ n ∗ 35,5 ∗ (V AgNO3 − 0,3) V pr

[mg/dm3]

gdzie: VAgNO3 – obj to zu ytego roztworu AgNO3, ml n – miano roztworu AgNO3, n = 0,1 N Vpr – obj to próbki u ytej do analizy, 100 ml UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 3 oznacze

B. Oznaczanie chlorków metod Volharda. Zasada metody polega na po rednim oznaczaniu chlorków. Do zakwaszonego rozcie czonym kwasem azotowym(V) roztworu zawieraj cego chlorki dodaje si nadmiar mianowanego roztworu azotanu(V) srebra. Wskutek tego praktycznie cały chlorek wytr ci si w postaci AgCl, a w roztworze pozostanie pewien nadmiar AgNO3. Ten nadmiar odmiareczkowuje si mianowanym roztworem tiocyjanianem amonu lub potasu w obecno ci soli elaza(III) – siarczan(VI) amonu i elaza(III) lub azotanu(V) elaza(III), które pełni rol wska ników. Pojawienie si czerwonego zabarwienia roztworu oznacza, ze cał ilo jonów srebra została odmiareczkowana i utworzył si kompleks tiocyjanianu z elazem(III) – FeSCN2+. Metod Volharda mo na oznacza jony srebra wykonuj c miareczkowanie bezpo rednie, oraz jony chlorkowe, bromkowe, jodkowe i rodankowe, prowadz c miareczkowanie po rednie. W oznaczeniach nie przeszkadzaj aniony fosforanowe(V), szczawianowe i arsenianowe(V) oraz kationy ulegaj ce hydrolizie, np. glinu(III). Odczynniki: HNO3 (1+1), 0,1 N AgNO3, CHCl3, FeNH4(SO4)2, 0,05 N KSCN Szkło: kolby sto kowe z doszlifowanym korkiem o poj. 500 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - do 3 kolb sto kowych z doszlifowanymi korkami o pojemno ci 500 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml otrzymanej do analizy próbki, - do ka dej kolby doda pipet wielomiarow po 5 ml roztworu kwasu azotowego (V) HNO3 (1+1) i po 25 ml (odmierzy pipet jednomiarow ) roztworu AgNO3, - doda po 3 ml chloroformu CHCl3 i po 1 ml 10% -wego roztworu siarczanu amonuelaza (III) FeNH4(SO4)2, - wytrz sa przez 3 minuty, - nadmiar jonów Ag+ odmiareczkowa 0,05 N roztworem rodanku potasu KSCN do wyst pienia trwałego brunatno-pomara czowego zabarwienia,

48

przed miareczkowaniem KSCN

- odczyta obj to

po miareczkowaniu KSCN

zu ytego roztworu rodanku potasu KSCN i obliczy zawarto

chlorków wg poni szego wzoru:

[Cl-] =

1000 ∗ 35,5 ∗ (n1 ∗ V AgNO3 − n 2 ∗ VKSCN ) V pr

[mg/dm3]

gdzie: VAgNO3 – obj to zu ytego roztworu AgNO3, ml n1 – miano roztworu AgNO3, n1 = 0,1 N VKSCN – obj to zu ytego roztworu KSCN, ml n2 – miano roztworu KSCN, n2 = 0,05 N Vpr – obj to próbki u ytej do analizy, 100 ml UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 3 oznacze

Wyniki otrzymane z oznacze zawarto ci chlorków metodami Mohra i Volharda wpisa do tabeli. Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz cego wiczenia) - wnioski – odnie si do aktualnych przepisów prawnych dotycz cych jako ci wody przeznaczonej do spo ycia przez ludzi.

49

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia

Temat wiczenia Imi i nazwisko studenta

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 4 Analiza wytr ceniowa. Chemia sanitarna. Oznaczanie chlorków metod Mohra i Volharda. ……………………………………………

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

50

0

0

C

/ ................................................... ………………………………… ………………………………… A 4 B C 1111111111111 C . 11111111111111111111111

9

C F G

D9

? 9

D 6"

?

/

0

D - C ? @?

5

@

@ H1111111111111111111111111 ? 5 @ C / 0 D * C F G ? @?

5

@

@ H1111111111111111111111111 ?

5

@

J [Cl-] =

1000 ∗ a ∗ 35,5 ∗ (V1 − 0,3) [mgl/dm3] - metoda Mohra V pr

[Cl-] =

1000 ∗ 35,5 ∗ (n1 ∗ V1 − n 2 ∗ V2 ) [mg/dm3] - metoda Volharda V pr

D9 =

?4 . > K

.

D =

?4 . > K

.

= 9

$ % 6"

$ %

=:9

=

>K

.

=

>K

.

D

?4 . > K

B

J?

-

=:9 6"

= : :5

, . ?

K >

$ %

2

.

.

2

.

0

51

PRACOWNIA nr 7 ALKACYMETRIA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE ZASADOWO CI i KWASOWOSCI WODY.

Zagadnienia do kartkówki: 1. Alkacymetria (podział metod alkacymetrycznych), wska niki alkacymetryczne. 2. Kwasowo – definicja, ródła, rodzaje, jednostki, metody oznaczania. 3. Zasadowo – definicja, ródła, rodzaje, jednostki, metody oznaczania. 4. Zale no mi dzy zasadowo ci , charakterem chem. zwi zków zawartych w wodzie i pH. 5. Definicja pH, jednostka pH, skala pH, wska niki pH – przykłady. pH słabych i mocnych elektrolitów – zadania. Alkacymetria obejmuje grup metod analizy obj to ciowej opartych na reakcji zoboj tniania. Metody alkacymetryczne stosuje si do oznaczania kwasów i zasad nieorganicznych i organicznych. Alkacymetria obejmuje dwa działy: - alkalimetri – oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanym roztworem zasady - acydymetri – oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanym roztworem kwasu. Kwasowo wody naturalnej jest to zdolno do zoboj tniania silnych zasad mineralnych lub w glanów wobec umownych wska ników. Kwasowo wód naturalnych jest wywołana głównie obecno ci wolnego CO2 (rozpuszczonego), a tak e obecno ci słabych kwasów organicznych (np. kwasów humusowych) oraz produktów hydrolizy koagulantów (sole glinu i elaza). Kwasowo wody jest niepo dana w przypadku wykorzystania jej do celów przemysłowych. Je eli pH wody jest mniejsze od 4,6 wyst puje wówczas tzw. kwasowo mineralna wody (wywołana mocnymi kwasami) w woda wykazuje silne wła ciwo ci korozyjne wobec betonu i elaza. Ten rodzaj kwasowo ci bardzo rzadko wyst puje w wodach powierzchniowych. W zakresie pH = 4,6 – 8,3 oznacza si kwasowo ogóln wody (wywołan przez sum kwasów mocnych i słabych) współistniej c z ogóln . Kwasowo wody oznacza si za pomoc miareczkowania zasadowo ci potencjometrycznego lub miareczkowania roztworem NaOH lub Na2CO3 wobec odpowiedniego wska nika. W przypadku kwasowo ci mineralnej jest nim oran metylowy a dla kwasowo ci ogólnej – fenoloftaleina. W oznaczaniu kwasowo ci przeszkadzaj sole elaza w st eniu powy ej 1 mg/dm3 oraz twardo w glanowa powy ej 3,6 mval/dm3. Czynniki przeszkadzaj ce usuwa si poprzez dodanie przed miareczkowaniem do analizowanej próbki kilku kropel roztworu winianu potasu u sodu. Jednostk kwasowo ci s mmol/dm3, a tak e mval/dm3. Kwasowo wody do picia ma bezpo rednie znaczenie jedynie wówczas gdy jest wywołana przez kwasy mineralne. W czystych wodach naturalnych istnieje naturalny układ buforowy (wodorow glany i kwas w glanowy), którego zadaniem jest utrzymywanie odpowiedniego pH wody po wprowadzeniu niewielkich ilo ci silnych kwasów. Zdolno wody do zoboj tniania mocnych kwasów mineralnych w okre lonych warunkach nosi nazw zasadowo ci wody. Wła ciwo t nadaj wodzie obecne w niej wodorow glany, w glany oraz rzadziej wodorotlenki, borany, ortokrzemiany i ortofosforany. Parametr ten jest wa ny w analizie wód technologicznych (kotłowych, chłodniczych) i naturalnych (przy ocenie ich agresywno ci wzgl dem betonu). W ocenie higienicznej zasadowo ma znaczenie drugorz dne. Oznaczanie zasadowo ci polega na okre leniu zawarto ci zwi zków reaguj cych w wodzie zasadowo wobec odpowiedniego wska nika.

52

Miareczkowanie kwasem solnym wodorotlenków, w glanów i wodorow glanów wapnia, magnezu, sodu i potasu zawartych w wodzie, pozwala oznaczy ich sumaryczne st enie zwane zasadowo ci ogóln . Miareczkuj c te zwi zki 0,1M HCl wobec oran u metylowego do pH=4,5, okre la si zasadowo ogóln wody (M, m lub Zm). Natomiast zasadowo mineralna (F, p lub Zp) pochodzi od wolnych jonów OH- z dysocjacji zasad oraz od jonów OHpowstaj cych w wyniku hydrolizy w glanów i oznacza si j przez miareczkowanie 0,1M HCl wobec fenoloftaleiny przy pH=8,3. W zale no ci od uzyskanych wyników miareczkowania próby wody kwasem solnym wobec fenoloftaleiny i oran u metylowego, mo na okre li udziały jonów OH-, HCO32-, CO32- (mmol/dm3) w zasadowo ci ogólnej w sposób podany w tabeli 6. Tabela 6. Współistnienie jonów OH-, CO32-, HCO3- w wodach przy pH < 9. .

3=

F

E

3=

3 D 7

% 4 5

&

3 D H: L H @ H

@:

: : :

:

= :

: : :

Zale nie od zwi zku, który nadaje wodzie charakter zasadowy, przy badaniach specjalnych rozró nia si : - zasadowo ogóln Zm (OH-, CO32-, HCO3-) - zasadowo z fenoloftalein Zp (OH-, CO32-) - zasadowo w glanow (CO32-) - zasadowo wodorow glanow (HCO3-) - zasadowo wodorotlenow (OH-). Zasadowo wody z punktu oceny sanitarnej nie ma wi kszego znaczenia, natomiast ma istotne znaczenie w przypadku wód do celów przemysłowych.

Wska niki pH – czyli indykatory pH, słu do wyznaczania PK miareczkowania alkacymetrycznego i okre lania pH roztworu. S to zwi zki chemiczne – najcz ciej słabe kwasy lub zasady organiczne (stosowane w postaci roztworów wodnych lub alkoholowych), zmieniaj ce barw w okre lonym zakresie pH roztworu. W roztworach wodnych tworz one układy sprz one kwas –zasada. Je eli tylko jedna forma w układzie jest zabarwiona, co wynika z obecno ci grupy chromoforowej, wówczas mówi si o wska nikach jednobarwnych (np. fenoloftaleina). Je eli dwie formy układu maj ró ne zabarwienie, wtedy s to wska niki dwubarwne (np. oran metylowy). Wyra n zmian barwy wska nika dwubarwnego zauwa a si , gdy około 10% indykatora przejdzie w w posta inaczej zabarwion . Całkowita zmiana barwy wska nika wyst puje w zakresie dwóch jednostek pH. Zakres pH, w którym wyst puje przej ciowe zabarwienie wska nika nazywa si zakresem zmiany barwy wska nika. W przypadku wska ników jednobarwnych widoczna jest tylko jedna barwna posta wska nika. W przypadku niektórych wska ników trudno jest zauwa y zmian barwy, dlatego stosuje si wska niki mieszane, czyli mieszaniny dwóch odpowiednio dobranych wska ników kwasowo-zasadowych lub mieszanin jednego wska nika z oboj tnym barwnikiem, np. oran metylowy mo na zmiesza z bł kitem metylowym. Taka mieszanina ma barw fioletow przy pH=3 a zielon przy pH=5.

53

Najcz ciej stosowane wska niki pH: - oran metylowy - fenoloftaleina - bł kit tymolowy - lakmus pH za pomoc wska ników nale y mierzy tylko w rozcie czonych roztworach wodnych. Do okre lania pH roztworu stosuje si tak e wska niki w postaci papierków (pasków) wska nikowych, którymi s wysuszone kawałki bibuły filtracyjnej nas czone uprzednio roztworem wska nika. W laboratoriach znalazły tak e zastosowanie papierki uniwersalne. S to kawałki bibuły nas czone mieszanin ró nych wska ników i zmieniaj ce barw (kilkakrotnie) ze zmian pH rodowiska, od mocno kwa nego do mocno zasadowego (z dokładno ci do 0,5 jednostki pH). Dokładne pH roztworu mo na zmierzy za pomoc urz dzenia zwanego pehametrem. Warto ci pH roztworów znanych z ycia codziennego: - krew – 7,35-7,45 - mleko – 6,5 - sok oł dkowy – 1,0 – 2,0 - ocet – 3,0 - Coca cola – 2,3 – 3,0

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2002. 2. Cyga ski A., Chemiczne metody analizy ilo ciowej, WNT Warszawa 1999. 3. Hermanowicz W., Dojlido J., Do a ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizycznochemiczne badanie wody i cieków, Arkady, Warszawa 1999. 4. Kiedry ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2006. 5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i rodowiska przyrodniczego. wiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007. 6. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 1999. 7. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz bska A., Ilo ciowa analiza chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2005. 8. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej PZWL, 1997.

54

wiczenie nr 5 ALKACYMETRIA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE ZASADOWO CI i KWASOWOSCI WODY - instrukcja.

Celem wiczenia jest zapoznanie z podstawami miareczkowania alkacymetrycznego. Zakres wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia zasadowo ci ogólnej i mineralnej oraz kwasowo ci ogólnej i mineralnej badanej wody. Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa z powrotem do butelki, w której s przechowywane.

A. Oznaczanie zasadowo ci mineralnej P i zasadowo ci ogólnej M wody. Zasada metody Oznaczanie zasadowo ci mineralnej Zp polega na zoboj tnianiu zawartych w wodzie zwi zków zasadowych mianowanym roztworem HCl do pH=8,3, przy u yciu wska nika – fenoloftaleiny. Miareczkowanie kwasem prowadzi si do zaniku ró owego zabarwienia próbki. Natomiast oznaczanie zasadowo ci ogólnej Zm polega na miareczkowaniu badanej wody mianowanym roztworem HCl do pH=4,5, przy u yciu wska nika – oran u metylowego. Miareczkowanie kwasem prowadzi si do zmiany zabarwienia próbki wody z ółtego na ółtoczerwone.

Odczynniki: 0,1 N HCl, fenoloftaleina, oran metylowy Szkło: kolby sto kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - do 3 kolb sto kowych o pojemno ci 200 – 300 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml otrzymanej do analizy próbki, - doda 3 - 5 kropli fenoloftaleiny do uzyskania malinowego zabarwienia, - miareczkowa 0,1 N roztworem kwasu solnego HCl do odbarwienia miareczkowanego roztworu,

po dodaniu fenoloftaleiny

po miareczkowaniu HCl

Uwaga: je eli woda nie zabarwi si na ró owo, oznacza to, e ten rodzaj zasadowo ci w badanej wodzie nie wyst puje, czyli Zp = 0 mval/dm3

55

- odczyta obj to

zu ytego roztworu HCl,

- doda 2 – 3 krople oran u metylowego i miareczkowa tym samym kwasem do zmiany zabarwienia z ółtej na cebulkow ,

po dodaniu oran u metylowego

- odczyta obj to

po miareczkowaniu HCl

zu ytego roztworu HCl i obliczy zasadowo

M i P ze wzoru:

P =

1000 ∗ n ∗ V1 V pr

[mval/dm3]

M =

1000 ∗ n ∗ V2 V pr

[mval/dm3]

gdzie: V1 – obj to zu ytego roztworu 0,1 N HCl na zmiareczkowania próbki wobec fenoloftaleiny, ml V2 – obj to zu ytego roztworu 0,1 N HCl na zmiareczkowania próbki wobec oran u metylowego, ml n – normalno roztworu HCl - 0,1 N Vpr – obj to próbki u ytej do analizy, 100 ml UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 3 oznacze

B. Oznaczanie kwasowo ci ogólnej Kog wody. Zasada metody polega na zoboj tnieniu mocnych i słabych kwasów zawartych w badanej wodzie (do pH=8,3) mianowanym roztworem NaOH w obecno ci wska nika – fenoloftaleiny. Miareczkowanie prowadzi si do powstania ró owego zabarwienia roztworu. Odczynniki: 0,1 N NaOH, fenoloftaleina, 33% sól Seignetta Szkło: kolby sto kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - do 2 kolb sto kowych o pojemno ci 200 – 300 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml otrzymanej do analizy próbki, - doda po 3 – 5 kropli fenoloftaleiny i 4 krople 33% -wego roztworu winianu potasu i sodu (soli Seignetta), - miareczkowa 0,1 N roztworem NaOH do uzyskania lekko ró owej barwy roztworu, - odczyta obj to

zu ytego roztworu NaOH i obliczy kwasowo

ogóln wg wzoru:

56

KOg =

1000 ∗ a ∗ V1 [mval/dm3] V pr

gdzie: V1 – obj to zu ytego roztworu 0,1 N NaOH na zmiareczkowania próbki, ml a - normalno wodorotlenku sodu NaOH - 0,1 N Vpr – obj to próbki u ytej do analizy, 100 ml UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 2 oznacze

C. Oznaczanie kwasowo ci mineralnej Km wody. Zasada metody polega na zoboj tnieniu mocnych kwasów zawartych w badanej wodzie (do pH=4,5) mianowanym roztworem NaOH w obecno ci metylooran u do uzyskania ółtopomara czowego zabarwienia. Odczynniki: 0,1 N NaOH, oran metylowy, 33% sól Seignetta Szkło: kolby sto kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - do 2 kolb sto kowych o pojemno ci 200 – 300 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml otrzymanej do analizy próbki, - doda po 3 – 5 kropli oran u metylowego, - miareczkowa 0,1 N roztworem NaOH do zmiany barwy z czerwonego na ółto pomara czowe, - odczyta obj to

zu ytego roztworu NaOH i obliczy kwasowo

mineraln

wg wzoru:

Km =

1000 ∗ a ∗ V1 V pr

[mval/dm3]

gdzie: V1 – obj to zu ytego roztworu 0,1 N NaOH na zmiareczkowania próbki, ml a – normalno NaOH - 0,1N Vpr – obj to próbki u ytej do analizy, 100 ml UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 2 oznacze

Wyniki otrzymane z oznacze zasadowo ci i kwasowo ci wpisa do tabeli.

57

Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz cego wiczenia) - wnioski – odnie si do aktualnych przepisów prawnych dotycz cych jako ci wody przeznaczonej do spo ycia przez ludzi.

58

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia

Temat wiczenia Imi i nazwisko studenta

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 5 Alkacymetria. Chemia sanitarna. Oznaczanie zasadowo ci i kwasowo ci wody. ……………………………………………

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

59

3

3 ................................................... .................................................. .................................................. A 4 B C 1111111111111 C . 11111111111111111111111 7, ,? 4 5 @

3 9

D9

9

F G

, AGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG ? 4 5 3 F G

D

9

D

/

7 -? 4 5

@

- A GGGGGGGGGGGGGGGGGG ? 4 5 @ 3 / 7> F G > ? 4 5

@

> A GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG ? 4 5 @ 3 7> F G > ? 4 5

@

D9

9

@

> H 111111111111111111111 ? 4 5

@

J

D9

PH

1000 ∗ n ∗ V1 F I V pr

6 H

1000 ∗ a ∗ V3 F I V pr

?4 . > K

G

+H G

, .

1000 ∗ n ∗ (V1 + V2 ) F I V pr

6 H

-

1000 ∗ a ∗ V4 F I V pr M

M.

G G

$ %

> * D =

?4 . > K

, .

> + $ %

D D' = ?4 . > K = >K =:9 = >K . D ?4 . > K , . ?

,

.

$ %

> =:9 $ %

60

PRACOWNIA nr 8 REDOKSOMETRIA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE TLENU ROZPUSZCZONEGO i CHROMU(VI). Zagadnienia do kartkówki: 1. Reakcje utlenienia i redukcji, definicja utleniacza i reduktora, stopnie utlenienia pierwiastków w zwi zkach chemicznych, zasady ich wyznaczania. 2. Uzgadnianie reakcji redox. 3. Podstawy metod analitycznych opartych na reakcjach redox, miareczkowanie redoksometryczne, jodometria (definicja). 4. ródła tlenu w wodzie, cel oznaczania zawarto ci O2 w wodzie, zale no mi dzy zawarto ci tlenu w wodzie a czysto ci wód. 5. Stopnie utlenienia chromu w zwi zkach chemicznych, podstawowe zwi zki chromu oraz ich charakter redoks, ródła chromu (VI) w wodzie i ciekach. 6. Metoda jodometryczna oznaczania Cr(VI) – reakcje.

Redoksometria jest działem analizy miareczkowej opartym na reakcjach utlenienia i do bezpo redniego oznaczania substancji o redukcji. Metody oksydymetryczne słu charakterze redukuj cym a stosowany w tych metodach titrant jest odczynnikiem o wła ciwo ciach utleniaj cych. Do tej grupy metod nalez : manganometria, bromianometriami, chromianometria. Metody reduktometryczne słu do oznaczania substancji o wła ciwo ciach utleniaj cych a miareczkowanie prowadzi si titrantem o wła ciwo ciach redukuj cych. Do tej grupy metod zalicza si jodometri . Oznaczenia jodometryczne mo na prowadzi za pomoc miareczkowania bezpo redniego i po redniego poniewa potencjał normalny układu redoks J2/2J- znajduje si pomi dzy potencjałami mocnych utleniaczy i mocnych reduktorów. W miareczkowaniu bezpo rednim titrantem jest mianowany roztwór jodu. w ten sposób mo na oznacza reduktory, czyli substancje których potencjały utleniaj ce s ni sze od potencjału układu J2/2J-. Podczas miareczkowania zachodzi redukcja jodu przez oznaczane substancje: J2 + 2

2J-

Metod bezpo redniego miareczkowania jodometrycznego mo na oznacza jony: S2-, SO32-, S2O32-, Sn(II), As(III) i Sb(III). W po rednim miareczkowaniu jodometrycznym jako titrant wykorzystuje si mianowany roztwór Na2S2O3. Za jego pomoc odmiareczkowuje si jod wydzielony z KJ przez substancje oznaczane w ilo ci równowa nej do ilo ci substancji oznaczanej. Tym sposobem oznacza si utleniacze, tj. substancje op potencjałach utleniaj cych wi kszych od potencjału układu J2/2J-. Podczas oznaczania jony jodkowe s utleniane przez oznaczane zwi zki, a nast pnie jod utlenia titrant: J2 + 2 2J/2 22S2O3 S4O62- + 2 /2 J2 + 2S2O32S4O62- + 2JW po rednim miareczkowaniu jodometrycznym oznaczane s Cr2O72-, MnO4-, Cl2, H2O2, Cu(II), Fe(III) i Ce(IV).

jony BrO3-, JO3-, CrO42-,

Tlen rozpuszczony wyst puje we wszystkich wodach naturalnych stykaj cych si z powietrzem atmosferycznym (wody powierzchniowe i płytkie wody podziemne). Gł bokie wody podziemne zawieraj tlen w niewielkich ilo ciach lub s go zupełnie pozbawione. Tlen rozpuszczony w wodzie pochodzi głównie z powietrza atmosferycznego a tak e z procesu fotosyntezy ro lin wodnych (makrolitów, glonów, fitoplanktonu). Zawarto tlenu rozpuszczonego w wodach naturalnych waha si w zakresie 0 – 14 mg O2/dm3.

61

Ilo rozpuszczonego tlenu podawana w mg/dm3 nie okre la nasycenia wody tlenem w danych warunkach. Parametr ten jest bardzo wa ny przy okre laniu stopnia zanieczyszczenia wód powierzchniowych. Nasycenie wody tlenem podawane jest najcz ciej jako procent nasycenia wody tlenem (N) w danej temperaturze. Definiowany jest jako stosunek zawarto ci tlenu rozpuszczonego do maksymalnej zawarto ci tlenu rozpuszczonego w wodzie destylowanej w danej temperaturze przy ci nieniu 1 atm (Tabela 7). Tabela 7. Rozpuszczalno tlenu w wodzie destylowanej stykaj cej si z powietrzem o zawarto ci 20,9% tlenu pod ci nieniem 1013, 25hPa.

Wody powierzchniowe czyste zawieraj tlen w ilo ciach odpowiadaj cych prawie 100 % nasycenia. Wody powierzchniowe zanieczyszczone w nieznacznym stopniu maj stopie nasycenia tlenem w granicach 80-95%, natomiast wyra nie zanieczyszczone wykazuj stopie nasycenia w granicach 40-50%. Je eli stopie nasycenia wody tlenem spadnie poni ej 30% mo e to skutkowa ni ciem ryb. Przy obni eniu stopnia nasycenia do zera ma miejsce deficyt tlenowy i w zbiorniku zaczynaj dominowa procesy beztelenowe. Przyczyn obni enia stopnia nasycenia w wodach powierzchniowych jest wprowadzanie nadmiernych ilo ci zanieczyszcze , w st eniach przekraczaj cych zdolno samooczyszczania danego zbiornika lub cieku wodnego. W wodach powierzchniowych tlenu uwarunkowana jest nie tylko stoj cych, zwłaszcza gł bokich (jeziorach), zawarto zawarto ci zanieczyszcze , ale tak e naturaln ich stratyfikacj . Im gł biej poło ona warstwa tym ilo rozpuszczonego tlenu jest mniejsza. W płytkich powierzchniowych wodach stoj cych przy silnym nasłonecznieniu zachodzi zjawisko przesycenia wody tlenem, czyli stopie nasycenia wody osi ga warto powy ej 100% na skutek intensywnej fotosyntezy ro lin wodnych. Dla takich zbiorników wodnych obserwuje si tak e dobow zmienno zawarto ci rozpuszczonego tlenu w wodzie – w ci gu dnia jest ona bardzo wysoka, natomiast noc obni a si ze wzgl du na brak fotosyntezy i zu ywanie go przez plankton. W wodach podziemnych obecno rozpuszczonego tlenu ma zarówno znaczenie dla oceny jej bezpiecze stwa sanitarnego jak równie przy wykorzystaniu tej wody do celów przemysłowych. Płytkie wody podziemne zawieraj nieznaczne ilo tlenu rozpuszczonego, wody gł bokie s go praktycznie pozbawione. Je eli tlen w nich wyst puje w wi kszych ilo ciach, mo e to wiadczy o ich zanieczyszczeniu wodami płytkimi (przebicie warstwy

62

wodono nej). Przy ocenie wła ciwo ci korozyjnych wody podziemnej oprócz st enia rozpuszczonego tlenu nale y uwzgl dni równie st enie agresywnego CO2. Tlen w takim przypadku sprzyja korozji. Je eli w wodzie agresywny CO2 nie wyst puje, obecny w niej tlen nie nadaje wodzie wła ciwo ci koroduj cych. Do oznaczania tlenu rozpuszczonego w wodzie stosuje si metod Winklera lub przeprowadza si to oznaczenie przy u yciu sondy tlenowej.

Rys. 4. Galwaniczna sonda DurOx 325. Chrom metaliczny i nierozpuszczalne zwi zki chromu(III) uwa a si za nieszkodliwe, natomiast wła ciwo ci kancerogenne, mutagenne i teratogenne wykazuj zwi zki chromu(VI). Najwy sze dopuszczalne st enie chromu(VI) w wodzie przeznaczonych do spo ycia wynosi 0,05 mg/dm3. ródłem chromu w wodach powierzchniowych s cieki przemysłowe pochodz ce z garbarni, galwanizerni, z zakładów lotniczych i przemysłu samochodowego. Natomiast w wodach podziemnych zwi zku chromu wyst puj rzadko. Chrom mo e wyst powa w wodzie w postaci sze ciu – i trójwarto ciowego. Cr(III) jest trwały i w zwykłych warunkach nie zachodzi jego utlenianie do Cr(VI). W rodowisku oboj tnym sole chromu cz ciowo zhydrolizowane, w zale no ci od rodzaju anionu. W rodowisku alkalicznym Cr(III) ulega wytraceniu w postaci wodorotlenku. Cr(VI) mo e wyst powa w roztworach alkalicznych w postaci jonów chromianowych i w kwa nych – jako jony dwuchromianowe. W tej postaci chrom jest trwały w wodach nie zawieraj cych substancji redukuj cych. Gdy rodowisko b dzie miało charakter redukuj cy nast pi redukcja chromu(VI) do chromu(III). W wodach wodoci gowych zwi zki chromu s rzadko spotykane. Ich obecno mo e by tłumaczona niedostatecznym oczyszczaniem wód powierzchniowych, zanieczyszczeniem ciekami przemysłowymi lub zanieczyszczeniem sieci wodoci gowej wodami chłodniczymi, do których dodaje si zwi zki chromu w celu ochrony rur przed korozj . Ze wzgl du na toksyczne i rakotwórcze wła ciwo ci chromu(VI) dopuszczalne st enie w wodzie przeznaczonej do picia nie powinno przekracza 0,05 mg/dm3. Do oznaczania chromu stosowane s nast puj ce metody: - miareczkowa jodometryczna - kolorymetryczna z dwufenylokarbazydem.

63

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2002. 2. Cyga ski A., Chemiczne metody analizy ilo ciowej, WNT Warszawa 1999. 3. Hermanowicz W., Dojlido J., Do a ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizycznochemiczne badanie wody i cieków, Arkady, Warszawa 1999. 4. Kiedry ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2006. 5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i rodowiska przyrodniczego. wiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007. 6. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 1999. 7. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz bska A., Ilo ciowa analiza chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2005. 8. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej PZWL, 1997.

64

wiczenie nr 6 REDOKSOMETRIA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE TLENU ROZPUSZCZONEGO i CHROMU(VI) - instrukcja.

Celem wiczenia jest zapoznanie si przykładzie oznacze jodometrycznych.

z miareczkowaniem redoksometrycznym na

Zakres wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia zawarto ci tlenu rozpuszczonego metod Winklera, obliczenie nasycenia wody tlenem oraz wykonanie oznaczenia zawarto ci chromu(VI) w badanej wodzie. Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa z powrotem do butelki, w której s przechowywane.

A. Oznaczanie zawarto ci tlenu rozpuszczonego metod Winklera. Zasada metody Oznaczanie tlenu rozpuszczonego przebiega w dwóch etapach. W pierwszym etapie wprowadzony do zalkalizowanej roztworem jodku potasu (KJ + KOH) próbki badanej wody mangan w formie MnSO4 wytr ca si w postaci białego, kłaczkowatego osadu Mn(OH)2. Zawarty w wodzie tlen rozpuszczony utlenia mangan(II) do manganu(IV) – powstaje osad wodorotlenku manganu(IV) o barwie jasnobr zowej. W drugim etapie, po zakwaszeniu roztworu próbki kwasem siarkowym(VI), nast puje rozpuszczenie osadu i redukcja manganu(IV) do manganu(II). W roztworze z dodanego KJ wydziela si wolny jod w ilo ci równowa nej zawarto ci tlenu rozpuszczonego, który nast pnie odmiareczkowuje si tiosiarczanem sodu w obecno ci skrobi jako wska nika. Na podstawie ilo ci zu ytego tlenu w badanej wodzie. Przebieg procesów ilustruj tiosiarczanu oblicza si zawarto poni sze reakcje: Mn2+ + 2OHMn(OH)2 2Mn(OH)2 + O2 2MnO(OH)2 2MnO(OH)2 + 4H+ Mn4+ + 3H2O 4+ 2+ Mn + 2J Mn + J2 J2 + 2S2O32S4O62- + 2JUwaga: pojawienie si białego osadu w pierwszej fazie oznaczania wiadczy o braku tlenu w próbce. Odczynniki: alkaliczny roztwór KJ, MnSO4, H2SO4, 0,0125 M Na2S2O4, skrobia Szkło: butelki inkubacyjne z ciemnego szkła z doszlifowanym, uko nie ci tym korkiem, kolby sto kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Sprz t: termometr z podziałk o dokładno ci 0,1 0C Materiał: woda wodoci gowa Wykonanie oznaczenia: - wod do oznaczenia pobra z kranu – wylot kranu dokładnie umy - nast pnie wypuszcza wod

przez całkowicie otwarty w ci gu 10 minut

65

- pobra próbk wody wprost do przepłukanego ni naczynia - po napełnieniu naczynia wyla nieco wody, tak by pod korkiem zostawi warstw powietrza o grubo ci 4 cm, naczynie zamkn

,

- do 3 butelek inkubacyjnych o pojemno ci 250 ml nala do pełna otrzymanej do analizy próbki, nadmiar cieczy usun

zamykaj c butelk korkiem tak, by pod korkiem nie pozostał

p cherzyk powietrza, - do ka dej butelki doda po 2 ml roztworu MnSO4 i po 2 ml alkalicznego roztworu jodku potasu KJ + NaOH (wprowadzaj koniec pipety pod powierzchni cieczy), - zamkn

butelk korkiem, tak aby nie powstał p cherzyk powierza pod korkiem,

- wymiesza (przekr caj c butelk 15 razy) i odstawi na 20 minut w ciemne miejsce, wydzielaj cy si osad to Mn(OH)4 - nast pnie doda po 2 ml st

onego H2SO4 wprowadzaj c koniec pipety pod powierzchni

cieczy, - zamkn

butelk korkiem i dokładnie wymiesza , a osad si rozpu ci,

- do 3 kolb sto kowych o pojemno ci 200 – 300 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml cieczy, - miareczkowa 0,0125 N roztworem Na2S2O3 do uzyskania jasno ółtego zabarwienia, nast pnie doda 1 ml roztworu skrobi i szybko miareczkowa tym samym roztworem Na2S2O3 do odbarwienia roztworu

jasno ółty

po dodaniu skrobi

po dodaniu Na2S2O3

Uwaga: powtórnego zabarwienia nie bierze si pod uwag - odczyta obj to

zu ytego roztworu Na2S2O3 i obliczy zawarto

rozpuszczonego tlenu

wg wzoru:

Z O2 =

a ∗V (V − b)

[mg O2/dm3]

gdzie: V – obj to butelki inkubacyjnej, 250 ml a – obj to roztworu Na2S2O3 zu yta na zmiareczkowanie jodu wydzielonego w 100 ml próbki, ml b – obj to dodanych roztworów MnSO4, KJ + NaOH UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 3 oznacze

66

B. Oznaczanie zawarto ci chromu (VI). Odczynniki: 5% ZnSO4, H2SO4,fenoloftaleina, 20% NaOH, 10% KJ, 0,0125 M Na2S2O4, skrobia Szkło: kolby sto kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - do 3 zlewek o pojemno ci 250 ml przela po ok. 170 ml otrzymanej do analizy próbki, - doda po 1 ml 5% -wego roztworu ZnSO4, dokładnie wymiesza , - doda 2 – 3 krople fenoloftaleiny, - do ka dej zlewki doda (ci gle mieszaj c) kroplami roztwór NaOH do pojawienia si trwałego czerwonego zabarwienia, odstawi do sklarowania, - do 3 kolb sto kowych o pojemno ci 200 – 300 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml klarownego roztworu znad osadu, - doda po 10 ml 10% -wego roztworu KJ i po 1 ml roztworu H2SO4 (1+1), - dobrze wymiesza i odstawi w ciemne miejsce na 10 minut, - miareczkowa 0,0125 N roztworem Na2S2O3 do uzyskania jasno ółtego zabarwienia, nast pnie doda 1 ml roztworu skrobi i szybko miareczkowa tym samym roztworem Na2S2O3 do odbarwienia roztworu,

jasno ółty

- odczyta obj to

po dodaniu skrobi

zu ytego roztworu Na2S2O3 i obliczy zawarto

[CrVI] =

po dodaniu Na2S2O3

Cr (VI) wg wzoru:

1000 ∗ a ∗ 17,35 ∗ V1 [mg/dm3] V pr

gdzie: V1 – obj to roztworu Na2S2O3 zu yta na zmiareczkowanie próbki, ml a – normalno roztworu Na2S2O3, 0,0125 N Vpr – obj to próbki u ytej do analizy, 100 ml UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 3 oznacze

Wyniki otrzymane z oznacze zawarto ci tlenu rozpuszczonego i chromu(VI) wpisa do tabeli.

67

Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz cego wiczenia) - wnioski – odnie si do aktualnych przepisów prawnych dotycz cych jako ci wody przeznaczonej do spo ycia przez ludzi. Przy opracowywaniu wniosków skorzysta z poni szej Tabeli. Tabela . Rozpuszczalno tlenu w wodzie destylowanej stykaj cej si z powietrzem o zawarto ci 20,9% tlenu pod ci nieniem 1013, 25hPa.

68

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia

Temat wiczenia Imi i nazwisko studenta

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 6 Redoksymetria. chemia sanitarna. Oznaczanie tlenu rozpuszczonego metod Winklera i chromu(VI). ……………………………………………

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

69

0

C

%* & ................................................... ………………………………… …………………………………. F 1 H GGGGGGGGGGGGG H 0 GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG

0 -

E

F G

2

?

5

@

9

E

2 A GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG

?

5

@

0 8

-

2

F

0

G

.

F:

1

G

?I @ F

G

?I @

9

A N N N N ?I @ 0 3 C -

D9

"

F G

*@

?

?

5

@

9

*@

?

AGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG ?

J

ZO2 =

a ∗V F (V − b)

D9 =

?4 . > K

D=

?

=

?4 . > K

=

?4 . > K

. >K

"

" 0 .

. >K ?4 . > K

B

J?

. -

+ "

? '

6! /

9

H9:9

= . D

-

1000 ∗ c ∗ 17,35 ∗ V1 F V pr

G

$ %

%

, .

.

Cr (VI ) =

FO G

n

-

? ? $ 5:

.

Z O2 ∗ 1 0 0

@

, .

.

. .

N =

G

5

9::

-

$ %

$ %

.

?

.

.

?

50* .

$O %

"

= : :9 5

, . ?

K >

0 $ %

2

.

.

2

.

0 70

PRACOWNIA nr 9 WSKA NIKI ZANIECZYSZCZENIA WODY. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE UTLENIALNO CI, BARWY, ZAPACHU, PRZEWODNICTWA i pH.

Zagadnienia do kartkówki: 1. Barwa – definicja, ródła, rodzaje barwy, jednostka, metody oznaczania. 2. M tno – ródła, jednostki, metody oznaczania. 3. Podstawy kolorymetrii, nefelometria, turbidymetria. 4. ródła i rodzaje zapachu, metody oznaczania, sposoby wyra ania intensywno ci i rodzaju zapachu. 5. Przewodnictwo - definicja, jednostka, metody pomiaru przewodnictwa, cel oznaczania przewodnictwa. 6. BZTn – definicja, jednostka, metody oznaczania, cel oznaczania. 7. Fazy biochemicznego utleniania zwi zków organicznych, krzywa przebiegu BZTn. 8. ChZT – definicja, metody oznaczania ChZT, oznaczanie ChZT metod dwuchromianow . 9. Utlenialno – definicja, ródła, jednostka, zale no mi dzy warto ci utlenialno ci wody a jej czysto ci , metody oznaczania utlenialno ci.

Przy ocenie jako ci wody wa n rol odgrywaj oznaczenia zarówno wska ników fizycznych (barwa, m tno , zapach, temperatura, przewodnictwo wła ciwe) jak równie wska ników charakteryzuj cych zawarto zwi zków organicznych (BZT, ChZT, utlenialno ). Barwa wody Woda chemicznie czysta jest bezbarwna w cienkiej warstwie, natomiast w warstwie grubszej ma odcie niebieskawy. Wody naturalne całkowicie bezbarwne nale do rzadko ci (wody potoków górskich). Wody podziemne i powierzchniowe wykazuj barw zielonkawo ółt o ró nej intensywno ci. Zabarwienie to jest spowodowane obecno ci zwi zków chemicznych wyługowanych z gleby (np. zwi zków elaza) lub barwnych zwi zków humusowych. Zabarwienie wody powierzchniowej mo e by te wywołane rozwijaj cymi si w niej organizmami. Taka sytuacja ma miejsce podczas zakwitów zbiorników wodnych – przy masowym rozwoju zielenic woda przybiera zabarwienie jasnozielone, w czasie rozwoju okrzemek zielonoszare a przy rozwoju sinic bł kitnozielone. W przypadku wód powierzchniowych barw mog wywoływa odprowadzone do nich nieczyszczone cieki przemysłowe. Wyró nia si nast puj ce rodzaje barwy: - barw pozorn – wywołan obecno ci drobnej zawiesiny bogatej w elazo, cz steczki gliny; barwa ta zanika po ods czeniu zawiesiny, - barw rzeczywist – wywołan przez rozpuszczone w wodzie substancje. Ponadto ze wzgl du na rodzaj zanieczyszczenia mo na wyró ni barw : - naturaln – spowodowan naturalnymi zanieczyszczeniami lub domieszkami - specyficzn – wywołan obecno ci cieków przemysłowych.

71

Barw mo na oznacza : - wg skali platynowo-kobaltowej - wg skali dwuchromianowo-kobaltowej - metod opisow w przypadku barwy specyficznej - metod oznaczania liczby progowej - metod spektrofotometryczn . Jednostk barwy jest zabarwienie, jakie nadaje 1 mg platyny zawartej w chloroplatynianie potasu K2PtCl6 rozpuszczonym w 1 dm3 wody destylowanej z dodatkiem 0,5 mg CoCl2*6H2O. Zasada oznaczania barwy z wykorzystaniem skali platynowo-kobaltowej i dwuchromianowo-kobaltowej polega na wizualnym porównaniu badanej próbki wody ze skal wzorców. Je eli woda jest m tna nale y usun zawiesin poprzez odwirowanie lub s czenie na s czku ilo ciowym o redniej grubo ci. Je eli woda ma barw odbiegaj c od skali platynowo-kobaltowej nale y próbk rozcie czy do momentu a jej intensywno b dzie mo liwa do oznaczenie wg dost pnej skali wzorców. Je eli barwa wody jest bardzo intensywna i odbiega od skali wzorców nale y scharakteryzowa j w sposób opisowy. Oznaczenie barwy wg liczby progowej (Lp) polega na ustaleniu obj to ci badanej wody rozcie czonej do 100 ml wod destylowan , przy której po raz pierwszy zaobserwowano pojawienie si trwałego zabarwienia. Jako próbk odniesienia u ywa si 100 ml wody destylowanej. Liczb progow oblicza si ze wzoru:

Lp = gdzie: V – obj to

100 V

wody u yta do oznaczenia, przy której pojawił si zabarwienie

Najcz ciej wody naturalne charakteryzuj si barw w zakresie 5 – 25 mg Pt/dm3. Spotykane s równie wody o wi kszej barwie – pochodz one z terenów le nych, bagnistych lub torfowiskowych. Dopuszczalna barwa wody wodoci gowej zgodnie z obowi zuj cymi przepisami prawnymi wynosi 15 mg Pt/dm3. Wszelkie odcienie wody poza zielonkawo ółtym dyskwalifikuj j jako wod pitn . M tno

wody Jest to optyczna wła ciwo wody, któr nadaj jej drobne zawiesiny (cz stki gliny, iły, zwi zki elaza, manganu, glinu, rozdrobnione substancje organiczne, plankton) powoduj ce zjawisko rozproszenia wiatła. Woda do picia powinna by klarowna i wykazywa m tno poni ej 1 NTU. M tno wody oznacza si nast puj cymi metodami: - wizualn , turbidymetryczn w zakresie 0 - 5 mg/dm3 i 5 - 50 mg/dm3 - nefelometryczn . Oznaczenie m tno ci metod wizualn polega na porównaniu intensywno ci przepuszczania wiatła przez próbk wody w odniesieniu do skali wzorców. Wody naturalne wykazuj m tno powy ej 5 NTU. Nefelometryczna metoda oznaczania m tno ci wody polega na porównaniu nat enia wiatła rozproszonego na koloidalnych cz stkach i drobnych zawiesinach z odpowiednio przygotowanymi wzorcami. Nat enie rozproszonego wiatła jest proporcjonalne do m tno ci badanej wody. Przyrz dy wykorzystywane w tej metodzie nosz nazw nefelometrów. Za jednostk m tno ci przyjmuje si m tno jak posiada wzorzec sporz dzony z 1 mg zawiesiny krzemionki rozpuszczonej w 1 dm3 wody destylowanej (1 mg SiO2/dm3). Jako wzorzec mo na równie zastosowa formazyn . Jako jednostka m tno ci stosowana jest tak e jednostka NTU (nephelometric turbidity unit), która jest równowa na stosowanej w Polsce jednostce mg SiO2/dm3.

72

Kolorymetria - technika analityczna polegaj ca na wykorzystywaniu zdolno ci badanych zwi zków chemicznych do pochłaniania wiatła. St enie badanego roztworu badane jest przy pomocy sporz dzonej krzywej wzorcowej. Krzywa ta jest funkcj absorpcji wiatła w zale no ci od st enia roztworu. Zale no ta jest cz sto liniowa. Nefelometria - metoda analizy instrumentalnej polegaj ca na pomiarze st enia roztworu na podstawie pomiaru nat enia wiatła rozproszonego przez zawiesin , wykorzystuj ca efekt Tyndalla. Wi zka wiatła przechodz c przez roztwór koloidalny pod okre lonym k tem wzgl dem wi zki padaj cej, staje si widoczna w postaci tzw. sto ka Tyndalla. Na tej podstawie oznacza si st enie tej zawiesiny lub rozmiary tworz cych j cz stek. Turbidymetria - jedna z metod spektrofotometrycznych w chemii analitycznej; słu y do pomiaru m tno ci zawiesin. Istota metody jest analogiczna, jak w przypadku innych metod spektrofotometrycznych i opiera si na pomiarze relacji pomi dzy ilo ci wiatła emitowanego przez ródło, a ilo ci wiatła docieraj c do detektora spektrofotometru, po przej ciu przez komórk (kuwet ) z badan próbk . Zapach wody Zapach wody jest spowodowany lotnymi substancjami, które mog mie pochodzenie naturalne lub antropogeniczne ( cieki). Zapach w wodach powierzchniowych pochodzi najcz ciej od substancji organicznych i gazów. Charakterystyczny zapach wodom powierzchniowym mog nadawa wprowadzone do nich nieczyszczone cieki zarówno komunalne jak i przemysłowe (zapach gnilny spowodowany siarkowodorem, indolem i skatolem) W przypadku wprowadzania cieków rodzaj zapachu uzale niony jest od produkcji zakładu. Wody podziemne w wi kszo ci przypadków s bezwonne. Do naturalnych zapachów w wodzie powierzchniowej nale zapachy olejków eterycznych wydzielanych przez ro liny wodne, ple nie, grzyby wodne i pierwotniaki. W wodach podziemnych najcz ciej jego ródłem mo e by siarkowodór. Ogólnie zapachy dzieli si na pochodzenia naturalnego i nienaturalnego. Pierwszy rodzaj zapachów jest spowodowany w wodzie obecno ci naturalnych substancji organicznych. Do tego rodzaju zapachów mo na zaliczy zapach wilgotnej ziemi, korzy drzewnej, torfu, siana, olejków eterycznych wydzielanych przez plankton. Zapachy te pochodz z gleby, osadów dennych zbiornika wodnego. Okre la si je mianem zapachów ro linnych (R). Zapachy te nie dyskwalifikuj wody przeznaczonej do picia. Zapachy naturalne spowodowane obecno ci substancji organicznych znajduj cych si w stanie rozkładu i nadaj ce wodzie przykry, czasem odra aj cy zapach zgniłych jaj, st chły zapach gnij cych ryb, zbutwiały, zapach ple ni, zapach fekalny nale do zapachów gnilnych (G). Zapach gnilny wiadczy o zanieczyszczeniu wody (z wyj tkiem zapachu siarkowodoru dla wód podziemnych) i nawet bardzo slaby zapach gnilny dyskwalifikuje przydatno wody do spo ycia. Do nienaturalnych zapachów nale wszystkie zapachy nie wyst puj ce w wodach naturalnych (zapach fenolu, benzyny, smoły). Okre la si je jako zapachy specyficzne (S), przy czym podaje si bli sze okre lenie zapachu, np. S (nafta). Tabela 8. Grupy i rodzaje zapachów. 1

C > M

J P B "

. . .4 0 ( M

. >

7

C

.

.

. 1

M 0

M.

(

Do zapachów pochodzenia naturalnego zalicza si dwie grupy zapachów – ro linny (R) i gnilny(G). Do zapachów nienaturalnych zalicza si grup zapachów specyficznych (S). W celu pełnego opisu zapachu badanej wody oprócz podania grupy zapachu, nale y wskaza jego intensywno w skali 0 – 5 (Tabela 9). Poniewa zapach okre la si metod organoleptyczn w celu unikni cia subiektywnych pomyłek oznaczenia tego powinno dokonywa równolegle kilka osób. Zapach wody do picia powinien by akceptowalny.

73

Tabela 9. Skala intensywno ci zapachów. 0

3=

2

C : 9

' 5

3=

C

7

0 0 0 ( 0 0 0

( Q =

M =

?

4 M

?

4

.

0 -

.

0

Przewodnictwo wła ciwe wody Parametr ten pozwala na szybki pomiar zawarto ci substancji rozpuszczonych w wodzie. Przewodnictwo wła ciwe wody (inne okre lenia: konduktywno , przewodno wła ciwa)jest to zdolno roztworu wodnego do przewodzenia pr du elektrycznego. Definiuje si j jako odwrotno oporu wła ciwego słupa cieczy zawartego pomi dzy elektrodami o powierzchni 1 cm2 i odległo ci 1 cm. Jednostk tego parametru jest simens/cm (S/cm). Poniewa roztwory cechuje bardzo małe przewodnictwo wła ciwe zazwyczaj wyra a si je w S/cm. wie a destylowana woda wykazuje przewodnictwo wła ciwe w zakresie 0,5 - 2,0 S/cm. Przewodnictwo wła ciwe wód naturalnych waha si w granicach 50 – 500 S/cm, a dla wód mineralnych mo e osi ga warto 1000 S/cm. Wody naturalne zanieczyszczone przez cieki przemysłowe wykazuj przewodnictwo wła ciwe nawet 10 000 S/cm. Oznaczenie przewodnictwa wła ciwego wody wykonuje si w celu stwierdzenia czysto ci wody destylowanej, zdemineralizowanej, kondensatów a tak e wody wodoci gowej. Nagły wzrost przewodnictwa wła ciwego wody mo e wiadczy o jej zanieczyszczeniu zwi zkami mineralnymi, gdy przewodnictwo wody wynikaj ce z obecno ci w niej zwi zków organicznych jest niewielkie. Na podstawie pomiaru przewodnictwa wła ciwego mo na okre li przybli on zawarto kationów i anionów (w mval/dm3) mno c wynik przewodnictwa w S/cm przez 0,01. Biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT) jest terminem umownym. Oznacza si go zarówno dla wody i cieków. Okre la ilo tlenu wyra on w mgO2/dm3 wody lub cieków, potrzebn do utlenienia zwi zków organicznych zawartych w wodzie lub w ciekach metod biochemiczn , przy udziale mikroorganizmów, w warunkach tlenowych w temperaturze 200C. Zwi zki organiczne w wodach naturalnych mog by pochodzenia autogenicznego (zanieczyszczenia naturalne – wymywane z gleb, produkty autotrofii, produkty przemiany materii organizmów zwierz cych) oraz pochodzenia antropogenicznego (nieoczyszczone cieki). W przypadku silnego zanieczyszczenia wody du ilo ci zwi zków organicznych i brakiem tlenu rozwijaj si mikroorganizmy beztlenowe powoduj ce anaerobowy rozkład zwi zków organicznych (gnicie). Produktami rozkładu s siarkowodór, metan, amoniak i indol. W warunkach tlenowych rozwijaj si natomiast organizmy aerobowe zdolne do rozkładu zwi zków organicznych do dwutlenku w gla, wody, zwi zków azotowych, siarczanów i innych produktów bezwonnych. Na pocz tku ulegaj biodegradacji zwi zki łatwo degradowane (cukry proste, aminokwasy), pó niej za zwi zki zło one (cukry, lipidy, zwi zki humusowe). Całkowity aerobowy rozkład zwi zków organicznych mo e trwa nawet 100 dni. Przebiega w dwóch etapach. W pierwszym etapie rozkładowi ulegaj w glowodany (do 20 dni). Etap drugi dotyczy rozkładu organicznych zwi zków azotu. Procesy biochemicznego utleniania zwi zków organicznych najintensywniej w ci gu pierwszych 5 dni. W wodach powierzchniowych w tym okresie uzyskuje si BZT na poziomie 68%. St d te przyj to w praktyce okres 5 dni za wystarczaj cy do charakterystyki procesu biochemicznego rozkładu zwi zków organicznych. Jest on opisany symbolem BZT5. Je eli BZT jest oznaczany w okresie innym ni 5 dni, to uwidacznia si to poprzez dodanie odpowiedniego indeksu liczbowego, np. je eli oznaczano BZT dla okresu 20 dni to zapis wygl da nast puj co BZT20. Do prawidłowego przeprowadzenia procesu BZT oprócz tlenu mikroorganizmy

74

potrzebuj wielu substancji po ywkowych (głównie N i P), mikroelementów oraz odpowiedniego pH (optymalne 7 – 8). Wiele z obecnych w wodzie lub ciekach zwi zków mo e działa toksycznie na mikroby, skutkuj c opó nieniem w rozkładzie zwi zków organicznych lub zahamowaniem procesu. Nale do nich metale ci kie, pestycydy, detergenty. Krzywa przebiegu BZT

Rys. 5. Krzywa przebiegu BZT w glowego. Podczas utleniania azotu anionowego nast puje zu ywanie tlenu. Przy badaniu procesu BZT w warunkach laboratoryjnych obserwuje si na ogół dwie fazy : - faz I - tzw. BZT w glowe - faz II - tzw. BZT azotowe.

Rys. 6. Krzywa BZT w glowego i azotowego. W fazie I zachodzi zu ycie tlenu na rozkład zwi zków organicznych i powstanie amoniaku. W fazie II zachodzi zu ycie tlenu na utlenienie amoniaku do azotanów (nitryfikacja). Je li woda zawiera du e ilo ci amoniaku, procesy te mog si na siebie nakłada . Zu ycie tlenu na nitryfikacj w wodach mo na okre li , wykonuj c pomiary BZT wody z inhibitorem i bez inhibitora nitryfikacji.

75

Do oznaczania BZT w wodzie i ciekach wykorzystuje si nast puj ce metody: - metod rozcie cze - metody manometryczne Sierpa i Warburga - metody automatyczne (np. przy u yciu systemu OxiTop Control). OZNACZENIE BZT METOD ROZCIE CZE W przypadku próbek wody lub cieków bardziej zanieczyszczonych ilo tlenu w nich zawarta jest niewystarczaj ca, dlatego stosuje si rozcie czanie wod , która jest specjalnie przygotowana i stanowi ródło tlenu. Skład wody do rozcie cze : woda destylowana z dodatkiem: buforu fosforanowego, siarczanu magnezu, chlorku wapnia i chlorku elaza. (pH = 7,2). W celu maksymalnego wysycenia przygotowanej wody tlenem nale y przepuszcza przez ni powietrze minimum kilkana cie godzin. Odstawi w 200C na 5-7 dni w celu stabilizacji. Zawarto tlenu w tak przygotowanej wodzie powinna waha si w przedziale 8-9 mg02/dm3. Skal rozcie czenia przygotowa zgodnie z tabel 1. W celu oznaczenia BZT napełni dwie butelki inkubacyjne badan rozcie czon próbk , zamkn je korkami szklanymi w taki sposób by nie pozostał p cherzyk powietrza. W jednej butelce oznaczy zawarto tlenu niezwłocznie po napełnieniu (metod Winklera), drug inkubowa w temperaturze 200C przez okres 5 dni, po czym oznaczy zawarto tlenu t sam metod . Równolegle oznaczy zawarto tlenu w samej wodzie do rozcie cze (przed i po inkubacji). Oznaczanie BZT w wodach zanieczyszczonych substancjami refrakcyjnymi oraz zawieraj cych substancje toksyczne dla organizmów ywych (bior cych udział w biodegradacji zanieczyszcze organicznych) jest mało przydatne w ocenie jako ci takiej wody. W wodzie u ywanej do celów komunalnych warto BZT5 nie powinna by wi ksza ni 4,0 gO2/m 3.

SYSTEM OxiTop Pomiary OxiTop® polegaj na pomiarach ci nienia w zamkni tym systemie: mikroorganizmy znajduj ce si w próbie zu ywaj tlen i produkuj przy tym CO2,absorbowany przez NaOH. Powstaje podci nienie, które jako warto pomiarowa mo e by bezpo rednio odczytana w mg/l. Obj to próby mo e by regulowana w zale no ci od ilo ci tlenu do dyspozycji, aby móc przeprowadzi zupełny pomiar BZT. Dzi ki zró nicowanym obj to ciom mo na dokonywa pomiaru w zakresie pomiarowym do 4000 mg/l. Główki OxiTop® (zielone i ółte) posiadaj funkcj AutoTemp - kiedy temperatura próby jest za zimna, automatycznie nast puje opó nienie pomiaru, dopóki temperatura nie ustabilizuje si , najcz ciej trwa to 1 godzin . Obok automatycznej pami ci 5 warto ci pomiarowych (1 warto na dzie ) mo na odczytywa warto ci pomiarowe r cznie zarówno w trakcie, jak równie po upływie 5 dni, co usprawnia kontrol (www.wtw.pl).

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT) Jest to ilo tlenu równowa na ilo ci utleniacza zu ytego do utlenienia substancji zawartych w jednostce obj to ci badanej wody. W zale no ci od u ytego rodka utleniaj cego rozró nia si zapotrzebowanie tlenu nadmanganianowe ChZT-Mn (utlenialno , indeks nadmanganianowy) oraz dwuchromianowe ChZT-Cr ChZT-Cr polega na utlenianiu zawartych w wodzie zwi zków organicznych i niektórych nieorganicznych za pomoc mieszaniny utleniaj cej składaj cej si z K2Cr2O7 i st onego H2SO4 a nast pnie odmiareczkowaniu K2Cr2O7, który nie przereagował, za pomoc siarczanu elaza(II)amonu wobec ferroiny jako wska nika. Utlenianie prowadzi si przy u yciu katalizatora Ag2SO4 w zestawie destylacyjnym z chłodnica zwrotn utrzymuj c próbk w stanie wrzenia przez 10 minut. W oznaczaniu ChZT utlenianie s głownie substancje organiczne i w ilo ci 95-100% warto ci teoretycznej. Utlenieniu nie ulega jedynie benzen, toluen i pirydyna. Utlenialno wody (U) – to umowny wska nik okre laj cy zdolno wody do pobierania tlenu z KMnO4, w roztworze kwa nym lub alkalicznym wskutek utleniania si obecnych w wodzie zwi zków organicznych a tak e niektórych łatwo utleniaj cych si zwi zków nieorganicznych (np. sole elaza(II), azotyny, siarczki, chlorki i inne). Utlenialno jest jedynie wska nikiem orientacyjnym, gdy daje jedynie ogóln charakterystyk zanieczyszczenia próbki zwi zkami organicznymi. Oznaczona t metod ilo zwi zków organicznych, zwłaszcza azotowych, stanowi jedynie 60 – 70 % rzeczywistego st enia tych substancji. Pełniejsz informacj na temat zawarto ci zwi zków organicznych w badanej próbce daje oznaczenie ChZT-Cr (chemiczne zapotrzebowanie tlenu), gdy przy zastosowaniu silniejszego utleniacza ulega utlenieniu wi cej zwi zków organicznych. Pomimo, ze utlenialno jest jedynie wska nikiem orientacyjnym ilo zwi zków organicznych zawartych w wodzie, jej warto ma du e znaczenie przy ocenie stopnia zanieczyszczenia wód naturalnych zwi zkami organicznymi. Przy wysokiej utlenialno ci wywołanej obecno ci zwi zków organicznych pochodzenia zwierz cego woda dodatkowo wykazuje podwy szone st enie chlorków i zwi zków azotowych, oraz opalizacj przy niekoniecznie zwi kszonej barwie. Gdy utlenialno wywołana jest przez organiczne zwi zki pochodzenia ro linnego, obok podwy szonej utlenialno ci woda wykazuj podwy szon barw . Z higienicznego punktu widzenia utlenialno wody ma istotne znaczenie wówczas, gdy wywołana jest zwi zkami organicznymi pochodzenia zwierz cego, co sugeruje zanieczyszczenie fekaliami i potencjalne zagro enie mikrobiologiczne. Wody naturalne niezanieczyszczone maj utlenialno od ułamka do 2-3 mgO2/dm3 (dotyczy to wód gł binowych i niezanieczyszczonych wód powierzchniowych). W przypadku zawarto ci du ej ilo ci substancji humusowych – utlenialno mo e osi gn warto nawet do kilkuset mgO2/dm3. Utlenialno wody do picia nie powinna przekracza 3 mgO2/dm3 (wg rozporz dzenia 5 mgO2/dm3). W przypadku wód zabarwionych utlenialno mo e by wy sza, pod warunkiem e inne cechy wody nie wskazuj na jej zanieczyszczenie. Do oznaczania utlenialno ci stosuje si dwie metody w zale no ci od st enia chlorków w próbce analizowanej wody. Gdy st enie chlorków nie przekracza 300 mg/dm3 to utlenialno oznacza si w rodowisku kwa nym, a gdy chlorki wyst puj w koncentracji powy ej 300 mg/dm3 to stosuje si metod opart na utlenianiu w rodowisku alkalicznym. Odczyn wody (pH) Odczyn wody jest wa nym wska nikiem składu chemicznego wody i ma du e znaczenie w procesach uzdatniania wody, kontroli korozyjno ci wody w wodoci gach, a przede wszystkim dla organizmu człowieka. Zwykle wody naturalne powierzchniowe posiadaj pH w zakresie 6,5 – 8,5 co odpowiada wymaganiom stawianym wodzie do picia.

77

Obni enie odczynu dla tych wód jest spowodowane wprowadzeniem kwa nych cieków. Wysokie warto ci pH s typowe po wprowadzeniu do wód powierzchniowych cieków alkalicznych a tak e jest charakterystyczne dla zbiorników zeutrofizowanych. Na warto pH wód podziemnych wpływa rodzaj podło a – przy kontakcie z warstwami kwarcowymi wody maj odczyn kwa ny a gdy jest to podło e wapienne – odczyn zasadowy. Do oznaczania pH wody wykorzystuje si metod elektrometryczn , której zasada polega na pomiarze siły elektromotorycznej SEM ogniwa zło onego z elektrody pomiarowej i elektrody odniesienia zanurzonych w badanym roztworze. Zmierzony potencjał jest proporcjonalny do warto ci pH.

Istnieje wiele ró nych konstrukcji elektrod pH-metrów. Najbardziej rozpowszechnione s jednak pH-metry ze zintegrowanymi elektrodami (wzorcow i pomiarow ) w jednej, szklanej sondzie, o kształcie rurki. Układ ten jest zwykle oparty na wzorcowym roztworze chlorku srebra i układzie elektrod wykonanych ze srebra:

3. 4. 5. 6. 7.

1. kulka z porowatego szkła, przez który mog swobodnie przenika jony hydroniowe odpowiadaj ce za pH analizowanego roztworu 2. czasami na dnie kulki zbiera si nieco stałego chlorku srebra, co jest zjawiskiem normalnym, nie wpływaj cym na czuło pomiaru wewn trzny roztwór wzorcowy - zwykle 0,1 M HCl elektroda pomiarowa - wykonana ze srebra szklana obudowa całego układu elektrod elektroda wzorcowa - wykonana ze srebra i zanurzona we wzorcowym roztworze chlorku srebra membrana ł cz ca roztwór wzorcowy z roztworem, którego pH si mierzy membrana ta jest zwykle wykonana z g stego spieku ceramicznego, który zapobiega mieszaniu si obu roztworów ale zapewnia ich elektryczne poł czenie.

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2002. 2. Cyga ski A., Chemiczne metody analizy ilo ciowej, WNT Warszawa 1999. 3. Hermanowicz W., Dojlido J., Do a ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizycznochemiczne badanie wody i cieków, Arkady, Warszawa 1999. 4. Kiedry ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2006. 5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i rodowiska przyrodniczego. wiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007. 6. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 1999. 7. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz bska A., Ilo ciowa analiza chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru 2005. 8. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej PZWL, 1997.

78

wiczenie nr 7 WSKA NIKI ZANIECZYSZCZENIA WODY. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE UTLENIALNO CI, BARWY, ZAPACHU, PRZEWODNICTWA i pH - instrukcja.

Celem wiczenia jest zapoznanie ze wska nikami charakteryzuj cymi fizyczne wła ciwo ci wody (barwa, zapach, m tno , przewodnictwo wła ciwe) oraz ze wska nikami charakteryzuj cymi zawarto zwi zków organicznych w wodzie (utlenialno . BZT, ChZT). Zakres wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia utlenialno ci, barwy, zapachu, przewodnictwa i pH badanej wody. Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa z powrotem do butelki, w której s przechowywane.

A. Oznaczanie utlenialno ci (chemicznego zapotrzebowania na tlen metod nadmanganianiow w rodowisku kwa nym). Zasada metody Metoda oznaczania utlenialno ci polega na okre leniu ilo ci KMnO4 (w przeliczeniu na tlen) potrzebnej do utlenienia zwi zków organicznych i niektórych łatwo utleniaj cych si zwi zków nieorganicznych obecnych w zakwaszonej kwasem siarkowym próbce wody. Manganian(VII) potasu utlenia zwi zki organiczne do prostych zwi zków wg reakcji: 5C6H12o6 + 24MnO4- + 72H+

24Mn2+ + 10CO2

+ 66H2O

Nadmiar manganianu(VII) potasu redukuje si dodanym w ilo ci równowa nej kwasem szczawianem sodu, którego nadmiar odmiareczkowuje si KMnO4 według reakcji: 2MnO4- +

5C2O42- + 16H+

2Mn2+ + 10CO2

+ 8H2O

Odczynniki: 0,0125N KMnO4, kwas siarkowy 1+3, 0,0125 M Na2C2O4 Szkło: kolby sto kowe poj. 200-300 ml, pipeta jednomiarowa 100 ml, pipety wielomiarowe, biureta. Sprz t: ła nia wodna Wykonanie oznaczenia: - do 3 kolb sto kowych o pojemno ci 200 – 300 ml pobra pipet jednomiarow po 100 ml otrzymanej do analizy próbki, - do ka dej kolby doda pipet wielomiarow 10 ml roztworu kwasu siarkowego(VI) (1+3) i 10 ml roztworu 0,0125N manganianu(VII) potasu KMnO4, - wymiesza zawarto

kolby i ogrzewa we wrz cej ła ni wodnej przez 30 minut,

- po wyj ciu z ła ni natychmiast doda 10 ml roztworu 0,0125N szczawianu sodu Na2C2O4 i wymiesza , - po odbarwieniu miareczkowa na gor co roztworem 0,0125N manganianu(VII) potasu KMnO4 do wyst pienia lekko ró owego zabarwienia utrzymuj cego si przez kilka minut,

79

po miareczkowaniu KMnO4

- odczyta obj to utlenialno

zu ytego roztworu KMnO4 na zmiareczkowanie próbki i obliczy

wg poni szego wzoru:

U=

200*V1 V pr

[mg O2/dm3]

gdzie: V1 – obj to zu ytego roztworu KMnO4 na miareczkowanie próbki, ml Vpr – obj to próbki u ytej do analizy, 100 ml UWAGA: jako wynik poda

redni arytmetyczn z 3 oznacze

B. Oznaczanie barwy. Zasada metody polega na wizualnym porównaniu barwy badanej próbki wody ze skal wzorców. Odczynniki: skala wzorców (platynowo-kobaltowa) o warto ciach barwy: 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 mg Pt/dm3 Szkło: cylindry Nesslera o poj. 100 ml Sprz t: statyw (komparator) Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - otrzyman do analizy próbk napełni cylinder Nesslera o pojemno ci 100 ml, - cylinder z badan próbk umie ci w statywie, - po obu stronach badanej próbki ustawi wzorce o barwie najbardziej zbli onej do barwy próbki, - barw okre li patrz c z góry na słup cieczy, - wynik oznaczenia poda w mg Pt/dm3 Uwaga: je eli intensywno barwy badanej próbki wody przewy sza 100 mg Pt/dm3 nale y próbk rozcie czy – do cylindra Nesslera pobra 50 ml badanej wody i uzupełni wod destylowan do obj to ci 100 ml. Próbk nale y rozcie cza do momentu uzyskania

80

intensywno ci barwy mieszcz cej si krotno rozcie cze .

w skali wzorców. Przy obliczaniu barwy uwzgl dni

100 ∗ a B = V pr

[mg Pt/dm3]

gdzie: a – odczytana ze skali wzorców barwa badanej wody, mgPt/dm3 Vpr – obj to badanej wody u yta do analizy, ml np. je eli próbka analizowanej wody była rozcie czana 2-krotnie to Vpr = 25 ml lub

B = 2n*a

[mg Pt/dm3]

gdzie: a – odczytana ze skali wzorców barwa badanej wody, mg Pt/dm3 n – ilo rozcie cze

C. Oznaczanie zapachu metod organoleptyczn bezpo redni . Zasada metody polega na okre leniu za pomoc powonienia grupy zapachu (ro linny – R, gnilny – G, specyficzny – S) i jego intensywno ci według sze ciostopniowej skali (0 – 5). Intensywno zapachu oznacza si na zimno w temperaturze 18 -200C i na gor co w temperaturze 600C. Szkło: kolby sto kowe z doszlifowanym korkiem o poj. 500 ml, butelka inkubacyjna, cylinder miarowy 100 ml, szkiełko zegarkowe Sprz t: ła nia wodna Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia intensywno ci zapachu na zimno: - do butelki inkubacyjnej o poj. 200 - 300 ml odmierzy cylindrem miarowym 100 ml otrzymanej do analizy próbk wody - otworzy butelk i natychmiast w cha zawarto

przy wylocie szyjki,

- wynik oznaczenia poda w postaci symbolu zawieraj cego informacj o rodzaju i intensywno ci zapachu oraz o warunkach przeprowadzania próby (na zimno, gor co, temperatura wykonania oznaczenia). Wykonanie oznaczenia intensywno ci zapachu na gor co: - do kolby sto kowej z doszlifowanym korkiem o poj. 500 ml odmierzy cylindrem miarowym 100 ml otrzymanej do analizy próbk wody, - kolb przykry szkiełkiem zegarkowym i umie ci w ła ni wodnej, - ogrzewa do temperatury 600C, - po wyj ciu z ła ni kolb zamkn

korkiem i kilkakrotnie wstrz sn

,

81

- otworzy kolb i natychmiast w cha zawarto

przy wylocie szyjki,

- wynik oznaczenia poda w postaci symbolu zawieraj cego informacj o rodzaju i intensywno ci zapachu oraz o warunkach przeprowadzania próby -na zimno, gor co, np. z 4R oznacza, ze zapach okre lano na zimno, jest to zapach silny i nale y do grupy zapachów ro linnych. Dla grupy zapachów specyficznych nale y dodatkowo poda rodzaj zapachu, np. z 1S (benzyna). Tabela 1. Grupy i rodzaje zapachów. 1

C

J

>

P B "

M

. . .4 0 (

. >

7

C

.

.

. 1

M

M

0

M.

(

Tabela 2. Skala intensywno ci zapachów. 0

3=

2

C : 9

3=

C

7

0 0 0 ( 0 0 0

' 5

( Q =

M

?

=

4 M

?

4

.

0 -

.

0

D. Oznaczanie przewodno ci elektrolitycznej metod konduktometryczn . Zasada metody Przewodno elektrolityczna roztworu okre la jego zdolno do przewodzenia pr du elektrycznego. Przeno nikiem pr du w roztworze s jony. Wielko przewodno ci jest proporcjonalna do st enia substancji mineralnych wyst puj cych w postaci jonowej. Poniewa wielko przewodno ci elektrolitycznej zale y od sposobu pomiaru, przyj to posługiwa si ci le zdefiniowan przewodno ci elektrolityczn wła ciw , która odnosi si do słupa roztworu o przekroju 1 cm2 i wysoko ci 1 cm. Jednostk przewodno ci jest simens (odwrotno oma), symbol S. Przewodno elektrolityczn wła ciw wody podaje si zwykle w mS/cm lub przy niskiej mineralizacji S/cm. Szkło: zlewki poj. 25 ml Sprz t: konduktometr, czujnik konduktometryczny, tryskawka Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: Badan próbk wody wla do zlewki. Elektrod konduktometru wyj

z kolby, opłuka wod

destylowan z tryskawki, osuszy bibuł . Nast pnie według instrukcji obsługi konduktometru zmierzy

przewodno

elektrolityczn

wykonanym pomiarze dokładnie opłuka

wła ciw elektrod

i odczyta

warto

konduktometru wod

temperatury. Po destylowan

z

82

tryskawki i osuszy

kawałkiem bibuły. Nast pnie elektrod

odstawi

do kolby. Badanie

wykona w trzech powtórzeniach. Uwaga: wynik pomiaru zale y od temperatury, w zwi zku z czym nale y zaznaczy , jakiej temperatury dotyczy (np. zapis EC20 oznacza przewodno w temperaturze 200C). Jako standardow temperatur przyjmuje si 250C. Co pewien czas nale y przeprowadzi kalibracj czujnika konduktometrycznego stosuj c w tym celu roztwór o znanej przewodno ci elektrolitycznej (najcz ciej jest to 0,01 M KCl i EC25 = 1,412 mS/cm. Po dłu szej serii pomiarów zaleca si przepłuka elektrody konduktometru 2% HCl.

E. Oznaczanie odczynu (pH) roztworu metod potencjometryczn . Zasada metody Oznaczanie pH roztworu metoda potencjometryczn polega na pomiarze siły elektromotorycznej ogniwa zło onego z elektrody pomiarowej i elektrody odniesienia, które zanurzone s w badanej próbce. Pomiar pH powinien by wykonany bezpo rednio po pobraniu próbki wody. Szkło: zlewki o poj. 25 ml Sprz t: pehametr laboratoryjny, elektroda zespolona do pomiaru pH, tryskawka z wod destylowan , bibuła do osuszania elektrody. Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: Elektrod osuszy

pehametru wyj

z kolby, dokładnie opłuka

bibuł . Do zlewki przela

odpowiedni

ilo

wod

destylowan

z tryskawki,

badanej wody, tak aby elektroda

zespolona był w nim zanurzona powy ej punktu kontaktu. Uruchomi pehametr zgodnie z instrukcj

obsługi. Odczyta

wskazania pehametru

- warto

pH i temperatur . Po

wykonanym pomiarze dokładnie opłuka elektrod pehametru wod destylowan z tryskawki i osuszy kawałkiem bibuły. Nast pnie odstawi

do kolby. Pomiar pH wykona

w trzech

powtórzeniach. Wyniki otrzymane z oznacze zawarto ci utlenialno ci, barwy, zapachu, przewodnictwa i pH wpisa do tabeli. Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz cego wiczenia) - wnioski – odnie si do aktualnych przepisów prawnych dotycz cych jako ci wody przeznaczonej do spo ycia przez ludzi.

83

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia

Temat wiczenia

Imi i nazwisko studenta

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 7 Wska niki zanieczyszczenia wody. Chemia sanitarna. Oznaczanie barwy, zapachu, pH, przewodnictwa wła ciwego i utlenialno ci wody. ……………………………………………

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

84

2

K ................................................... ……………………………….. ……………………………….. A 4 B C 1111111111111 C . 11111111111111111111111

H 11111111111111111111?

,05

@

3=

C 2 11111111111111111111111

B

0

P

11111111111111111111111111111

3

?

0

A .

>K

111111111111111111111111111 N N N N N N N N N

. >K

7

1

F G

7

1

F G

9

H

0 3

. >K . F"

G

9 E

κ H 11111111111111111 #5 0 3= 0 / E H 11111111111111111 ? 4 5

0 9

3

D9 F G

B

/ @

B ?

A 1111111111111111111111

?

5

5

@

@ 85

PRACOWNIA nr 10 ANALIZA W GLOWODANÓW

Zagadnienia do kartkówki: 1. Definicja, wzór ogólny, nazewnictwo. 2. Podział: cukry proste i zło one; mono-, di-, oligo-, polisacharydy; aldozy i ketozy. 3. Wła ciwo ci fizyczne w glowodanów: stan skupienia, barwa, zapach, rozpuszczalno w wodzie, odczyn wodny roztworów tych zwi zków. 4. Wła ciwo ci chemiczne w glowodanów: -reakcje utleniania, redukcji, reakcje z hydroksyloamin , z fenylohydrazyn , - reakcja z wod bromow , próba Trommera i Tollensa, reakcja z Cu(OH)2. 5. Pentozy i heksozy: wzór rybozy, deoksyrybozy, glukozy i fruktozy (pier cieniowy), wyst powanie, rozró nianie, przykłady innych pentoz i heksoz - nazwy. 6. Dichasarydy i oligosacharydy – przykłady, wła ciwo ci. 7. Cukry posiadaj ce wła ciwo ci redukuj ce - przykłady. 8. Definicje: tautomeria, racemat, anomeria, w giel chiralny, mutarotacja, enancjomery, diastereoizomery, epimery, glikozydy, wi zanie glikozydowe, szereg konfiguracyjny D i L. 9.Ustalenie wzoru chemicznego zwi zku oraz obliczenia stechiometryczne. W glowodany (cukrowce, sacharydy) to wielowodorotlenowe aldehydy i ketony oraz ich polimery. W glowodany dzieli si na: - cukry proste (monosacharydy, mongozy) - cukry zło one (wielocukry, polisacharydy, poliozy).

Literatura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Białecka-Floria czyk E., Podstawy chemii organicznej, SGGW, Warszawa 1999. Białecka-Floria czyk E., Chemia organiczna WNT, Warszawa 2003. Bobra ski B., Chemia organiczna, PWN, Warszawa 1992. Bojarski J., Chemia organiczna, Wydawnictwo UJ, Kraków 2003. Kupryszewski G., Wst p do chemii organicznej, PWN, Warszawa 1979. Mastalerz P., Chemia organiczna, PWN, Warszawa 1984. Morrison R., Chemia organiczna, tom 2 PWN, Warszawa 1994.

86

wiczenie nr 8 ANALIZA W GLOWODANÓW – instrukcja.

Celem wiczenia jest zapoznanie si w glowodanów.

z charakterystycznymi barwnymi reakcjami

Zakres wiczenia obejmuje przeprowadzenie reakcji charakterystycznych dla cukrów prostych, dwucukrów i cukrów zło onych. Reakcje te pozwalaj odró ni cukry od innych zwi zków organicznych oraz okre li obecno poszczególnych grup funkcyjnych w strukturze cz steczki cukrowca. Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do pipety lub zakraplacza a nie wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa z powrotem do butelki, w której s przechowywane.

A. PRÓBA MOLISCHA – odró nianie w glowodanów od innych zwi zków organicznych. Zasada metody Cukry pod wpływem st onego kwasu siarkowego ulegaj odwodnieniu nast pnie reaguj z fenolami tworz c barwne produkty. W przypadku reakcji Molischa wynikiem kondensacji z naftolem jest produkt o barwie fioletowej. Dodatni wynik daj w wi kszych st eniach aldehydy, kwasy i aceton. Odczynniki: 5% etanolowy roztwór - naftolu, st

ony H2SO4

Szkło: zestaw probówek, pipety wielomiarowe, zakraplacze Sprz t: statyw na probówki Materiał: roztwory modelowe Wykonanie oznaczenia: - do probówki odmierzy 1 ml otrzymanego do analizy roztworu

- doda 2 krople - naftolu i wymiesza - nast pnie przechyli lekko probówk , powoli i ostro nie zakrapla po ciance st

ony

H2SO4 - je eli w roztworze obecny jest cukier na granicy obu płynów powstanie czerwonofioletowy pier cie (wynik próby traktuje si jako dodatni). UWAGA: wyst pienie zielonej barwy pier cienia na granicy obu cieczy nie jest charakterystyczne, wiadczy jedynie o wyst puj cych w odczynnikach zanieczyszczeniach.

87

B. PRÓBA LUGOLA – wykrywanie wielocukrów. Zasada metody Wielocukry tworz z jodem barwne kompleksy. Płyn Lugola słu y m.in. do wykrywania skrobi. Dodany do płynów zawieraj cych skrobi zmienia ich barw na granatowoczarn , przy niewielkich st eniach na niebieskofioletow . Odczynniki: płyn Lugola (wodny roztwór jodu z jodkiem potasu o nast puj cym składzie: jod - 1%, jodek potasu - 2%, woda destylowana - 97%.) Szkło: zestaw probówek, pipety wielomiarowe, zakraplacze Sprz t: statyw na probówki Materiał: roztwory modelowe Wykonanie oznaczenia: - do probówki odmierzy 1 ml otrzymanego do analizy roztworu

- doda 1 ml płynu Jugola - uzupełni wod do obj to ci ok. 10 ml - wymiesza zawarto

probówki

- je eli roztwór przybierze barw niebiesk to badanym cukrem jest amyloza, je eli fioletow to jest amylopektyna, je eli za brunatn to glikogen; brak zabarwienia wiadczy o tym, e w roztworze znajduje si cukier prosty lub dwucukier.

C. PRÓBA BENEDICTA – odró nianie cukrów redukuj cych od nieredukuj cych. Zasada metody W próbie tej wykorzystuje si wła ciwo ci redukuj ce cukrów wynikaj ce z obecno ci wolnych grup karbonylowych (w przypadku monosacharydów i niektórych dwucukrów) w rodowisku alkalicznym. Cukry redukuj ce redukuj miedz(II) z odczynnika Benedicta do miedzi(I). Powstaj cy w reakcji osad CuO ma ró ne zabarwienie (od zielono ółtego, poprzez pomara czow do czerwonej), zale nie od ilo ci cukru redukuj cego w analizowanej próbce. Odczynniki: odczynnik Benedicta (CuSO4, Na2CO3, cytrynian sodu) Szkło: zestaw probówek, pipety wielomiarowe, zakraplacze Sprz t: statyw na probówki, ła nia wodna Materiał: roztwory modelowe Wykonanie oznaczenia: - do probówki odmierzy 1 ml otrzymanego do analizy roztworu

- doda 5 ml odczynnika Benedicta 88

- zawarto

probówki dokładnie wymiesza

- wstawi do wrz cej ła ni wodnej na 5 minut - na podstawie koloru roztworu i wytr conego osadu okre li własno ci redukuj ce badanego cukrowca oraz oceni st

enie cukru w analizowanym roztworze (Tabela 10)

- je eli kolor roztworu nie zmienił si po ogrzewaniu (pozostał niebieski) oznacza to, e w roztworze nie ma cukru o wła ciwo ciach redukuj cych. Tabela 10. Ocena ilo ci cukru w próbce na podstawie reakcji Benedicta. Barwa

Osad

niebieska zielona zielona ółtozielona pomara czowa czerwona

brak brak osad osad osad osad

St

enie cukru [%] 0 0,1 – 0,3 0,5 1,0 1,5 > 2,0

D. PRÓBA BARFOEDA – odró nianie cukrów prostych od dwucukrów redukuj cych. Zasada metody Próba ta jest modyfikacj próby Benedicta. Redukcj jonów Cu(II) prowadzi si w rodowisku lekko kwa nym (rozcie czony kwas mlekowy). w tych warunkach reakcja przebiega znacznie wolniej ni w rodowisku alkalicznym. Szybko reakcji jest ró na dla cukrów prostych i dwucukrów redukuj cych. Poniewa wolna grupa karbonylowa dwucukrów jest mało reaktywna, zwi zki te ujawniaj swój charakter redukuj cy dopiero po dłu szym ogrzewaniu (ok. 15 minut). Odczynniki: odczynnik Barfoeda (octan miedzi(II), kwas mlekowy) Szkło: zestaw probówek, pipety wielomiarowe, zakraplacze Sprz t: statyw na probówki, ła nia wodna Materiał: roztwory modelowe Wykonanie oznaczenia: - do probówki odmierzy 1 ml otrzymanego do analizy roztworu

- doda 3 ml odczynnika Barfoeda - zawarto

probówki dokładnie wymiesza

- wstawi do wrz cej ła ni wodnej - zanotowa wyniki obserwacji po 3 i 15 minutach ogrzewania

89

E. PRÓBA BIALA – odró nianie pentoz od heksoz. Zasada metody W wyniku ogrzewania pentoz z kwasem solnym powstaje furfural. Reaguje on z orcyn i w obecno ci chlorku elaza(III) tworzy kompleks o zielonym zabarwieniu. Natomiast heksozy przekształcaj si w hydroksymetylenofurfural i z orcyn tworz produkt o barwie ółtobr zowej. Odczynniki: odczynnik Biala (0,2% roztwór orcyny w 20% HCl), 1% FeCl3 Szkło: zestaw probówek, pipety wielomiarowe, zakraplacze Sprz t: statyw na probówki, ła nia wodna Materiał: roztwory modelowe Wykonanie oznaczenia: - do probówki odmierzy 1 ml otrzymanego do analizy roztworu

- doda 5 ml odczynnika Biala - doda kropl 1% FeCl3 - zawarto

probówki dokładnie wymiesza

- wstawi do wrz cej ła ni wodnej - zanotowa wyniki obserwacji po 5 minutach ogrzewania.

F. PRÓBA SELIWANOWA – wykrywanie ketoz. Zasada metody Pod wpływem kwasu solnego ketozy i aldozy przekształcaj si w pochodne furfuralowe, które reaguj c z rezorcyn daj c zwi zek o barwie czerwonej. Jednak e ketozy znacznie łatwiej ulegaj tej reakcji ni aldozy. Je eli podczas ogrzewania z rozcie czonym HCl, w temperaturze 1000C, w ci gu 30 sekund pojawi si takie zabarwienie oznacza to, e w analizowanym roztworze jest ketoza. Odczynniki: odczynnik Seliwanowa (2% roztwór rezorcyny w etanolu), st

ony HCl

Szkło: zestaw probówek, pipety wielomiarowe, zakraplacze Sprz t: statyw na probówki, ła nia wodna Materiał: roztwory modelowe Wykonanie oznaczenia: - do probówki odmierzy 1 ml otrzymanego do analizy roztworu

- doda 1 ml odczynnika Seliwanowa - zawarto

probówki dokładnie wymiesza

90

- wstawi do wrz cej ła ni wodnej - zanotowa wyniki obserwacji po 30 sekundach ogrzewania. Wyniki przeprowadzonych prób z badanymi roztworami umie ci w tabeli. Jako wynik próby dodatni oznaczy ,,+” a jako ujemny,,-‘’. W obu przypadkach zanotowa wnioski odpowiednie do przeprowadzanych reakcji. Zawarto

roztworów modelowych podaje prowadz cy zaj cia.

Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz cego wiczenia) - wnioski – okre li wła ciwo ci cukrowca w analizowanych roztworach oraz dokona jego identyfikacji.

91

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 8

Temat wiczenia

Analiza jako ciowa w glowodanów

Imi i nazwisko studenta

……………………………………………

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

92

W GLOWODANY – ANALIZA JAKO CIOWA

................................................... .................................................. .................................................. A 4 B C 1111111111111 C . 11111111111111111111111 J

0 /

L GG

,/ 2 M

-

> ,J N M

#O J 2

"O

2

#>

C

P

0

6

#

0

7 0Q

L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L G

93

WZÓR

W GLOWODANY – ANALIZA JAKO CIOWA

................................................... .................................................. .................................................. A 4 B C 1111111111111 C . 11111111111111111111111 J

0 /

L GG

,/ 2 M

> ,J N M

#O J 2

"O

2

. -

C

/

( 4 M

.

#>

.

? .

> . -

( 4

.

P

2

( , 0

?

( 4

.

/

?2 . 0

6

?

( 4

.

/

? ? .4 , ? ?

4 1 9 5O 4

. . , - (.

2

?2 (

2

.

? .

0 ?

#

4

(

4

.

? ?

4

.

0

7 0Q

1 PB> E

94

PRACOWNIA nr 11 ANALIZA TŁUSZCZÓW Zagadnienia do kartkówki: 1. Tłuszcze - definicja, wzór ogólny, nazewnictwo, budowa, otrzymywanie i podział (ze wzgl du na stan skupienia, na pochodzenie). 2. Podział: lipidy proste (tłuszcze wła ciwe, woski) i zło one (fosfolipidy, glikolipidy) – definicja, przykłady, wyst powanie w przyrodzie. 3. Wła ciwo ci fizyczne tłuszczów: stan skupienia, zapach, barwa, palno , rozpuszczalno w wodzie, odczyn wodnych roztworów tych zwi zków. 4. Wła ciwo ci chemiczne tłuszczów: - hydroliza pod działaniem wody i hydroliza alkaliczna (zmydlanie) - reakcja uwodornienia (utwardzania tłuszczów - margaryny) - proces jełczenia - chemiczne wska niki wła ciwo ci tłuszczów: liczba kwasowa, liczba jodowa, liczba zmydlania, liczba estrowa 5. Mydła i detergenty – definicja, rodzaje, wła ciwo ci pior ce mydeł, rodzaje detergentów. 6. Poj cia: terpeny, cholesterol, fosfolipidy, glikolipidy, sfingolipidy. 7. Obliczenia stechiometryczne – liczba jodowa.

Tłuszcze (lipidy) stanowi zło on grup zwi zków. Cechuje je nierozpuszczalno w wodzie i dobra rozpuszczalno w zwi zkach organicznych (alkohole, aceton, ciekłe w glowodory alifatyczne, benzen, eter etylowy). Pod wzgl dem chemicznym lipidy dzieli si na: a) tłuszcze proste: tłuszcze wła ciwe i woski b) tłuszcze zło one. Lipidy proste s to estry kwasów tłuszczowych i alkoholi,, natomiast zło one zawieraj dodatkowe składniki, np. reszty kwasu fosforowego,, zasad organicznych, aminoalkoholi lub cukrów. Lipidy wła ciwe to estry wy szych kwasów organicznych (kwasów tłuszczowych) i gliceryny. Natomiast woski to estry wy szych kwasów tłuszczowych i alkoholi jednowodorotlenowych o długich ła cuchach w glowych. Tłuszcze wyst puj we wszystkich grupach organizmów ywych, gdzie stanowi zapasowy i skondensowany materiał energetyczny oraz s składnikiem cian komórkowych. W organizmach zwierz t wy szych tłuszcz stanowi tkank tłuszczow . U ro lin wyst puj głownie jako energetyczny składnik nasion. Ro liny oleiste gromadz tłuszcz w liposomach, plastydach i mitochondriach. Np. nasiona słonecznika zawieraj do 38% tłuszczu, lnu i konopi do 30%, soi do 20%, maku do 45%. Nasiona zbó i ro lin motylkowych zawieraj zaledwie 2-4% tłuszczów. W przemy le otrzymywane s w wyniku prasowania, wytapiania lub ekstrakcji. Stosowane s do celów spo ywczych (ok. 80% produkcji), do wyrobu m mydeł, detergentów, wiec stearynowych, jako pokosty oraz w syntezie chemicznej.

W celu oceny przydatno ci tłuszczu jako materiału ywno ciowego lub przemysłowego, ustala si analitycznie niektóre z jego cech fizycznych i chemicznych.

95

Nale do nich m.in. temperatura topnienia, g sto oraz tzw. liczby tłuszczowe. Liczby tłuszczowe s miar zawarto ci okre lonych zwi zków w mieszaninie tłuszczu, np. estrów, zwi zków nienasyconych, hydroksykwasów, wolnych kwasów tłuszczowych. Do najcz ciej oznaczanych liczb tłuszczowych zalicza si : liczb jodow LJ, liczb kwasow LK, liczb estrow (LE) i liczb zmydlania LZ. Liczba jodowa (LJ) słu y do okre lania zawarto ci kwasów nienasyconych, które wchodz w skład danego tłuszczu. Jest to liczba gram wolnego jodu I2 zwi zanych przez 100 g tłuszczu. Kwasy nienasycone łatwo przył czaj jod w miejscu podwójnych wi za . Tłuszcze o du ej zawarto ci nienasyconych kwasów tłuszczowych np. oleje ro linne charakteryzuj si wysokimi liczbami jodowymi, np. olej rzepakowy 168-179, olej kokosowy 246-268). Tłuszcze stałe o małej zawarto ci nienasyconych kwasów tłuszczowych maj niskie liczby jodowe, np. masło 26-38, smalec 46-70. Liczba kwasowa (LK, liczba Kottstorfera) okre la zawarto wolnych kwasów tłuszczowych w 1 g tłuszczu, wyra on liczb mg wodorotlenku potasu, zu ytego do ich zoboj tnienia. LK jest miar stopnia hydrolizy tłuszczu, czyli jego wie o ci. Jej warto zmienia si np. podczas jełczenia tłuszczu. Im bardziej zjełczały tłuszcz tym wy sza warto liczby kwasowej i ni sza warto liczby jodowej. Liczba zmydlania (LZ) wyra a zawarto wolnych kwasów tłuszczowych i kwasów zwi zanych estrowo z tłuszczem. Do jej oznaczenia u ywa si ługu potasowego, przy pieszaj cego hydroliz tłuszczu. Poniewa w tłuszczach, obok zwi zanych kwasów tłuszczowych wyst puj tak e wolne kwasy tłuszczowe, wprowadzony ług przereaguje z obiema grupami kwasów a ilo zu ytego ługu b dzie okre la ich sum . Liczb zmydlania definiuje si jako liczb mg KOH potrzebn do zmydlenia zestryfikowanych i zoboj tnienia wolnych kwasów tłuszczowych zawartych w 1 g tłuszczu. Liczba zmydlania czystego tłuszczu mo e posłu y do wyznaczenia redniej masy molowej kwasów zwi zanych i wolnych zawartych w tłuszczu.

Mr= gdzie:

56110 LZ

M r – rednia masa molowa kwasów zwi zanych i wolnych w tłuszczu LZ – liczba zmydlania 56110 – masa molowa KOH, mg

Tłuszcze zawieraj ce stosunkowo du liczb estrów kwasów o mniejszej masie molowej, np. masłowy, kapronowy (masło, olej kokosowy) maj wysokie warto ci liczby zmydlania (220-260). Natomiast tłuszcze o du ej zawarto ci estrów kwasów tłuszczowych o wysokiej masie cz steczkowej, np. olej rzepakowy, olej rycynowy, maj niskie liczby zmydlania (170186). Liczba estrowa (LE) stanowi ró nic warto ci liczby kwasowej i liczby zmydlania. Oznacza ona liczb mg KOH potrzebn do zoboj tnienia kwasów tłuszczowych zwi zanych estrowo, a uwolnionych w procesie zmydlania 1 g tłuszczu. W tłuszczach oboj tnych, tj. nie zawieraj cych wolnych kwasów tłuszczowych, LE równa jest LZ.

96

Literatura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Białecka-Floria czyk E., Podstawy chemii organicznej, SGGW, Warszawa 1999. Białecka-Floria czyk E., Chemia organiczna WNT, Warszawa 2003. Bobra ski B., Chemia organiczna, PWN, Warszawa 1992. Bojarski J., Chemia organiczna, Wydawnictwo UJ, Kraków 2003. Kupryszewski G., Wst p do chemii organicznej, PWN, Warszawa 1979. Mastalerz P., Chemia organiczna, PWN, Warszawa 1984. Morrison R., Chemia organiczna, tom 2 PWN, Warszawa 1994.

97

wiczenie nr 9 ANALIZA ILO CIOWA TŁUSZCZY. OZNACZANIE LICZB TŁUSZCZOWYCH: ZMYDLANIA, JODOWEJ I KWASOWEJ – instrukcja.

Celem wiczenia jest zapoznanie si wska nikami jako ci tłuszczów.

z oznaczeniami liczb tłuszczowych b d cych

Zakres wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia liczby jodowej, liczby kwasowej i liczby zmydlania otrzymanej do analizy próbki tłuszczu oraz obliczenie redniej masy molowej kwasów wolnych i zwi zanych zawartych w tłuszczu oraz obliczenie liczby estrowej. Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa z powrotem do butelki, w której s przechowywane.

A. Wyznaczanie liczby zmydlania (LZ). Liczba zmydlania – jest to liczba miligramów KOH potrzebna do zmydlenia 1g tłuszczu i zoboj tnienia zawartych w nim wolnych kwasów tłuszczowych. Zasada metody Oznaczanie polega na zmydleniu tłuszczu za pomoc alkoholowego roztworu KOH przez ogrzewanie we wrz cej ła ni wodnej. Odczynniki: 0,5 M roztwór KOH, fenoloftaleina, 0,5 M HCl, etanol Szkło: kolby sto kowe o poj. 200-300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Sprz t: ła nia wodna Materiał: masło, margaryna, olej, smalec Wykonanie oznaczenia: a) do kolby sto kowej o pojemno ci 200 – 300 ml odwa y od 1 do 2 g badanego tłuszczu b) doda 10 ml 0,5 M roztworu KOH (odmierzone pipet ) i 50 ml (odmierzone cylindrem) etanolu c) zwarto

kolby ogrzewa przez 20 minut we wrz cej ła ni wodnej

d) doda 3 – 4 krople fenoloftaleiny do uzyskania ró owego zabarwienia e) nadmiar KOH odmiareczkowa 0,5 M roztworem HCl do odbarwienia roztworu f) równolegle nale y wykona prób kontroln – nie zawieraj c tłuszczu. Próby tej nie ogrzewa .

98

Liczb zmydlania obliczy ze wzoru:

LZ = 28,055 * gdzie:

( a − b) c

a – obj to (ml) 0,5 M roztworu HCl zu yta do zmiareczkowania próby kontrolnej b – obj to (ml) 0,5 M roztworu HCl zu yta do zmiareczkowania próby z tłuszczem c – masa nawa ki tłuszczu w gramach 28,055 -

LZ [mg KOH/ 100 g]

B. Wyznaczanie liczby jodowej (LJ) metod Hanusa. Liczba jodowa – jest to ilo tłuszczu.

gramów jodu, która zostaje przył czona do 100 g

Zasada metody polega na wykorzystaniu wła ciwo ci zwi zków nienasyconych do przył czania atomów chlorowca w miejscu podwójnych wi za . Stopie nienasycenia badanego tłuszczu wyra a si wi c ilo ci przył czonego chlorowca. W metodzie Hanusa u ywa si trwałego bromku jodu w kwasie octowym. Ilo ciowe przył czenie chlorowców nast puje w ci gu 15-45 minut. Nadmiar JBr okre la si za pomoc dodawanego roztworu KJ. Wydzielaj cy si wolny jod odmiareczkowuje si roztworem tiosiarczanu sodowego. JBr + KJ J2 + 2 S2O32-

J2 + KBr 2J- +

S4O62-

Odczynniki: chloroform, odczynnik Hanusa, 10% KJ, 0,1 N Na2S2O3, 1% roztwór skrobi Szkło: kolby sto kowe z doszlifowanym korkiem o poj. 200-300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Sprz t: waga laboratoryjna Materiał: masło, margaryna, olej, smalec Wykonanie oznaczenia: a) na wadze analitycznej odwa y ok. 0,4 – 0,8 g tłuszczu (masła, smalcu, margaryny) lub 0,2 g oleju z dokładno ci do 0,1 mg b) odwa k umie ci w kolbie sto kowej z doszlifowanym korkiem c) doda 10 ml chloroformu (odmierzone cylindrem) i dokładnie rozpu ci odwa k d) doda 15 ml odczynnika Hanusa (odmierzone pipet )

99

e) kolb zamkn

korkiem i dokładnie wymiesza

f) pozostawi w ciemnym miejscu na 30 minut g) doda 15 ml (odmierzone pipet ) 10% -go roztworu KI (zmywaj c nim szyjk kolby i korek) h) doda 50 ml wody destylowanej (odmierzone cylindrem) i) miareczkowa wydzielony jod 0,1 M roztworem tiosiarczanu sodu Na2S2O3 do uzyskania jasnopomara czowego zabarwienia j) doda kilka kropel wska nika skrobiowego do uzyskania niebieskiego zabarwienia k) miareczkowa tiosiarczanem sodu Na2S2O3 do odbarwienia roztworu l) równolegle nale y wykona prób kontroln – nie zawieraj c tłuszczu Liczb jodow obliczy ze wzoru:

LI = 1,269 * gdzie:

( a − b) c

a – obj to (ml) 0,1 M roztworu Na2S2O3 zu yta do zmiareczkowania próby kontrolnej b – obj to (ml) 0,1 M roztworu Na2S2O3 zu yta do zmiareczkowania próby z tłuszczem c – masa nawa ki tłuszczu w gramach

LJ [gJ2/ 100 g]

C. Wyznaczanie liczby kwasowej. Liczba kwasowa – jest to liczna miligramów KOH potrzebna do zoboj tnienia wolnych kwasów tłuszczowych zawartych w 1 g tłuszczu. Zasada metody polega na zmiareczkowaniu roztworu tłuszczu w rozpuszczalniku za pomoc mianowanego roztworu KOH. Zoboj tnieniu ulegaj wówczas wolne kwasy tłuszczowe zawarte w tłuszczu. R - COOH + KOH

R - COOK + H2O

Odczynniki: rozpuszczalnik (96% etanol: eter – 3:1), 0,1 M KOH, fenoloftaleina Szkło: kolby sto kowe z doszlifowanym korkiem o poj. 200-300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Sprz t: waga laboratoryjna Materiał: masło wie e i zjełczałe, olej

100

Wykonanie oznaczenia: a) na wadze analitycznej odwa y ok. 5 g tłuszczu z dokładno ci do 0,01 g b) odwa k umie ci w kolbie sto kowej z doszlifowanym korkiem c) doda 50 ml rozpuszczalnika (odmierzone cylindrem) i dokładnie rozpu ci odwa k d) doda kilka kropli fenoloftaleiny e) miareczkowa roztwór 0,1 M etanolowym roztworem KOH do zabarwienia ró owego l) równolegle nale y wykona prób kontroln – nie zawieraj c tłuszczu. Liczb kwasow obliczy ze wzoru:

LK = 5, 611* gdzie:

(a − b) c

a – obj to (ml) 0,1 M roztworu KOH zu yta do zmiareczkowania badanej próby z tłuszczem b – obj to (ml) 0,1 M roztworu KOH zu yta do zmiareczkowania próby kontrolnej c – masa nawa ki tłuszczu w gramach LK [mg KOH/ g]

Wynik otrzymane z oznacze LJ, LK i LZ wpisa do tabeli. Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz cego wiczenia) - wnioski – powinny zawiera charakterystyk badanych tłuszczy. Przy opracowywaniu wniosków skorzysta z Tabeli nr 11.

101

Tabela 11. Liczba zmydlania i jodowa wybranych tłuszczy. J

7 0)

<)

PE

P"

9< :: 9<' : :< ': 9)5 9<)

5 '5 '& ): & ; 95: 9;:

9;) 9<& 9;; 9<) 9<: 9<' 9&; 9)< 9;; 9<' 9;) 9<5

;: ;; ; 9:: 995 9 ) <' 9:& 9 :9 5 9): ::

;) 9: 99; 9 5

5 ; 95 ;

F

(- ?

( (

.

7 0 ? (

2 .

102

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia

Temat wiczenia Imi i nazwisko studenta

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 9 Analiza ilo ciowa tłuszczy. Oznaczanie liczby zmydlania, jodowej i kwasowej. ……………………………………………

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

103

TŁUSZCZE – OZNACZANIE LICZB: ZMYDLANIA, JODOWEJ I KWASOWEJ

................................................... .................................................. .................................................. A 4 B C 1111111111111 C . 11111111111111111111111

? .( PE F F F G

G G

2

P E H1111111111111111111111111 ? > 5 @ 7 7 / D 0 C 0)

3 R8 F

6

C

C

G -3 H 111111111111111111 F G 7 7 P " ? " 5 ;:: @

F F F G

" "

G G P " H 111111111111111111111 ? " 5 ;:: @ 7P>? >

F 6 F 6 F G

5 @

G G 2

0

7P O

R6 R8 P O H 111111111111111111111 ?

>

5 @

104

PRACOWNIA nr 12 ZASTOSOWANIE SPEKTROFOTOMETRII W NADFIOLECIE I WIETLE WIDZIALNYM DO OZNACZANIA FENOLI W WODZIE.

Zagadnienia do kartkówki: 1. Alkohole - definicja, wzór ogólny, nazewnictwo. 2. Podział: alkohole mono-, wielowodorotlenowe; alkohole nasycone, nienasycone, aromatyczne; rz dowo alkoholi. 3. Wła ciwo ci fizyczne i chemiczne etanolu: reakcja z metalami, utlenianie, estryfikacja, eliminacja. 4. Alkohole wielowodorotlenowe: glikol i gliceryna – wła ciwo ci fizyczne i chemiczne. 5. Wyst powanie i zastosowanie alkoholi. 6. Fenole - definicja, wzór ogólny, nazewnictwo. 7. Wła ciwo ci fizyczne i chemiczne benzenolu: dysocjacja, reakcje z zasadami, nitrowanie, bromowanie, addycja. 8. Definicje: krezole, benzenodiole, naftole, kolorymetria, fotometria, spektrofotometria. 9. Prawa absorpcji.

Fenole s powszechnymi organicznymi zanieczyszczeniami wód powierzchniowych, wprowadzanymi do nich wraz ze ciekami przemysłowymi ( cieki koksownicze, gazownicze, petrochemiczne, z fabryk tworzyw sztucznych, barwników, farb i lakierów, klejów oraz zakładów farmaceutycznych) oraz w mniejszym stopniu ze ciekami komunalnymi (dezynfekcja np. lizolem urz dze sanitarnych w obiektach u yteczno ci publicznej). Fenole nale do zwi zków organicznych charakteryzuj ce si obecno ci przynajmniej jednej grupy hydroksylowej zwi zanej bezpo rednio z w glem pier cienia aromatycznego. W ciekach najcz ciej wyst puj fenole mono –i diwodorotlenowe. Szczególnie niebezpieczne s fenole monowodorotlenowe, okre lane jako ,,lotne z par wodn ”. Indeks fenolowy jest to ogólny parametr zdefiniowany jako produkt uzyskany na drodze przekształcania zawartych w wodzie fenoli i innych poddaj cych si polimeryzacji oksydatywnej z okre lonymi odczynnikami zwi zków, po fotometrycznym oznaczaniu produktów reakcji uprzednio ekstrahowanych chloroformem. Informuje o zawarto ci fenoli zale nie od zastosowanych metod analitycznych – równie amin aromatycznych i innych substancji poddaj cych si polimeryzacji oksydatywnej. St enia fenoli normalnie spotykane w wodach naturalnych nie s szkodliwe dla zdrowia. Jednak zawarto fenoli w st eniu rz du 0,005 mg/dm3 przeszkadza w chlorowaniu wody gdy , powstaj ce wówczas chlorofenole nadaj jej nieprzyjemny zapach. Rozporz dzenie Ministra rodowiska z dnia 11.02.2004 w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód, dopuszcza zawarto fenoli (oznaczan jako indeks fenolowy) wg klas wody (warto ci graniczne, mg/dm3): - klasa I – 0,001 - klasa II – 0,005 - klasa III – 0,01 - klasa IV – 0,05 - klasa - > 0,05. Natomiast w wodzie pitnej st enie 2,4,6-trichlorofenolu, b d cego ubocznym produktem dezynfekcji nie powinno by wy sze jak 0,2 mg/dm3.

105

Spektrofotometria nale y do technik instrumentalnych z zakresu spektroskopii, w której do celów analitycznych wykorzystuje si przej cia energetyczne zachodz ce w cz steczkach, spowodowane absorpcj promieniowania elektromagnetycznego w zakresie nadfioletu (UV, 200-380 nm), widzialnym (VIS, 380-780 nm) lub bliskiej podczerwoni, polegaj ca na ilo ciowym pomiarze absorpcji, emisji lub odbicia wiatła. Metod spektrofotometrii UV-VIS mo na oznacza substancje organiczne (np. w glowodory aromatyczne, aldehydy, ketony, kwasy, aminy) i nieorganiczne (pierwiastki ziem rzadkich, ozon) wykazuj ce absorpcj w nadfiolecie, zwi zki absorbuj ce promieniowanie VIS, w tym barwne zwi zki organiczne (barwniki) i barwne sole metali (np. CuSO4) oraz substancje, których formy absorbuj ce promieniowanie uzyskuje si na drodze reakcji chemicznych. Najcz ciej wykorzystywane s w tym celu reakcje kompleksowania. Pomiary spektrofotometryczne wykonuje si za pomoc spektrofotometrów. S to przyrz dy pełni ce jednocze nie funkcj spektrometru i fotometru, tzn. słu ce do wytwarzania widm optycznych i dokonywania pomiarów fotometrycznych dla ci le okre lonych długo ci fali wiatła. Zwykle spektrofotometr składa si z monochromatora z obracanym pryzmatem, co pozwala uzyska wiatło monochromatyczne o danej długo ci fali w danym zakresie, oraz z detektora wiatła (fotokomórka, fotopowielacz), za pomoc którego mierzy si nat enie wiatła monochromatycznego wytwarzanego przez monochromator. Mi dzy monochromatorem i detektorem na drodze wiatła umieszcza si przezroczyst celk z próbk analizowanej substancji. PRAWA ABSORPCJI I prawo absorpcji (prawo Lamberta) Wi zka promieniowania monochromatycznego po przej ciu przez jednorodny o rodek adsorbuj cy o grubo ci b ulega osłabieniu, zgodnie z równaniem: I = I0*ekb gdzie:

I0 – nat enie wi zki promieniowania monochromatycznego padaj cego na jednorodny o rodek absorbuj cy I – nat enie promieniowania po przej ciu przez o rodek absorbuj cy k- współczynnik absorpcji e – podstawa logarytmu naturalnego

St d ln

I0 = kb = A I

A – zdolno

lub A = log

I0 = ab I

pochłaniania promieniowania (absorbancja)

I prawo absorpcji brzmi: Absorbancja jest proporcjonalna do grubo ci warstwy absorbuj cej, je li wi zka promieniowania monochromatycznego przechodzi przez jednorodny o rodek absorbuj cy.

II prawo absorpcji (prawo Lamberta-Beera) Prawo to dotyczy absorpcji promieniowania przez roztwory. Je li współczynnik absorpcji rozpuszczalnika jest równy zero, to wi zka promieniowania monochromatycznego po

106

przej ciu przez jednorodny roztwór substancji absorbuj cej o st zgodnie z równaniem:

eniu c ulega osłabieniu

I = I0*ekbc St d, po przekształceniach absorbancja (A) okre lona jest zale no ci :

A = log

I0 = abc I

II prawo absorpcji brzmi: Je eli współczynnik absorpcji rozpuszczalnika jest równy zero, to absorbancja wi zki promieniowania monochromatycznego przechodz cej przez jednorodny roztwór jest wprost proporcjonalna do st enia roztworu c i do grubo ci warstwy absorbuj cej b. Wielko a jest wła ciwym współczynnikiem absorpcji (ekstynkcji), gdy st enie wyrazi si w kg/dm3 lub g/cm3. Natomiast gdy st enie c jest wyra one w mol/dm3 równanie przybierze posta :

A = ε *c *b gdzie:

A – absorbancja (wielko niemianowana) – współczynnik proporcjonalno ci c- st enie b – droga absorpcji wiatła

Zgodnie z prawem Lamberta-Beera absorbancja jest proporcjonalna do st pochłanianej oraz do drogi na jakiej jest pochłaniane promieniowanie:

enia substancji

Je eli st enie wyra one jest w mol/dm3, droga adsorpcji w cm, to nosi nazw molowego współczynnika absorpcji. Gdy st enie absorbuj cej substancji wyra one jest w g/cm3, długo drogi absorpcji w cm, to współczynnik nazywa si absorbancj wła ciw . III prawo absorpcji (prawo addytywno ci absorpcji) Wykorzystuje si w spektrofotometrycznej analizie układów wieloskładnikowych. Prawo to brzmi: Je eli w roztworze jest wi cej substancji, które absorbuj promieniowanie przy wybranej długo ci fali, to absorbancja tego roztworu jest równa sumie absorbancji jego poszczególnych składników: A = A1 + A2 + A3 + … + An = ( 1c1 + Transmitancja (T) inaczej przepuszczalno

T= gdzie:

2c2

+

3c3

wyra a zale no

+…+

ncn)*I

:

I *100 I0

I – nat enie wiatła, które przeszło przez absorbuj c warstw I0 – nat enie wiatła padaj cego.

107

W oznaczeniach ilo ciowych za pomoc spektroskopii absorpcyjnej mo na wykorzystywa nast puj ce metody: - metod krzywej wzorcowej - metod dodawania wzorca - metod roztworów ograniczaj cych. Wszystkie w/w metody s metodami porównawczymi, w których porównuje si sygnał zmierzony dla oznaczanej substancji z sygnałem zmierzonym dla wzorca (zawiera znane st enie analitu). Kalibracja W spektrofotometrii do wyznaczenia st enia oznaczanej substancji wykorzystuje si zwykle pomiar absorbancji roztworu zawieraj cego dany analit. W zale no ci od rodowiska chemicznego, w którym znajduje si analit, jak równie warunków pomiaru, warto sygnału mierzonego dla danego analitu mo e ulega zmianie. Dlatego konieczne jest przeprowadzenie kalibracji danego oznaczenia. W tym celu najcz ciej stosuje si metod interpolacyjn (tzw. serii wzorców). W metodzie tej przygotowuje si seri roztworów wzorcowych (syntetyczne roztwory o znanym st eniu analitu), które nast pnie poddaje si pomiarom. Otrzymane wyniki przedstawia si w układzie współrz dnych: sygnał (absorbancja) – st enie analitu A = f(c), a nast pnie dopasowuje si do nich okre lon funkcj , zazwyczaj lini prost . Pomiary wykonuje si przy długo ci fali odpowiadaj cej maksimum absorpcji oznaczanej substancji oraz wzgl dem roztworu odniesienia (tzw. próba zerowa lub próba lepa). Próba zerowa to roztwór przygotowany analogicznie jak roztwory wzorcowe, z t ró nica e nie zawiera analitu. w celu wyznaczenia st enia analitu w próbce rejestruje si odpowiadaj cy jej sygnał, czyli absorbancj i odnosi jego warto do linii kalibracyjnej (krzywej wzorcowej).

Literatura 1. 2. 3. 4. 5.

Białecka-Floria czyk E., Podstawy chemii organicznej, SGGW, Warszawa 1999. Białecka-Floria czyk E., Chemia organiczna WNT, Warszawa 2003. Bobra ski B., Chemia organiczna, PWN, Warszawa 1992. Bojarski J., Chemia organiczna, Wydawnictwo UJ, Kraków 2003. Brzózka Z., Laboratorium analizy instrumentalnej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998. 6. Cyga ski A., Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, WNT, Warszawa 2002. 7. Dojlido J., Zerbe J., Instrumentalne metody badania wody i cieków, Arkady, Warszawa 1997. 8. Kealey D., Haines P.J., chemia analityczna. Krótkie wykłady, PWN, Warszawa 2006. 9. Kupryszewski G., Wst p do chemii organicznej, PWN, Warszawa 1979. 10. Mastalerz P., Chemia organiczna, PWN, Warszawa 1984. 11. Morrison R., Chemia organiczna, tom 2 PWN, Warszawa 1994. 12. Szczepaniak W., Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa 2007.

108

wiczenie nr 10 OZNACZANIE FENOLI METOD 4 – AMINOANTYPIRYNY – instrukcja.

Celem wiczenia jest zapoznanie si z spektrofotometryczn metod oznaczania fenoli w wodzie. Zakres wiczenia obejmuje przygotowanie serii roztworów wzorcowych, wykonanie pomiarów absorbancji dla roztworów wzorcowych, obliczenie równania krzywej, wykre lenie krzywej kalibracyjnej, wykonanie oznaczenia st enia fenolu metod 4-aminoantypiryny oraz obliczenie st enia fenolu w analizowanej próbce wody. Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa z powrotem do butelki, w której s przechowywane. Odczynniki: roztwór podstawowy fenolu o st eniu 0,1 mg/ml, roztwór roboczy fenolu o st eniu 0,001 mg/ml, bufor amonowy, 2% roztwór 4-aminoantypiryny, roztworu heksacyjano elazianu(III) potasu K3[Fe(CN)6] Szkło: kolbki miarowe o poj. 100 ml, kolby sto kowe o poj. 200-300 ml, pipety wielomiarowe, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania, lejek szklany, zakraplacze Sprz t: spektrofotometr Spekol 11 firmy Carl Zeiss Jena Materiały: papier milimetrowy format A3 Uwaga: informacje na temat obsługi spektrofotometru podaje prowadz cy wiczenia.

A. Kalibracja oznaczenia metod serii wzorców. - z roztworu podstawowego fenolu o st eniu 0,1 mg/ml przygotowa roztwór roboczy o st

eniu 0,001 mg/ml

- do kolbek miarowych o pojemno ci 100 ml odmierzy kolejno 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 ml roztworu roboczego fenolu i uzupełni kolbki do 100 ml wod destylowan - tak przygotowane roztwory b d miały st

enia odpowiednio: 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05;

0,06; 0,07 i 0,08 mg fenolu - jednocze nie przygotowa prób kontroln odmierzaj c do zlewki 100 ml wody destylowanej - zawarto

kolbek przela do kolb sto kowych o pojemno ci 250 ml

- do ka dej z kolbek doda 5 ml buforu amonowego, tak aby otrzyma roztwór o pH = 9,8 (~10) - do ka dej z kolbek doda po 3 cm3 2% roztworu 4 – aminoantypiryny, dobrze wymiesza - doda 2 cm3 roztworu heksacyjano elazianu(III) potasu K3[Fe(CN)6] i ponownie wymiesza - po upływie 15 minut odczyta absorbancj wzorców wzgl dem próbki kontrolnej przy

109

długo ci fali λ = 510 nm - na podstawie otrzymanych wyników sporz dzi krzyw wzorcow – zale no absorbancji od zawarto ci fenolu A = f(c) - skorzysta z Tabeli 12. - równanie krzywej wzorcowej wyznaczy w oparciu o metod najmniejszych kwadratów.

Tabela nr 12. Wzór tabeli do wykonania krzywej kalibracyjnej.

7F 0 3 =

: ;

( 9 ' + 8 R ;:

? @ : 9: : : ': 5: &: ): ;: <: 9::

0

#0F . 6 ? 5 @ : : :9 :: :: : :' : :5 : :& : :) : :; : :< :9

B. Wykonanie oznaczenia st

7

7

0 S 9

' 5 & ) ; < 9:

:

:

9

9

H H H H 'H 5H &H )H ;H
=S =S =S =S '=S 5=S &=S )=S ;=S <=S 9: = S

:

enia fenolu.

Zasada metody Za pomoc spektrofotometrii UV/VIS mo na oznacza fenole obecne w wodzie lub w ciekach metod po redni , tzn. po przeprowadzeniu ich w barwny zwi zek absorbuj cy promieniowanie UV/VIS. Do oznaczania wykorzystuje si tworzenie przez fenole barwnych pochodnych z 4-aminoantypiryn (1-fenylo-2,3-dimetylo-4-aminopirazolonem). Reakcje przeprowadza si w rodowisku alkalicznym (pH=9,8), w obecno ci utleniacza heksacyjano elazianu(III) potasu. Produkty reakcji charakteryzuj si barw od zielono ółtej do pomara czowej w zale no ci od st enia fenoli i absorbuj promieniowanie w zakresie widzialnym. Pomiaru absorbancji dokonuje si przy długo ci fali = 460 nm lub = 510 nm.

110

Odczynniki: bufor amonowy, 2% roztwór 4-aminoantypiryny, roztworu heksacyjano elazianu(III) potasu K3[Fe(CN)6] Szkło: kolbki miarowe o poj. 100 ml, kolby sto kowe o poj. 200-300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci garka do pipetowania Sprz t: spektrofotometr Spekol Materiał: badana woda Wykonanie oznaczenia: - do kolby sto kowej o pojemno ci 200 – 300 ml odmierzy 50 ml badanej próbki i dopełni wod destylowan do 100 ml. - do badanej próbki doda 2 ml roztworu chlorku amonu, nast pnie st

onym

roztworem amoniaku doprowadzi odczyn poszczególnych roztworów do pH = 10 (~ 0,2) (kropla amoniaku z zakraplacza) - doda 2 ml roztworu 4 – aminoantypiryny, dobrze wymiesza - doda 2 ml roztworu heksacyjano elazianu(III) potasu K3[Fe(CN)6] i ponownie dobrze wymiesza - po upływie 15 minut odczyta absorbancj badanej próbki wzgl dem próbek kontrolnej przy długo ci fali λ = 510 nm - na podstawie krzywej wzorcowej okre li zawarto

X = (a ⋅ 1000) / V

fenolu w badanej próbce

[mg fenolu/dm3]

gdzie: a – ilo

fenolu odczytana z krzywej wzorcowej [mg]

V – obj to

próbki u ytej do oznaczenia [ml]

Sprawozdanie z wiczenia powinno zawiera : - stron tytułow - cel i zakres wiczenia - opis wykonania wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz t, materiały, wykonanie wiczenia) - otrzymane wyniki (obliczenia wykonane do sporz dzenia krzywej wzorcowej, tabela z oznaczeniami st enia fenolu w analizowanej próbce wody - podpisane przez prowadz cego wiczenia) - wnioski – odnie si do obowi zuj cych przepisów prawnych dotycz cych jako ci wody przeznaczonej do picia.

111

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział In ynierii rodowiska In ynieria rodowiska SPRAWOZDANIE Z

WICZE

Nr wiczenia Temat wiczenia Imi i nazwisko studenta

Rok studiów Semestr Grupa dzieka ska Imi i nazwisko prowadz cego wiczenia

LABORATORYJNYCH Z CHEMII 10 Oznaczanie fenoli metod 4-aminoantypiryny ……………………………………………

mgr in . Amelia Staszowska

Uwagi prowadz cego:

112

OZNACZANIE FENOLI METOD Z 4-AMINOANTYPIRYN

................................................... .................................................. .................................................. A 4 B C 1111111111111 C . 11111111111111111111111 Tabela nr 1. Dane do wykonania krzywej kalibracyjnej. 7F 0 3 =

0

#0F . 6 ? 5 @ : : :9 :: :: : :' : :5 : :& : :) : :; : :< :9

? @ : ;

9: : : ': 5: &: ): ;: <: 9::

( 9 ' + 8 R ;:

7

1

.4 ,

M

7

7

0 S

:

:

9

9

H H H H 'H 5H &H )H ;H
9

' 5 & ) ; < 9:

=S =S =S =S '=S 5=S &=S )=S ;=S <=S 9: = S

:

1

/

7

3= 6

0 7 7?

#0F .

6

7

@

/

?

5

@

113

WICZENIA DODATKOWE

w. 11. Hydroliza soli. Pomiar pH. Pomiar przewodnictwa roztworów. w. 12. Oznaczanie zawarto ci kwasu acetylosalicylowego w tabletce.

114

wiczenie nr 11 HYDROLIZA SOLI. POMIAR pH. POMIAR PRZEWODNICTWA ROZTWORÓW.

Celem wiczenia jest zapoznanie si z metodami przygotowywania roztworów soli oraz metodami pomiaru pH i przewodnictwa roztworów. Zakres wiczenia obejmuje przygotowanie roztworu soli hydrolizuj cej oraz wykonanie pomiaru pH i przewodnictwa tego roztworu.

A. BADANIE ODCZYNU SOLI HYDROLIZUJ CEJ. Odczynniki: papierki wska nikowe Szkło: kolby sto kowe o poj. 100 ml, cylinder miarowy o poj. 100 ml, Sprz t: waga laboratoryjna, bagietka, łopatka, pehametr laboratoryjny Materiał: badane substancje Wykonanie oznaczenia: - po wskazaniu przez prowadz cego 2 substancji chemicznych, których roztwory b d przygotowywane poda wzór chemiczny tych substancji (Tabela nr 1) - napisa reakcje hydrolizy i stałe hydrolizy dla tych soli oraz poda przewidywanego odczynu roztworu, - odwa y na wadze laboratoryjnej ok. 0,2 g badanej soli, wsypa odwa k do kolby sto kowej o pojemno ci 100 ml - doda 100 ml wody destylowanej odmierzonej cylindrem miarowym - dokładnie wymiesza zawarto

kolby sto kowej

- wykona pomiar pH za pomoc papierka uniwersalnego – wynik zapisa w Tabeli nr 1 - wykona pomiar pH przy pomocy pH-metru pod nadzorem osoby prowadz cej zaj cia, wynik zapisa w Tabeli nr 1

115

Tabela nr 1. Nazwa i wzór soli

Zmierzone pH za pomoc za pomoc papierka pH-metru

Odczyn

Równanie reakcji hydrolizy oraz wzór stałej hydrolizy

1. .............. ..................

2. ............... ...................

B. POMIAR pH ROZTWORÓW RÓ NYCH SUBSTANCJI. Odczynniki: fenoloftaleina, oran metylowy Szkło: kolby sto kowe o poj. 100 ml, cylinder miarowy o poj. 100 ml, Sprz t: waga laboratoryjna, bagietka, łopatka Materiał: badane substancje Wykonanie oznaczenia: 1) Pomiar pH za pomoc papierków wska nikowych - w otrzymanych roztworach zanurzy po jednym papierku wska nikowym - po 3 sekundach odczyta wynik, porównuj c kolor papierka ze wzorcow skal

na

opakowaniu - wynik zapisa w Tabeli nr 2 2) Pomiar pH za pomoc wska ników alkacymetrycznych - z probówki nr I odla po ok. 2 ml badanego roztworu do 3 czystych probówek - do pierwszej probówki doda 1 kropl fenoloftaleiny, wymiesza , zapisa wynik obserwacji (kolor roztworu) w Tabeli nr 2 - do drugiej probówki doda 1 kropl oran u metylowego, wymiesza , zapisa

116

wynik obserwacji (kolor roztworu) w Tabeli nr 2 - do trzeciej probówki doda

.............................................. , wymiesza , zapisa

wynik obserwacji (kolor roztworu) w Tabeli nr 2 - z probówki nr II odla po ok. 2 ml badanego roztworu do 3 czystych probówek – oznaczenie wykona jak dla probówki nr I - z probówki nr III odla po ok. 2 ml badanego roztworu do 3 czystych probówek – oznaczenie wykona jak dla probówki nr I 3) Pomiar pH za pomoc pH-metru Pod nadzorem osoby prowadz cej wiczenia wykona pomiar pH otrzymanych do analizy próbkach roztworów. Wyniki pomiarów zapisa w Tabeli nr 2. Tabela nr 2.

Roztwór Roztwór I

Papierek Oran ................ Fenoloftaleina wska nikowy metylowy .............. (barwa/zakres (warto / (barwa/zakres (barwa/zakres pH) odczyn) pH) pH)

pH-metr warto

Roztwór II Roztwór III

C) POMIAR PRZEWODNICTWA ELEKTROLITYCZNEGO ROZTWORÓW.

Wykonanie wiczenia : - pomiar przewodnictwa elektrolitycznego wykona w otrzymanych roztworach pod nadzorem osoby prowadz cej zaj cia - wyniki pomiarów zapisa w Tabeli nr 3

117

Tabela nr 3. Roztwór Roztwór 1 (cukier + woda destylowana)

Przewodnictwo elektrolityczne [... S] temperatura [oC]

Roztwór 2 (sól kuchenna + woda destylowana) Roztwór 3 woda destylowana Roztwór 4 woda wodoci gowa

118

wiczenie nr 12 OZNACZANIE ZAWARTO CI KWASU ACETYLOSALICYLOWEGO W TABLETCE.

Celem wiczenia jest zapoznanie si z miareczkowaniem alkalimetrycznym. Zakres wiczenia obejmuje oznaczenie zawarto ci kwasu acetylosalicylowego w tabletce. Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do pipety lub zakraplacza a nie wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa z powrotem do butelki, w której s przechowywane. Zasada metody Aspiryna to farmaceutyczna nazwa kwasu acetylosalicylowego. Jest ona powszechnie stosowanym lekiem przeciwbólowym, przeciwgor czkowym oraz w profilaktyce chorób serca. Zasada metody polega na zoboj tnieniu kwasu acetylosalicylowego zawartego w badanej tabletce mianowanym roztworem NaOH w obecno ci wska nika – fenoloftaleiny. Miareczkowanie prowadzi si do powstania ró owego zabarwienia roztworu. Odczynniki: 0,1 M NaOH, fenoloftaleina Szkło: kolby sto kowe Erlenmayera o poj. 250 ml, cylinder miarowy o poj. 100 ml, biureta poj. 25 ml Sprz t: waga laboratoryjna, ła nia wodna Materiał: tabletka aspiryny (Aspiryn, Polopiryna, Asprocol) Wykonanie oznaczenia: - tabletk aspiryny zwa y na wadze laboratoryjnej - umie ci tabletk w kolbie sto kowej i doda 50 ml wody destylowanej - kolb z zawarto ci ogrzewa w temp. 850C do rozpuszczenia si tabletki (na dnie kolby mo e pozosta nierozpuszczony wypełniacz tabletki) - roztwór pozostawi do ostygni cia - po wystudzeniu roztworu doda do kolby kilka kropel fenoloftaleiny - miareczkowa mianowanym roztworem NaOH do uzyskania trwałego ró owego zabarwienia - odczyta z biurety ilo

zu ytego titranta

- wyniki zanotowa w tabeli - obliczy zawarto

aspiryny w tabletce – wynik poda w gramach oraz procentach

wagowych

119

OZNACZANIE ZAWARTO CI KWASU ACETYLOSALICYLOWEGO W TABLETCE

................................................... .................................................. .................................................. A 4 B C 1111111111111 C . 11111111111111111111111

0

0

7F 0 3 =

? @ ? @

. 0

0 3= 0 ? @

0 ?I @

OBLICZENIA:

120