VOLUMETRIJA

1. VOLUMETRIJA TITRIMETRIJA

2. Volumetrijske metode su analitičke metode zasnovane na mjerenju volumena dodanog reagensa. • Određivanja se izvode na način da se otopini tvari koja se određuje dodaje otopina reagensa poznate koncentracije sve dok određivana tvar potpuno ne izreagira s reagensom.

3. Opisana operacija se naziva titracijom, dodavani reagens kojim se vrši titracija naziva se titrans, a titrirana tvar analitom. • Zbog toga se volumetrijske metode analize nazivaju i titrimetrijskim.

4. TITRIMETRIJSKE METODE (Titrimetricmethods) Titracija: tehnika u kojoj se otopina poznate koncentracije koristi za određivanje otopine nepoznate koncentracije (analita) • kiselo-bazne titracije (acid-base titrations) • taložne titracije (precipitationtitrations) • kompleksometrijske titracije (complexometrictitrations) • oksidacijsko/redukcijske titracije (redoxtitrations)

5. Odmjernoposuđe • Zamjerenjevolumenaukvantitativnojanaliziupotrebljavajuse odmjernetikvice,pipete,birete i menzure. • Izrađujuseodkemijskiotpornogstakla (nijeotpornonajakelužine). • Međunarodnijedogovordasesveodmjernoanalitičkoposuđebaždaripri 20 °C.

12. Osnovni pojmovi • standardna otopina/titrant (standard solution, titrant):reagens koji se koristi za titraciju analita. • ekvivalentna točka (equivalencepoint): točka u titraciji u kojoj je količina dodanog titranta ekvivalentna količini analita. • završna točka (endpoint): točka koja je u svezi sa nekom fizikalnom veličinom (npr. promjena boje) i služi za zaustavljanje titracije. • greška titracije (titrationerror): Etitration  =  Vendpoint  -  Vequivalencepoint

13. primarni standard (primarystandard): vrlo čista supstanca koja se koristi kao referentni materijal. • visoka čistoća • stabilnost na zraku • odsustvo hidratizirane vode • topljivost u otopini za titraciju • cijena i pristupačnost • velika molekulska masa

14. Primjeri: Kalijev hidrogenftalat (KHP), natrijev karbonat, oksalna kiselina, natrijev oksalat… • sekundarni standard (secondary standard): supstance koje služe kao standardi, ali ne udovoljavaju svim gornjim kriterijima. Tražene/željene osobine standardne otopine: • stabilna i ne zahtijeva restandardizaciju prije upotrebe, • reagira brzo s analitom, • reakcija s analitom je kompletna, a završna točka se dobro uočava, • reakcija s analitom je selektivna i opisana jednostavnom jednadžbom.

15. KISELO-BAZNE TITRACIJE (acid-base titrations) Titracija jake kiseline jakom bazom Titracija 10.00 mL 1.000 M HCl s 1.000 M NaOH HCl  +  NaOH⇋H2O  +  NaCl ili H3O+  +  OH-⇋  2 H2O

17. Prije početka titracije: Količina prisutne kiseline = Va∙ Ca   = 10.0 mL ∙ 1.0 mol/1000 mL    = 10 mmol (mili-mol) Prije ekvivalentne točke: Količina dodane baze = Vb∙Cb Količina preostale kiseline = Va∙Ca - Vb∙Cb Koncentracija kiseline prije ekvivalentne točke (a odatle i [H+]): [H+] = na / Vtot = [Va∙Ca - Vb∙Cb] / (Va + Vb)

18. U ekvivalentnoj točki: - prisutni samo NaCl i H2O [H+] = [OH-] = 10-7 mol/L pH = 7 Poslije ekvivalentne točke: [OH-] = nb / Vtot = [Vb∙Cb - Va∙Ca] / (Va + Vb)

20. Titracija jake baze jakom kiselinom

21. Sl. 1. Titracijska krivulja slabe kiseline jakom bazom

22. Titracija slabe kiseline jakom bazom Titracija 50.00 mL 0.100 M HAc (Ka = 1.8∙10-5 ) s 0.100 M NaOH Prije početka titracije: - prisutna samo HAc (slaba kiselina) Znamo od prije jer je za Ka 10-4  pa je

23. Prije ekvivalentne točke: HAc  +  NaOH⇋H2O  +  NaAc Dodatkom NaOH nastaje NaAc i preostaje neizreagirana HAc, dakle u otopini imamo smjesu slabe kiseline i njene soli, a to je Znamo od prije ; za Ka < 10-4 → PUFER

24. U ekvivalentnoj točki:samo NaAc i H2O A NaAc kao sol slabe kiseline i jake baze podliježe HIDROLIZI !!!!! Poslije ekvivalentne točke: sva HAc je potrošena, a suvišak OH-spriječava hidrolizu Ac- (princip Le Chatelier-a): Ac- + H2O ⇋HAc + OH- pa se [OH-] izračunava kao i pri titraciji jake kiseline jakom bazom: [OH-] = nb / Vtot = [Vb∙Cb - Va∙Ca] / (Va + Vb) Znamo od prije

25. Sl. 2. Titracijska krivulja slabe baze jakom kiselinom NAPOMENA: Titracijska krivulja slabe baze jakom kiselinom «slika je u ogledalu» titracijske krivulje slabe kiseline jakom bazom !!!!

26. Titracija slabe baze jakom kiselinom Titracija 50.00 mL 0.100 M NH4OH (Kb = 1.8∙10-5 ) s 0.100 M HCl Prije početka titracije:prisutan samo NH4OH (slaba baza) Znamo od prije za Kb 10-4 

27. Prije ekvivalentne točke: HCl  +  NH4OH⇋H2O  +  NH4Cl Dodatkom HCl nastaje NH4Cl i preostaje neizreagirani NH4OH, dakle u otopini imamo smjesu slabe baze i njene soli, a to je……. Znamo od prije PUFER za Kb < 10-4 →

28. U ekvivalentnoj točki:samo NH4Cl i H2O A NH4Cl kao sol slabe baze i jake kiseline podliježe HIDROLIZI !!!!! Znamo od prije Poslije ekvivalentne točke: sav NH4OH je potrošen, a suvišak H+ spriječava hidrolizu NH4+ (princip Le Chatelier-a): NH4+ + H2O ⇋NH4OH + H+ pa se [H+] izračunava kao i pri titraciji jake baze jakom kiselinom: [H+] = na / Vtot = [Va∙Ca – Vb∙Cb] / (Va + Vb)

30. Diprotonska kiselina, H2C2O4, titrirana sa 0.10 M NaOH 12108 6 4 2 druga točka ekvivalencije. pH prva točka ekvivalencije = pKa 100 200 volumen baze, mL

31. Titracija polifunkcionalnih kiselina spojevi s dvije kisele funkcionalne skupine ili više imaju višestruke završne točke titracije ako se funkcionalne skupine dovoljno razlikuju u jačini svojih kiselina (K1/K2> 103)

32. Indikatori pri kiselo-baznimtitracijama(Acid-base indicators) Kiselo-bazni indikatori (pH indikatori) su slabeorganske kiseline ili slabe organske baze koje mijenjaju boju kao posljedicu njihovog ionizacijskog stanja. Otopina koja sadrži fenolftalein prije titracije Otopina koja sadrži fenolftalein nakon titracije

33. Npr. Methyl orange HIn + H2O ⇋ H3O+ + In- Indikatori kiselog tipa: Indikatori baznog tipa: In = indikator Pri promjeni pH vrijednosti gornje ravnoteže se pomiču izazivajući promjenu boje. kisela boja bazna boja Npr. Fenolftalein In + H2O ⇋ OH- + InH+ bazna boja kisela boja