Тема 6 Кислотно-основне титрування у неводних середовищах

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:

В практиці аналізу багатьох сполук і фармацевтичних препаратів широко застосовується метод кислотно-основного титрування у неводних середовищах. Перевагою цього методу перед кислотно-основним титруванням у водному середовищі є те, що він дозволяє з високою точністю титрувати не тільки сильні кислоти і основи, а також слабкі кислоти, основи, їх солі, а також багатокомпонентні суміші без їх попереднього розділення (суміш різних за силою кислот (основ), суміші солей і кислот (основ), суміш солей, що гідролізують). Крім того, методом неводного титрування можна визначати речовини, що не розчиняються у воді.

Наприклад, титруванням в безводній ацетатній кислоті можна визначати ацетат натрію, солі бензойної, винної, лимонної, саліцилової кислот, багато лікарських препаратів – амідопірин, нікотинамід, ефедрину гідрохлорид, кофеїн та ін. В розчинах основних розчинників (піридин, етилендіамін та ін.) можна визначати амінокислоти, карбонові кислоти, ангідриди кислот, барбітурати, сульфонаміди, фталазол, фурадонін та багато інших фармацевичних препаратів.

2. Основні питання теми:

2.1. Кислотно-основне титрування в неводних середовищах, суть методу.

2.2. Неводні розчинники, їх класифікація. Умови застосування протолітичних і апротонних розчинників.

2.3. Стандартні розчини для титрування в неводних середовищах.

2.4. Способи фіксування кінцевої точки кислотно-основного титрування в неводних середовищах.

2.5. Застосування кислотно-основного титрування в неводних середовищах.

3. Література:

3.1. Конспект лекцій.

3.2. Гайдукевич О.М., Болотов В.В. та ін. Аналітична хімія: Навчальний посібник – Х.: Основа, Вид–во НФАУ 2000. – с. 227–236.

3.3. Ю. Ю. Лурье. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971г.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:

4.1. Обгрунтуйте можливість застосування методу кислотно-основного титрування для кількісного аналізу уротропіну. Напишіть відповідні рівняння реакцій, вкажіть індикатор.

Відповідь:

Методом кислотно-основного титрування можна визначати:

• Сильні кислоти та основи;

• Слабкі кислоти та основи ();

• Солі, що гідролізуються: утворені слабкою основою (), слабкою кислотою ();

• Органічні сполуки з кислими або основними властивостями

Гексаметилентетрамін (уротропін) є однокислотною основою; третинний азот надає йому основних властивостей:

Як бачимо, це слабка основа, і тому методом кислотно-основного титрування в водному середовищі проводити кількісне визначенняуротропіну не можна. Силу даної основи можна збільшити, підбираючи відповідні розчинники. Так, протогенні розчинники підвищують силу розчинених в них слабких основ. До протогенних розчинників відносяться: безводні оцтова, пропіонова, мурашина кислоти. Тому, кількісне визначення уротропіну проводять титруванням розчином титранту у неводному розчиннику (протогенному розчиннику - ). Індикатор – кристалічний фіолетовий ( в кінцевій точці титрування забарвлення титруємого розчину змінюється від фіолетового забарвлення до синьо-зеленого).

Хімізм процесу полягає в наступному. В вихідному розчині титранту – хлорної кислоти в безводній оцтовій кислоті – встановлюється рівновага :

катіон ацетонію

В процесі титрування при додаванні розчину титранту до розчину досліджуваної речовини – слабкої основи – протікає реакція між цією основою і катіоном ацетонію:

+

В результаті основа протонується (приєднує протон) і знову утворюється (регенерується) молекула розчинника – оцтової кислоти.

Константа рівноваги реакції титрування слабкої основи хлорною кислотою в середовищі безводної оцтової кислоти дорівнює:

,

де - константа автопротолізу розчинника,- константа іонізації титруємої основи.

З виразу (2) випливає, що повнота протікання реакції тим більше, чим вище константа іонізації титруємої основи і чим менше константа автопротолізу розчинника. У нашому випадку:

Кількість катіонів ацетонію, що прореагувала, дорівнює кількості доданого титранту – хлорної кислоти і еквівалентна кількості утворених іонних пар, тобто кількості основи в вихідному розчині:

Отже, знаючи кількість титранту хлорної кислоти, витраченої на титрування, можна розрахувати концентрацію і масу уротропіну в вихідному досліджуваному розчині.

Кислотно-основне титрування в водному середовищі можна застосувати, дотримуючись наступної методики. Наважку препарату спочатку нагрівають з певною кількістю (надлишок) титрованого розчину сульфатної кислоти, потім охолоджують суміш і надлишок кислоти відтитровують розчином лугу в присутності метилового червоного. Паралельно в тих же умовах проводять контрольний дослід (фармакопейний метод):