18.5. Нитритометрическое титрование

Нитритометрическое титрование -титриметрический метод анализа, основанный на применении в качестве титрантаNaNO₂.

В фармацевтическом анализе данное титрование используется для количественного определения первичных и вторичных аромати­ческих аминов, а также гидразидов. В основе определения первичных ароматических аминов лежит реакция диазотирования, вторичных аминов - образование N-нитрозопроизводных, гидразидов - образова­ние азидов.

RNH₂ + NaNO₂ + 2HCl ^ [RN=N]Cl + NaCl + 2H₂O

R₂NH + NaNO₂ + HCl ^ R₂N-NO + NaCl + H₂O

O O

R-C-NH-NH₂ + NaNO₂ + HCl ^ R-C-N₃ + NaCl + 2H₂O

NH₂

Стандартный раствор NaNO₂ является вторичным. В качестве первичного стандартного вещества для его стандартизации обычно используют сульфаниловую кислоту.

г +

Cl^-+ NaCl + 2H₂O

SO₃H

NN

+ NaNO₂ + 2HCl ^

SO₃H

Обнаружение конечной точки нитритометрического титрования проводят электрохимическими методами (например, потенциометри- чески) или визуально

обнаружение конечной точки нитритометрического титрования

7

внутренние индикаторы

NaO₃S

красным

бледно-жёлтый

красный синий

голубой

тропеолин 00 метиленовый синий

бледно -жёлтый синий

^иолетовы^ ►

внешний индикатор

титруемый раствор

I" крахмал избыток NaNo2 i4

иодидкрахмальная бумага

синее окрашивание (немедленно!)

Нитритометрические определения проводят в кислой среде (HCl) и в присутствии катализатора (KBr). Реакция взаимодействия NaNO₂ с титруемым органическим веществом протекает во времени, поэтому добавление титранта следует проводить медленно. Внача­ле стандартный раствор титранта прибавляют со скоростью 2 мл в минуту, а в конце титрования (примерно за 0,5 мл до эквивалентного количества) - 1 капля в минуту. Титрование проводят при температуре 15-20 °С (в некоторых случаях при охлаждении до 0-5 °С). Выбор та-

кого температурного интервала обусловлен тем, что при более высо­ких температурах может происходить разрушение образующихся продуктов реакции (солей диазония), а при более низких температу­рах - уменьшение скорости и без того медленного взаимодействия титранта с определяемым веществом.

Нитритометрическое титрование является фармакопейным ме­тодом определения первичных ароматических аминов, например, сульфаниламидов или производных п-аминобензойной кислоты (ане­стезина, новокаина). Нитритометрическому определению может предшествовать гидролиз определяемого вещества (парацетамол) или восстановление нитрогруппы (левомицетин). Кроме первичных аро­матических аминов нитритометрически могут быть количественно определены вторичные ароматические амины (например, местный анестетик тетракаин, или дикаин) и гидразиды (например, изониазид).

18.6. Перманганатометрическое титрование

Перманганатометрическим титрованиемназывается титри- метрический метод анализа, основанный на использовании в качестве титрантаKMnO₄.

Перманганатометрическое титрование чаще всего проводят в кислой среде, реже - в нейтральной или щелочной. Для создания ки­слой среды применяют серную кислоту. Азотная кислота, в особен­ности содержащая оксиды азота, сама является сильным окислителем, а хлороводородная, наоборот, может окисляться титрантом.

MnO^-+ 8H ++ 5e ^ Mn²+ + 4H₂O E⁰ = +1,51В MnO^-+ 2H₂O + 3e ^ MnO₂ + 4OH^- E⁰ = +0,60В

MnO^-+ e ^ MnO4^- E⁰ = + 0,54В

Стандартный раствор KMnO4 является вторичным. Приготов­ление и стандартизация данного раствора имеет ряд особенностей.

Свежеприготовленный раствор кипятят в течение 10 минут, а затем выдерживают несколько дней для того, чтобы прошли процессы окис­ления органических веществ, которые могут содержаться в воде. Об­разовавшийся осадок MnO₂ следует обязательно удалить, так как дан­ное вещество катализирует восстановление перманганата. Диоксид марганца отфильтровывают с помощью стеклянного (но не бумажно­го!) фильтра.

Стандартные растворы KMnO₄ следует хранить в сосудах тём­ного стекла с притёртыми пробками. Концентрация КMnO₄ в растворе с течением времени постепенно уменьшается. Особенно неустойчивы разбавленные растворы KMnO₄. При длительном хранении раствора КMnO₄ на стенках сосуда может образовываться коричневый налёт MnO₂. Сосуды, стенки которых покрыты таким налётом, исполь­зовать для дальнейшего хранения раствора KMnO₄ нельзя.

Стандартизацию растворов KMnO4 проводят каждый раз перед применением. В качестве первичного стандартного вещества исполь­зуют Na₂C₂O₄, а также H₂C₂O₄-2H₂O, Fe, As₂O₃ и другие вещества. Ок- салат натрия негигроскопичен, легко подвергается очистке, разруша­ется лишь при температуре больше 240 °С. Реакция взаимодействия между перманганат- и оксалат-ионами

2MnO^- + 5C₂O4^- + 16H + ^ 2Mn²+ + 10CO₂ + 8H₂O,

несмотря на большое значение ЭДС, протекает медленно, поэтому её проводят при нагревании (около 70°С). Данная реакция является авто­каталитической - роль катализатора выполняют ионы Mn²+, образую­щиеся в ходе реакции. Кипятить раствор нельзя, так как оксалаты и щавелевая кислота при этом разрушаются.

Н2С2О4 ^ Н2О + СО2 + СО

Индикаторы в перманганатометрическом титровании обычно не используют (если только используемые растворы не являются слиш­ком разбавленными, исходная концентрация перманганата должна быть не меньше, чем 0,02 М). Конечную точку титрования обнаружи­вают по появлению или исчезновению окраски KMnO₄.

При титровании раствором KMnO₄ используют бюретки со стеклянным краном. В бюретках с резиновыми трубками концентра­ция КMnO₄ изменяется в результате окисления резины. Используемые в работе растворы KMnO₄ (например, 0,1 М 1/5 KMnO₄) интенсивно окрашены, поэтому отсчёты показаний по шкале бюретки делают по верхнему мениску жидкости.

В перманганатометрии используют различные приёмы титрова­ния. При прямом титровании раствор определяемого вещества тит­руют стандартным раствором KMnO₄, например:

5H₂O₂ + 2MnO^- + 6H + ^ 5O₂ t +2Mn²+ + 8H₂O

5Fe²+ + MnO^- + 8H + ^ 5Fe³+ + Mn²+ + 4H₂O

При обратном перманганатометрическом титровании к рас­твору определяемого вещества добавляют избыток стандартного рас­твора KMnO₄ и после протекания реакции непрореагировавший KMnO4 титруют стандартным раствором щавелевой кислоты, соли Мора или определяют его иодометрически. Обратное перманганато- метрическое титрование используется, например, при определении нитритов. Прямое перманганатометрическое титрование раствора нитрита стандартным раствором KMnO4 невозможно, поскольку при добавлении к раствору титруемого вещества серной кислоты протека­ет реакция

2NO^- + 2H + ^ NO₂ t + NO t +H₂O

Поэтому к анализируемому раствору добавляют избыток стандартно­го раствора КMnO₄ и через некоторое время избыток КMnO₄ титруют стандартным раствором соли Мора или щавелевой кислоты.

Титрование заместителя используют при определении силь­ных восстановителей, окисляющихся кислородом воздуха. Например, для определения ионов Cr²⁺ к анализируемому раствору добавляют Fe³⁺ и титруют образовавшиеся ионы Fe²⁺ стандартным раствором KMnO₄.

Косвенное перманганатометрическое титрование использу­ется для определения ионов металлов, образующих малорастворимые оксалаты (Ca , Ba, Mg²+, Zn²+ и др.). Определяемый ион осаждают в виде оксалата, осадок отделяют, растворяют в растворе H₂SO₄ и тит­руют выделившуюся щавелевую кислоту стандартным раствором KMnO4.

Перманганатометрическое титрование сравнительно редко ис­пользуется для определения органических веществ. Взаимодействие KMnO₄ с органическими веществами, особенно в кислой среде, про­текает очень сложно, медленно и затрагивает не какую-то определён­ную функциональную группу, а всю молекулу в целом. Обычно пер- манганатометрическое определение органических веществ проводится в щелочной среде. Таким способом определяют спирты, альдегиды, карбоновые кислоты. Например

6MnO^- + CH₃OH + 8OH^- ^ 6MnO4^- + CO2^- + 6H₂O

Определение проводят способом обратного титрования. К ана­лизируемому раствору добавляют щёлочь и стандартный раствор КMnO₄ в избытке. После окончания реакции раствор подкисляют и избыток КMnO₄ титруют стандартным раствором соли Мора или ща­велевой кислоты.

Перманганатометрическое титрование не имеет широкого при­менения в фармацевтическом анализе. Это связано, во-первых, с ма­лым числом возможных определяемых веществ и, во-вторых, с неус­тойчивостью раствора KMnO₄. Основными объектами, анализируе­мыми перганганатометрически, среди лекарственных средств являют­ся растворы пероксида водорода.