ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΑΝΑΛΥΣΗΣ - ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΑ

Transcript

1 ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΑΝΑΛΥΣΗΣ - ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΑ Αρχές Ποτενσιοµετρικής Τιτλοδότησης Η ποτενσιοµετρία περιλαµβάνει τη µέτρηση της ηλεκτρεγερτικής δύναµης (Η.Ε..) µεταξύ δύο ηλεκτροδίων, του ενδεικτικού και του ηλεκτροδίου αναφοράς. Το ενδεικτικό ηλεκτρόδιο χρησιµοποιείται για την παρακολούθηση των µεταβολών της συγκέντρωσης των ιόντων καθώς το δυναµικό του είναι συνάρτηση αυτής και επιβάλλεται να έχει γρήγορη απόκριση. Το ηλεκτρόδιο αναφοράς έχει σταθερό αλλά όχι απαραίτητα γνωστό δυναµικό. Το διάλυµα πρέπει να αναδεύεται. Μια απλή διάταξη για την ποτενσιοµετρική τιτλοδότηση φαίνεται στο σχήµα A- 1. Σχήµα Α-1: Πειραµατική διάταξη για ποτενσιοµετρική τιτλοδότηση Το ισοδύναµο σηµείο της αντίδρασης γίνεται αντιληπτό από την απότοµη αλλαγή του δυναµικού, που εµφανίζεται στην γραφική παράσταση των µετρήσεων της ΗΕ έναντι του όγκου του προστιθέµενου διαλύµατος. Αρχικά προσδιορίζεται η ΗΕ του δοχείου µε το αρχικό διάλυµα και ακολούθως σχετικά µεγάλες ποσότητες όγκου του τιτλοδότη (1-5mL) προστίθενται απο την προχοΐδα µέχρι η προσέγγιση του ισοδύναµου σηµείου (ΙΣ) να γίνει αισθητή από την απότοµη αλλαγή της ΗΕ, της οποίας το µέγεθος προσδιορίζεται µετά από κάθε προσθήκη. Στην περιοχή του ΙΣ η προσθήκη του τιτλοδότη πρέπει να γίνεται µε µικρότερα "βήµατα" (π.χ.0.1 ή 0.05 ml). Πρέπει να διατίθεται αρκετός χρόνος µεταξύ δύο προσθηκών, ώστε να προλάβει να αποκριθεί το ενδεικτικό ηλεκτρόδιο. Αρκετές πειραµατικές µετρήσεις πρέπει να γίνουν και µετά το ΙΣ. 1

2 Για τη µέτρηση της ΗΕ τα ηλεκτρόδια πρέπει να συνδεθούν σε ένα ποντενσιόµετρο, ή σε ένα ηλεκτρονικό βολτόµετρο. Στην περίπτωση όµως που το ενδεικτικό ηλεκτρόδιο είναι ηλεκτρόδιο µεµβράνης µε µεγάλη αντίσταση (π.χ. ηλεκτρόδιο υάλου), το απλό ποτενσιόµετρο δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί και πρέπει να αντικατασταθεί από ένα ηλεκτρόµετρο ή ένα πεχάµετρο, δηλ. όργανο µε µεγάλη εσωτερική αντίσταση ( >10 12 Ω). Σε αυτόµατους εµπορικούς τιτλοδοτητές το ηλεκτρικό σύστηµα µέτρησης είναι συνδεµένο µε ένα καταγραφικό και η προσθήκη του τιτλοδότη εξαρτάται από την κίνηση του καταγραφικού. Σε πολλά όργανα που ελέγχονται από ένα µικροεπεξεργαστή, η τιτλοδότηση είναι αυτόµατη. Επιπρόσθετα τέτοιοι τιτλοδοτητές µπορούν εκτός από τη κανονική καµπύλη τιτλοδότησης, να υπολογίζουν την πρώτη και δεύτερη παράγωγο της καµπύλης. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 η Ποσοτικός προσδιορισµός πρόσµιξης (ελεύθερο Cl - ) στη δραστική ουσία «Χλωροθειαζίδιο». Γενικά Οι δραστικές ουσίες και τα έκδοχα των φαρµακευτικών σκευασµάτων, πριν τη χρησιµοποίηση τους, ελέγχονται για την παρουσία πρόσθετων ουσιών - παραπροϊόντων της παρασκευής τους. Οι προσµίξεις αυτές, αν υπάρχουν, θα πρέπει να βρίσκονται κάτω από ένα όριο συγκεντρώσεως, το οποίο ορίζεται από τον Εθνικό Οργανισµό Φαρµάκων. Προαπαιτούµενες γνώσεις υναµικό ηλεκτροδίου, διαφορά δυναµικού µεταξύ δύο ηλεκτροδίων, επιλεκτικά ηλεκτρόδια, ηλεκτρόδια αναφοράς, τιτλοδότηση. Στόχος του Πειράµατος Χρήση επιλεκτικού ηλεκτροδίου Ag για τον ποσοτικό προσδιορισµό του Cl - που υπάρχει ως πρόσµιξη στη δραστική ουσία «Χλωροθειαζίδιο» (CHT). 2

3 Μεθοδολογία Το χλωροθειαζίδιο διαλύεται σε αλκαλικό περιβάλλον και καταβυθίζεται σε όξινο. Σχήµα Α-4: οµή του χλωροθειαζιδίου Ποσότητα χλωροθειαζιδίου διαλύεται σε διάλυµα βάσεως. Με προσθήκη διαλύµατος οξέος επανακαταβυθίζεται ενώ το ελεύθερο χλώριο παραµένει στην υγρή φάση. Με προσθήκη ιόντων Ag + στο διάλυµα λαµβάνει χώρα η ακόλουθη ισορροπία: Ag + + Cl - AgCl (s) Εποµένως θα ισχύει: [Ag + ]. [Cl - ] = K sp, AgCl. Αν εµβαπτίσουµε ένα σύρµα Ag στο διάλυµα, το δυναµικό του, Ε, θα εξαρτάται από τη συγκέντρωση των ιόντων του Ag +, [Ag + ], στο διάλυµα: E = E * 2.302RT log[ Ag + F Όπου Ε* το δυναµικό αναφοράς, R T F η σταθερά του Faraday. + ] Απαιτούµενος εξοπλισµός Ηλεκτρόδιο αναφοράς (βλ. προσάρτηµα Ι-4) Πολύµετρο (βλ. προσαρτήµατα Ι-5, Ι-6) Αναλυτικός ζυγός Μαγνητικός αναδευτήρας Μαγνητική µπάρα Στατώ Σύρµα Ag 3

4 Καλώδια σύνδεσης Προχοίδα Ποτήρια ζέσεως, κωνικές φιάλες Γυάλινο χωνί, σπάτουλα, σκαφίδιο ζύγισης Φίλτρα διήθησης Χλωροθειαζίδιο ιάλυµα NaOH 0.05Ν ιάλυµα HNO 3 20% κ.ό. ιάλυµα AgNO 3 0.1Μ Πειραµατική διαδικασία 1. Ζυγίστε στον αναλυτικό ζυγό 0.5g χλωροθειαζιδίου. 2. Μεταφέρετε την ποσότητα αυτή σε κωνική φιάλη που περιέχει 100ml NaOH 0.05Ν. Αφήστε υπό ανάδευση στον µαγνητικό αναδευτήρα µέχρι το στερεό να διαλυθεί πλήρως. 3. Προσθέστε µερικές σταγόνες διαλύµατος ΗΝΟ 3 20% µέχρι να καταβυθιστεί το CHT. 4. ιηθείστε. Συλλέξτε το διήθηµα σε ένα ποτήρι ζέσεως. 5. Εµβαπτίστε στο διάλυµα το σύρµα Ag και το ηλεκτρόδιο αναφοράς. Συνδέστε τα δύο ηλεκτρόδια µε το πολύµετρο. Καταγράψτε την διαφορά δυναµικού. 6. Τιτλοδοτείστε το διάλυµα µε διάλυµα AgNO 3 0.1Μ καταγράφοντας τη διαφορά δυναµικού µεταξύ των ηλεκτροδίων µετά από κάθε προσθήκη δίνοντας αρκετό χρόνο στο ηλεκτρόδιο να αποκριθεί. 7. Επαναλάβετε τη διαδικασία για µια ακόµα ποσότητα χλωροθειαζιδίου (1.0g). Επεξεργασία αποτελεσµάτων 1. ηµιουργείστε έναν πίνακα δεδοµένων µε τις ακόλουθες στήλες: α) Ε (mv), β) V (ml), γ) E/ V (mv/ml), δ) V average (ml) για κάθε πείραµα. 2. Σχεδιάστε τις ακόλουθες γραφικές παραστάσεις: α) Ε έναντι V, β) E/ V έναντι V average για κάθε πείραµα. Kάντε προσαρµογή των σηµείων κάθε γραφικής παράστασης σε καµπύλη (fitting). 3. Προσδιορίστε τα ισοδύναµα σηµεία (βλ. προσάρτηµα Α7) στις δύο γραφικές παραστάσεις 4

5 για κάθε πείραµα και συγκρίνετε τα µεταξύ τους. 4. Υπολογίστε το ποσοστό (% w/w) του ελεύθερου χλωρίου στα αρχικά δείγµατα χλωροθειαζιδίου. 5. Υπολογίστε τη τυπική απόκλιση µεταξύ των αποτελεσµάτων για τα δύο πειράµατα. 5