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 1 η Ποσοτικός προσδιορισµός της δραστικής ουσίας «ακετυλοσαλικυλικό οξύ» σε δισκία Ασπιρίνης. Στόχος του Πειράµατος Χρήση ηλεκτροδίου υάλου για την παρακολούθηση της συγκέντρωσης του Η + κατά την διάρκεια τιτλοδότησης. Ποσοτικός προσδιορισµός της δραστικής ουσίας σε δισκία Ασπιρίνης. Προαπαιτούµενες γνώσεις υναµικό ηλεκτροδίου, διαφορά δυναµικού µεταξύ δύο ηλεκτροδίων, επιλεκτικά ηλεκτρόδια, ηλεκτρόδιο υάλου, ηλεκτρόδια αναφοράς, τιτλοδότηση, ph. Μεθοδολογία Το ακετυλοσαλικυλικό οξύ είναι λίγο διαλυτό στο Η 2 Ο, εύκολα διαλυτό στην αλκοόλη και διαλυτό στον αιθέρα. 2

3 Σχήµα Α-2: οµή του ακετυλοσαλικυλικού οξέος Ένα δισκίο Ασπιρίνης περιέχει ως δραστικό συστατικό ακετυλοσαλικυλικό οξύ (ΑΣΟ), άµυλο αραβοσίτου και κυτταρίνη (έκδοχα). Από αυτά µόνο το ΑΣΟ είναι διαλυτό στην αιθανόλη. Ποσότητα κονιοποιηµένου δισκίου ασπιρίνης αιωρείται σε αιθανόλη ώστε να διαλυθεί το ΑΣΟ και να περάσει στην υγρή φάση. Το ΑΣΟ είναι ένα ασθενές οξύ το οποίο υφίσταται αργή υδρόλυση. Με προσθήκη βάσεως, κάθε µόριο ΑΣΟ θα αντιδράσει συνολικά µε δύο ιόντα υδροξυλίου, ένα για την εξουδετέρωση και ένα για την υδρόλυση (σχήµα Α-3). Στο δείγµα προστίθεται περίσσεια βάσεως και στη συνέχεια γίνεται τιτλοδότηση µε οξύ για τον προσδιορισµό της ποσότητας της βάσης που δεν αντέδρασε µε το ΑΣΟ. Η διαφορά από την αρχική ποσότητα της βάσης θα είναι αυτή που αντέδρασε µε το ΑΣΟ. Σχήµα Α-3: Αντιδράσεις εξουδετέρωσης (γρήγορη) και υδρόλυσης (αργή) του ΑΣΟ. 3

4 Απαιτούµενος εξοπλισµός Συνδυασµένο ηλεκτρόδιο υάλου-αναφοράς (βλ. προσάρτηµα Ι-1) Πεχάµετρο (βλ. προσαρτήµατα Ι-2, Ι-3) Αναλυτικός ζυγός Υδατόλουτρο σε θερµοκρασία 70 C Γουδί µε ύπερο Καλώδιο σύνδεσης Μαγνητικός αναδευτήρας Μαγνητική µπάρα Στατώ Προχοίδα Κωνικές φιάλες, ποτήρια ζέσεως, γυάλινα χωνιά Ογκοµετρικοί κύλινδροι, σπάτουλες, σκαφίδια ζύγισης Φίλτρα διήθησης Απιονισµένο νερό ισκία Ασπιρίνης ιάλυµα NaOH 0.03Ν ιάλυµα HCl 0.01Ν Αιθανόλη 95% Πειραµατική διαδικασία 1. Ζυγίστε στον αναλυτικό ζυγό 1 δισκίο ασπιρίνης και καταγράψτε το βάρος του. 2. Κονιοποιείστε το στο γουδί. 3. Πάρτε 200 mg από το κονιοποιηµένο δισκίο, βάλτε τα σε ένα ποτήρι ζέσεως. Με τη βοήθεια ενός ογκοµετρικού κυλίνδρου ρίξτε στο ποτήρι ζέσεως 10 ml αιθανόλης. Αφήστε το αιώρηµα υπό ανάδευση ή σε λουτρό υπερήχων για 15 λεπτά. 4. ιηθείστε. 5. Στο διήθηµα προσθέστε 45 ml NaOH 0.03N και αναδεύστε. 6. Τοποθετείστε το διάλυµα που παρασκευάσατε στο προηγούµενο βήµα για 15 λεπτά σε υδατόλουτρο για να επιταχυνθεί η αντίδραση της υδρόλυσης. Αποφύγετε το βρασµό 4

5 γιατί το ΑΣΟ θα υποστεί διάσπαση. Κατά τη διάρκεια της θέρµανσης στο υδατόλουτρο, αναδεύετε το διάλυµα συχνά. Αφαιρέστε το διάλυµα από το υδατόλουτρο και αφήστε το να κρυώσει για 5 λεπτά. 7. Θέστε σε λειτουργία το πεχάµετρο και βαθµονοµείστε το ηλεκτρόδιο. 8. Εµβαπτίστε το ηλεκτρόδιο στο διάλυµα έτσι ώστε η φούσκα και ο ηλεκτρολυτικός σύνδεσµος να είναι σε επαφή µε αυτό αλλά όχι µε την µαγνητική µπάρα. 9. Καταγράψτε την τιµή του ph. 10. Γεµίστε την προχοίδα µε διάλυµα HCl. 11. Τιτλοδοτείστε το διάλυµα καταγράφοντας το ph του διαλύµατος µετά από κάθε προσθήκη δίνοντας αρκετό χρόνο στο ηλεκτρόδιο να αποκριθεί. Επεξεργασία αποτελεσµάτων 1. ηµιουργείστε έναν πίνακα δεδοµένων µε τις ακόλουθες στήλες: α) ph, β) V (ml), γ) ph/ V, δ) V average (ml). 2. Σχεδιάστε τις ακόλουθες γραφικές παραστάσεις: α) ph έναντι V, β) ph/ V έναντι V average. Kάντε προσαρµογή των σηµείων κάθε γραφικής παράστασης σε καµπύλη (fitting). 3. Προσδιορίστε τα ισοδύναµα σηµεία (βλ. προσάρτηµα Α7) στις δύο γραφικές παραστάσεις και συγκρίνετε τα µεταξύ τους. 4. Υπολογίστε την ποσότητα του ακετυλοσαλικυλικού οξέος στην αρχική ποσότητα των 200mg. Ανάγετε στο δισκίο. (ΜΒ ΑΣΟ = gr/mol) 5. Υπολογίστε την απόκλιση από την περιεκτικότητα του δισκίου (σχετικό σφάλµα) όπως δίνεται στη συσκευασία (0.5g ανά δισκίο). 5