Кислотно-основное титрование. Алкалиметрия презентация

Алкалиметрия. Стандартизация титранта
NaOH, KOH
1 – 0,5 – 0,1 – 0,05 – 0,02 – 0,01 н.
По точной навеске приготовить нельзя, т.к. щелочи гигроскопичны и поглощают углекислый газ воздуха
Готовят раствор щелочи приблизительно нужной концентрации и проводят стандарти-зацию по установочным веществам: гидрофта-лату калия C8H9O4K, щавелевой кислоте H2C2O4⋅2H2O, янтарной кислоте H2C4H4O4, бензойной кислоте C6H5COOH и другим веществам.

Например, гидрофталат калия, предварительно тонко измельченный и высушенный при температуре 120 оС в течение 2 ч, растворяют в определенном объеме воды и титруют приготовленным раствором гидроксида натрия по индикатору фенолфталеину:
fэкв(NaOH)=1; fэкв(Гф.к)=1

В общем виде:
Сэкв(Y) · Mэкв(Y) · V(мл)
m(Y) = ———————————— 1000
m(Y)т.н.. · 1000
Сэкв(Y)практ = ———————
Mэкв(Y) · V(мл)
В алкалиметрии:
Сэкв(Гф.к)теор · Mэкв(Гф.к) · Vм.к.
m(Гф.к) = —————————————
1000
m(Гф.к) · 1000
Сэкв(Гф.к)практ = ———————
Mэкв(Гф.к) · Vм.к.

Сэкв(Гф.к)⋅V(Гф.к.) = Сэкв(NaOH)⋅V(NaOH)
Сэкв(Гф.к) · V(Гф.к)
Сэкв(NaOH)практ = ————————
V(NaOH)
Сэкв(NaOH)практ
K = —————
Сэкв(NaOH)теорет
NaOH
0,1 M (NaOH)
K = 1,012
ГФ ХIV: K = 0,98–1,02

Алкалиметрия применяется для количествен-ного определения сильных и слабых кислот, солей слабых оснований, как правило, прямым титрованием.
Ион аммония NH4+ − очень слабая кислота (рК=9,24), поэтому прямое титрование его в водном растворе невозможно. Определяют аммиак в солях аммония одним из двух способов: обратным титрованием или заместительным титрованием.

Обратное титрование:
t
NH4Cl + NaOH → NH3↑ + NaCl + H2O
избыток
NaOH + HCl → NaCl + H2O
остаток
m(NH3) = (V(NaOH)⋅K − V(HCl)⋅K)⋅Т(HCl/NH3)
(V(NaOH)⋅K − V(HCl)⋅K)⋅Т(HCl/NH3)⋅100
ω(NH3) = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ (%)
а (NH4Cl)
Сэкв(HCl)⋅Мэкв(NH3)
Т(HCl/NH3) = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
1000
fэкв(HCl)=1; fэкв(NH3)=1; Мэкв(NH3)=М(NH3)

Заместительное титрование
4NH4Cl + 6HCOH → (CH2)6N4 + 4HCl + 6H2O
Гексаметилентетрамин (ГМТА)
HCl + NaOH → NaCl + H2O
m(NH3) = V(NaOH)⋅K⋅Т(NaOH/NH3)
V(NaOH)⋅K⋅Т(NaOH/NH3)⋅100
ω(NH3) = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ (%)
а (NH4Cl)
Сэкв(NaOH)⋅Мэкв(NH3)
Т(NaOH/NH3) = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
1000
fэкв(NaOH)=1; fэкв(NH3)=1; Мэкв(NH3)=М(NH3)

В фармацевтическом анализе прямое алкалиметрическое титрование применяется для количественного определения кислот (хлороводородной, бензойной, салициловой, аскорбиновой и др. кислот) и солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой (новокаин, гоматропина гидробромид, тровентол и др. солей).

Кислота бензойная (кислота салициловая):
Для предотвращения гидролиза бензоата натрия, что может привести к изменению окраски индикатора до наступления точки эквивалентности, нормативная документация (НД) рекомендует проводить титрование в присутствии спирта. Ind – ф/ф.
Так как спирт может содержать кислые примеси, то либо параллельно проводят контрольный опыт (|| к.о.) (НД), либо титруют в предварительно нейтрализованном по ф/ф спирте (в условиях аптеки)

Расчет массы бензойной кислоты:
m(Б.к.) = V(NaOH)·K·T(NaOH/Б.к.)
Расчет массовой доли бензойной кислоты:
V(NaOH)·K·T(NaOH/Б.к.)·100
ω(Б.к.) = —————————————% а(Б.к.)
Сэкв(NaOH) · Mэкв(Б.к.)
Т(NaOH/Б.к.) = ————————
1000
fэкв(NaOH)=1; fэкв(Б.к.)=1; Мэкв(Б.к.)=М(Б.к.)

Расчет массы и массовой доли с учетом контрольного опыта:
m(Б.к.) = (V(NaOH)оп –V(NaOH)к.оп)·K·T(NaOH/Б.к.)
(V(NaOH)оп–V(NaOH)к.оп)·K·T(NaOH/Б.к.)·100
ω(Б.к.) = ——————————————————%
а(Б.к.)

Кислота аскорбиновая:
fэкв(Ас.к.) = ?

Кислота аскорбиновая:
Сэкв(NaOH) · Mэкв(Ас.к.)
Т(NaOH/А.к.) = ——————————
1000
fэкв(NaOH)=1; fэкв(Ас.к.)=1; Мэкв(Ас.к.)=М(Ас.к.)

Кислота ацетилсалициловая в спиртовой среде при температуре 8 0С не подвергается гидролизу и титруется как одноосновная кислота:
fэкв(Ацс.к.) = ?

Кислота ацетилсалициловая в спиртовой среде при температуре 8 0С не подвергается гидролизу и титруется как одноосновная кислота:
Сэкв(NaOH) · Mэкв(Ацс.к.)
Т(NaOH/А.к.) = ——————————
1000
fэкв(NaOH)=1; fэкв(Ацс.к.)=1; Мэкв(Ацс.к.)=М(Ацс.к.)

Новокаин:
Сэкв(NaOH) · Mэкв(Нв)
Т(NaOH/Нв) = —————————
1000
fэкв(NaOH)=1; fэкв(Нв)=1; Мэкв(Нв)=М(Нв)

Обратное алкалиметрическое титрование применяется для количественного определе-ния хлоралгидрата, фенилсалицилата и др. лекарственных веществ.
Хлоралгидрат:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
остаток

m(Xг) = (V(NaOH) K – V(HCl) K)·T(HCl/Xг)
Сэкв(HCl) · Mэкв(Xг)
Т(HCl/Хг) = ———————— 1000
(V(NaOH) K – V(HCl) K)·T(HCl/Xг)·100
ω(Xг) = ————————————————%
а(Хг)
fэкв(NaOH)=1; fэкв(HCl)=1
fэкв(Хг)=1; Мэкв(Хг)=М(Хг)

Фенилсалицилат:
fэкв(Фс) = ?

При титровании избытка щелочи одновременно будут оттитровываться динатривая соль салициловой кислоты и фенолят натрия. Изменение окраски фенолфталеина будет происходить при переходе от динатриевой соли салицилата в мононатриевую соль

m(Фс) = (V(NaOH) K – V(HCl) K)·T(HCl/Фс)
Сэкв(HCl) · Mэкв(Фс)
Т(HCl/Фс) = ———————— 1000
(V(NaOH) K – V(HCl) K)·T(HCl/Фс)·100
ω(Фс) = ————————————————%
а(Фс)
fэкв(NaOH)=1; fэкв(HCl)=1
fэкв(Фс)=1; Мэкв(Фс)=М(Фс)

m(Фс) = (V(HCl)к.оп – V(HCl)оп)·K·T(HCl/Фс)
Сэкв(HCl) · Mэкв(Фс)
Т(HCl/Фс) = ————————
1000
(V(HCl)к.оп–V(HCl)оп)·K·T(HCl/Фс)·100
ω(Фс) = —————————————————%
а(Фс)

Вариант заместительного титрования (косвенного титрования) применяется для лекарственных веществ, содержащих гидроксильную группу (глицерин, ментол, синэстрол, диэтилстильбэстрол и др) (метод ацетилирования).

Метод основан на свойстве веществ за счет спиртовых гидроксилов ацетилироваться уксусным ангидридом с образованием слож-ных эфиров и выделением эквивалентного количества уксусной кислоты, которую оттитровывают стандартным раствором гид-роксида натрия.
Так как одновременно будет оттитровываться уксусная кислота, образующаяся при гидролизе избытка уксусного ангидрида, взятого для ацетилирования, параллельно проводят контрольный опыт.

Глицерин:
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
Ind – ф/ф fэкв(Гл)=?

Глицерин:
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
М(Гл)
fэкв(NaOH)=1; fэкв(Гл)=1/3; Мэкв(Гл)=⎯⎯⎯
3

m(Гл) = (V(NaOH)к.оп –V(NaOH)оп)·K·T(NaOH/Гл)
(V(NaOH)к.оп–V(NaOH)оп)·K·T(NaOH/Гл)·100
ω(Гл) = ————————————————%
а(Гл)
Сэкв(NaOH) · Mэкв(Гл)
Т(NaOH/Гл) = ———————— 1000

Ментол:
Т(NaOH/Мн) = ?

Ментол:
Сэкв(NaOH) · Mэкв(Мн)
Т(NaOH/Мн) = ——————————
1000
fэкв(NaOH)=1; fэкв(Мн)=1; Мэкв(Мн)=М(Мн)

Синэстрол:
Т(NaOH/Сн) = ?

Синэстрол:
Сэкв(NaOH) · Mэкв(Сн)
Т(NaOH/Сн) = ————————
1000
М(Сн)
fэкв(NaOH)=1; fэкв(Сн)=1/2; Мэкв(Сн)=⎯⎯⎯
2

Аналогично протекает реакция с диэтилстильбэстролом:

Косвенный метод нейтрализации применяется, также, для количественного определения теобромина и теофиллина. При взаимодей-ствии с нитратом серебра выделяется азотная кислота, которая оттитровывается стандарт-ным раствором гидроксида натрия.

Теофиллин:
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
Сэкв(NaOH) · Mэкв(Тф)
Т(NaOH/Тф) = ———————— 1000
fэкв(Тф)=1; Мэкв(Тф)=М(Тф)

Теобромин:
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
Сэкв(NaOH) · Mэкв(Тб)
Т(NaOH/Тб) = ———————— 1000
fэкв(Тб)=1; Мэкв(Тб)=М(Тб)