Technim_tech_zywności_321[09]_Z4.02

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Technika analizy miareczkowej

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Metody zobojętniania w analizie miareczkowej

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Metody strąceniowe w analizie miareczkowej

4.3.1 Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4 Metody redoksymetryczne w analizie miareczkowej

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2.Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu treści dotyczących wykonywania

objętościowej analizy żywności.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne, w których określono co powinieneś umieć przystępując do realizacji
tej jednostki modułowej,

−

cele kształcenia, które określają umiejętności jakie powinieneś opanować w wyniku
procesu kształcenia,

−

materiał nauczania, który pomoże  Ci samodzielne przygotować się do wykonania ćwiczeń
i  zaliczenia  sprawdzianów.  Wykorzystaj  do  poszerzenia  wiedzy  wskazaną  literaturę  oraz
inne  źródła  informacji.  Obejmuje  on  również  ćwiczenia  zawierające  polecenie,  sposób
wykonania oraz wyposażenie stanowiska pracy.

−

sprawdzian postępów, który umożliwi Ci sprawdzenie poziomu wiedzy po wykonaniu
ćwiczeń,

−

wykaz literatury.
Sprawdzian osiągnięć opracowany w formie testu zawierającego:

−

instrukcję,

−

zestaw zadań testowych,

−

punktację zadań,

−

kartę odpowiedzi.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

Przebywając w laboratorium analizy żywności musisz przestrzegać regulaminu pracowni,

przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz przepisów przeciwpożarowych. Przy
wykonywaniu ćwiczeń zachowaj ostrożność podczas ogrzewania roztworów. Szyjkę kolby lub
probówki trzymaj otworem od siebie. Postępuj ostrożnie z roztworami kwasów i zasad
szczególnie stężonych. Kwasy do pipety naciągaj za pomocą pompki a nie ustami.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

określić rodzaje analizy objętościowej,

−

wykonać

algorytm

postępowania

alkacymetrii

technikach

metody

oksydoredukcyjnej,

−

sporządzić odczynniki (wskaźniki) stosowane w alkacymetrii i oksydymetrii:
manganometrii, jodometrii, bromianometrii, cerometrii, chromianometrii,

−

zastosować odczynniki w wykonywaniu analiz,

−

przeliczyć stężenia molowe na procentowe i odwrotnie,

−

wykonać miareczkowanie badanej próby,

−

obliczyć stężenie badanego składnika w próbie laboratoryjnej,

−

opracować wyniki badań laboratoryjnych z zastosowaniem programów komputerowych,

−

zinterpretować wyniki badań laboratoryjnych,

−

zarejestrować wyniki badań,

−

posłużyć się dokumentacją techniczną i technologiczną przy wykonywaniu analiz
objętościowych żywności,

−

zastosować zasady Dobrej Techniki Laboratoryjnej GLP w analizie objętościowej
żywności,

−

ustalić krytyczne punkty kontroli (HACCP) w procesach produkcji artykułów
spożywczych poprzez wykonywanie monitorujących analiz objętościowych,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej, ochrony
środowiska i wymagania ergonomii na stanowisku pracy,

−

skorzystać z literatury i innych źródeł informacji.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Technika analizy miareczkowej

4.1.1. Materiał nauczania

Klasyfikacja metod miareczkowych
Celem analizy objętościowej jest oznaczanie składu chemicznego badanych materiałów.

Metody  analizy  miareczkowej  polegają  na  oznaczaniu  składnika  w  roztworze  badanym  za
pomocą  roztworu  odczynnika  o  znanym  stężeniu  czyli  mianie,  odmierzanego  za  pomocą
biurety.  Roztwory  odczynników  o  znanym  stężeniu  używane  do  miareczkowania  nazywamy
roztworami  mianowanymi.  W  metodach  miareczkowych  wykorzystywane  są  reakcje
chemiczne, które przebiegają:

−

stechiometrycznie (ilościowo)

−

dostatecznie szybko,

−

w których biorą udział związki chemiczne dające roztwory dostatecznie trwałe
w warunkach miareczkowania,

−

których punkt równoważnikowy można wyznaczyć z odpowiednią dokładnością.

Dokładność metod miareczkowych zależy od dokładności nastawienia miana roztworu, którym
się miareczkuje.

Metody miareczkowe są o wiele szybsze niż metody wagowe. Metody miareczkowe

opierają się na czterech podstawowych typach reakcji chemicznych, a mianowicie:

−

reakcjach zobojętniania, czyli łączenia się jonów wodorowych kwasów z jonami
wodorotlenowymi zasad w obojętne cząsteczki wody (alkacymetria):
H

+ OH

–

→

−

reakcjach strąceniowych, w których jony łącząc się ze sobą tworzą związki trudno
rozpuszczalne (argentometria):
Cl

+ Ag

+ NO

–

→

AgCl + NO

–

−

reakcjach kompleksowania polegających na oznaczaniu pierwiastków za pomocą
związków tworzących z tymi pierwiastkami trwałe połączenia typu chelatowego
(komleksometria).

−

reakcjach redoks opartych na przekazywaniu elektronów (nadmanganianometria,
jodometria, bromianometria).
Nazwy metod tworzy się od nazwy odczynnika z końcówką - metryczny np.: metody

wykorzystujące

mianowane

roztwory

kwasów

nazywa

się

acydymetrycznymi,

metody,warunkach których  miareczkuje  się  mianowanymi  roztworami  bromianu  potasowego
bromianometrycznymi.  W  celu  oznaczenia  danej  substancji  w  roztworze  należy  znaleźć
odpowiedni  odczynnik  reagujący  z  nią  w  sposób  stechiometryczny  (ilościowo)  i  dostatecznie
szybko.  Należy  również  znaleźć  sposób,  który  pozwoli  wyznaczyć  punkt,  w  którym  cały
oznaczany  składnik  przereaguje  z  odczynnikiem,  aby  właśnie  wtedy  zakończyć
miareczkowanie i odczytać na biurecie objętość odczynnika.

Punkt miareczkowania, w którym składnik przereagował ilościowo z dodawanym

z biurety odczynnikiem , nazywa się punktem równowagowego nasycenia lub punktem
równowagowym.

W celu uchwycenia punktu równowagowego nasycenia, do roztworu badanego należy

dodać odpowiednie wskaźniki (indykatory), które zmianą barwy sygnalizują osiągnięcie punktu
końcowego miareczkowania. Punkt końcowy miareczkowania powinien pokryć się z punktem

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

równowagowym. Rozbieżność między tymi punktami nazywa się błędem miareczkowania.
Dobierając najlepsze wskaźniki błąd można zmniejszyć. Aby uniknąć błędów w oznaczeniach
ilościowych metodą miareczkowania należy spełnić trzy warunki:

−

dokładnie odmierzać objętości roztworów,

−

znać dokładnie stężenie roztworu mianowanego,

−

precyzyjnie uchwycić końcowy punkt miareczkowania możliwie zbieżnego z punktem
równowagowego nasycenia.
Naczynia miarowe
Podstawowymi naczyniami miarowymi w analizie miareczkowej są kolby miarowe, pipety

i biurety.

Kolby miarowe to płaskodenne naczynia o kształcie gruszkowatym z wąską długą szyjką.

Pojemność  kolby  w  temperaturze  20°C  jest  zaznaczona  kreską  na  obwodzie  mniej  więcej
pośrodku  szyjki.  Na  kolbie  miarowej  są  wytrawione  liczby  wskazujące  pojemność  naczynia
oraz  temperaturę  kalibrowania.  Pojemności  kolb  miarowych  wynoszą:  5,  10,  50,  100,  200,
250, 500 dm

oraz 1,2, i 5 dm

. Zamykane są doszlifowanymi korkami.

Pipety to naczynia miarowe w kształcie rurek rozszerzonych w środku ze zwężonym

i wyciągniętym dolnym końcem. Pojemność pipety jest zaznaczona kreską na obwodzie górnej,
wąskiej części. Pipety mają pojemności: 1, 2, 5, 10, 20, 25, 50, i 100dm

Biurety służą do dozowania roztworów mianowanych podczas miareczkowania. Biurety

to  rurki  o  jednakowym  przekroju,  zwężone  u  dołu  i  zakończone  doszlifowanym  kurkiem
szklanym.  Kurki  smaruje  się  cienką  warstwą  wazeliny  lub  smarem.  Najczęściej  stosowane
biurety  mają  pojemność  50  dm

z podziałkami co 0,1 dm

. Rzadziej stosowane są biurety

o pojemności 25, 75 i 100dm

. Występują również mikro i półmikro biurety o pojemności

1÷10 cm

, wyskalowane podziałkami co 0,01cm

. Przy dokonywaniu odczytów na biurecie

ważne jest, by oczy obserwatora znajdowały się na poziomie menisku cieczy, ponieważ można
wówczas uniknąć błędów spowodowanych paralaksą (rys.3.). Stosując na biuretę nasadkę z
białej tektury, na którą nakleja się pasek z czarnego papieru można zwiększyć precyzję
odczytów.

Biureta przed użyciem powinna być umyta chromianką, potem kilkakrotnie wypłukana

wodą  zwykłą,  a  na  koniec  destylowaną.  Po  napełnieniu  biurety  należy  sprawdzić  czy  nie
wytworzył  się  pęcherzyk  powietrza  w  jej dolnej części,  który  można  usunąć  prze kilkakrotne
otwarcie  i  zamknięcie  kurka.  Każde  miareczkowanie  należy  rozpocząć  od  podziałki  zerowej.
Ciecz z biurety musi spływać wolno (3÷5 kropli na sekundę). Powinno się znać w przybliżeniu
objętość jednej kropli, by móc dokonywać korekty odczytu w przypadku przemiareczkowania.
Objętość jednej kropli można ustalić przez podzielenie objętości cieczy odpowiadającej np. 20
kroplom  przez  ich  liczbę.  Na  pojedyncze  miareczkowanie  powinna  wystarczyć  pojemność
biurety. Błąd miareczkowania wynosi wówczas do około 0,1%. Biurety przed użyciem należy
przepłukiwać roztworem używanym do miareczkowania.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprawdzanie pojemności naczyń miarowych
Sprawdzanie pojemności naczyń miarowych polega na napełnieniu wykalibrowanego

naczynia  wodą  do  oznaczonego  poziomu,  waży  i  na  tej  podstawie  ustala  rzeczywistą
pojemność,  którą  porównuje  się  z  deklarowaną  przez  obliczenie  wielkości  błędu.
Dopuszczalne  wielkości  błędów  kalibrowania  naczyń  miarowych  wynoszą:  dla  pipet  i  biuret
temperaturze pojemności  10  cm

, 25 cm

, i 50 cm

wynoszą odpowiednio: 0,2 i 0,1%., dla

kolb miarowych o pojemności 100 cm

, 200 cm

, 500 cm

i 1000 cm

błędy nie mogą

przekraczać 0,08%, 0,05%, 0,03%.

Pipety
W celu sprawdzenia pojemności pipety należy określić masę wody destylowanej

o temperaturze określonej z dokładnością do 0,5ºC po opróżnieniu pipety i porównuje z masą
teoretyczną  wody  odczytaną  z  tabeli  (tabele  można  znaleźć  np.  w  podręczniku  „Analiza
techniczna  w  przemyśle  spożywczym”  B.  Drzazgi).  Wodę  z  pipety  należy  wylać  do
wyważonego  uprzednio  naczyńka  wagowego  i  po  jego  zamknięciu  zważyć  na  wadze
analitycznej  z  dokładnością  do  0,1mg.  Pomiaru  należy  dokonać  w  trzech  równoległych
powtórzeniach, a do obliczeń wziąć ich średnią. Wyniki pomiaru nie powinny różnić się między
sobą więcej niż o 0,01g.

Kolby miarowe
Sprawdzanie pojemności polega na oznaczeniu masy wody o określonej temperaturze

wypełniającej  kolbę  do  kreski.  Ważenie  prowadzić  należy  na  wagach  technicznych.  Ważenie
najlepiej prowadzić metodą podstawiania. Na prawą szalkę wagi należy postawić kolbę, której
pojemność chcemy sprawdzić, a na lewą drugą kolbę o tej samej pojemności i doprowadzić do
stanu  równowagi  przez  dodanie  perełek szklanych lub śrutu. Następnie obok kolby na prawej
szalce położyć odpowiedni odważnik o masie równej nominalnej pojemności kolb, po czym do
kolby  na  lewej  szalce  wlać    pipetą  wodę  do  momentu  ponownego  zrównoważenia  wagi.
Z kolei należy zdjąć odważnik z prawej szalki, a kolbę znajdującą się na tej szalce dopełnić do
kreski  wodą  destylowaną  o  temperaturze  pomieszczenia,  w  którym  jest  prowadzony  pomiar
i postawić  na  szalce.  Po  odaretowaniu  wagi  należy  położyć  odpowiedni  odważnik  na  prawej
szalce  wagi  do  chwili  uzyskania  stanu  równowagi,  przy  czym  masa  tych  odważników
w przypadku  nakładania  na  prawą  szalkę,  po  odjęciu  od  masy  odważnika  o wartości
nominalnej  kolby,  daje  masę  wody,  natomiast  przy  ich  kładzeniu  na  lewą  szalkę  wagi,  po
dodaniu  do  masy  odważnika  ,  odpowiada  masie  wody,  która wypełnia do  kreski  sprawdzaną
kolbę  miarową.  Na  podstawie  wyniku  pomiaru  i  jego  porównania  z  teoretyczną  masą  wody
można  obliczyć  faktyczną  pojemność  kolby  oraz  poprawkę,  jaką  ewentualnie  należy
uwzględniać.

Biurety
Biurety należy napełnić wodą destylowaną o temperaturze pomieszczenia, w którym

wykonuje  się  pomiar,  usunąć  ewentualny  pęcherzyk  powietrza  i  ustawić  menisk  cieczy  na
podziałce  zerowej.  Wiszącą  kroplę  wody  na  końcówce  biurety  usunąć  przez  dotknięcie  do
ścianki jakiegoś naczynia. Do przygotowanego wcześniej wytarowanego naczyńka wagowego
należy  wlać  10cm

wody z prędkością wypływu 3÷5 kropli na sekundę, przy łącznym

wypływie ok. 1 min. Po tym czasie i odczekaniu jeszcze 30 sekund należy dokonać odczytu na
skali biurety z dokładnością do 0,01cm

, a wiszącą kroplę wprowadza się do naczyńka przez

dotknięcie  końcówką  do  jego  wewnętrznej  ścianki.  Naczyńko  należy  zamknąć  przykrywką
i zważyć  na  wadze  analitycznej  z  dokładnością  do  0,005g.  Rzeczywistą  pojemność  biurety
należy  obliczyć  na  podstawie  przynajmniej  dwóch  wyników  ważenia  mogących  różnić  się
między  sobą  nie  więcej  niż  o  0,01cm

. ( Przykłady wykonania obliczeń możesz znaleźć

w podręczniku B. Drzazgi „ Analiza techniczna w przemyśle spożywczym).

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przygotowywanie roztworów mianowanych
Najłatwiej przygotować roztwory mianowane z substancji absolutnie czystych lub prawie

czystych np. dwuchromian potasu (K

)

azotan srebra AgNO

, chlorek sodu NaCl, jod,

kwas  szczawiowy.  W  praktyce  takich  substancji  jest  niewiele.  Należy  więc  sporządzać
roztwory  o  stężeniach  w  przybliżeniu  równych  molowości  żądanej  i  dokładnie  je  określić
w procesie  miareczkowania  roztworu  wzorcowego  substancji  podstawowej  lub  też  innego
roztworu mianowanego. Substancje podstawowe muszą spełniać pewne warunki:

−

muszą mieć ściśle określony skład jakościowy i ilościowy ujęty odpowiednim wzorem
chemicznym,

−

reakcje tych substancji z roztworami mianowanymi muszą przebiegać stechiometrycznie,

−

najlepsze są substancje nie zawierające wody krystalizacyjnej,

−

zawartość zanieczyszczeń nie może przekraczać 0,01%,

−

substancje podstawowe nie mogą być higroskopijne, muszą być dobrze rozpuszczalne
w wodzie,

−

powinny posiadać wysokie masy molowe, ponieważ większa jest wówczas dokładność
ważenia.
Mianowanie roztworów prowadzi się na oddzielnych naważkach substancji podstawowej

w procesie miareczkowania, po ich uprzednim rozpuszczeniu w wodzie destylowanej. Należy
wykonać trzy pomiary i jako wynik przyjmuje się średnią arytmetyczną. Dokładność oznaczeń
miareczkowych zależy od objętości roztworu mianowanego, zużytego w czasie
miareczkowania. Należy dążyć, aby zużycie roztworu nie było mniejsze niż 20cm

. Proces ten

reguluje  się  doborem  odpowiedniej  ilości  substancji  w  roztworze  miareczkowanym.  Podczas
mianowania roztworów należy zachowywać zawsze takie same warunki jak w czasie oznaczeń
wykonywanych  późniejszym  roztworem.  Roztwór  po  składowaniu  należy  zawsze  dobrze
wymieszać.  Roztwory  przechowywane  muszą  być  w  odpowiednich  warunkach  dotyczących
temperatury i naświetlenia.

Roztwory jodu, azotanu srebra, nadmanganianu potasu, tiosiarczanu sodu przechowuje

się zawsze w ciemnych butelkach.

Stężenia roztworów
W analizie objętościowej posługujemy się odczynnikami chemicznymi rozpuszczonymi lub

rozcieńczonymi w odpowiednim rozpuszczalniku. Roztwory mogą być nasycone, nienasycone
i przesycone.

Rozpuszczalność to ilość substancji wyrażona w gramach, która w danej temperaturze

może maksymalnie rozpuścić się w 100g wody. W laboratoriach analitycznych stężenia
roztworów określa się jako stężone i rozcieńczone. Stężenia roztworów wyrażone są
w procentach masowych wskazujących ilość substancji w gramach, która jest zawarta w 100g
roztworu.

W procentach objętościowych wyraża się niektóre ciekłe odczynniki chemiczne. Wskazują

one ile cm

substancji jest zawarte w 100cm

roztworu.

Procenty mieszane wskazują gramy substancji rozpuszczonej zawarte w 100cm

roztworu.

Przy obliczeniach dotyczących mieszania roztworów w określonym stosunku w celu

otrzymania roztworu o odpowiednim stężeniu można mieć większe kłopoty .Często należy
uwzględniać gęstości roztworów. Zależności między gęstością i stężeniami najczęściej
stosowanych w pracach analitycznych kwasów: solnego i siarkowego przedstawia tabela 1i 2

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela1 (2, s. 109). Stężenia (w %) przy różnych gęstościach roztworów wodnych (wg/cm

)

15
4

HCl

15
4

HCl

15
4

HCl

15
4

HCl

15
4

HCl

1,100
1,105
1,110
1,115

20,01
20,97
21,92
22,86

1,120
1,125
1,130
1,135

23,82
24,78
25,75
26,70

1,140
1,145
1,150
1,155

27,66
28,61
29,57
30,55

1,160
1,165
1,170
1,175

31,52
32,49
33,46
34,42

1,180
1,185
1,190
1,200

35,38
36,31
37,23
39,11

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 2 (2, s. 110) Stężenia H

(w %) przy różnych gęstościach roztworów wodnych (w g/cm

)

15
4

1,000
1,005
1,010
1,015
1,020
1,025
1,030
1,035
1,040
1,045
1,050
1,055
1,060
1,065
1,070
1,075
1,080
1,085
1,090
1,095
1,100
1,105
1,110
1,115
1,120
1,125
1,130
1,135
1,140
1,145
1,600
1,605
1,610
1,615
1,620
1,625
1,630
1,635
1,640
1,645
1,650
1,655
1,660
1,665
1,670
1,675
1,680
1,685
1,690

0,09
0,95
1,57
2,30
3,03
3,76
4,49
5,23
5,96
6,67
7,37
8,07
8,77
9,48
10,19
10,90
11,60
12,30
12,99
13,67
14,35
15,03
15,71
16,36
17,01
17,66
18,31
18,96
19,61
20,26
68,70
69,13
69,56
70,00
70,42
70,85
71,27
71,70
72,12
72,55
72,96
73,40
73,81
74,24
74,66
75,08
75,50
75,94
76,38

1,150
1,155
1,160
1,165
1,170
1,175
1,180
1,185
1,190
1,195
1,200
1,205
1,210
1,215
1,220
1,225
1,230
1,235
1,240
1,245
1,250
1,255
1,260
1,265
1,270
1,275
1,280
1,285
1,290
1,295
1,695
1,700
1,705
1,710
1,715
1,720
1,725
1,730
1,735
1,740
1,745
1,750
1,755
1,760
1,765
1,770
1,775
1,780
1,785

20,91
21,55
22,19
22,83
23,47
24,12
24,76
25,40
26,04
26,68
27,32
27,95
28,57
29,21
29,84
30,48
31,11
31,70
32,28
32,86
33,43
34,00
34,57
35,14
35,71
36,29
36,87
37,45
38,03
38,61
76,76
77,17
77,60
78,04
78,48
78,92
79,36
79,80
80,24
80,68
81,12
81,56
82,00
82,44
83,01
83,51
84,02
84,50
85,10

1,300
1,305
1,310
1,315
1,320
1,325
1,330
1,335
1,340
1,345
1,350
1,355
1,360
1,365
1,370
1,375
1,380
1,385
1,390
1,395
1,400
1,405
1,410
1,415
1,420
1,425
1,430
1,435
1,440
1,445
1,790
1,795
1,800
1,805
1,810
1,815
1,820
1,821
1,822
1,823
1,824
1,825
1,826
1,827
1,828
1,829
1,830
1,831
1,832

39,19
39,77
40,35
40,99
41,50
42,08
42,66
43,20
43,74
44,28
44,82
45,35
45,88
46,41
46,94
47,47
48,00
48,53
49,06
49,59
50,11
50,63
51,15
51,66
52,15
52,63
53,11
53,59
54,07
54,55
85,70
86,30
86,92
87,60
88,30
89,16
90,05
90,20
90,40
90,60
90,80
91,00
91,25
91,50
91,70
91,90
92,10
92,43
92,70

1,450
1,455
1,460
1,465
1,470
1,475
1,480
1,485
1,490
1,495
1,500
1,505
1,510
1,515
1,520
1,525
1,530
1,535
1,540
1,545
1,550
1,555
1,560
1,565
1,570
1,575
1,580
1,585
1,590
1,595
1,833
1,834
1,835
1,836
1,837
1,838
1,839
1,840
1,8405
1,8410
1,8415
1,8410
1,8405
1,8400
1,8395
1,8390
1,8385
1,837

53,03
55,50
55,97
56,43
56,90
57,37
57,83
58,28
58,74
59,22
59,70
60,18
60,65
61,12
61,59
62,06
62,53
63,00
63,43
63,85
64,26
64,67
65,20
65,65
66,09
66,53
66,95
67,40
67,83
68,26
92,97
93,25
93,56
93,80
94,25
94,60
95,00
95,60
95,95
96,38
97,35
98,20
98,52
98,72
98,77
99,12
99,31
100,00

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 3 NaOH (w%) w roztworach wodnych przy różnych gęstościach (wg/cm

)

15
4

NaOH

15
4

NaOH

15
4

NaOH

15
4

NaOH

1,005
1,010
1,015
1,020
1,025
1,030
1,035
1,040
1,045
1,050
1,055
1,060
1,065
1,070
1,075
1,080
1,085
1,090

0,50
0,96
1,38
1,82
2,27
2,72
3,17
3,61
4,06
4,50
4,95
5,40
5,85
6,30
6,75
7,19
7,64
8,08

1,095
1,100
1,105
1,110
1,115
1,120
1,125
1,130
1,135
1,140
1,145
1,150
1,155
1,160
1,165
1,170
1,175
1,180

8,54
8,99
9,24
9,89
10,34
10,79
11,24
11,69
12,14
12,59
13,04
13,49
13,94
14,39
14,84
15,29
15,74
16,19

1,185
1,190
1,195
1,200
1,205
1,210
1,215
1,220
1,225
1,230
1,235
1,240
1,245
1,250
1,255
1,260
1,265
1,270

16,64
17,09
17,54
17,99
18,44
18,89
19,35
19,80
20,25
20,70
21,14
21,60
22,05
22,50
22,96
23,42
23,87
24,33

1,275
1,280
1,285
1,290
1,295
1,300
1,305
1,310
1,315
1,320
1,325
1,330
1,335
1,340
1,345
1,350

24,79
25,25
25,70
26,15
26,61
27,07
27,53
27,99
28,45
28,92
29,38
29,84
30,31
30,78
31,25
31,72

Wykonanie miareczkowania
Podstawowym przyrządem w analizie miareczkowej jest biureta. Miareczkując odmierza

się za pomocą biurety objętość roztworu mianowanego równoważną oznaczanemu
składnikowi.

Do części badanego roztworu przeniesionego pipetą do kolby stożkowej dodaje się

z biurety  mianowany  roztwór  odczynnika.  Roztwór  dodawany  jest  do  momentu  osiągnięcia
punktu  końcowego  miareczkowania.  Osiągnięcie  tego  punktu  można  stwierdzić  wizualnie  na
podstawie  zmiany  zabarwienia  wskaźnika.  Naczyniem,  w  którym  miareczkuje  się  badany
roztwór jest  kolba  stożkowa  o  pojemności  250  lub  500cm

. Biureta musi być umocowana na

statywie. Roztwór mianowany należy wlać do czystej biurety kilka centymetrów nad kreską
zerową. Następnie należy ustawić poziom roztworu w biurecie na zerze. Oko patrzącego musi
być ustawione na tym samym poziomie co poziom cieczy, by uniknąć błędu paralaksy (rys. 3)

W przypadku cieczy nieprzezroczystych poziom cieczy w biurecie odczytuje się według

górnej krawędzi menisku.

Po ustaleniu poziomu roztworu odczynnika w biurecie na zerze podstawia się pod biuretę

naczynie  z  badanym  roztworem.  Palcami  lewej  ręki  otwiera  się  kurek  biurety,  a  lewą  ręką
trzyma  kolbę  stożkową  mieszając  ciecz  ruchem  wirowym.  Roztwór  na  początku
miareczkowania  spuszcza  się  dość  szybko,  a  w  miarę  zbliżania  do  punktu  końcowego
miareczkowania  coraz  wolniej,  wreszcie  po  kropli.  Podczas  miareczkowania  należy
obserwować  naczynie  z  roztworem  miareczkowanym,  a  nie  biuretę.  Miareczkowanie  należy
prowadzić  w  miejscu  dobrze  oświetlonym  lecz  zabezpieczonym  przed  promieniami
słonecznymi.

Miareczkowanie powtarza się do uzyskania zgodnych wyników tzn. różniących się nie

więcej niż o 0,05-0,15cm

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie naczynia miarowe są stosowane w oznaczeniach ilościowych metodą miareczkową?
2. Jakie są kryteria podziału metod miareczkowych?

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. Jakie znasz typy metod miareczkowych?
4. Jakie znaczenie w analizie objętościowej pełni punkt równowagowego nasycenia i punkt

końcowy miareczkowania?

5.  Co nazywamy roztworem?
6.  Jak umyć naczynia miarowe?
7.  Jak wykonać miareczkowanie?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj naczynia i sprzęt laboratoryjny do zaplanowanych analiz miareczkowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  wskazać naczynia miarowe używane w analizie objętościowej,
2)  określić pojemność naczyń miarowych,
3)  dobrać środki do mycia naczyń miarowych zależnie od ich zanieczyszczenia i umyć je,
4)  przygotować zestaw do miareczkowania,
5)  określić sposób użytkowania kolb miarowych i pipet,
6)  odczytać poziom cieczy w biurecie z barwnym paskiem,
7)  zastosować zasady miareczkowania, określać błąd paralaksy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

naczynia miarowe: kolby miarowe, pipety, biurety, statyw do pipet,

−

zestaw do miareczkowania,

−

środki myjące: detergenty, kwasy i zasady, mieszanina chromowa.

Ćwiczenie 2

Oblicz, ile cm

stężonego roztworu NaOH (d

= 1,340 g/cm

)

należy użyć do

sporządzenia 2000cm

roztworu mianowanego o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) odczytać stężenie roztworu NaOH odpowiadające danej gęstości,
2) obliczyć masę absolutnego NaOH, która ma się znajdować w 2000cm

roztworu,

3) obliczyć w jakiej masie stężonego roztworu NaOH znajduje się obliczona ilość NaOH

absolutnego,

4) obliczyć

objętość

obliczanej

masy

stężonego

roztworu

NaOH

korzystając

z podstawowego wzoru na gęstość.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

tablice stężeń NaOH w roztworach wodnych przy różnych gęstościach.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Sporządź mianowany roztwór NaOH zgodnie z obliczeniami z poprzedniego ćwiczenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) pobrać do kolby miarowej o pojemności

2000cm

około 3/4 objętości wody destylowanej,

2) dodać 19,5cm

stężonego roztworu NaOH, wymieszać, uzupełnić wodą destylowaną do

kreski,

3) ustalić dokładne stężenie roztworu NaOH w procesie miareczkowania mianowanego

roztworu kwasu solnego,

4) nastawić miano roztworu NaOH wykorzystując kwas solny o ściśle określonym stężeniu

molowym. Odmierzyć w tym celu do trzech kolb stożkowych, o pojemności 250cm

każda po 25cm

mianowanego roztworu HCl, dodać po 2 krople 0,1% oranżu

metylowego jako wskaźnika i miareczkować z biurety roztworem NaOH do chwili
przejścia barwy czerwonej w żółtą (nie cebulastą). Wyniki trzech miareczkowań nie
powinny różnić się między sobą więcej niż o 0,1cm

5) obliczyć stężenie molowe roztworu NaOH.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zestaw do miareczkowania,

–

stężony roztwór NaOH,

–

woda destylowana, wskaźnik alkacymetryczny,

–

mianowany roztwór HCl.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcie punktu równowagowego nasycenia?



2) określić kryteria podziału metod miareczkowych ?



3) określić typy metod miareczkowych?



4) rozróżnić naczynia miarowe ?



5) dobrać wskaźniki do metody miareczkowania?



6) dokonać odczytu na biurecie?



7) sprawdzić pojemność naczyń miarowych?



8) przeliczyć stężenia procentowe na molowe i odwrotnie?



„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Metody zobojętniania w analizie miareczkowej

4.2.1. Materiał nauczania

Znaczenie metod alkacymetrycznych
Alkacymetria jest działem analizy ilościowej opierającym się na reakcji zobojętniania.

Alkacymetria obejmuje:

−

alkalimetrię tj. oznaczanie w roztworze zawartości kwasów za pomocą miareczkowania

mianowanym roztworem zasady,

−

acydymetrię, czyli oznaczanie w badanym roztworze zasad za pomocą miareczkowania

mianowanym roztworem kwasu.
Metody alkacymetryczne stosowane są zarówno do oznaczania kwasów i zasad

nieorganicznych  jak  i  organicznych.  W  praktyce  alkacymetrii  rozróżnia  się  trzy  typy
miareczkowania:
1.  miareczkowanie mocnych kwasów i mocnych zasad,
2.  miareczkowanie słabych kwasów i słabych zasad,
3.  miareczkowanie mieszanin kwasów (zasad) o różnej mocy.

Wskaźniki alkacymetryczne
Wskaźnikami nazywane są słabe kwasy lub słabe zasady organiczne, które reagując

z wodą tworzą układy sprzężone kwas-zasada. Jeżeli człony układu mają różne zabarwienia są
wskaźnikami dwubarwnymi np. oranż metylowy. Jeżeli jeden z członów układu jest
zabarwiony wskaźniki są jednobarwne np. fenoloftaleina. Najczęściej stosowanymi
wskaźnikami w alkacymetrii są: oranż metylowy, lakmus i fenoloftaleina. Zakresy pH dla tych
wskaźników uwzględnia tabela 1.

Tabela 4 Wskaźniki alkacymetryczne, zakresy pH ich dysocjacji oraz zabarwienia w stanach cząsteczkowym,

częściowej dysocjacji i jonowym

[ 2, s. 117]

Barwa w formie

Wskaźnik

Zakres pH

dysocjacji

cząsteczkowej

dysocjacji

jonowej

oranż metylowy

3,1÷4,4

czerwona

żółtopomarańczowa
przejściowa

żółta

lakmus

5,8÷8,0

czerwona

żółtopomarańczowa
przejściowa

(wody

destylowanej)

niebieska

fenoloftaleina

8,2÷10

bezbarwna

różowa

fiołkowa

Zakresy zmian barwy wskaźników pozwalają ocenić, jakie wskaźniki można stosować

w poszczególnych przypadkach.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jak

przygotowywać

mianować

roztwory

odczynników

stosowanych

w alkacymetrii?

2. Na jakich reakcjach opiera się analiza alkacymetryczna?
3. W jaki sposób przedstawić mechanizm działania wskaźników alkacymetrycznych?

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj 200cm

mianowanego roztworu HCl o stężeniu ok. 0,1mol/dm

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  dobrać sprzęt i odczynniki do wykonania ćwiczenia,
2)  odczytać stężenie kwasu solnego w % masowych odpowiadające jego gęstości,
3)  obliczyć ile cm

roztworu kwasu należy użyć do sporządzenia 200cm

roztworu o stężeniu

0,1 mol/dm

4) odmierzyć cylindrem stężony kwas,
5) pobrać ok. 150cm

wody destylowanej do kolby miarowej o pojemności 200cm

6)  wlać cylindrem do kolby z wodą destylowaną, obliczoną ilość stężonego kwasu solnego,
7)  wymieszać ruchem kołowym zawartość kolby i uzupełnić do kreski wodą destylowaną,
8)  zamknąć  doszlifowanym  korkiem  i  jeszcze  raz  dokładnie  wymieszać  przez  odwracanie

kolby do góry dnem,

9) użyć przygotowany roztwór HCl o stężeniu ok. 0,1mol/dm

do mianowania w następnym

ćwiczeniu.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kolba miarowa o pojemności 200dm

−

cylinder miarowy o pojemności 50dm

−

kwas solny stężony o określonej gęstości,

−

tablica stężeń HCl (w%) przy różnych gęstościach roztworów wodnych (w g/cm

−

woda destylowana.

Ćwiczenie 2

Wykonaj mianowanie roztworu HCl o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

na węglan sodu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  sprawdzić współmierność kolby i pipety,
2)  przygotować mianowany roztwór węglanu sodu,
3)  wypłukać  biuretę  niewielką  ilością  mianowanego  roztworu  HCl  oraz  napełnić  ją  tym

roztworem,

4) popłukać pipetę o pojemności 25cm

roztworem przygotowanego węglanu sodu,

5) odmierzyć po 25cm

węglanu sodu do trzech kolb stożkowych i dodać po 2 krople oranżu

metylowego jako wskaźnika,

6)  miareczkować próbki,
7)  zapisać wyniki miareczkowania,
8)  obliczyć  średnią  arytmetyczną,  na  podstawie  której    obliczyć  szukane  stężenie  molowe

roztworu HCl.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

pipeta jednomiarowa o pojemności 25cm

–

biureta o pojemności 50cm

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

kolby stożkowe o pojemności 200cm

- 3 sztuki,

–

kolba miarowa o pojemności 100cm

–

lejek szklany,

–

naczyńko wagowe,

–

waga techniczna, komplet odważników,

–

kwas solny, roztwór o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

(z poprzedniego ćwiczenia),

–

węglan sodu, wyprażony przez godzinę w temperaturze 270÷300°C,

–

oranż metylowy, roztwór wodny 0,1%.

Ćwiczenie 3

Przygotuj 200cm

roztworu NaOH o stężeniu około 0,1 mol/dm

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś

1) odczytać z tablic gęstości zawartość NaOH w roztworze stężonym w procentach

masowych odpowiadające jego gęstości,

2) obliczyć, ile cm

roztworu należy użyć do sporządzenia 200cm

roztworu rozcieńczonego

o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

3) pobrać do kolby miarowej o pojemności 200cm

około 150cm

wody destylowanej,

4) wlać do kolby miarowej obliczoną ilość stężonego roztworu NaOH,
5) wymieszać zawartość kolby i i uzupełnić do kreski wodą destylowaną i po zamknięciu

wymieszać przez odwracanie do góry dnem,

6) użyć przygotowany roztwór do mianowania w następnym ćwiczeniu.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

cylinder miarowy o pojemności 50cm

–

kolba miarowa o pojemności 200cm

–

wodorotlenek sodu, roztwór stężony o określonej gęstości,

–

woda destylowana, wolna od CO

Ćwiczenie 4

Wykonaj mianowanie roztworu NaOH o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

na kwas solny.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) przygotować biuretę,
2) odmierzyć do trzech kolb stożkowych po 25cm

mianowanego roztworu HCl,

3)  dolać do odmierzonych próbek kwasu solnego po 2 krople oranżu metylowego,
4)  miareczkować roztworem NaOH do chwili przejścia barwy czerwonej w cebulastą,
5)  zapisać wyniki poszczególnych miareczkowań,
6)  obliczyć średnią arytmetyczną,
7)  obliczyć szukane stężenie molowe roztworu NaOH.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

pipeta jednomiarowa, o pojemności 25cm

–

biureta o pojemności 50cm

, z wężykiem gumowym i ściskaczem Mohra lub perełką

szklaną,

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

kolby stożkowe o pojemności 250cm

– 3 sztuki,

–

wodorotlenek sodu, roztwór o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

(przygotowany jak w ćwiczeniu

3),

–

kwas solny, roztwór o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

(przygotowany jak w ćwiczeniu 1 i 2),

–

oranż metylowy, roztwór wodny 0,1 %.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcie alkacymetrii?



2) zdefiniować pojęcie wskaźnika alkacymetrycznego i określić mechanizm

jego działania ?



3) wykorzystać wyniki miareczkowań do obliczenia stężenia roztworu?



4) sporządzić roztwory o żądanym stężeniu?



„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Metody strąceniowe w analizie miareczkowej

4.3. 1. Materiał nauczania

W argentometrii stosowane są mianowane roztwory azotanu srebra. Podstawą

argentometrycznych  metod  oznaczania  jest  powstawanie  podczas  miareczkowania  trudno
rozpuszczalnych  związków  srebra,  np.  AgCl,  AgJ,  AgSCN.    W  praktyce  oznaczane  są
najczęściej  jony  chlorkowe.  Roztwór  zawierający  chlorki  miareczkuje  się  mianowanym
roztworem  azotanu  srebra.  Zgodnie  z  metodą  Mohra  obecności  5-procentowego  roztworu
chromianu  potasu  (K

CrO

jako wskaźnika. Po wytrąceniu chlorków w postaci trudno

rozpuszczalnego w wodzie chlorku srebra, nadmiar AgCl reaguje z K

CrO

. W wyniku tej

reakcji powstaje chromian srebra (Ag

CrO

) o zabarwieniu czerwonobrunatnym wskazującym

końcowy punkt miareczkowania.

2AgNO

+ K

CrO

→

CrO

+ 2 KNO

Metoda Volharda polega na miareczkowaniu odwrotnym w stosunku do metody Mohra.

Badaną próbkę należy zakwasić kwasem azotowym i zadać roztworem AgNO

w nadmiarze

w stosunku do spodziewanej zawartości chlorków. W wyniku tej reakcji wytrącają się chlorki
pod postacią AgCl. Nadmiar azotanu srebra miareczkuje się mianowanym roztworem rodanku
amonu (NH

SCN) w obecności soli żelazowej jako wskaźnika do chwili uzyskania

czerwonego zabarwienia.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie metody stosowane są do oznaczania ilościowego w argentometrii?
2.  Jakie odczynniki i wskaźniki zastosujesz w oznaczeniach argentometrycznych?
3.  Czym różnią się metody: Mohra i Volharda?
4.  Jak przeliczać stężenia molowe na procentowe i odwrotnie?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj 200cm

roztworu azotanu srebra o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) odważyć na wadze technicznej 3,4 krystalicznego AgNO

2) przenieść odważkę do kolby miarowej o pojemności 200cm

popłukując naczyńko

kilkakrotnie wodą destylowaną,

3) uzupełnić zawartość kolby wodą destylowaną do około połowy objętości i wymieszać

ruchem kołowym do chwili rozpuszczenia kryształów AgNO

4) uzupełnić zawartość kolby wodą destylowaną do kreski i po zamknięciu wymieszać

odwracając kolbę do góry dnem,

5) przelać roztwór do butelki z ciemnego szkła,

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6) użyć przygotowany roztwór o stężeniu około 0,1 mol/dm

do mianowania w następnym

ćwiczeniu.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kolba miarowa o pojemności 200cm

–

lejek szklany,

–

bagietka szklana,

–

butelka o pojemności 250cm

z ciemnego szkła z doszlifowanym korkiem,

–

naczyńko wagowe,

–

waga techniczna, komplet odważników,

–

azotan srebra krystaliczny,

–

woda destylowana.

Ćwiczenie 2

Wykonaj mianowanie roztworu azotanu srebra (AgNO

) o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

roztwór NaCl.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) napełnić biuretę badanym roztworem AgNO

, wcześniej przepłukując ją niewielką ilością

tego roztworu,

2) usunąć z biurety pęcherzyki powietrza,
3) odmierzyć do trzech kolb stożkowych po 25cm

mianowanego roztworu NaCl, dodać po

0,5 cm

5-procentowego roztworu K

CrO

jako wskaźnika,

4) miareczkować

intensywnie

mieszając

roztworem

biurety

uzyskania

czerwonobrunatnego zabarwienia, utrzymującego się ci najmniej 15s.

5) zapisać wyniki poszczególnych miareczkowań,
6) przeprowadzić próbę w celu ustalenia poprawki na przesunięcie końcowego punktu

miareczkowania w stosunku do punktu nasycenia,

7) odmierzyć 50 cm

wody destylowanej do kolby stożkowej o pojemności 250cm

8) dodać 0,5 cm

5-procentowego roztworu K

CrO

i miareczkować z biurety roztworem

AgNO

do uzyskania czerwonobrunatnego zabarwienia,

9) pomniejszyć wyniki poszczególnych miareczkowań o poprawkę,
10) obliczyć stężenie molowe roztworu AgNO

przyjmując wartość średniej arytmetycznej

skorygowanych wyników poszczególnych miareczkowań.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kolba miarowa o pojemności 100cm

–

pipeta jednomiarowa o pojemności 25cm

i 1cm

–

biureta o pojemności 250cm

–

kolby stożkowe – 4 sztuki,

–

chlorek sodu,

–

azotan srebra, roztwór o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

, przygotowany jak w poprzednim

ćwiczeniu,

–

wskaźnik 5-procentowy roztwór wodny K

CrO

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcie analizy argentometrycznej?



2) scharakteryzować metody: Mohra i Volharda wykorzystywane

w oznaczeniach argentometrycznych ?



3) przygotować odczynniki do oznaczeń argentometrycznych?



4) dobrać naczynia miarowe do wykonania oznaczeń?



5) dobrać wskaźniki do metody miareczkowania?



6) dokonać odczytu na biurecie?



7) wykonać obliczenia związane z oznaczeniem stężenia molowego

roztworu AgNO



„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Metody redoksymetryczne w analizie miareczkowej

4.4.1 Materiał nauczania

Metody redoksymetryczne obejmują metody oksydymetryczne i reduktometryczne.

W metodach oksydymetrycznych miareczkuje się odczynnikiem o właściwościach utleniających
i  służą  one  do  bezpośredniego  oznaczania  substancji  o  charakterze  redukującym.  Metody
reduktometryczne  to  takie,  w  których  miareczkuje  się  odczynnikiem  redukującym.  Służą one
do  oznaczania  substancji  o  właściwościach  utleniających.  W  metodach  reduktometrycznych
wyróżniamy:
–

nadmanganiometrię,

–

jodometrię,

–

bromianometrię,

–

chromianometrię,

–

cerometrię,

–

tytanometrię.
W nadmanganianometrii wykorzystywane są mianowane roztwory nadmanganianu potasu

(KMnO

) jako utleniacza do oznaczania zawartości niektórych pierwiastków np. żelaza,

miedzi,  wapnia,  a  także  związki  chemiczne  jak  kwas  szczawiowy  i  jego  sole,  które
wykorzystuje  się  jako  reduktory. Nadmanganian posiada bardzo silne właściwości utleniające.
Jego  roztwory  mają  silne  zabarwienie,  dlatego  nie  zachodzi  potrzeba  stosowania  specjalnych
wskaźników.  Już  od  jednej  kropli  miareczkowany  roztwór  zabarwia  się  na  różowo  co
świadczy  o  końcowym  punkcie  miareczkowania.  Reakcja  nadmanganianu  potasu
z substancjami  o  charakterze  reduktorów  zależna  jest  od  czynu  środowiska.  W  odczynie
mocno kwaśnym KMnO

ulega redukcji:

MnO

–

+ 8 H

+ 5e

–

→

+ 4 H

W środowiskach lekko kwaśnym, obojętnym i lekko alkalicznym mangan redukuje się
w mniejszym stopniu mianowicie do manganu czterowartościowego zgodnie z reakcją:

MnO

–

+ 2 H

O + 3e

–

→

MnO

+ 4 OH

–

W środowisku mocno alkalicznym redukcja nadmanganianu jest najsłabsza:

MnO

+ e

–

→

MnO

2–

Należy o tym pamiętać przy obliczeniach wykonywanych na podstawie reakcji utleniania
i redukcji. W laboratoriach przemysłu spożywczego utlenianie nadmanganianem prowadzi się
wyłącznie w środowiskach mocno kwaśnych.

Przygotowywanie i mianowanie roztworów KMnO

Kryształki KMnO

zawierają pewne ilości MnO

oraz zanieczyszczenia organiczne

występujące w wodzie destylowanej, które powodują dalszą redukcję KMnO

do MnO

Obecność MnO

w mianowanych roztworach KMnO

jest niepożądana, ponieważ katalizuje

on samorzutny rozkład KMnO

. Ponadto może wchodzić w reakcję z substancją podlegającą

utlenieniu, co powoduje błędy oznaczeń. Wpływu tego nie można eliminować w procesie
mianowania roztworu KMnO

, ponieważ MnO

występuje w formie zawiesiny i podlega

sedymentacji, a zatem w różnych partiach roztworu (górne, dolne) może występować
w zróżnicowanych ilościach.

Dlatego roztwory KMnO

przed mianowaniem poddaje się sączeniu przez gęste sączki ze

szkła spiekanego w celu oddzielenia osadu MnO

Sączenie jest konieczne, ponieważ nie

można otrzymać mianowanego roztworu KMnO

przez bezpośrednie rozpuszczenie

odważonej naważki krystalicznych preparatów tej substancji

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ponieważ rozkład nadmanganianu potasu zachodzi szybciej w środowisku kwaśnym aniżeli
w obojętnym zwłaszcza w podwyższonej temperaturze należy unikać zakwaszania roztworów
KMnO

i przechowywać je w hermetycznie zamkniętych butelkach z ciemnego szkła. W celu

przygotowania 1000cm

roztworu KMnO

o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

należy odważyć nieco

więcej  niż    1/10  część  mola  tej  substancji,  rozpuścić  w  wodzie  destylowanej  i  uzupełnić
objętość  w  kolbie  miarowej  do  kreski.  Po  wymieszani  roztwór  należy  przelać  do  butelki
z ciemnego szkła z doszlifowanym korkiem i przechować przez  10 - 14 dni w celu utlenienia
reduktorów  zawartych  w  roztworze  i  wydzielenia  odpowiedniej  ilości  MnO

towarzyszącego

temu procesowi. Zamiast przechowywania przez kilka dni roztwór można utrzymać w stanie
wrzenia przez godzinę w kolbie płaskodennej pod przykryciem, a potem pozostawić na
kilkanaście godzin np. na noc.

Rys. 7. Zestaw do sączenia pod zredukowanym ciśnieniem 1- kolba ssawkowa na przesącz, 2- kolba ssawkowa

zabezpieczająca, 3- sączek ze szkła spiekanego 3G-4, 4-kurek regulacji i redukcji ciśnienia w kolbach

ssawkowych, 5-połączenie z pompą wodną [2, s. 161]

Przygotowane w ten sposób roztwory KMnO

sączy się przez sączki ze szkła spiekanego

(3G-4)  do  butelek  z  ciemnego  szkła  i  poddaje  mianowaniu  w  procesie  miareczkowania
roztworu  substancji  podstawowej,  najczęściej  kwasu  szczawiowego  lub  jego  soli  sodowej.
Najlepszą  substancją  podstawową  do  mianowania  roztworów  KMnO

jest szczawian sodu

, ponieważ jest substancją bezwodną, niehigroskopijną i łatwą do otrzymania w stanie

wysokiej czystości. Przed użyciem krystaliczny szczawian sodu należy suszyć przez godzinę w
temperaturze 105÷110°C. Mianowanie roztworów KMnO

na szczawian jak i kwas

szczawiowy oparte jest na reakcjach:

2 MnO

+ 5 C

+ 16 H

→

2 Mn

+ 10 CO

+ 8 H

2 KMnO

+ 5 Na

+ 8 H

→

2 MnSO

+10 CO

+8 H

O + K

+ 5 Na

2 KMnO

+ 5 H

+ 3 H

→

2 MnSO

+10 CO

+ 8 H

O + K

Reakcje zachodzą powoli w początkowym okresie miareczkowania. Dopiero gdy nagromadzi
się pewna ilość jonów Mn

, które działają katalitycznie reakcje zachodzą szybciej.

Aby

zapewnić

odpowiednią

szybkość

reakcji miareczkowanie należy prowadzić

temperaturze temperaturze ok. 60°C.Temperatury nie można podwyższać, ponieważ może
dojść do rozkładu KMnO

w myśl reakcji:

→

+ CO + H

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Miareczkowane próbki szczawianu sodu lub kwasu szczawiowego zakwasza się kwasem

siarkowym, aby zapewnić środowisko mocno kwaśne. Nie można używać kwasu solnego,
gdyż może doprowadzić do błędnych wyników z powodu zużywania pewnej ilości KMnO

utlenienie HCl. Dokładnie mianowane roztwory KMnO

zachowują stałe stężenie przez wiele

miesięcy.

Jodometria
Jodometria obejmuje oznaczenia, w których jod występuje w następującym układzie

redoksowym:

+ 2e

–

→

–

Ponieważ układ ten jest odwracalny zatem wśród oznaczeń jodometrycznych można

wyróżnić dwa typy oznaczeń: reduktorów i utleniaczy. Oznaczając reduktory czyli substancje
o słabszym potencjale utleniającym niż układ J

→

–

roztwory można bezpośrednio

miareczkować mianowanymi roztworami jodu w obecności skrobi jako wskaźnika. Jako
przykład mogą służyć jodometryczne oznaczenia zawartości kwasu siarkowego lub
tiosiarczanu sodu zachodzące według reakcji:

+ J

+ H

→

+ 2HJ

2Na

+ J

→

+ 2NaJ

Drugi typ oznaczeń jodometrycznych dotyczy utleniaczy czyli substancji o wyższym

potencjale od układu I

→

–

. Substancje te wydzielają równoważną sobie ilość jodu z jodku

potasu, a wydzielony wolny jod miareczkuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu:

+ 2Na

→

2 NaJ + Na

Wskaźnikiem w oznaczeniach jodometrycznych jest skrobia, która w obecności jodku

potasu  tworzy  z  jodem  związek  o  intensywnym  granatowym  zabarwieniu.  W  przypadku
dodawania  mianowanych  roztworów  jodu  miareczkowanie  kontynuuje  się  do  momentu
powstania  granatowego  zabarwienia  ,  pochodzącego  od  nadmiarowej  kropli  jodu
wchodzącegow reakcję ze skrobią. Przy dodawaniu mianowanego roztworu tiosiarczanu sodu
miareczkowanie  kontynuuje  się  do  zaniku  granatowego  zabarwienia  na  skutek  przejścia  całej
ilości wolnego jodu w jodek sodu.

Kompleksometria
Kompleksometria należy do działów analizy objętościowej, której podstawa jest tworzenie

trwałych, rozpuszczalnych w wodzie, ale nie dysocjujących związków kompleksowych. Istotny
rozwój  kompleksometrii  spowodowało  odkrycie  kompleksotwórczych  właściwości  kwasów
aminopolikarboksylowych,  których  głównym  i najczęściej  stosowanym  przedstawicielem  jest
kwas  etylenodiamintetraoctowy  oznaczany  skrótem  EDTA.  Związek  ten  zwany  jest  także
kwasem  wersenowym  i  kompleksonem  II.  Od  nazwy  komplekson  pochodzi  nazwa    działu
kompleksometria.  Ze  względu  na  słabą  rozpuszczalność  kwasu  wersenowego  stosowana  jest
jego sól sodowa zwana kompleksonem III lub wersenianem dwusodowym. Kompleksony mają
zdolność

tworzenia

trwałych

związków

kompleksowych

kationami

metali

wielowartościowych, dzięki występowaniu w ich cząsteczkach grup karboksylowych oraz
azotu

ugrupowaniu

pozwalającym

tworzenie

wiązań

typu

chelatowego.

Charakterystyczną  cechą  połączeń  chelatowych  metali  z kompleksonami  jest  fakt,  że  jedna
cząsteczka  kompleksonu  wiąże  zawsze  tylko  jeden  atom  metalu,  niezależnie  od  jego
wartościowości.  Połączenia  te  wykazują  zróżnicowaną  trwałość  w środowisku  o  różnej
kwasowości,  dlatego  należy  w  czasie  miareczkowania  zachować  odpowiednie  wartości  pH
przez dodatek buforów.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Cerometria
Cer IV w środowisku kwaśnym ma silne właściwości utleniające. W cerometrii najczęściej

miareczkuje się mianowanym roztworem siarczanu cerowego.

Roztwory siarczanu cerowego przygotowuje się przez rozpuszczenie w rozcieńczonym

kwasie  siarkowym  bezwodnego  siarczanu  cerowego,  albo  łatwiej  rozpuszczalnego  siarczanu
cerowo-amonowego.  Miano  roztworu  cerowego,  podobnie  jak  roztworu  nadmanganianu
potasu  nastawia  się  na  trójtlenek  arsenu,  szczawian  sodowy,  czyste  żelazo  (otrzymane
elektrolitycznie) lub żelazocyjanek potasowy.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaki jest podział metod redoksymetrycznych?
2.  Co to są wskaźniki redoksymetryczne.
3.  W jakim środowisku prowadzi się reakcje utleniania nadmanganianem potasu?
4.  Jak otrzymać mianowany roztwór KMnO

5. W jaki sposób przygotować naczynia miarowe do użytku?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj 200cm

roztworu KMnO

o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zważyć kilka kryształków KMnO

o masie ok. 3,2g z dokładnością do 10mg,

2) przenieść naważkę do kolby miarowej o pojemności 200cm

, popłukać naczyńko i lejek

wodą destylowaną,

3) napełnić kolbę miarową do połowy objętości, zawartość wymieszać ruchem kołowym do

momentu rozpuszczenia się kryształów KMnO

4) uzupełnić wodą destylowaną do kreski, jeszcze raz wymieszać,
5) przelać roztwór do butelki z ciemnego szkła, zamknąć doszlifowanym korkiem

i pozostawić na dwa tygodnie,

6) wykorzystać roztwór w następnym ćwiczeniu.

Wyposażenia stanowiska pracy:

–

kolba miarowa o pojemności 200cm

–

butelka z ciemnego szkła o pojemności 200cm

–

naczyńko wagowe, łyżeczka porcelanowa,

–

lejek szklany,

–

waga techniczna, komplet odważników,

–

nadmanganian potasu, krystaliczny,

–

woda destylowana.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Przygotuj 200cm

roztworu Na

o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) wytarować naczyńko na wadze technicznej i odważyć ok. 1,35g krystalicznego

szczawianu sodu,

2)  zważyć naczyńko z zawartością na wadze analitycznej z dokładnością do 0,1mg,
3)  zapisać wynik ważenia,
4)  przesypać zawartość naczyńka przez lejek do kolby miarowej o pojemności 200cm

5) zważyć ponownie naczyńko na wadze analitycznej, otrzymując z różnicy masę naważki

szczawianu sodu przeniesionej do kolby miarowej,

6) lejek szklany popłukać wodą destylowaną,
7) po rozpuszczeniu szczawianu sodu uzupełnić zawartość kolby wodą do kreski, dokładnie

wymieszać,

8) obliczyć stężenie przygotowanego roztworu szczawianu sodu na podstawie masy

naważki.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kolba miarowa o pojemności 200cm

–

lejek szklany,

–

bagietka szklana,

–

waga techniczna z kompletem odważników,

–

waga analityczna,

–

szczawian sodu krystaliczny (wysuszony w ciągu godziny w temperaturze 105÷110°C),

–

woda destylowana.

Ćwiczenie 3

Wykonaj mianowanie roztworu KMnO

o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

na szczawian sodu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) przesączyć przez sączek ze szkła spiekanego przeznaczony do mianowania roztwór

KMnO

2)  użyć zestaw do sączenia pod zredukowanym ciśnieniem,
3)  przelać przesącz do butelki z ciemnego szkła,
4)  napełnić biuretę przygotowanym roztworem,
5)  odmierzyć 25cm

szczawianu sodu do kolby stożkowej o pojemności 250cm

6) dodać do pobranej próbki cylindrem 25cm

roztworu H

o stężeniu 1 mola/dm

w celu zakwaszenia i 50cm

wody destylowanej w celu rozcieńczenia,

7) ogrzewać roztwór do temperatury 70÷80°C (pojawienie się mgiełki pary wodnej nad

cieczą),

8) dodawać z biurety (przy ciągłym mieszaniu) kolby stożkowej mianowany roztwór KMnO

najpierw kroplami do zniknięcia różowego, potem znacznie szybciej do chwili gdy od
jednej kropli pojawi się różowe zabarwienie i utrzymuje się co najmniej 20 sekund,

9) zapisać wynik miareczkowania,

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10) przeprowadzić jeszcze dwie takie próby, przyjąć do obliczeń średnią arytmetyczną

przynajmniej z dwóch wyników miareczkowań nie różniących się między sobą więcej niż
o 0,2 cm

11) obliczyć stężenie molowe mianowanego roztworu KMnO

wykorzystując równanie

chemiczne:
2 KMnO

+ 5 Na

+ 8 H

→ 2 MnSO

+ 10 CO

+ 8 H

O + K

+ 5 Na

Z równania wynika, że dwa mole KMnO

w mocno kwaśnym środowisku reagują z 5

molami Na

. Pamiętając o odwrotnej zależności objętości roztworu od jego stężenia,

można zapisać:

⋅

KMnO

Po przekształceniu równania otrzymuje się wzór na obliczenie stężenia molowego

mianowanego roztworu KMnO

⋅

KMnO

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

pipeta jednomiarowa o pojemności 25cm

–

biureta o pojemności 50cm

–

kolby stożkowe o pojemności 250cm

- 3 sztuki,

–

trójnóg z palnikiem gazowym i siatką,

–

cylindry miarowe o pojemności 25 i 50cm

–

sączek ze szkła spiekanego,

–

nadmanganian potasu przygotowany jak w poprzednim ćwiczeniu,

–

szczawian sodu o stężeniu ok. 0,1 mol/ dm

–

kwas siarkowy, roztwór o stężeniu 1mol/dm

, wolny od substancji redukujących.

Ćwiczenie 4

Oznacz zawartość alkoholu etylowego w pitnym soku owocowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) posłużyć się zestawem do destylacji alkoholu,
2) odmierzyć pipetą do kolby destylacyjnej 10cm

badanej próbki pitnego soku owocowego

oraz ok.125cm

wody destylowanej,

3) uruchomić przepływ wody w chłodnicy,
4) ogrzać zawartość kolby do wrzenia, zbierając destylat do kolby miarowej

o pojemności 100cm

, w ilości ok. 95cm

5)  uzupełnić destylat wodą destylowaną do kreski i wymieszać,
6)  użyć destylatu do oznaczania alkoholu metodą jodometryczną,
7)  do  kolby  stożkowej  o  pojemności  100cm

odmierzyć pipetą - 10cm

roztworu K

o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

oraz cylindrem 5cm

stężonego kwasu siarkowego po czym

wkroplić pipetą 10cm

destylatu,

8) ogrzać kolbę przykrytą szkiełkiem zegarkowym na siatce metalowej do łagodnego wrzenia

przez 10 minut,

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9) przenieść całość ilościowo do kolby stożkowej o pojemności 500cm

przy użyciu ok. 300

wody destylowanej,

10) dodać 1g krystalicznego jodku potasu, zamknąć korkiem szklanym i pozostawić na

2 minuty,

11) wydzielony jod miareczkować roztworem tiosiarczanu sodu, dodając pod koniec

miareczkowania 1 cm

wskaźnika skrobiowego, miareczkowanie prowadzić do momentu

przejścia barwy niebieskogranatowej w jasnozieloną,

12) wykonać próbę równoległą,
13) wykonać obliczenia według wzoru:

(

)

(

)

⋅

−

⋅

−

⋅

1000

100

gdzie: x – zawartość alkoholu etylowego w pitnym soku owocowym w g/100cm

11,5 – współczynnik wynikający z masy molowej alkoholu etylowego,
V

– objętość roztworu K

pobrana do oznaczenia w cm

- molowość roztworu K

V – objętość roztworu Na

zużyta na pośrednie odmiareczkowanie nadmiaru

dwuchromianu potasu w cm

- molowość roztworu Na

R – rozcieńczenie (stosunek łącznej objętości destylatu do objętości pobranej, w tym

przypadku R=10),

c– objętość pitnego soku owocowego pobrana do destylacji w cm

(10cm

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zestaw do destylacji alkoholu,

–

cylindry miarowe o pojemności 10 i 250cm

–

kolba miarowa o pojemności 100cm

–

pipety jednomiarowe o pojemności 10cm

–

kolby stożkowe o pojemności 100 i 500cm

–

biureta o pojemności 25cm

–

trójnóg, siatka, palnik gazowy,

–

dwuchromian potasu o stężeniu ok. 0,1 mol/dm

, ściśle mianowany,

–

kwas siarkowy stężony,

–

jodek potasu krystaliczny,

–

tiosiarczan sodu o stężeniu 0,1 mol/dm

, ściśle mianowany,

–

wskaźnik skrobiowy.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcie analizy redoksymetrycznej?



2) przygotować i mianować roztwory KMnO



3) przygotować zestaw do sączenia pod zredukowanym ciśnieniem?



4) przygotować podstawowe odczynniki do oznaczeń jodometrycznych?



„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Do miareczkowania roztworów używana jest:

a)  pipeta.
b)  biureta.
c)  kolba miarowa.
d)  cylinder miarowy.

2. Naczynia miarowe zanieczyszczone alkaliami myje się:

a)  zasadą sodową.
b)  mieszaniną chromową.
c)  kwasem solnym.
d)  roztworami detergentów.

3. Roztwory trujące i żrące zasysa się do pipet:

a)  ustami.
b)  pompką wodną.
c)  biuretą.
d)  można stosować wszystkie wymienione sposoby.

4. Końcowy punkt miareczkowania określa się wizualnie korzystając z:

a)  odczynników chemicznych.
b)  barwnych wskaźników.
c)  substancji wzorcowych.
d)  substancji podstawowych.

5. Naczynia miarowe skalowane są w temperaturze:

a)  10°C.
b)  20°C.
c)  30°C.
d)  40°C.

6. Alkalimetria polega na oznaczaniu:

a)  zasad za pomocą mianowanych roztworów kwasów.
b)  kwasów za pomocą mianowanych roztworów zasad.
c)  kwasów za pomocą roztworów stężonych.
d)  zasad za pomocą związków trudno rozpuszczalnych.

7. Błędów w odczytach spowodowanych paralaksą można uniknąć jeśli oczy obserwatora

znajdują się na:
a)  menisku dolnym cieczy bezbarwnych.
b)  menisku górnym cieczy barwionych.
c)  poziomie menisku cieczy.
d)  wszystkie odpowiedzi są prawidłowe.

8. Jeżeli podczas miareczkowania roztworu zasada zrównoważy zawarte w nim kwasy to

taki punkt nosi nazwę punktu:
a) równowagowego nasycenia.
b) Miareczkowania.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

c) paralaksy.
d) gramorównoważnikowego.

9. Fenoloftaleina jest wskaźnikiem używanym przy miareczkowaniu:

a)  słabych kwasów.
b)  słabych zasad.
c)  mocnych kwasów.
d)  mocnych zasad.

10. Miareczkując mocny kwas siarkowy mianowanym roztworem NaOH można stosować

jako wskaźnik:
a)  oranż metylowy.
b)  fenoloftaleinę.
c)  oranż i fenoloftaleinę.
d)  dwufenyloaminę.

11. Podstawowym odczynnikiem w argentometrii jest:

a)  dwuchromian potasu.
b)  azotan srebra.
c)  tiosiarczan sodu.
d)  tlenek wapnia.

12. W praktyce argentometrycznej oznacza się głównie:

a)  bromki, siarczany, chlorki.
b)  tlenki, chlorki, jodki.
c)  chlorki, bromki, jodki.
d)  chromiany, węglany, bromki.

13. Do oznaczania zawartości chlorków wykorzystuje się metody:

a)  Mohra i Volharda.
b)  Lane-Eynona.
c)  Luffa-Schoorla.
d)  Ballinga.

14. Kolby miarowe to naczynia o kształcie:

a)  rurki z doszlifowanym kurkiem.
b)  rurki zwężonej u dołu.
c)  cylindra z podziałką.
d)  gruszkowatym z wąską, długą szyjką.

15. Stężenie molowe wyraża się liczbą:

a) gramów substancji rozpuszczonej w 100g roztworu.
b) gramorównoważników substancji rozpuszczonej w 1dm

roztworu.

c) moli substancji rozpuszczonej w 1dm

roztworu.

d) mg substancji rozpuszczonej w 1dm

roztworu.

16. Kompleksonami o największym znaczeniu są kwasy:

a) galakturonowy.
b) wersenowy.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Wykonywanie objętościowej analizy żywności

Zakreśl poprawną odpowiedź wpisz brakujące części zdania lub wykonaj rysunek.

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem: