UNIWERSYTET W BIAŁYMSTOKU

EKSTRAKCYJNO -

SPEKTROFOTOMETRYCZNE

BADANIE UKŁADU

KWAS PIKRYNOWY (KP) -

PROMAZYNA (PM)

Wykonały:

Sylwia Woińska

Urszula Wnorowska

Pracę wykonano w Zakładzie Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

Instytutu Chemii Uniwersytetu w Białymstoku

pod kierunkiem dr Ewy Kleszczewski

BIAŁYSTOK 2005

SPIS TREŚCI

1. Cel pracy .........................................................................................3

2. Aparatura i odczynniki...................................................................4

2.1. Aparatura .............................................................................4

2.2. Odczynniki ..........................................................................4

3. Część teoretyczna .........................................................................5

3.1. Układ kwas pikrynowy(KP) - promazyna(PM) ..................5

3.2. Metody ekstrakcyjno - spektrofotometryczne......................5

4. Część doświadczalna .....................................................................8

4.1. Wyznaczanie maksimum długości fali(λ_max) przy maksi- mum absorbancji układu kwas pikrynowy(KP) - promazyna (PM)..............................................................................................8

4.2. Ustalenie składu połączenia kwas pikrynowy (KP) - proma- zyna (PM).....................................................................................9

4.2.1. Metoda zmian ciągłych Joba ...........................................9

4.2.2. Metoda miareczkowania spektrofotometrycznego..........12

5. Opracowanie wyników ...............................................................14

5.1. Obliczanie stałej ekstrakcji(K_E) na podstawie serii izomo- lowych Joba................................................................................14

5.2. Obliczenia statystyczne.......................................................16

6. Omówienie i wnioski.....................................................................17

7. Literatura.......................................................................................18

1. Cel pracy

Celem pracy jest:

a) otrzymanie i ekstrakcja asocjatu kwas pikrynowy-promazyna

b) ustalenie składu badanego połączenia metodą

- serii izomolowych Joba

- miareczkowania spektrofotometrycznego

c) wyznaczenie stałej ekstrakcji

2. Aparatura i odczynniki

2.1 Aparatura:

• spektrofotometr SPEKOL 11 T-6-2958 firmy Carl Zeiss Jena

• kuwety szklane o drodze optycznej 1cm

• rozdzielacze o pojemności 50 cm³ EX PN

• pipety wielowymiarowe na 1, 5, 10 cm³ EX PN

• nasadki na 10 cm³ MEDPOL

• zlewki o pojemności 150 cm³ EX PN

• probówki miarowe na 10 cm³

- kolby miarowe o pojemności 100 cm³

2.2 Odczynniki:

- roztwór kwasu pikrynowego(KP) o stężeniu 2⋅10^-2 mol/dm³

metodą kolejnych rozcieńczeń sporządzono roztwory o stężeniach:

2· 10^‾4 mol/dm³ , 3⋅10^-4 mol/dm³, 5⋅10^-4 mol/dm³

- roztwór promazyny(PM) o stężeniu 2⋅10^-2 mol/dm³

metodą kolejnych rozcieńczeń sporządzono roztwory o stężeniach:

2· 10^‾4 mol/dm³ , 3⋅10^-4 mol/dm³, 5⋅10^-4 mol/dm³

- chloroform(CHCl₃)

Wszystkie odczynniki stosowane w tym doświadczeniu zostały wyprodukowane przez P.P.H. Polskie Odczynniki Chemiczne.

3. Część teoretyczna

3.1. Układ kwas pikrynowy (KP) - promazyna (PM)

Kwas pikrynowy(KP) z zasadami organicznymi tworzy barwne połączenia trudno rozpuszczalne w wodzie. Przykładem zasady organicznej jest promazyna(PM) - pochodna fenotiazyny podstawiona przy azocie w pozycji dziesiątej aminą alifatyczną. Stwierdzono, że asocjaty te ekstrahują się ilościowo chloroformem z fazy wodnej, przy czym barwne ekstrakty charakteryzują się znaczną trwałością. Powstający asocjat jest asocjatem jonowym w stosunku 1:1. Strukturę składników asocjatu kwas pikrynowy(KP) - promazyna(PM) przedstawiono na schemacie 1.

Schemat 1. Struktura składników asocjatu kwas pikrynowy(KP) - promazyna

(PM)

Promazyna Kwas pikrynowy

3.2. Metody ekstrakcyjno - spektrofotometryczne

Metody ekstrakcyjno - spektrofotometryczne wykorzystują kom- pleksy jonowo - asocjacyjne, do których zaliczamy związki powsta- jące przez przyłączenie (asocjacje) w wyniku elektrostatycznego przyciągania przeciwnie naładowanych jonów z utworzeniem wiązania koordynacyjnego.

Kompleksy te charakteryzują się małą rozpuszczalnością w wodzie i dają ekstrahować się z niepolarnymi rozpuszczalnikami organicznymi.

Ekstrakcja należy do grupy metod, w których rozdzielanie oparte jest na podziale składników między dwie sąsiadujące ze sobą fazy: ciecz - ciecz, gaz - ciecz lub ciało stałe . W procesie tym dochodzi do ustalania się stanu równowagi dynamicznej, w którym stosunek stężeń każdego ze składników mieszaniny w każdej z sąsiadujących faz jest wielkością stałą w stałych warunkach, zwaną współczynnikiem podziału.

gdzie:

[A_o] - stężenie substancji w rozpuszczalniku organicznym,

[A_aq]- stężenie substancji w roztworze wodnym.

Ekstrakcja w układzie ciecz - ciecz, czyli ekstrakcja właściwa, prowadzona jest zawsze w układzie dwóch niemieszających się cieczy. Jedną z nich stanowi roztwór substancji przeznaczonych do rozdzielenia (najczęściej roztwór wodny), druga natomiast jest rozpuszczalnikiem dodanym w charakterze ekstrahenta. Do ekstrakcji używa się rozpuszczalników lżejszych od wody (eter dietylowy, benzen) lub cięższych od wody (chloroform, chlorek etylenu). Po wymieszaniu obu faz następuje rozdział substancji ekstrahowanej między dwie ciecze i ustalenie się równowagi dynamicznej między nimi. Równowagowe stężenie tej substancji w każdej z faz określone jest prawem podziału Nernsta, które mówi, że stosunek stężeń w jednym rozpuszczalniku do stężenia w drugim jest wielkością stałą w stałej temperaturze.

Spektrotofotometria jest jedną z kilku instrumentalnych metod, które są stosowane do wyznaczania punktu końcowego miareczkowania. Pomiar opiera się na selektywnej absorpcji promieniowania świetlnego przez roztwór badanej substancji. Długość fali światła absorbowanego dobiera się tak, aby odpowiadała ona maksimum absorpcji związku barwnego otrzymanego podczas miareczkowania.

W niniejszej pracy do ustalenia składu asocjatu kwas pikrynowy(KP)-promazyna(PM) wykorzystano dwie metody spektrofotometryczne: metodę zmian ciągłych Joba i miareczkowanie spektrofotometryczne.

Metoda zmian ciągłych Joba polega na pomiarze absorbancji roztworów, w których zmienia się stopniowo stosunek molowy kwasu pikrynowego do promazyny. Następnie wykreśla się zależność absorbancji od ułamka molowego promazyny. Jeśli tworzy się tylko jeden kompleks asocjacyjny i absorbancja mierzona jest przy długości fali, przy której jedynie to połączenie absorbuje światło, to n można obliczyć z wartości od-ciętej odpowiadającej maksimum na krzywej.

W metodzie miareczkowania spektrofotometrycznego przygo- towuje się serie roztworów, w których utrzymuje się stałe stężenie jednego składnika zmieniając stężenie drugiego. Przy odpowiedniej długości fali mierzy się absorbancję i wykreśla się jej zależność od stosunku stężeń - stężenia zmieniającego się do stężenia stałego. Gdy tworzy się tylko jedno trwałe połączenie selektywnie absorbujące światło, wówczas początkowo absorbancja rośnie niemal liniowo ze wzrostem stosunku molowego, następnie wykres zakrzywia się, a w końcu absorbancja osiąga wartość stałą. Odcięta punktu przecięcia stycznych daje liczbę ligandów w kompleksie, gdy pomiar jest prowadzony przy zmiennym stężeniu ligandu.

4. Częśc doświadczalna

4.1. Wyznaczanie maksymalnej długości fali (λ_max) przy maksimum absorbancji układu kwas pikrynowy (KP) - promazyna (PM)

W celu wyznaczenia maksymalnej długości fali(λ_max) odpowiadającej maksimum absorbancji chloroformowych ekstraktów badanego połączenia kwas pikrynowy (KP) - promazyna (PM) odmierzono do rozdzielacza po 5cm ³ roztworów KP i PM o stężeniach 2⋅10⁻⁴ mol/dm³. Zawartość rozdzielacza wstrząsano z dwiema porcjami chloroformu. Ekstrakt wprowadzono do probówki miarowej. Mierzono absorbancję(A) w zakresie od 390 do 500 nm.

Otrzymane wyniki zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1.Wartości absorbancji (A) otrzymane przy wyznaczaniu maksymalnej długości fali (λ_max)

Długość fali λ [nm]	Absorbanja A	Długość fali λ [nm]	Absorbanja A
390	0,104	450	0,031
395	0,107	455	0,024
400	0,110	0460	0,017
405	0,117	465	0,013
410	0,120	470	0,008
415	0,127	475	0,005
420	0,107	480	0,005
425	0,094	485	0,004
430	0,078	490	0,002
435	0,064	495	0,001
440	0,048	500	0,001
445	0,042

Na podstawie danych umieszczonych w tabeli 1 sporządzono wykres 1 zależności absorbancji (A) od długości fali (λ) dla układu kwas pikrynowy (KP) - promazyna (PM).

Wykres 1. Zależność absorbancji (A) od długości fali (λ) dla układu kwas

pikrynowy (KP) - promazyna (PM)

Z wykresu odczytano, że dla układu kwas pikrynowy(KP) -promazyna(PM) maksymalna długość fali wynosi λ_max = 415 nm. Dalsze pomiary prowadzono przy tej długości fali.

4.2. Ustalanie składu połączenia kwas pikrynowy (KP) - promazyna (PM)

Do ustalenia składu połączenia kwas pikrynowy (KP) - promazyna (PM) wykorzystano metodę zmian ciągłych Joba i metodę miareczkowania spektrofotometrycznego.

4.2.1. Metoda zmian ciągłych Joba

Do rozdzielaczy o pojemności 50 cm³ odmierzono określone objętości roztworów kwasu pikrynowego (KP) i promazyny (PM) o stężeniu 2⋅10^-4 mol/dm³. Zawartość rozdzielaczy wstrząsano dwukrotnie z chloroformem. Żółte ekstrakty zbierano do probówek, a następnie mierzono absorbancję przy maksymalnej długości fali (λ_max= 415 nm).

W drugiej serii stosowano roztwory o stężeniu 3⋅10^-4 mol/dm³.

Izomolowe objętości kwasu pikrynowego (KP) i promazyny (PM) zastosowane w obu seriach zestawiono w tabeli 2.

Tabela 2. Izomolowe objętości kwasu pikrynowego (KP) i promazyny (PM) zastosowane w obu seriach

---