2. BИЗНАЧЕННЯ РОЗЧИННОСТІ МАЛОРОЗЧИННИХ СПОЛУК

Для виконання цієї роботи дуже зручно використати хлорид срібла. З цією метою невелика кількість (2-5 г) добре розтертої солі переносять у колбу і декантацією промивається дистильованою водою. Після промивання знову заливається дистильована вода обережно (без струшування) до прозорості розчину і замірюється опір розчину.

Оскільки сіль AgCl дуже погано розчинна, то ступінь її іонізації у водному розчині наближається до одиниці, тобто молярна електропровідність насиченого розчину цієї солі практично не відрізняється від граничної електропровідності –

,

де S – розчинність хлориду срібла,

.

Експериментально встановлено, що питома електропровідність насиченого розчину хлориду срібла дорівнює 3,40^×10^-4см^.м^-1.Оскільки вода сама є слабим електролітом, то слід враховувати її власний внесок у електропровідність розчину (c води 1,60^.10^-4см^.м^-1). Таким чином,

.

Користуючись нижче приведеною таблицею, величина граничної молярної електропровідності хлориду срібла:

, тоді розчинність хлориду срібла

ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА РУХЛИВІСТЬ ІОНІВ

У ВОДНИХ РОЗЧИНАХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ

при 298 К (l^і, см^.моль^-1.м²)

Оскільки хлорид срібла – бінарний електроліт, то [ Ag⁺] = [ Cl^-]. Знаючи концентрацію іонів, можна визначити добуток розчинності

.

Аналогічно визначається розчинність та добуток розчинності інших важкорозчинних сполук.

Результати досліду і розрахунків записуються в таблицю:

3.

ВИЗНАЧЕННЯ ІОННОГО ДОБУТКУ ВОДИ

Для роботи необхідно: реохорд АВС; звуковий генератор ЗГ; на-

вушники Т або осцилограф; посуд для визначення електропровідності і платинові електроди Б; мірна колба на 50–100 мл; піпетки мірні; магазин опору.

Для виконання цієї роботи використовується рівняння

.

Наприклад, при 291 К питома електропровідність чистої води дорівнює 4,41^.10^-6см^.м^-1. За даними таблиці, приведеної в попередній роботі, знаходимо

.

Одержавши концентрацію іонів Н⁺ та ОН^-

,

визначаємо іонний добуток води при 291 К:

.

Аналогічно визначається величина іонного добутку води при інших температурах. Результати експерименту та розрахунків записуються у вигляді таблиці:

4.ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ КИСЛОТИ МЕТОДОМ КОНДУКТОМЕТРИЧНОГО ТИТРУВАННЯ

Для роботи необхідно: 1н.; 0,1н. розчини NaOH; контрольний розчин кислоти; піпетка на 20–25 мл; мікропіпетка; провідники електричні – 5 шт.

В об’ємному аналізі для визначення кінця титрування застосовують кольорові індикатори. Ці індикатори можуть бути використані в тих ви-

падках, коли необхідно титрувати забарвлені або мутні розчини, так як на фоні цих розчинів зміну кольору індикатора визначити неможливо.

У таких випадках особливо часто при нейтралізації слабких кислот і лугів “індикатором” служить електропровідність розчинів.

Вимірювання електропровідності розчинів знайшло широке прак-

тичне застосування. Одним з них являється кондуктометричне титрування. Суть методу полягає в тому, що в процесі титрування одні йони в розчині заміняються іншими, рухливість яких інша, а відповідно змінюється і електропровідність розчину.

Рис. 1. Електрична схема для кондуктометричного титрування.

Визначаючи електропровідність розчину, можна розрахувати його кон-центрацію.

Оскільки електропровідність є величина обернена опорові, то для її визначення достатньо знайти опір розчину струмові, який проходить через нього. Опір визначається компенсаційним методом із застосуванням мос-

тика Кольрауша, схема якого подана на рис.1, де АВС – реохорд; R – магазин опорів; Т – навушники або осцилограф; Б – посуд з розчином електроліту, електропровідність якого необхідно визначити; ЗГ – звуковий генератор; К – ключ.

При замиканні кола ключем струм від джерела струму розгалужу-

ється, утворюючи 4 гілки опору: R_AC ,R_CB ,R_р-ну, R_маг.

У навушниках чується звук, а на екрані осцилографа спостерігається лінія. При переміщенні контакту по реохорду в одному і другому напрямах звук то посилюється, то послаблюється, лінія на екрані змінюється за величиною.

У момент, коли , струм у мостику СД відсутній, що вияв-

ляється повним зникненням звуку в навушниках, на екрані осцилографа буде точка.

Виходячи з поданого вище рівняння, можна визначити опір розчину

.

Знаючи опір розчину, розраховують електропровідність по формулі

.

При визначенні електропровідності користуються слабими струмами високої частоти: з цією метою використовується звуковий генератор.

Посуд, в який заливається розчин (електропровідність якого треба визначити), являє собою склянку з платиновими електродами (рис. 2). Для уникнення поляризації поряд з використанням струмів високої частоти збільшують поверхню електродів. З цією метою електроди платинуються.

У склянку заливають 20–25 мл контрольного роз-

чину кислоти і опускають електроди в кислоту. Поста-

вивши рухомий контакт на поділках 0,25–0,3 м на реохорді, включають струм, користуючись ключем К.

У такому положенні підбирають за допомогою магазину опору такий опір, при якому струм через навушники не проходить, тобто звук у навушниках відсутній або стає мінімальним, або на екрані осцилографа світиться точка.

Залишаючи опір магазину постійним при всіх наступних вимірюваннях, мікропіпеткою приливають порціями розчин NaOH. (Кількість розчину і концен-трація розчину NaOH вказується керівником занять).

Розчин у стаканчику помішують і рухомим контак-

том знову знаходять мінімум звуку.

Мінімум звуку або точка на екрані з додаванням кожної порції лугу зміщується вліво до тих пір, поки кислота не буде повністю відтитрована. Після точки нейтралізації електропровідність розчину зростає, і тому ру-

хомий контакт необхідно зміщувати вправо по лінійці.

Дослід вважається закінченим, коли одержано 5–6 вимірювань після точки нейтралізації.

Результати вимірювань записують у вигляді наступної таблиці:

По даним таблиці будують графік залежності електропровідності розчину від кількості лугу, яка пішла на титрування кислоти. По графіку знаходять кількість розчину NaOH, необхідну для нейтралізації взятої кількості кислоти і за формулою знаходять концентрацію контрольного розчину кислоти ,

де N₁ – невідома концентрація кислоти;

V₁ – об’єм кислоти, взятий для досліду;

N₂ – концентрація розчину лугу;

V₂ – об’єм лугу, необхідний для відтитрування кислоти.

5. ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ ЛІКАРСЬКОЇ РЕЧОВИНИ В РОЗЧИНІ

Для роботи необхідно: міст змінного струму; термостат (2980,1К); кондуктометрична комірка з платиновими електродами (константа комірки відома); 4–5 мірних колб на 100 мл; 4–5 стаканів тієї ж місткості; розчини сильних електролітів, які застосовуються в фармації: соляна кислота, бен-

зоат, саліцілат, гідрокарбонат натрію; сульфат магнію або хлорид кальцію, дистильована вода; аналітичні ваги; розчин реагенту НСl концентрації

2×10^–2моль/л; 4–5 конічних колб з пробками; об’єкти дослідження: амідо-

пірин, стрептоцид або бензоат натрію у вигляді чистих фармакопейних препаратів і таблеток.

Мета роботи: виміряти опір системи розчину реагенту; внести точну наважку досліджуваної речовини; виміряти опір розчину; розрахувати питому електричну провідність та її зміну; одержати калібрований графік або його рівняння; визначити склад речовини у вихідній таблетці.

Пряме кондуктометричне визначення вмісту лікарської речовини в слабких електролітах практично неможливе. Абсолютні величини χ слаб-

ких електролітів малі, залежність має нелінійний характер. Дода-

вання досліджуваної речовини у розчин реагенту, що з ним взаємодіє, викликає зміну питомої електричної провідності розчину, яка при визна-

чених умовах пропорційна концентрації цієї речовини. Такий метод називають прямою кондуктометрією з хімічним впливом на систему.

Наведемо приклад прямого кондуктометричного аналізу слабких основ. В якості реагенту застосовують розчин слабкої кислоти НА відомої концентрації с_р; його питома електрична провідність . Після додавання слабкої основи ВОН з концентрацією с_о при умові с_о<с_р проходить нейтралізація згідно реакції

В одержаному розчині знаходиться утворена сіль ВА в концентрації с_о і надлишок реагенту НА в концентрації с_{р –} с_о. На основі адитивності знаходимо питому електричну провідність одержаного розчину (χ):

(1)

(2)

По рівнянню реакції замість сильної кислоти НА утворюється екві-

валентна маса солі ВА, тому концентрація розчину не міняється, різниця йонних еквівалентних електричних провідностей є величина постійна, а зміна питомої електричної провідності розчину прямо про-

порційна концентрації досліджуваної слабкої основи рівняння (2).

На практиці в розчин реагенту вносять певні маси досліджуваної речовини, кожний раз визначаючи Δχ. Будують лінійний графік , де m – маса речовини, або одержують рівняння

. (3)

Коефіцієнти а і b знаходять методом найменших квадратів.

Пряма кондуктометрія з хімічним впливом на систему враховує швид-

кість прямого кондуктометричного методу з можливостями кондукто-

метричного титрування. У цьому методі можуть використовуватись не тільки реакції нейтралізації, але й осадження, витіснення із солей, комп-

лексоутворення. Домішки стороннього електроліту (до 3–4%) у меншій мірі заважають проведенню аналізу, чим у класичному варіанті прямої кондуктометрії.

Для успішного проведення аналізу взаємодія повинна йти швидко і до кінця, продукти реакції і реагент повинні мати максимально різні екві-

валентні електричні провідності. Відношення концентрацій речовини, що визначають, і реагенту повинно бути в межах 0,5–0,95, так як зростає похибка аналізу із-за зменшення Δχ.

Хід роботи

В 4–5 конічних колб вносять точні маси чистого препарату, до-

дають із бюретки по 50 мл НСl визначеної концентрації. Маси розра-

ховують так, щоб відношення концентрації речовини, що визначають, і реагенту знаходилось в межах 0,5–0,95. Розчини перемішують і вимірюють опір чистого реагенту НСl і всіх розчинів при Т=298 К. Таблетку неві-

домого складу зважують, потім подрібнюють до порошку і вносять в чис-

тий розчин реагенту (50 мл), повністю розчиняють (дозволяється каламут-

ність нерозчинних домішок). Іноді потрібен підігрів розчину на водяній бані. Вимірюють опір одержаного розчину.

Обробка результатів експерименту

Для кожного розчину розраховують за рівнянням опір і зміну питомої електричної провідності Δχ по рівнянню (1), будують залеж-

ність і методом найменших квадратів розраховують коефі-

цієнти а і b рівняння (3). Розраховують χ і Δχ у досліді з таблеткою і за каліброваним графіком або рівнянням (3) знаходять масу речовини в таблетці, що аналізується. Оцінюють похибку аналізу, підставивши у рівняння (3) величини Δχ і зрівнявши взяті наважки з розрахованими по рівнянню.

Результати досліду і розрахунки заносять у таблицю: