Ćwiczenie 2. Oznaczanie węglanu sodu obok wodorotlenku sodu
Metoda Wardera - zasada oznaczania:
Roztwór zawierający mieszaninę wodorotlenku sodu i węglanu sodu miareczkuje się mianowanym roztworem kwasu solnego wobec dwóch wskaźników – fenoloftaleiny i oranŜu metylowego.
Najpierw do analizowanego roztworu dodaje się fenoloftaleinę i roztwór przybiera barwę malinowa. W miarę dodawania kwasu zachodzą następujące reakcje:
NaOH + HCl →→→ NaCl + H→ 2O (1) Na2CO3 + HCl →→→ NaCl + NaHCO→ 3 (2)
Miareczkowanie wobec fenoloftaleiny prowadzi się do momentu, gdy barwa miareczkowanego roztworu stanie się blado-róŜowa.
(pH około 8,3).
Następnie do miareczkowanego roztworu dodaje się oranŜu metylowego i w dalszym ciągu miareczkuje kwasem solnym, aŜ do zmiany barwy z Ŝółtej na cebulkową. Następuje wtedy zobojętnienie NaHCO3 do H2CO3, zgodnie z reakcją:
NaHCO3 +HCl →→→→ NaCl + H2CO3 (3)
Jeśli miareczkując wobec fenoloftaleiny zuŜyto VFF cm3 kwasu solnego (blado-róŜowa barwa roztworu), natomiast całkowita objętość titranta wprowadzona do zmiany barwy z Ŝółtej na cebulkową (miareczkowanie wobec oranŜu metylowego) wyniosła VOM, to moŜna napisać następujące równania bilansowe:
cHClVFF = nNaOH + nNa2CO3 cHClVOM = nNaOH + 2nNa2CO3
lub po przekształceniu nNa2CO3 =cHCl(VOM – VFF)
nNaOH = cHCl(2VFF – VOM)
Metoda Wardera jest w zasadzie bardzo prosta, jednak otrzymanie dokładnych wyników przy jej uŜyciu wymaga uwzględnienia wielu warunków. Metoda ta daje zupełnie dobre wyniki tylko w przypadku, gdy zawartość Na2CO3 w roztworze jest znacznie mniejsza od zawartości NaOH.
Dokładność wyników miareczkowania jest uzaleŜniona od prawidłowego uchwycenia punktu równowaŜnikowego. pH roztworu w punkcie równowaŜnikowym, odpowiadającym zobojętnieniu Na2CO3 do NaHCO3, wynosi 8,31, tymczasem barwa fenoloftaleiny zanika przy pH=8,1; wobec niezbyt wyraźnego skoku wartości pH na krzywej miareczkowania w pobliŜu tego punktu równowaŜnikowego, taka róŜnica powoduje juŜ pewien błąd; otrzymuje się wyniki za wysokie w stosunku do NaOH, a za niskie w stosunku do Na2CO3.
Innymi źródłami błędów przy oznaczaniu NaOH obok Na2CO3 mogą być:
- Pochłanianie przez roztwór alkaliczny CO2 z powietrza; powoduje to ubytek zawartości NaOH na korzyść zwiększonej zawartości węglanu. W celu uniknięcia tego błędu naleŜy miareczkować roztwór zaraz po jego przeniesieniu pipetą do kolby stoŜkowej.
- Miejscowy nadmiar kwasu solnego podczas miareczkowania wobec fenoloftaleiny; powoduje on zobojętnienie Na2CO3 bezpośrednio do H2CO3 z pominięciem NaHCO3, przy czym wydzielony kwas węglowy częściowo ulatnia się w postaci CO2; w tych warunkach zuŜycie kwasu wobec fenoloftaleiny jest za wysokie.
Zamiast fenoloftaleiny, której barwa zmienia się powoli, moŜna uŜyć wskaźnika mieszanego - błękitu tymolowego z czerwienią krezolową; zmiana barwy tego wskaźnika zachodzi w przedziale pH od 8,0 do 8,4, a więc bardzo blisko punktu równowaŜnikowego reakcji (1) i (2).
Wykonanie oznaczenia
Otrzymaną do analizy próbkę rozcieńcza się w kolbie miarowej (200 lub 250 cm3) do kreski wodą destylowana; przenosi się pipetą 20 lub 25 cm3 tego roztworu do kolby stoŜkowej, dodaje 3-4 krople roztworu fenoloftaleiny, a następnie około 25 cm3 wody destylowanej i natychmiast miareczkuje mianowanym roztworem kwasu solnego, łagodnie mieszając aŜ do momentu, gdy miareczkowany roztwór osiągnie barwę blado-róŜową. Odczytuje się objętość zuŜytego kwasu (VFF).
Następnie do miareczkowanego roztworu dodaje się 2 krople oranŜu metylowego i w dalszym ciągu miareczkuje aŜ do zmiany barwy roztworu z Ŝółtej na cebulową; wtedy ponownie odczytuje się całkowitą objętość zuŜytego kwasu solnego (VOM).
Oznaczenie powtarza się przynajmniej 2-3 krotnie i oblicza średnią zawartość NaOH i Na2CO3 (w gramach) w próbce otrzymanej do analizy.
Instrukcja opracowana według: Z. Szmal, T. Lipiec, Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Warszawa, PZWL 1997, str. 478
Zakres materiału obowiązujący na kartkówkę (alkacymetria)
1. Substancje podstawowe i wskaźniki w alkacymetrii. Zasada doboru wskaźników.
2. Nastawianie miana kwasu solnego na węglan sodu i boraks (reakcje, wskaźniki).
3. Nastawianie miana NaOH na kwas solny i kwas szczawiowy (reakcje, wskaźniki).
4. Trwałość mianowanych roztworów NaOH.
5. Oznaczanie węglanu sodu wobec wodorotlenku sodu metodą Wardera (zasada oznaczenia, przyczyny błędów).
6. Obliczenia związane z oznaczeniami alkacymetrycznymi.
Przykładowe zadania z alkacymetrii
http://www.zcha.pwr.wroc.pl/dydaktyka/zadania.pdf
