Gravimetriske og volumetriske analyser - uorganiske synteser [2] 8200264505 [PDF]

Zitiervorschau

Gerd Nybraaten og Otto Ottesen

LABORATORIE­ ARBEID 2. Gravimetriske og volumetriske analyser

Uorganiske synteser

U ni ver si tet sforlaget

Nasjonalbiblioteket Dcpotbiblioteket

Universitetsforlaget, Oslo 1980 ISBN 82-00-26450-5

Det må ikke kopieres fra denne boka ut over det som er tillatt etter bestemmelsene i «Lov om opphavsrett til åndsverk», «Lov om rett til fotografi» og «Avtale mellom staten og rettighets­ havernes organisasjoner om kopiering av opphavrettslig beskyttet verk i undervisningsvirk­ somhet». Brudd på disse bestemmelsene vil bli meldt til politiet. NS 4728 er gjengitt med tillatelse fra Norges Standardiseringsforbund.

Omslag: Tor Berglie Trykk: Aktiv Trykk a.s. Oslo, 1980.

Forord

Heftet tar primært sikte på å dekke et uttalt behov for kjemi-laboratorieoppgaver innenfor studieretning for håndverks- og industrifag, kjemilaborant- og kjemiprosessfaglinjene. Det er tatt med en del oppgaver som ikke står nevnt i fagplanene. Dette skulle gi gode muligheter for individualisert undervisning. Heftet bør sees i sammenheng med de øvrige heftene i samme serie. I hefte 1 er bl.a. generell arbeidsteknikk i laboratoriet beskrevet. Trondheim — Sandefjord, juni 1980 Gerd Nybraaten og Otto Ottesen

Innhold

GRAVIMETRISKE ANALYSER......................................................................................... A. GENERELL DEL............................................................................................................. Oppgaver.............................................................................................................................. Utstyr.................................................................................................................................... Teknikk i gravmetriske analyser........................................................................................

7 9 9 9 11

B. DIVERSE ANALYSER 1. Gravimetrisk bestemmelse av sulfat.......................................................................... 17 2. Gravimetrisk bestemmelse av barium....................................................................... 19 3. Gravimetrisk bestemmelse av klor............................................................................ 20 4. Gravimetrisk bestemmelse av vann........................................................................... 22 5. Gravimetrisk bestemmelse av jern............................................................................. 23 6. Gravimetrisk bestemmelse av kalsium............................................. 25 7. Gravimetrisk bestemmelse av magnesium................................................................ 26 8. Gravimetrisk bestemmelse av nikkel med dimetylglyoxim...................................... 28 9. Gravimetrisk bestemmelse av aluminium................................................................. 29 10. Elektrogravimetrisk bestemmelse av kobber i kobber-nikkelløsning................... '31

VOLUMETRISKE ANALYSER.......................................................................................... A. GENERELL TEORI FOR TITRERING...................................................................... Typer titreranalyser.............................................................................................................. Utstyr for titrering............................................................................................................... Standardoppløsninger.......................................................................................................... Feilkilder ved titrering......................................................................................................... Indikator...............................................................................................................................

33 34 34 35 37 37 38

B. SYRE/BASE TITRERING.............................................................................................. 1. Titrering av NaOH med HC1.................................................................................... 2. Standardisering av natriumhydroksyd...................................................................... 3. Standardisering av saltsyre........................................................................................ 4. Titrering av svak syre med sterk base...................................................................... 5. Titrering av svak base med sterk syre...................................................................... 6. Titrerkurve........................................................................................... 7. Titrering av fosforsyre................................................................................................ 8. Løselighetsproduktet for kalsiumhydroksyd............................................................ 9. Bestemmelse av boraks med saltsyre........................................................................ 10. Formelvekt for kalsiumkarbonat.............................................................................. 11. Standardisering av bariumhydroksyd....................................................................... 12. Titrering av borsyre med bariumhydroksyd............................................................. 13. Formelvekt for ammoniumsalt.................................................................................. 14. Eddiksyre i handelsvaren eddik................................................................................. 15. Sitronsyre i appelsinjuice/grapefruktjuice.................................................................. 16. Natriumhydrogenkarbonat i bakepulver..................................................................

41 41 43 46 48 49 50 51 53 54 55 56 57 58 59 60 61

C. RED/OKS TITRERING.................................................................................................... 17. Standardisering av KMnO4......................................................................................... 18. Bestemmelse av jern ved titrering med KMnCU........................................................ 19. Titrering av H2O2 med KMn04................................................................................. 20. Bestemmelse av jern i barberblad............................................................................... 21. Bestemmelse av jeminnholdet i FeSC>4 • 7 H2O........................................................

62 63 65 67 68 69

JODOMETRI........................................................................................................................... 22. Standardisering av natriumtiosulfat med K2Cr2O7................................................... 23. Standardisering av natriumtiosulfat med KBrOj....................................................... 24. Standardisering av natriumtiosulfat med KMn04..................................................... 25. Bestemmelse av kobber med natriumtiosulfat........................................................... 26. Klor i klorvann............................................................................................................ 27. Bestemmelse av NaNCh............................................................................................... 28. Titrering av Fe2* med

70 72 73 74 75 76 77 78

CERIMETRI............................................................................................................................. 79 29. Standardisering med natriumoksalat .......................................................................... 80 30. Bestemmelse av jern..................................................................................................... 81 D. FELLINGSTITRERING................................................................................................... 31. Standardisering av sølvnitrat....................................................................................... 32. Standardisering av ammoniumtiocyanat.................................................................... 33. Bestemmelse av sølv i ukjent prøve............................................................................

82 83 84 85

E. KOMPLEKSIOMETRISK TITRERING........................................................................ 34. Bestemmelse av kalsium og magnesium med EDTA................................................ 35. Kompleksiometrisk bestemmelse av kobber.......................................................... ..... 36. Kompleksiometrisk bestemmelse av Fe3+................................................................... 37.. NS 4728. Vannundersøkelse.........................................................................................

86 86 89 90 91

UORGANISKE SYNTESER ................................................................................................. 96 1. Krystallsoda.......... ......................................................................................................... 97 2. Borsyre........................................................................................................................... 98 3. Ammoniakkvann.......................................................................................................... 99 4. Jem(II)sulfat.................................................................................................................. ^0 5. Natriumtiosulfat............................................................................................................ ^1 6. Kobbersulfat................................................................................................................. 7. Natriumperborat........................................................................................................

Gravimetriske analyser

A. Generell del

Det vises til hefte 1. Laboratorieteknikk for utfyllende opplysninger.

Oppgaver Oppgaver utleveres av faglærer. I gravimetriske analyser bør prøver også bli levert ut som ukjente løsninger. Disse fortynnes til for eksempel 250 ml, og herfra tas ut for eksempel 25 ml prøver for videre behandling.

Utstyr Spesielt utstyr i gravimetrisk analyse er omtalt under ulike teknikker, s. 11. Eksikkator

Fig. 1. Eksikator

Eksikkatoren benyttes ofte. Den består av en glassbeholder med lokk som vist på figur 1. Lokket skal slutte helt tett til beholderen. Eksikkatoren åpnes ved å dra lokket forsiktig til side. Dersom eksikkatoren må reingjøres, tas den innvendige porselensplaten ut. Gammelt fett på lokk og kant må fjernes. En tynn film av spesialfett legges så på, og lokket roteres inntil belegget er jevnet ut. Tørkemiddel helles så på eksikkatoren gjennom for eksempel en trakt. Det finnes mange typer tørkemidler. Mest benyttet er silikagel som er blått når det er tørt, men blir hvitt ved opptak av fuktighet. Blant andre tørkemidler bør nevnes: CaCl2, P2O5, Mg(ClO4)2, CaO, 100% H2SO4, A12O3. Hensikten med tørkemiddel i eksikkatoren er å oppnå en atmosfære med konstant, lav fuktighet. Både tomme digler og digler med innhold av prøver som er tørket i ovn, skal settes vekk i eksikkatoren til avkjøling. Avkjølingstiden bør være den samme for fulle og tomme digler, minimum 30 minutter. Eksikkatoren bør helst stå i veierommet i denne tiden for å oppnå samme temperatur som vekta. Volumetrisk utstyr

Fig. 2. Målekolbe

Det laboratorieutstyr som benyttes til nøyaktig utmåling av volum, omfat­ ter målekolber, pipetter og byretter. Dette utstyret er konstruert slik at en relativt stor forandring i væskeoverflatens nivå gir en liten forandring i væskens volum.

9

Måleutstyret er enten konstruert for å inneholde et bestemt volum, som målekolben, eller til å avgi et bestemt volum, som pipetter og byretter. Spesielt utstyr som skal avgi bestemt væskevolum, må være omhyggelig reingjort, idet det er vesentlig at dråper av den væske som skal avgis, ikke henger igjen på den innvendige glassveggen. Vasking av glassutstyr er omtalt i hefte 1. Materialet i det volumetriske utstyret er for det meste «sodaglass». Til vandige oppløsninger som ikke skal oppbevares lenge, er dette glasset godt nok. Der det stilles strengere krav, benyttes Pyrex-glass som i mindre grad reagerer med vandige oppløsninger. Husk at alt volumetrisk utstyr er nøyaktig justert ved en bestemt temperatur (som regel 20 °C) og ikke skal varmes opp eller tørkes i tørkeskap. a) Målekolber En vanlig målekolbe er vist på figur 2. De vanligste størrelser er 100, 250, 500 og 1000 ml. Vanligvis er de kalibrert til å holde et visst volum væske ved 20 °C når de er fylt til merket på flaskehalsen. Volumet av en fortynnet vannoppløsning øker ca. 0,025% når tempera­ turen øker 1 °C. Da temperaturen i laboratoriet kan variere nokså mye i løpet av en dag, er dette en feilkilde som man må være oppmerksom på. Enkelte løsninger som skal anlyseres, vil bli utlevert i 250 ml målekolber. Før analysen kan påbegynnes, må prøvens volum økes ved tilsats av destillert vann. Først tilsettes destillert vann nesten opp til merket på flaskehalsen, og det hele blandes godt. Venter man med å blande til man har fortynnet til merket, kan dette føre til en volumutvidelse eller volumminsking ved blanding. Til slutt fylles opp til merket. De siste dråpene fylles i med en dråpepipette, slik at underkanten av menisken mest mulig nøyaktig kan bringes på samme nivå som merket. Væsken blandes så godt. Den skal ristes, og flasken skal snus opp ned 5—10 ganger.

b) Pipetter En pipette som er konstruert for å avgi et bestemt volum, kalles fullpipette. Pipette som gir 5, 10, 25 eller 50 ml, er mest i bruk. Med en målepipette kan du ta ut nøyaktige volum på 1—10 ml. Pipetten må være omhyggelig reingjort før den tas i bruk, men ikke nødvendigvis tørr. Ved utpipettering må det ikke dannes dråper på innsiden av pipetten. Venn deg helt fra starten av til å bruke pipetteballong (fig. 4). Bruken er forklart under figuren. HUSK AT MEGET ALVORLIGE ULYKKER HAR SKJEDD VED OPPSUGING AV VÆSKER MED MUNNEN. Om nødvendig tørkes pipetten utvendig med papir. Deretter skylles den 3 ganger med ca. 3—5 ml av den oppløsning som skal utpipetteres. Væske suges så opp i pipetten til et lite stykke over merket. Spissen tørkes av med et filterpapir. En lar så væsken renne forsiktig ut til underkanten av menisken er i høyde med merket. Ved overføring av løsningen til et

10

Fig. 3. a) Fullpipette b) Målepipette

Fig. 4. Bruk av pipettebal­ long. ®: ventil Pipetta tilkobles ved 1. Gummiballen klemmes

sammen, samtidig som det trykkes på ventil R (venti­ len åpnes). Væsken suges opp ved å åpne ventil A. Volumet i pipetta justeres ved å slippe inn luft gjen­ nom ventil M. Når pipetta skal tømmes kan ballongen fjernes helt, eller en kan trykke på ventil M.

begerglass holdes pipetten i vertikal stilling, og løsningen får renne fritt ut. For å unngå spruting kan pipettespissen holdes mot begerglassets vegg under den kontinuerlige tømmingen og dessuten i ca. 15 sekunder etterpå (fig. 5). Pipetten er konstruert slik at en liten væskemengde vil bli igjen i spissen. Blås derfor aldri ut av pipetten.

Teknikk i gravimetriske analyser I en gravimetrisk analyse forekommer forskjellige operasjoner som kan inndeles slik: — Felling — Filtrering og vasking av bunnfall — Tørking, forasking, gløding og veiing av bunnfall Et element eller en forbindelse kan separeres fra den del av stoffet (prøven) som undersøkes, ved en rekke metoder. Noen av disse er: F ordampningsmetoder Fellingsmetoder Elektroanalytiske metoder Andre fysikalske metoder En av de oppsatte analysene er elektrogravimetrisk, men de øvrige er basert på fellingsmetoder. Ved valg av oppgaver bør ulike filtreringsteknikker dekkes. Felling

Fellinger utføres gjeme i begerglass av Pyrex-kvalitet. Fellingsmidlet tilset­ tes oftest langsomt under røring. For å unngå sprut bør en la væsken renne langs begerglassets side. Et moderat overskudd av fellingsmiddel tilsettes. For stort overskudd kan være uheldig. Etter at fellingen har sunket til bunnen, tilsettes alltid et par dråper ekstra fellingsreagens for å kontrollere at fullstendig utfelling har funnet sted. De fleste bunnfall trenger kortere eller lengre tid for å gi best mulig filtrerbare krystaller. Dersom denne henstand foregår ved kokepunktet, er det best å la begerglasset stå på vannbad eller på en spesiell kokeplate til dette formål. Enkelte bunnfall filtreres med en gang, for eksempel det kolloidale bunnfall av FeO(OH) • xFFO.

Fig. 5. Pipetta holdes inn mot glassveggen når den tømmes

Fellinger og fellingers egenskaper Fellingsmetodene er basert på det prinsipp at det søkte stoff felles ut fra oppløsningen i en form som er lite oppløselig i vann. Utfellingen kan så skilles fra væsken ved filtrering eller sentrifugering. En fellingsanalyses nøyaktighet bestemmes blant annet av følgende faktorer:

11

1. Fellingens løselighet i vann 2. Fellingen må kunne filtreres og vaskes. Dette fører til at partiklene må være så store at de ikke går gjennom filteret, og at de ikke blir mindre under vasking. 3. Fellingen må, for eksempel ved gløding, kunne overføres til en forbin­ delse med kjent formelvekt. Det er en rekke forhold som bestemmer hvilket miljø fellingen bør foretas ved. Her skal bare nevnes overmetning. En overmettet løsning inneholder en større mengde oppløst stoff pr. volumenhet enn det som vanligvis fører til utfelling. Overmetning er derfor en ustabil tilstand der felling lett kan oppnås ved for eksempel tilsats av små krystaller av det stoff som skal utfelles, eller ved risting av oppløsningen. Det er påvist at overmetningen spiller en vesentlig rolle for størrelsen av de utfelte partikler. Økende overmetning fører til flere krystallisasjonskim, som igjen fører til mindre krystaller. Dette kan motvirkes ved å foreta fellinger på følgende måter: 1. Fellinger utføres normalt i varme løsninger, siden løseligheten vanligvis øker med økende temperatur. 2. Fellinger utføres vanligvis i fortynnede løsninger. Fellingsreagensen tilset­ tes langsomt og ved god omrøring. 3. Ofte tilsettes oppløsningen også en passende reagens som øker løselighe­ ten av bunnfallet.

Av stor betydning for en fellings egenskap bør også nevnes dannelsen av kolloidale partikler med størrelsesorden 0,1 pm — 10 3 /im (1 /im = 10 3 mm). Disse partiklene lar seg ikke filtrere med vanlige midler. Ofte er den kolloidale tilstand forbigående. Små krystaller vil dannes raskt. I andre tilfeller blir tilstanden mer varig, idet de kolloidale partikler frastøter hverandre på grunn av elektrisk nettoladning av samme fortegn. Dette avhenger av bunnfallets natur. Kolloidale partikler kan flokkulere (koagulere) og danne større aggrega­ ter som lar seg filtrere. Dette kan oppnås ved at oppløsningen tilsettes reagenser som fører til nøytralisasjon av ladningene ved å endre adsorpsjonen på overflaten av de kolloidale partiklene. Det motsatte av flokkulering kalles peptisasjon, og dette kan skje ved tilsetning av vann til et flokkulert kolloid, for eksempel ved vasking av bunnfall. Peptisasjon kan hindres ved tilsetning av reagenser til vaskevannet. Reagenser som skal flokkulere kolloider eller hindre peptisasjon, kan føre til forurensning av bunnfallet og dermed feil i analysen.

Reinhet av bunnfall Et bunnfall som utskilles fra en løsning, inneholder varierende mengder ureinheter. Forurensning av et bunnfall med stoff som er til stede i løsningen, kalles ofte for medfelling. Det kan skilles mellom følgende to typer av medfelling: 12

1. Adsorpsjon på partikkelens overflate. 2. Okklusjon eller inneslutting av fremmedpartikler i krystallen under for rask vekst av krystallen fra krystallkimet. Adsorbsjonen vil øke med økende spesifikk overflate hos bunnfallet. Mer perfekte krystaller vil kunne oppnås ved å la bunnfallet stå i noen timer etter fellingen. En vil på den måten oppnå at de minste partiklene går i løsning igjen, og stoffet utfelles på de større. Dette vil føre til at den spesifikke overflate vil avta, og dermed vil feilen på grunn av adsorpsjon kunne bli mindre. Bunnfallet blir også på den måten lettere filtrerbart. En del av de adsorberte ioner vil fjernes ved vasking av bunnfallet. Dersom dette fremdeles er forurenset, kan det være nødvendig å løse bunnfallet og felle på ny. Denne dobbeltfellingen vil gi et forholdsvis reint bunnfall.

Vann i kjemiske stoffer I en vandig løsning er ionene hydratisert. Dette vil si at ionene er omgitt av vannmolekyler som er bundet til ionene elektrostatisk. Koordinasjontallet forteller hvor mange vannmolekyler som omgir ionet på denne måten. Ved utkrystallisasjon av et salt fra en vannløsning kan hydratiserte ioner inngå som byggesteiner i det faste krystallgitteret. Antall vannmolekyler pr. ion som inngår i gitteret, avhenger av krystallstrukturen og ionenes størrelse. Både anioner og kationer kan være hydratiserte, men i de fleste tilfeller er hydratvann knyttet til kationet. Dette er kjemisk bundet vann som vil inngå i saltets formelenhet. Vann kan også foreligge i hulrom i krystaller. Dette kalles okkludert vann. Et salt vil også kunne adsorbere vann. Mengden av adsorbert vann vil øke med saltets overflate og med luftas vanninnhold. Adsorbert vann vil i de fleste tilfeller avgis ved oppvarming av stoffet til 100 °C. Salter som opptar vann ved vanlig luftfuktighet, kalles hygroskopiske. Det vil ved en gitt temperatur være et visst likevektsvanndamptrykk over et hydratisert salt. Hvis luftas vanndamptrykk er lavere enn dette likevektsdamptrykk, vil saltet avgi vann inntil de to vanndamptrykk blir like store. Er luftas vanndamptrykk høyere enn likevekts-vanndamptrykket over salthydratet, vil saltet oppta vann fra lufta.

Filtrering og vasking av bunnfall

Denne operasjonen består i å atskille det utfelte stoff fra oppløsningen. Filtreringen kan foregå gjennom: 1. Filterdigler av porselen eller glass 2. Filterpapir 3. Filtermatter av asbest i forbindelse med perforerte digler (Gooch-, Munroe-digler) Figur 6 viser en filterdigeloppsats med filterkolbe koblet til en vakuum-

13

pumpe eller en enkel vannstrålepumpe. Mellom filtrerkolben og pumpa bør det helst være en ekstra kolbe som tar imot eventuelt tilbakeslag av vann.

Fig. 6. Filtrering med filterdigel

Hva slags filter som velges, avhenger av bunnfallets og oppløsningens karakter, hvordan tørkingen, eventuelt glødingen, skal utføres, og ikke minst av prisen på filteret. Filterpapir brukes for å samle opp bunnfall som er gelatinøst, og bunnfall som må glødes ved høy temperatur før veiing. Til bunnfall som skal veies, må det alltid benyttes askefritt filterpapir. Før filtreringen påbegynnes, må det velges en passende størrelse og finhet på filterpapiret. Størrelsen bestemmes av den mengde bunnfall som skal samles opp, ikke av væskemengden som skal filtreres. Bunnfallet skal helst ikke fylle mer enn 1/3 av filteret. De vanligste størrelser på filterpapiret er 5|, 7, 9, 11 og 12| cm i diameter. Kvaliteten av papiret angis med et nummer. Det er vanlig å angi papirets porestørrelse med et farget bånd på eskene med filterpapir. Følgende betegnelser brukes: Sort bånd, hvitt bånd og blått bånd. Sort bånd har de groveste porene og benyttes til gelatinøse bunnfall, og blått bånd er det fineste.

Følgende huskeregel bør kanskje nevnes: Sort går fort, blått går smått. En korrekt måte å brette filterpapiret på, er vist på figur 7. Et tørt filterpapir brettes nøyaktig og forsiktig på midten og deretter en gang til gjennom senteret, men slik at de to delene ikke faller helt sammen (ca. 10° forskjell). Hjørnet av folden på yttersiden rives av. Når filterpapiret er brettet på denne måten, vil det slutte inn til veggen i en 60 trakt når det fuktes. Papiret trykkes forsiktig ned i en passende trakt, papiret skal ikke nå lenger opp en 1—1| cm fra traktens øvre kant, og det fuktes med vann fra sprøyteflaske. Trykk igjen forsiktig papiret mot trakten slik at luft ikke

14

Fig. 7. Bretting av filterpapir

slipper ut mellom dem. Ved påfylling av vann bør det være en stående søyle av vann i traktens stilk. Framgangsmåten ved filtrering og overføring av bunnfallet til filteret er vist på figurene 8 og 9. Væsken over bunnfallet dekanteres først gjennom filteret. Begerglasset med filtrat plasseres så det berøres av traktstilkens spiss. Glasstaven holdes så nær filteret som mulig uten å berøre dette, og begerglasset med bunnfall holdes lavest mulig. Filteret må ikke fylles mer enn 2—3 mm fra kanten. Det bør passes på slik at filteret ikke renner tomt. Når så mye som mulig av væsken er sendt gjennom filteret, og det meste av bunnfallet er igjen i begerglasset, begynner vasking ved dekantering. Vaskevannet helles ned langs veggene i begerglasset, og bunnfallet gis anledning til å synke ned før det meste av væsken igjen filtreres fra. Antall vaskevann og hva vaskevannet skal inneholde, vil selvsagt variere for forskjellige stoffer. Vasking ved dekantering anbefales for gelatinøse bunn­ fall som lett tetter filterpapiret. Er bunnfallet grovkornet og lett filtrerbart, er det ingen fordel å vaske ved dekantering. Det er da bedre å overføre bunnfallet til filteret straks den klare løsningen er helt fra.

Fig. 8. Filtrering gjennom filterpapir

Fig. 9. Overføring av utfel­ ling fra beger til filterpapir

Filtratet undersøkes for å kontrollere at filtreringen har vært tilfredsstil­ lende. Hvis ikke filtreres det på ny. Begerglasset behandles med gummivisker (policeman) slik at en får med felling, som kleber seg til bunn og vegg. Rørestaven behandles på samme måte. Når filtreringen og vaskingen er avsluttet, og bunnfallet i filteret er i en

15

form som vist på figur 10, brettes filterpapiret sammen til en liten pakke og plasseres i en digel som på forhånd er glødet og veid. Digelen skal glødes ved samme temperatur når den er tom, som når den inneholder bunnfall. Tørking, forasking, gløding og veiing av bunnfall

Når det gjelder gelatinøse bunnfall, kan det være en fordel først å tørke bunnfallet. Dette kan for eksempel skje over gassbluss, i tørkeskap ved 100 °C eller i eksikkator over natten. Tørking av bunnfall over gassbluss må foregå meget langsomt, ellers kan man risikere at bunnfallet spruter opp under lokket eller ut av digelen. Tørking og forasking kan foregå over varmeplate eller elektrisk speilbrenner. Ved bruk av gassbluss settes digelen vertikalt i et triangel, ca. 10 cm over flammens spiss. Flammens lengde bør være ca. 2 cm. Digelen dekkes med lokk, men lokket plasseres litt på siden, slik at dampen kan slippe ut. Når filterpapiret er tørt, og det ikke lenger er vanndråper igjen på undersiden av lokket, senkes digelen gradvis for sakte avrykning av filterpapiret. Digelen holdes dekket under avrykningen, men lokket heves av og til. Verken papiret eller de unnvikende gasser må ta fyr under foraskingsprosessen. Når papiret er helt sort, og det ikke unnviker mer gass, plasseres digelen i 45° vinkel med lokket stilt mot digelens munning, som vist på figur 11.

a)

b)

Fig. 10. a) Bunnfall i filter før vasking b) Bunnfall i filter etter vas­ king

Fig. 11. a) Korrekt plasse­ ring av digelen på triangel b) Feil plassering av dige­ len på triangel

Bunnen av digelen varmes nesten til rødglød, men flammen skal ikke rekke opp til munningen. Gasstrømmen vil ellers kunne rive med seg partikler fra digelinnholdet, og flammens reduserende virkning kan gjøre

seg gjeldende. Etter at alt kull er brent bort, plasseres digelen med lokk vertikalt i Muffel-ovnen og glødes i 15 minutters perioder inntil konstant vekt oppnås. Etter hver gløding avkjøles digelen litt, men settes varm i eksikkatoren til videre avkjøling og veiing. Glødeovnen skal bare brukes til gløding av bunnfall i forbindelse med gravimetriske analyser. Filterpapir skal ikke brennes av i glødeovnen. For det første vil ovnen ødelegges, og for det andre vil selv spor av papir eller karbonrester gi alvorlige feil i analysene.

16

B. Diverse analyser

1. Gravimetrisk bestemmelse av sulfat Prinsipp

En løsning av bariumklorid tilsettes en løsning med sulfationer i svakt surt miljø nær kokepunktet. SO4 + Ba+ + t— BaSO4 Fellingen filtreres fra, vaskes med vann, glødes og veies som bariumsulfat. Bariumsulfat har en oppløselighet på 0,00025 g/100 ml ved 25 C og 0,00041 g/ml ved 100 °C. Varmt vann kan derfor brukes under vasking av bunnfallet på grunn av relativt liten forskjell i oppløselig­ het. En liten mengde hydrogenklorid tilsatt vil eliminere faren for felling av visse bariumsalter som karbonater og fosfater samt bariumhydroksyd. Videre vil felling i sur løsning også gi grovere og lettere filtrerbare krystaller. (0,05 M HC1 er passende i oppløsnin­ gen.) Bariumsulfat avgir alt vann ved gløding til 800—900 C. En må imidlertid være forsiktig slik at bunnfallet ikke reduseres til sulfid av karbon dannet under forbrenning av filterpapiret. Dette kan unngås ved forsiktig forbrenning av papiret ved lav temperatur og med fri lufttilgang. Om nødvendig kan eventuelt dannet sulfid overføres til sulfat ved å fukte bunnfallet med svovelsyre.

Utstyr

600 ml begerglass, blåttbånd-filterpapir, filtertrakt, porselensdigel. Reagenser

Na2SO4, konsentrert HC1, BaCl2 ■ 2H2O, 0,1 M AgNO3. Utførelse

Vei ut en prøve med ca. 0,1 g svovel, for eksempel Na2SO4, nøyaktig i et 600 ml begerglass. Tilsett 25—50 ml destillert vann. Fortynn 20 ml med 5 % BaCl2 • 2H2O til 100 ml i et lite begerglass, varm begge oppløsningene nesten til koking og overfør fellingsmiddelet raskt (i løpet av 5 sekunder) under omrøring i sulfatoppløsningen. Når bunnfallet har satt seg, og væsken over er klar, prøves det med en

17

dråpe BaCb under god røring om fellingen er fullstendig. Tilsett om nødvendig mer BaC12 til overskudd, og sett begerglasset dekt med urglass

på vannbad i ca. 1 time. Oppløsningen dekanteres så gjennom et blåttbånd-filter over i et reint begerglass. Vask bunnfallet med 3 porsjoner 10—30 ml varmt vann som dekanteres over på filteret. Eventuelt uklart filtrat sendes på ny gjennom filteret. Bunnfallet overføres så kvantitativt til filterpapiret og vaskes med små porsjoner varmt vann inntil kloridioner ikke lar seg påvise med AgNOj i det sist filtrerte vaskevann. Det kan være nødvendig med 8—10 vaskeomganger. Når vannet har rent av, plasseres filterpapiret med bunnfall i en digel som på forhånd er glødet og veid. Foraskingen foretas som tidligere beskrevet, men vær spesielt forsiktig så papiret ikke tar fyr. Bunnfallet skal være hvitt etter at alt karbon er brent bort. Dersom bunnfallet er svakt misfarget, tilsettes det et par dråper fortynnet svovelsyre som så dampes forsiktig av. Digelen glødes i glødeovn 15 minutter ved 850 C, kjøles i eksikkator og veies. Dette gjentas inntil konstant vekt er oppnådd. Beregn % SOT' i innveid prøve og/eller antall gram SO4 i utlevert

prøveløsning.

18

2. Gravimetrisk bestemmelse av barium Prinsipp

Ba++ felles som BaSC>4 med H2SO4 som fellingsreagens: Ba f + S()4 BaSO4 Det vises for øvrig til gravimetrisk bestemmelse av sulfat.

Utstyr

600 ml begerglass, målepipette, filterpapir — hvittbånd, porselensdigler, veieskip Reagenser

BaCl2, 2H2O, konsentrert HC1, 0,1 M H2SO4, konsentrert H2SO4 Utførelse

Vei inn ca. 0,25—0,33 g BaCl2 • 2H2O nøyaktig og overfør til et 600 ml begerglass. Løs i 25—50 ml destillert vann under røring, surgjør med 2 ml konsentrert HC1 og fortynn til 350—400 ml med destillert vann. Varm løsningen nesten til koking og fell med 15—16 ml varm 0,1 M I-LSO4 som tilsettes forsiktig med en målepipette under konstant røring. La bunnfallet stå noen timer, gjeme over natten på varmeplaten. Filtrer så gjennom askefritt hvittbånd-filterpapir, vask grundig med varmt destillert vann tilsatt 2 dråper konsentrert H7SO4 pr. liter. Til slutt vaskes med reint destillert vann. Filtratet tilsettes 0,1 M H2SO4 for å se om fellingen har vært fullstendig. Hvis det viser tegn til blakking, må filtratet filtreres på nytt. Hvis ikke, kastes filtratet. Filterpapiret pakkes forsiktig sammen og has i en porselensdigel som på forhånd er glødet i glødeovn, kjølt i eksikkator ca. | time og veid. Digel m/innhold tørkes i tørkeskap ca. | time, dernest foraskes filterpapi­ ret forsiktig. Digelen plasseres så i glødeovn ved 850 °C ca. 15 minutter, kjøles i eksikkator ca. 4 time og veies. Dette gjentas inntil konstant vekt er oppnådd. Beregn % Ba i innveid BaCl2 ■ 2H2O og/eller antall g Ba i utlevert prøve.

19

3. Gravimetrisk bestemmelse av klor Prinsipp

Cl bestemmes som AgCl ved felling AgNO3 i salpetersur løsning: Ag+ + Cf AgCl Fellingen filtreres fra, vaskes, tørkes og veies. Løseligheten av sølvklorid øker svakt i salpetersur løsning, men dette tapet kan ses bort fra i vanlig analytisk arbeid. Selv om utfellingen av sølvklorid skjer raskt og fullstendig, blir suspensjonen alltid oppvarmet og satt til side for å få bedre koagulering. Saltet viser liten evne til å adsorbere fremmede stoffer. Fellingen vaskes med svak HNO3, da oppløseligheten øker med økende syrekonsentrasjon. Uten tilsats av HNO3 vil vaskevannet kunne overføre noe av fellingen til kolloidal oppløsning slik at kolloidale partikler passerer gjennom filteret. Hvis sølvklorid utsettes for lys, vil det spaltes i sølv og klor, og fellingens farge vil mørkne. I sterkere lys kan denne spaltingen skje relativt raskt.

Utstyr

600 ml begerglass, glassfilterdigel, trakt, veieskip, reagensrør Reagenser

BaCl2 • 2H2O, 1 : 1HNO3, 0,1 M AgNCh, sterkt fortynnet HNO3 (2,5 ml 1 : 1 HNO3 til 200 ml destillert vann) 0,1 M HC1 Utførelse

Vei inn ca. 0,35—0,40 g BaCl2 • 2H2O nøyaktig og overfør til et 600 ml begerglass. Løs i 150 ml destillert vann og surgjør med 1 ml 1:1 HNO3. Fell kaldt med ca. 35 ml 0,1 M AgNO3 under dråpevis tilsetting og god omrøring med glasstav. Fellingen og den videre behandling av prøven bør foregå i redusert lys. Fullstendig utfelling sjekkes ved å sette begerglasset i mørke til bunnfallet har sunket, og derpå tilsette noen dråper 0,1 M AgNCU Fellingen varmes under omrøring til 97—98 C og holdes ved denne temperatur til fellin­ gen koagulerer, og den overliggende væske er klar (2 3 min.). La deretter fellingen stå minst 2 timer i mørke. Filtrer så gjennom en glassfilterdigel som har vært varmet ved 120 C, kjølt og veid. Fellingen vaskes tre ganger med 10 ml sterkt fortynnet HNO3 (2,5 ml 1: 1 HNO3 tilsatt 200 ml destillert vann) ved å dekantere mellom hver vask før fellingen overføres til filterdigelen. Vask også fellingen i filterdigelen med destillert vann tilsatt 1 dråpe 1 : 1 HNO3 pr. liter, inntil 3—5 ml av vaskevannet, som has i et reagensrør, ikke gir utfelling med 1 eller 2 dråper 0,1 M HC1. Fellingen i filterdigelen tørkes i varmeskap ved 120 C i minst en time,

20

kjøles i eksikkator og veies. Tørkingen gjentas til konstant vekt, det vil si til to eller helst tre veiinger gir samme resultat. Beregn % Cl i innveid BaCh • 2H2O og/eller antall g Cl i utlevert prøve.

21

4. Gravimetrisk bestemmelse av vann Prinsipp

H2O bestemmes ved tørking og veiing.

Utstyr

Morter, veieglass m/propp Reagenser

BaCl2 • 2H2O Utførelse

Knus litt BaCl2 • 2H2O i en morter og vei ut ca. 1 gram nøyaktig i et veieglass m/propp. Veieglasset må være tørket i varmeskap på forhånd, og kjølt i eksikkator ca. | time. Veieglasset med substans tørkes i varmeskap ved 120 °C i minst 1 time uten lokk, kjøles med lokk i eksikkator og veies. Tørking og veiing foretas til konstant vekt. Beregn % vann i innveid BaCl2 • 2H2O og/eller i utlevert fast prøve.

22

5. Gravimetrisk bestemmelse av jern Prinsipp

En varm oppløsning av Fe+ 3 ioner felles som jemhydroksyd med et lite overskudd ammoniakk: 2 Fe+3 + 6 NH3 + (3 + x)H2O Fe2O3 • xH2O + 6 NH4+ Jemhydroksyd filtreres fra og glødes til Fe2O3 som veies: 2 Fe(OH)? Fe2O3 + 3 H2O Fellingen kan inneholde varierende mengde vann og er tungt løselig med et løselighetsprodukt for Fe(OH)3, Kt = 10”38. Jemhydroksyd danner kolloidale partikler. Ved oppheting i nær­ vær av elektrolytt flokkulerer det til større aggregater som adsorberer mye vann. Temperaturen under fellingen er av stor betydning for å få en lett filtrerbar felling. Oppheting over for lang tid før filtrering vil også kunne overføre den grove fellingen til en slimete masse som vil være vanskelig å filtrere. Tilsats av noen få dråper hydrazinhydratoppløsning umiddelbart etter felling med NH3 gir et lettere filtrerbart bunnfall. Bunnfallet av jemhydroksyd har en sterk tendens til å adsorbere fremmede ioner. I basisk oppløsning (stor OH konsentrasjon) er det primære adsorbsjonslag OH- ioner. Utenpå dette laget adsorberes positive ioner. Siden det er stor konsentrasjon av NH4+ i oppløsnin­ gen, er det først og fremst disse som adsorberes. Denne adsorbsjonen forstyrrer ikke analyseresultatet da NH3 + H2O forsvinner ved tørking og gløding. NH4+ + NO3~ fra vaskevannet vil også forsvinne. I sur oppløs­ ning kan CF adsorberes i stedet for OH”. Dette kan gi glødetap fordi FeCfi er flyktig. Ioner med høyere ladning vil adsorberes sterkere og kan, om de er til stede, gi feil i analysen. Det gelatinøse bunnfall av jemhydroksyd filtreres alltid gjennom filterpapir. Porene i en filterdigel blir tettet igjen av bunnfallet ved bruk av sugepumpe. Hvis bunnfallet får tørke på filterpapiret før vaskingen er ferdig, dannes det kanaler gjennom bunnfallet, og vaskingen blir ikke effektiv. For å hindre peptisering av bunnfallet bør vaskevannet ha en liten tilsats av NH4NO3. Jemhydroksyd avgir alt vann og dannner et ikke-hygroskopisk jernoksyd ved gløding til 800—1000 °C. Glødingen må foregå under oksyderende forhold, og alt karbon fra filterpapiret må derfor være bortbrent.

23

Utstyr

100 og 600 ml begerglass, urglass, 10 og 50 ml målesylinder, reagensglass, prøveplate, filter-sortbånd, filtertrakt, porselens-filterdigel Reagenser

FeSO4(NH4)2 ■ 6H2O, 1 : 1 HC1, konsentrert HNO3, 0,02 % K3Fe(CN)6, 1 : 1 NH3, 50 % hydrazinhydrat, 1 % NH4NO3, 0,1 M AgNO3 Utførelse

Vei ut ca. 1 g FeSO4(NH4)2 • 6H2O nøyaktig (eller en annen prøve med 0,15—0,20 g jern) i et 600 ml begerglass med rørestav og urglass. Løs prøven i 40—50 ml destillert vann og 10 ml 1 : 1 HC1. Varm oppløsningen til forsiktig koking og tilsett 1 ml konsentrert HNO3 dråpevis under røring. Fortsett kokingen i 3—5 minutter til væsken er klar gul. Deretter gjøres følgende prøve på om alt jern er oksydert til Fe+3: Overfør en dråpe av oppløsningen til et reagensrør med rørestaven og fortynn med ca. 1 ml destillert vann. Plasser en liten dråpe av den blandede oppløsning på en prøveplate og tilsett en dråpe nylaget 0,02 % K3Fe(CN)6. Hvis en blåfarge viser seg, er oksydasjon til Fe+? ufullstendig, og fortynningen i reagensrøret spyles tilbake i begerglasset. En gjentar proses­ sen med oppkoking, tilsetting av 1 ml HNO3 og prøve på Fe++ inntil prøven blir negativ. Løsningen fortynnes til 200 ml, varmes til nesten koking, og 1 : 1 NH3 tilsettes langsomt fra et lite begerglass under jevn røring inntil svakt overskudd. Løsningen skal da lukte svakt av ammoniakk. Det tilsettes så 2 dråper 50 % hydrazinhydrat, og suspensjonen kokes i |—1 minutt. La fellingen derpå synke ned, og dekanter så det meste av oppløsningen gjennom et sortbånd-filter slik at mest mulig felling blir igjen i begerglasset. Vask straks fellingen ved dekantering 3—4 ganger med ca. 75 ml (totalt) varm 1 % NH4NO3 løsning. Siste gang overføres fellingen til filteret. Bruk gummivisker og varm 1 % NH4NO3 oppløsning fra vaskeflaske som kan varmes på vannbad. Vask til slutt bunnfallet på filteret med varm 1 % NH4NO3 inntil vaskevannet gir ingen eller meget svak reaksjon på klorid. Klorid testes med 1 ml 0,1 M AgNO3 tilsatt 2 dråper konsentrert HNO3. Etter vasking settes bunnfallet i filtertrakten til side minst en time og gjeme over natten. Filterpapiret brettes så forsiktig sammen til en liten pakke og overføres til en porselensdigel som på forhånd er glødet og veid. Digelen med innhold tørkes i tørkeskap ved ca. 100 °C, og filterpapiret karboniseres som beskrevet tidligere. Etter at alt karbon er brent bort, glødes digelen ved ca. 1000 °C i 15 minutter. Etter avkjøling i ca. 30 minutter i eksikator veies digel med innhold, og ny gløding og veiing gjentas til konstant vekt. Beregn % Fe i innveid prøve og/eller antall g Fe i utlevert prøveløsning.

24

6. Gravimetrisk bestemmelse av kalsium Prinsipp

Kalsium felles som kalsiumoksalat ved tilsetting av ammoniumoksalat i sur løsning og etterfølgende nøytralisering med ammoniakk: Ca++ + C2O4~ + H2O CaC2O4 • H2O Fellingen vaskes med fortynnet ammoniumoksalat, filtreres og glødes til CaCOs: CaC2O4 H2O CaCOj + CO + H2O Fellingen kan også glødes til CaO ved høyere temperatur, men denne forbindelsen er svært hygroskopisk, og vil dessuten kunne reagere med CO2 i lufta. Analysen fordrer at ikke andre kationer enn magnesium og alkalimetallene er til stede. Sulfationer vil også forstyrre resultatet.

Utstyr

Filterpapir — hvittbånd, glasstrakt, 600 ml begerglass, porselens-filterdigel Reagenser

Metylrødt, konsentrert HC1, (NH4)2C2O2 • H2O, 1 : 1 NH3, 0,1 % (NH4)2C2O4 • H2O, 1 : 4 HC1, 1 : 100 HC1 Utførelse

Vei ut en prøve med maksimum 200 mg kalsium nøyaktig og fortynn til 200 ml med destillert vann. Tilsett 3—4 dråper metylrødt, 5 ml konsentrert HC1 og 50 ml varm løsning som inneholder 3 g (NH4)2C2O4 • H2O. Varm oppløsningen til 70—80 °C og tilsett 1 : 1 NH3 dråpevis under røring inntil fargen skifter fra rød til gul. La fellingen stå i ca. 3 timer (ikke lenger hvis magnesium er til stede) og filtrer derpå gjennom hvittbånd-filter. Vask fellingen 4—5 ganger med kald 0,1 % ammoniumoksalat løsning og løs derpå fellingen i filterpapiret i 50 ml varm 1 : 4 HC1. Vask filterpapiret med varm 1 : 100 HC1 og fortynn oppløsningen til ca. 200 ml. Tilsett 1 g (NH4)2C2O4 • H2O løst i 20 ml varmt vann, varm hele oppløsningen nesten til koking og fell ut kalsiumoksalat igjen ved å nøytralisere med 1 : 1 NH3 som beskrevet ovenfor. La fellingen stå i minst 4 timer, gjeme over natten, og filtrer gjennom en porselens-filterdigel som på forhånd er glødet og veid. Vask fellingen godt med 0,1 % ammoniumoksalat løsning. Ta vare på filtrat og vaskevann fra begge fellingene dersom magnesium også skal bestemmes. Digelen med innhold tørkes først ved lav temperatur og glødes deretter i glødeovn ved 500 °C. Temperaturen må ikke variere med mer enn +25 C fra denne temperaturen. Etter 1—2 timer fjernes digelen, avkjøles i eksikkator og veies. Gjenta glødingen til konstant vekt. Beregn % Ca i utveid prøve og/eller antall mg Ca i ukjent prøveoppløsning. 25

7. Gravimetrisk bestemmelse av magnesium Prinsipp

Mg++ felles med overskudd diammoniumhydrogenfosfat i ammoniakalsk miljø. Reaksjon: Mg++ + I1PO4 + NH4+ + OH“ MgNH4PO4 + H2O Fellingen glødes til magnesium-pyrofosfat. Reaksjon: 2MgNH4PO4 Mg2P2O7 + 2NH3 + H2O Fellingens sammensetning avviker noe fra den teoretiske, og fellingen løses derfor i fortynnet HC1. Ny felling gjentas med overskudd av NH3. En liten mengde (NH4)2HPO4 løsning tilsettes for å redusere oppløseligheten av fellingen.

Utstyr

10 og 100 ml målesylindere, 600 ml begerglass, porselensfilterdigler, filterpapir (blått bånd), trakt Reagenser

MgSO4 • 7 H2O, nylaget (NH4)2HPO4 løsning (25 gram (NH4)2HPO4 løst i 100 ml dest. vann), konsentrert HC1, konsentrert NH3, 1 : 20 NH3, 1 : 10 HC1, 1 : 100 HC1, konsentrert HNO3, 0,1 M AgNO3, metylrødtindikator. Utførelse

En passende mengde MgSO4 • 7 H2O tørkes i varmeskap ved 120 C i ca. 2 timer for å fjerne krystallvannet. Dernest veies ca. 0,5 g av tørket stoff nøyaktig inn i veieskip og overføres til et begerglass. Stoffet løses i minst mulig vann. Det tilsettes 5 ml konsentrert HC1 og fortynnes til ca. 150 ml med destillert vann. Det tilsettes videre 3—4 dråper metylrødt og ca. 10 ml nylaget (NH4)2HPO4 løsning. Dette utføres ved romtemperatur eller helst lavere. Konsentrert NH3 tilsettes under konstant og kraftig røring til fargen blir gyllengul. Unngå å skrape i begerglassets sider eller bunn med rørepinnen. Fortsett å røre ca. 5 min. mens konsentrert NH3 tilsettes for å holde oppløsningen gul. Tilsett så 5 ml konsentrert NH3 i overskudd og rør fortsatt i et par minutter. Løsningen dekkes så med et urglass og settes på en kjølig plass i minst 4 timer, gjeme over natten. Det filtreres gjennom blåttbånds-papir og vaskes forsiktig (ikke for mye vaskevæske) med kald 1 : 20 NH3 løsning. Bunnfallet i filterpapiret løses i ca. 50 ml varm 1 : 10 HC1 ved å helle løsningen i små porsjoner over filterpapiret. Papiret og trakt vaskes grundig i varm, sterkt fortynnet 1 : 100 HC1, og det hele overføres til begerglasset der utfellingen fant sted. Løsningen fortynnes til ca. 150 ml med destillert vann, det tilsettes 3 4 26

dråper metylrødt, 1,2 ml (NH^HPCL løsning tilsettes, og det hele kjøles til romtemperatur eller lavere, helst ved hjelp av is. Det felles så med NHj som beskrevet ovenfor. La løsningen stå i enda 4 timer, helst over natten. Det filtreres gjennom porselens-filterdigel som først må være glødet ved 1000—1100 C og veid. All utfelling i beger og på rørestaven overføres omhyggelig til filterdigelen. Bunnfallet vaskes med kald 1 : 20 NHj løsning inntil vaskevannet som surgjøres med 1 dråpe konsentrert HNO3, ikke viser tegn på klorid med 0,1 M AgNO}. Filterdigelen tørres i varmeskap ca. 1 time ved 100—150 C og settes deretter i muffelovn ved 1000—1100 °C. En gløder i perioder på ca. | time, kjøler og veier inntil to veiinger etter hverandre er konstant. Beregn % Mg i innveid MgSO4 og/eller antall Mg i ukjent prøveoppløsning.

27

8. Gravimetrisk bestemmelse av nikkel med dimetylglyoxim Prinsipp

Ni++ felles i svakt ammoniakalsk miljø med dimetylglyoxim (C4H8O2N2) løst i etanol. Ni++ + 2C4H8O2N2 Ni (C4H7O2N2)2 + 2H+ Fellingen filtreres fra, vaskes og tørkes ved 120 °C.

Utstyr

2 stk. 400 ml begerglass, glassfilterdigel, målesylinder, sugekolbe, varmeplate, vaskeflaske Reagenser

NiSO4 • 6H2O, 1 % dimetylglyoxim i rektifisert sprit, 1 : 1 HC1, 1 : 1 NH3, konsentrert HNO3, 0,1 M AgNO3 Utførelse

Vei ut ca. 180 mg NiSO4 • 6H2O nøyaktig i et veieskip og overfør dette til et 400 ml begerglass. Oppløs dette i destillert vann og tilsett 5 ml 1 : 1 HC1 og spe ut til 200 ml. Varm opp til 70—80 °C og tilsett et lite overskudd med 1 % dimetylglyoxim (tilsett minst 5 ml for hvert 10 mg Ni i utveid prøve). Tilsett straks 1 : 1 NH3 dråpevis direkte til løsningen, ikke langs begerglassets vegger, og med konstant røring til fellingen har funnet sted, og deretter 1 —2 ml i overskudd til tydelig lukt av NH3. La fellingen stå på varmeplate i ca. en halv time. Undersøk prøven for fullstendig utfelling med en dråpe dimetylglyoxim når fellingen har sunket til bunnen. Avkjøl til romtempera­ tur ved å la løsningen stå i en time. Filtrer den kalde løsningen gjennom en glassfilterdigel som på forhånd er oppvarmet til 110—120 C og veid etter kjøling i eksikator. Vask fellingen med kaldt vann til den er fri for klor (tilsett 1 dråpe konsentrert HNO3 til ca. 5 ml av det siste vaskevannet og test med 0,1 M AgNO3), og tørk fellingen ved 110—120 °C i 45—50 minutter. Digelen avkjøles i eksikkator og veies. Gjenta tørringen til konstant vekt. Regn ut mengde nikkel i % av innveid NiSO4 ■ 6H2O og/eller antall mg nikkel i utlevert prøve.

28

9. Gravimetrisk bestemmelse av aluminium Prinsipp

8-hydroksykinolin kan danne tungt oppløselige forbindelser med de fleste metallioner. Al danner kompleks med 8-hydroksykinolin anioner ved at AP+ danner 8 bindinger til de udelte e-par på O og N. Det kompleks som dannes, er nøytralt, da aluminium i løsning har oksydasjonstall +3 (Al3+), og 3 stk. 8-hydroksykinolin-anioner har ladning 3( — 1) = —3.

Fig. 14. Al-kionlat

Al-kinolat felles kvantitativt i pH-området 4,7—9,8 mens for eksempel Mg-kinolat felles ved pH > 8,7. Ved å tilsette ammoniumacetat i en sur løsning kan pH reguleres slik at det fås kvantitativ felling av Al-kinolat. 8-hydroksykinolin er lite oppløselig i vann og er derfor vanskelig å fjerne hvis det tilsettes i stort overskudd. Al-kinolat er krystallinsk og lett filtrerbart. Det kan tørkes ved 130—140 °C og er ikke hygroskopisk. Ved temperatur over 160 C vil det begynne å spaltes.

Utstyr

250 ml målekolbe, 600 ml begerglass, 100 ml målesylinder, porselensfilterdigel, 25 ml pipette Reagenser

Al pulver, 6M HC1, 8-hydroksykinolin: 5 % (vekt) i 2 M eddiksyre (1 ml av denne oppløsning feller ca. 3 mg Al) 2 M CH3COONH4 Utførelse

Vei ut ca. 0,3—0,5 g Al-pulver nøyaktig, løs i minst mulig 6M HC1, fortynn til 250 ml i målekolbe med destillert vann og bland godt. 25 ml pipetteres ut i 600 ml begerglass og fortynnes med ca. 75 ml destillert vann.

29

Oppløsningen varmes til 65 70 °C og holdes på denne temperatur ved den videre behandlingen. 8-hydroksykinolin i beregnet mengde pluss litt i overskudd tilsettes. Dersom det da ikke er oppnådd permanent gul felling av Al-kinolat, tilsettes ammoniumacetat oppløsning, som også er varmet til 65—70 C, dråpevis under omrøring til det dannes felling. Deretter tilsettes langsomt under omrøring 50 ml ammoniumacetat. Selve oppløsningen skal nå være gul etter at bunnfallet har satt seg. Dersom den er fargeløs, tilsettes 8-hydroksykinolinoppløsning dråpevis under om­ røring til oppløsningen er gulfarget. Sett begerglasset bort ca. 1 time for avkjøling. Filtrer og vask ved dekantering gjennom filterdigel som på forhånd er tørket og veid. Bunnfal­ let vaskes med varmt, destillert vann (70 °C) og deretter med kaldt vann. Digelen med bunnfall tørkes ved 130—140 C inntil konstant vekt. Beregn prosent Al i Al-kompleks, praktisk og teoretisk og/eller antall mg Al i utlevert prøve.

30

10. Elektrogravimetrisk bestemmelse av kobber i kobber-nikkel løsning Prinsipp

Prinsippet for den følgende elektroanalysen er at det elementet som skal bestemmes, utfelles katodisk på en inert elektrode. En slik metode har mange fordeler framfor en vanlig gravimetrisk analyse, idet en slipper filtrering eller annen separering, og unngår de feilkil­ der som dette medfører. Separasjon av to metaller ved elektrolyse med konstant strøm er mulig når de to metaller som skal skilles, ligger henholdsvis under og over hydrogen i spenningsrekken, slik som kobber og nikkel. Når kobberelektrolysen er slutt, vil hydrogengass utvikles, da forskjellen mellom kobber og nikkels elektrodepotensial er liten. Nikkel vil ikke felles ut så lenge oppløsningen er sur. Katodereaksjonene: Cu+2 + 2 e~ Cu (s) 2 H+ + 2 e“ H2(g) Anodereaksjonen: H2O |O2(g) + 2H+ + 2e " For å hindre at hydrogen utvikles samtidig med kobber på katoden, tilsettes salpetersyre som reagerer på følgende måte: NOf + 10 H+ 4 Se NH4+ + 3 H2O Årsaken til dette er at reduksjonspotensialet for nitrationet er større enn reduksjonspotensialet for hydrogen. Den tilsatte salpetersyre må være fri for nitrittioner, da disse vil hindre fullstendig utfelling og også forårsake andre komplikasjoner. Nitrittionene fjernes lettest ved tilsats av urea: 2 H+ + 2 NOf + CO(NH2)2 2 \2 + CO2 + 3 H2O Det utfelte kobber skal være «lakserødt». Misfarging tyder på gale elektrolysebetingelser. Gassrøring og oppvarming av løsningen til 50—60 C under elektrolysen vil gi hurtigere utfelling av metallet og bedre kvalitet på belegget. Elektrolyse med platinaelektroder i saltsur løsning (HC1) bør ikke finne sted. Klorionene oksyderes til fritt klor ved anoden, og denne vil da korrodere.

Utstyr

Elektrolyseapparatet, platinaelektroder, 2 stk. 150 ml begerglass m/spesiallokk, gasstilledningsrør Reagenser

Konsentrert H2SO4, konsentrert HNO3 (fri for HNO2), urea, 1 : 1 HNO3, aceton eller alkohol, N2-gass 31

Utførelse

Ta ut 50 ml paralleller av løsningen i 150 ml begerglass og tynn ut til ca. 100 ml med destillert vann. Tilsett forsiktig 2 ml konsentrert H2SO4 og 1 ml konsentrert HNO3. Den siste må gjøres fri for HNO2 ved koking eller til­ sats av 0,5 g urea. Rens platinaelektrodene ved å varme dem i 1 : 1 HNO3, vask dem grundig i destillert vann og skyll dem til slutt i aceton eller alkohol. Tørr elektrodene ved 105 °C i 3—4 minutter. La dem avkjøles i eksikator i 5 minutter og vei dem så. Elektrodene settes på plass i elektrodeholderen. Katoden, utformet som et nett, kobles til den negative polen. Pass på at elektrodene ikke er kortsluttet. Se for øvrig figuren. Løsningen varmes til 50—60 C og plasseres under elektrodene. Elektro­ dene og gasstillednings-slangen senkes ned i løsningen, og begerglasset dekkes med et urglass eller et annet lokk med en spalte. Gasslangen plasseres slik at munningen befinner seg et par mm over bunnen av begerglasset, og sentralt i forhold til elektrodene. Elektrodene senkes ned slik at væskeoverflaten ligger ca. 1 cm under platinanettets overkant. Juster eventuelt med destillert vann. Av hensyn til gassrøringen må glasset dekkes til under elektrolysen. Røringen kan også foregå ved at begerglasset roteres under elektrolysen. Det finnes for øvrig flere systemer for røring. Start så tilførselen av gass. Kranene må behandles forsiktig. Gasstrømmen reguleres så væsken kom­ mer i god bevegelse. Strømmen settes på, og spenningen skal under elektrolysen være 3,8 volt. Dette vil som regel gi en strømstyrke på 3—4 ampere. Spenningen bør kontrolleres under elektrolysen. Etter 45 minutters elektrolyse stenges gasstilledningen, og lokk samt begerglassets vegger spyles med så mye destillert vann at hele platinanettelektroden blir nedsunket i løsningen. Lokket legges på, og elektrolysen fortsetter i 15 minutter under gassrøring. Dersom det nå ikke avsettes kobber på den øverste delen av elektroden, er elektrolysen ferdig. Fargen på løsningen gir også en indikasjon på om alt kobberet er felt ut. Gasstilførselen stenges, elektrodene heves langsomt og spyles med destillert vann. Slå ikke av stømmen før katoden er helt ute av løsningen og omhyggelig spylt, ellers kan noe av kobberet gå i løsning igjen. Katoden vaskes så med aceton eller alkohol, tørres 2—3 minutter ved 105 C og veies etter avkjøling. Etter veiing av elektroden gjøres denne rein ved å dyppe den i 1 : 1 HNO3. Den vaskes, tørkes og kontrollveies før den igjen innleveres. Beregn antall mg kobber utlevert.

32

Fig. 15. Arrangement av elektrodene ved Cu-elektrolysen

Volumetriske analyser

4. Generell teori for titrering

/olumetrisk analyse baseres på måling av volum. Generelt sett er volumetiske analyser raskere å utføre og oftest mer nøyaktige enn gravimetriske inalyser (måling av vekt). Av volumetriske analyser skal det her behandles teori og praksis for 4 orskjellige typer titreranalyser. En titrering utføres ved at den ene reaktant tilsettes fra byretten titrerløsning eller titrator) til den andre reaktant i en erlenmeyerkolbe titrand i titrerkolbe). Den ene av reaktantene er av kjent konsentrasjon standardløsning), mens den andre er av ukjent konsentrasjon. Vanligvis er tandardløsningen titrator (i byretten). Titrator tilsettes titrand i ekvivalent nengde, det vil si inntil reaksjonen mellom titrand og titrator er tullstendig. fitreringen er fullført når ekvivalenspunktet er nådd.

ukjent kjent

lim uiiliiu imliui un |iih

kjent kjent

un

TITRAND

|iiu

Konsentrasjon Volum

TITRATOR

un |un

Slik kan titrandens konsentrasjon (og mengde) bestemmes når den iktuelle reaksjonsligning er kjent. Krav for at en titreranalyse skal være brukbar, er: 1. Reaksjonsligningen må være kjent 2. Reaksjonen må være kvantitativ (fullstendig) k Andre tilstedeværende stoffer må ikke gi forstyrrende reaksjoner l. Reaksjonshastigheten må være stor 5. Ekvivalenspunktet må kunne bestemmes 5. Standardløsningen må være nøyaktig.

mi|nn un lim

Prøver

Faglærer kan bestemme om det skal utleveres analyseprøver, eller om devene skal lage sine egne prøver og foreta feilregning.

Typer titreranalyser Syre base titrering:

lyre og base reagerer med hverandre i ekvivalente mengder (til nøytral øsning). Ekvivalenspunktet indikeres ved syre/base indikator, det vil si et argestoff med forskjellig farge i sur og basisk løsning.

14

a)

b)

Fig. 16. a) Vanlig byrette med hane b) Lutbyrette

Red/oks titrering:

To stoffer reagerer med hverandre ved at det avgis/opptas elektroner. Ekvivalenspunktet er nådd når all løsning i titrerkolben har reagert, det vil si at det er tilsatt nok løsning fra byretten — like mange elektroner er avgitt og opptatt. Forskjellige typer indikatorer benyttes. Fellingstitrering:

Det utfelles et tungt oppløselig stoff allerede ved tilsats av en dråpe løsning fra byretten. Når alt bunnfall som kan dannes, er utfelt, er ekvivalenspunk­ tet nådd. Forskjellige typer indikatorer benyttes. = JC

Kompleksiometrisk titrering:

Det skjer en kompleksdannelse mellom titrand og titrator. Ekvivalenspunk­ tet bestemmes ved indikator som har forskjellig farge bundet til titrand og ubundet (indikatorens egenfarge). Prinsippene for de forskjellige typer av disse titreringene vil bli behandlet, men med hovedvekten på syre/base og red/oks titrering. Det finnes instrumentelle metoder til å bestemme ekvivalenspunkt, men dette vil ikke bli behandlet her. (Se Instrumentelle analyser). W

Fig. 17. Byrette med auto­ matisk 0-punkt innstilling Fig. 18. Byrette koblet til standardflaske

Utstyr for titrering Byrette:

Fig. 16, 17 og 18 viser byretter av forskjellige typer. De vanlige byretter er gradert til 50 ml (pr. 0,1 ml). Haner:

1. Glasshane må smøres med siliconfett (ikke egnet for lutløsninger). 2. Til lutløsninger brukes en byrette der spissen er forbundet med byretten ved hjelp av en kort gummislange. Inni gummislangen er det en glassperle som stenger for væsken. Ved å klemme på gummislangen rundt glassperla vil det være mulig å tappe væske fra byretten. I stedet for glassperle kan slangeklemme brukes. 3. Teflonhane (dyrere enn de to andre) kan brukes både for syre og base. Det finnes byretter med automatisk 0-punkt innstilling, fig. 17, og byretter som er koblet til standflaske (glassflaske for oppbevaring av løsning), og som kan fylles automatisk, fig. 18. De mest brukte byretter har en blå stripe (Schellbachstripe) på baksiden. Denne gjør at det er lett å avlese volumet, da denne stripen Tår en lysbrytning, fig. 19. Når byretten ikke er i bruk, skal den være fylt med destillert vann. Dette

35

gjør at det ikke henger igjen dråper i byretten. Hvis den ikke skal brukes på lang tid, vaskes og tørkes den (ikke varmeskap) før den legges bort. Volumet skal alltid avleses med øynene i samme høyde som væsken i byretten. Det er underkant av væskemenisken som skal avleses, fig. 20.

50ml 1/10 EX 20C _____ Q_

5

start 2,1 ml' brukt volum > (27,3 -2,1)ml = 25,2 ml slutt 27,3 ml

Fig. 20. Riktig avlesning av væskevolumet

ID.

li

Fig. 21.

Når byretten skal brukes, skylles den 3 ganger med ca. 5 ml porsjoner av den væske som skal være i byretten. Deretter fylles byretten opp med løsning (bruk trakt). Hanen åpnes først helt slik at luft i byrettespissen kan drives ut. Hvis byretten ikke har automatisk O-stilling, er det helt unødven­ dig å justere til null. Men husk å lese av det nøyaktige volum ved

titreringens start, fig. 21.

Bruk av byretten

Det tappes fra byretten som vist på fig 22. Hanen reguleres med venstre hånd. Dette gir god kontroll. Kolben i høyre hånd skal være i stadig bevegelse (svinges) for å sikre god blanding. Ved utførelse av større serier titreringer brukes gjeme magnetrører, da det kan by på problemer å svinge kolben hele tiden. Når ekvivalenspunktet (se side 39) nærmer seg, må erlenmeyerkolbens vegger skylles med destillert vann for å sikre at all væske som er tappet fra

byretten, får reagere. Det blir anbefalt å vente 30 sek. før volumet i byretten avleses, slik at væske som sitter igjen på byretteveggen, får tid til å sige ned.

Pipette

Se om bruk av pipette side 10.

Målekolbe

Målekolbe finnes i størrelser fra 10 - 2000 ml. De brukes når det ønskes et nøyaktig volum, og volumet er for stort til å måles ut med pipette, eller ved tillaging av små mengder løsning (10, 25, 50 ml). Se forøvrig side 10. 36

Fig. 19. Byrette med Schellbachstripe

Tillaging av nøyaktige løsninger ved bruk av målekolbe

Ved tillaging av en nøyaktig løsning er det mest hensiktsmessig å veie ut den nødvendige mengde fast stoff i en eller annen form for veieskip (eller direkte i begerglass). Det faste stoffet løses deretter i destillert vann i et begerglass. Hvis det skal lages 250 ml ferdig løsning, brukes for eksempel 150 ml destillert vann i begerglasset. Veieskipet må skylles med destillert vann, og skyllevannet has i begerglasset. Når det faste stoffet er løst, helles løsningen over på målekolbe. Bruk trakt. Begerglasset og eventuell glasstav skylles med destillert vann fra vaskeflaske flere ganger, slik at all løsning kommer over i målekolben. Til slutt skylles trakten. Målekolben fylles til slutt til riktig volum med for eksempel en selvlaget pasteurpipette utstyrt med pipetteblære, fig. 23. Husk å blande godt.

Standardoppløsninger En standardløsning er en løsning med kjent konsentrasjon. En nøyaktig standardløsning kan framstilles hvis reagenset er tilgjengelig i rein tilstand. Et slikt reagens kalles en primær standard. Krav til en primær standard er:

Fig. 22. Tapping fra byret­ te

1. Den kjemiske sammensetningen må være kjent og stabil 2. Reinhetsgraden må være tilfredsstillende 3. Reagenset samt oppløsning av det må være stabilt (ikke vanntiltrekkende) ved oppbevaring under normale betingelser (oppbevart under lufttilgang). Det er relativt få reagenser som oppfyller disse krav. De vanlige syrer (HC1, HNO3, H2SO4) og baser (NaOH, Ba(OH)2, NH3) oppfyller ikke ovenstående krav. Disse må derfor standardiseres mot primære standarder. For å kunne lage en standardisert løsning av for eksempel saltsyre er det nødvendig å ha en basisk løsning som oppfyller kravene til en primær standard. Brukbart er Na2CO3 (etter oppvarming) og Na2B4O7 • 10H2O (boraks). For standardisering av NaOH brukes organiske syrer, for eksempel oksalsyre (COOH)2 eller ravsyre (CH2COOH)2.

Feilkilder ved titrering

Fig. 23. Selvlaget pipette med pipetteblære

Løsninger som lages, må alltid blandes fullstendig slik at de blir homogene. Det volumetriske måleutstyr (byrette, pipette, målekolbe) kan være unøyaktig. Dette kan undersøkes ved kalibrering. Fra byretten kan det ikke tappes mindre enn 1 dråpe (tilsvarer 0,05 ml). Dette gir stor pH-forandring nær omslagsområdet, se side 40. Ved å utføre 3 parallelle titreringer kan denne feilkilde elimineres. 37

Byretteveggen kan være urein og holde på væskedråper slik at for stort titrervolum avleses. Dette kan unngås ved vask av byretten med egnet laboratorievaskemiddel. Det må ikke tilsettes for mye indikator, 3 dråper er nok. Ellers vil for mye løsning gå med for å få indikatoren til å slå om, se lign. (1), side 39. Titrerendepunktet fastlegges ved visuell betraktning av et fargeomslag. Det individuelle fargesyn varierer noe. Slike feil kan imidlertid elimineres ved at det i vanskelige tilfeller benyttes en sammenligningsløsning. Titreringen er rask å utføre når alle løsninger er laget. Det er derfor tilrådelig å gjøre en ekstra prøve hvis resultatet synes usikkert.

Indikator En indikator brukes for å indikere at ekvivalenspunktet ved en titrering er nådd. Omslagsområdet for noen indikatorer er gitt i fig. 24. De aller fleste indikatorer som brukes i syre/base titrering, er svake syrer. Deres virkning vil bli behandlet nærmere, se nedenfor. De indikatorer som benyttes ved red/oks titrering, fellingstitrering og kompleksometrisk titrering vil bli behandlet under de respektive kapitler. Eksempel

Fenolftalein er en svak organisk syre (HA) som er fargeløs i sur løsning og inntil pH = 8,2, og rød i basisk løsning fra pH = 10, (1). Fenolftalein har omslagsområde pH 8,2—10.

Fig. 24. Omslagsområde for noen indikatorer

38

HA + H20 HA + OH

H3O+ + A H2O + A’ rød

(1 (2

fargeløs Tilsats av syre driver likevekta (1) til venstre, fargeløs. Tilsats av base driver likevekta mot høyre, rød (2). Virkningen av syre/base indikatorer

Når en sterk base titreres med en sterk syre, vil en liten tilsats av syre gi ei stor forandring av pH i området rundt pH = 7 (nøytral løsning).

Fig. 25. Titrerkurve

Reaksjonsligning: H3O+ + OH 2H2O 25 ml 0,1 M NaOH: 1 • 10"1 • 2,5 • 10“2 mol = 2,5 ■ 10“3 mol [OH] = 1 • 10“ >M pOH = 1 pH = 13 Tilsatt 25 ml 0,1 M HC1 — løsningen er da nøytral pH = 7 Tilsatt 24 ml 0,1 M HC1: 1 • 10“1 • 2,4 • 10“2 mol = 2,4 • 10“3 mol Overskudd NaOH: (2,5 • 10”3 - 2,4 • 10”3)mol = 10“4mol Totalt volum: 25 ml + 24 ml = 4,9 • 10“2 1 1 • 10“4 [OH“ ] = 1() , M = 2 • 10“ 3M pOH = 2,7 pH = 11,3

Tilsatt 24,5 ml 0,1 M HC1 gir overskudd NaOH: 5 • 10“5 mol

5 • 10“5 [OH“] = /os

M = 1 ’ 10”3 P°H = 3

PH = 11

Tilsatt 24.9 ml 0,1 M HC1 gir overskudd NaOH: 1 • 10“5 mol 1 • 10“5 [OH“] = 4 99 —2 M = 2 ■ 10“4 pOH = 3,7 pH = 10,3

Tilsats av ytterligere 0,1 ml gir en forandring i pH fra 10,3 til 7, altså en liten mengde syre gir stor pH forandring. Ved tilsats av syre inntil overskuddet av syre er 25 ml, får vi den resterende del av titrerkurven, fig. 25. Beregn selv og tegn opp kurven. 39

Titrering av svak syre mot sterk base

0,1 M sterk base pH = 13 0,1 M svak syre for eksempel eddiksyre Ka = 2 • 10”5 pH = 2,85 (foreta selv beregningen). Ved å tilsette svak syre til sterk base vil pH aldri kunne bli lavere enn 2,85 (pH i 0,1 M eddiksyre). Ved opptak av titrerkurve vil pH variere mellom 13 og 2,85. Følgelig må det velges en indikator som slår om midt i området, ved pH = 8—9. Anioner av svak syre vil gi basisk hydrolyse: A" + H2O ^AH + OH“. Ut fra listen over indikatorer vil fenolftalein være et godt valg. Titrering av svak base mot sterk syre

Tilsvarende betraktninger som ovenfor (sur hydrolyse), gir her som resultat at pH-grensene vil ligge mellom 1 og 11. Altså må omslagsområdet for indikatoren være mellom pH 4,5—5,5. Metyloransje eller metylrødt er egnet.

40

B. Syre/base titrering

1. Titrering av NaOH med HC1 (sterk base/sterk syre) For å bli kjent med titreringsutstyret utføres først en titrering der det skal bestemmes mengde rein NaOH i handelsvaren NaOH. Som syre brukes ferdigkjøpt standardisert 0,1000 HC1 (Titrisol, Merck). Denne leveres på plastampuller, og innholdet skal fortynnes med destillert vann til 1 1 ferdig løsning på målekolbe. Netto reaksjonsligning: HjO+ + OH 2H2O Vei ut nøyaktig 0,9—1,1 g NaOH, løs i destillert vann og fortynn til 250 ml på målekolbe. Husk å snu kolben opp ned noen ganger for å sikre god blanding. Ta ut 25 ml av NaOH med 25 ml fullpipette (bruk pipetteballong). Tilsett litt destillert vann og 3 dråper metyloransje som indikator. Titrer med 0,1 M HC1 fra byretten. Den føste prøven kan titreres raskt, for å bli klar over ved hvilken mengde omslaget kommer. Grovtitrering. Videre utføres 3 parallelle titreringer der det tilsettes ca. 1 ml/5 sek. Vær forsiktig når omslaget nærmer seg oransje til rødt, og skyll erlenmeyerkolben innvendig med destillert vann fra vaskeflaske. 3 parallelle titreringer bør ikke ha avvik på mer enn 0,2 ml. I motsatt fall bør en 4. parallell titreres. Første forsøk (grovtitreringen) tas ikke med ved beregningen. Ved beregning brukes gjennomsnittsverdien. Beregn ant. mol HC1 tilsatt Beregn ant. mol NaOH i titrerkolben Beregn % NaOH i utveid NaOH. Eksempel på beregning

Reaksjonslign. ILO + OH“ 2H2O Ligningen sier at 1 mol syre reagerer med 1 mol base Utveid NaOH l,0242g/250 ml, 0,1024g/25 ml

Resultat 1. titrering 24,05 ml 2. titrering 24,00 ml 3. titrering 23,90 ml Gjennomsnitt 23,98 ml Ant.mol NaOH = ant.mol HC1 = 1,0 • 10“1 • 23,98 • 10“ 3 mol = 2,398 • 10“4 mol 41

Formelvekt NaOH = 40 Ant.g NaOH 40 • 2,398 • 1(T4 g = 9,592 • 1CT3 g

% NaOH =

9,592 • 1CT3 ■ 1Q2 1,0242 • 10T2

t • , , , mol Nyttig huskeregel: —— = M

.

42

o/ /0

= 93,65 %

1. Standardisering av natriumhydroksyd Prinsipp

Natriumhydroksyd, NaOH. er ikke en primær standard. Stoffet er meget hygroskopisk (vanntiltrekkende) og reagerer raskt med CO2 i atmosfæren og danner Na2C03. En framstiller derfor en oppløsning av omtrent riktig konsentrasjon og standardiserer denne mot en primær standard. For kvantitativt arbeid bor oppløsningen være reinest mulig. Det er særlig skadelig å ha forurensninger av karbonat til stede. Dette fører til at indikatoromslaget blir mindre skarpt. Det er flere måter å redusere innholdet av karbonat. NaoCOj er lite oppløselig i en konsentrert NaOH oppløsning. En slik oppløsning kan først framstilles og den klare oppløsningen dekanteres fra når bunnfallet har satt seg. Da det meste av det absorberte CO2 fra lufta vil være nær overflaten i lutperler, kan det meste av karbonatet fjernes ved å skylle lutperlene raskt med destillert vann før de løses opp. Dette er vanligvis en tilfredsstillende metode for fjerning av karbonat. For å løse opp natriumhydroksyd må man benytte mest mulig CO2-fritt vann, utkokt destillert vann eller ionebyttervann. En vannoppløsning av natriumhydroksyd vil oppta CO2 fra lufta. En flaske med natriumhydroksyd bør derfor mest mulig stå tilkorket. Skal en slik oppløsning oppbevares i lengre tid, må det tas ytterligere forholdsregler for å beskytte oppløsningen mot CO2. For vårt formål er det tilstrekkelig å passe på at flasken holdes godt tilkorket. Sterkt basiske vannoppløsninger angriper glass. NaOH oppløsning bør derfor oppbevares på plastflaske. Spesielle lutbyretter (se side 35) anvendes for natriumhydroksyd som titrator. Natriumhydroksyd må standardiseres. Det er flere primære stan­ darder å velge mellom. En av de vanligste er kaliumhydrogenftalat, KHC8H4O4, som kan fås med stor reinhetsgrad. Saltet er lite hygroskopisk. men bør være tørket (120 C i to timer) før veiing ved nøyaktig arbeid.

Kal iumhydrogenftalat

43

Ved ekvivalenspunktet vil pH være ca. 9 (titrering av svak syre mot sterk base). Ftalsyre Kai = 1,0 • IO73 + = 4,0 • 10 6 Fenolftalein med omslagsområde fra pH er 8,2—10,0. er en egnet indikator. Beregn pH når du tar hensyn til basisk hydrolyse. Hvis NaOH-oppløsningen er karbonatfri, får man et skarpt omslag fra fargeløst til lyserødt ved ekvivalenspunktet. Hvis lutoppløsningen inneholder karbonat, blir omslaget mindre skarpt. Reaksjonsligning

Utførelse

a) Framstilling av ca. 0,1 M NaOH Unngå mest mulig kontakt med luft under hele utførelsen. Bruk CO2-fritt vann (godt utkokt og avkjølt destillert vann). 4—5 g NaOH perler veies ut i et veieglass med lokk. Da NaOH er sterkt etsende, må ikke lutperler falle på vektskåla. Hvis uhellet er ute, må vektskåla vaskes godt med en gang. Unngå å berøre lutperlene med fingrene. Lutperlene overføres til et 400 ml begerglass og skylles raskt med destillert vann. Tilsett deretter ca. 150 ml vann og rør øyeblikkelig rundt i glasset så lutperlene ikke kaker seg. (NB! varmeutvikling.) Tilsett etter hvert enda 150 ml vann. Når alt er løst, avkjøles oppløsningen og overføres til en plastflaske. Tilsett vann til totalvolumet er ca. 1000 ml. Kork flasken tett til og bland godt.

b) Standardisering av 0,1 M NaOH Vei nøyaktig et veieglass med ca. 8 g KHC8H4O4 (tørket) og overfør stoffet til et begerglass. Vei igjen veieglasset nøyaktig med de rester som sitter på veggene. Differansen er innveid mengde KHC8H4O4. Løs stoffet opp i litt destillert vann, og overfør oppløsningen kvantitativt til en 250 ml målekol­ be (spyl begerglassets vegger med flere porsjoner vann som overføres til målekolben). Fortynn til 250 ml. Bland godt. Se side 37. 25 ml KHC8H4O4-løsning pipetteres ut i en erlenmeyerkolbe. Tilsett 50 ml vann og 2 dråper fenolftalein. (Fenolftalen slår om fra fargeløst til rødt, og det er fargeintensiteten som skal vurderes. Derfor er det viktig å ha samme konsentrasjon av indikator i alle titreringer som skal sammenlig­ nes.) Titrer med natriumhydroksydoppløsningen fra lutbyrette eller byrette med teflonhane til permanent fargeomslag. Fargen skal holde seg minst ett minutt. Forskjellen i titrervolum for parallellene bør ikke overskride 0,1 ml. 44

Beregn molariteten for natriumhydroksyden. Reaksjonsligningen viser at 1 mol kaliumhydrogenftalat nøytraliserer 1 mol NaOH. Beregningsmåte som vist for foregående oppgave.

45

3. Standardisering av saltsyre Prinsipp

HC1 er flyktig i høyere konsentrasjoner og kan derfor ikke benyttes som primær standard. Na2CO3 kan brukes som primær standard. Na2CO3 inneholder H2O og NaHCO3, men dette vil forsvinne ved oppvarming til 260—270 C 1 time (lign. (1)). 2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) (1) Etter tørking er Na2CO3 svært hygroskopisk og må utsettes for minst mulig kontakt med luft. Na2CO3 er en svak base. pKi = 6,3 og pK2 — 9,9 Det kan titreres til ekvivalenspunkt 1, lign. (3) og 2, lign. (4) ved bruk av henholdsvis fenolftalein og metylrødt som indikatorer. Ved bruk av metyloransje som indikator titreres direkte til ekviva­ lenspunkt 2, lign. (2). Metyloransje/omslag pH 3,4—4, sterk syre mot svak base. Reaksjonsligning Na2CO3 + 2 HC1 2 NaCl + H2O + CO2 nettolign. CO32 + 2ET H2O + CO2 nettolign. CO^ + H+ HCOf nettolign. HCOf + H+ H2O + CO2

(2) (3) (4)

Utførelse

Beregn molariteten av den konsentrerte HC1 som er tilgjengelig, og lag 1 1 ca. 0,1 M (bruk målesylinder ved utmåling). Vei ut nøyaktig 1,3—1,8 g Na2CO3 (tørket), løs opp i CO2-fritt vann og fortynn med CO2-fritt vann til 250 ml på målekolbe. Beregn M av Na2CO3. 25 ml Na2CO3-løsning pipetteres ut i en erlenmeyerkolbe. Tilsett 25 ml CO2-fritt vann, 3 dråper metyloransje og titrer med HC1 til fargeomslag oransje til gult. Beregn molariteten av HC1. Bruk ligning (2) som sier at 1 mol Na2CO3 reagerer med 2 mol HC1. Hvis metylrødt brukes som indikator, titreres til begynnende fargeom­ slag. Kok oppløsningen forsiktig i 2 minutter (unngå sprut). CO2 i oppløsningen må kokes ut da indikatoren rødfarges av høyt CO2-innhold. Indikatoren slår om til mer gult igjen. Avkjøl til romtemperatur og titrer til nytt fargeomslag. Gjenta utkoking, avkjøling og titrering til metyl­ rødt ikke lenger slår over til gult ved koking. Alternativt kan HC1 standardiseres mot boraks, Na2B4O710 H2O (p.a. kvalitet).

46

Reaksjonsligning Na2B4O7 • 10 H2O + 2 HCl

2 NaCl + 4 H3BO3 + 5 H2O.

Vei ut nøyaktig 4,5—5 g boraks. Titreringen utføres som beskrevet for standardisering av Na2CO3 metyloransje eller metylrødt som indikator. H3BO3 som dannes, er for svak syre til å få noen innvirkning på en indikator som har omslagsområde pH 3,4—4,4.

47

4. Titrering av svak syre med sterk base Se side 40 i teoridelen. Titrator: standardisert ca. 0,1 M NaOH Titrand: ukjent mengde/konsentrasjon CH3COOH Indikator: fenolftalein Beregn mengde/konsentrasjon CH3COOH Dette forsøket kan også gjøres ved opptak av titrerkurve (se neste forsøk).

48

5. Titrering av svak base med sterk syre Se side 40 i teoridelen. Titrator: standardisert HC1 Titrand: ukjent mengde/konsentrasjon NH3 Indikator: metyloransje Dette forsøket er tilsvarende standardisering av HC1 med Na2CO3 eller Na2B4O710 H2O Regn ut mengde og konsentrasjon av NH3.

49

5. Titrerkurve Fitrerkurve for titrering sterk syre/sterk base er vist, fig. 25. Titrerkurven gir sammenhengen mellom pH og mengde syre (eller base) tilsatt til base (eller syre). Det er tre typer titrerkurver: 1) Titrering av sterk syre mot sterk base 2) Titrering av svak syre mot sterk base 3) Titrering av sterk syre mot svak base Teorien for forskjellen mellom disse tre typer er gjennomgått på sidene 39—40. Et fellesprosjekt i en klasse kan være å ta opp titrerkurve for disse tre typene og sammenligne resultatene. For å kunne utføre forsøket er det nødvendig å bruke pH-meter.

Utførelse

Utførelsen er den samme om titrering (1), (2) eller (3) utføres. Det kan lages ca. 0,1 M løsning av de aktuelle syrer/baser — eller det benyttes standardi­ serte syrer/baser. Det er hensiktsmessig å utføre vanlig titrering først, slik at antall ml som er nødvendig for omslag, er kjent. I stedet for erlenmeyerkolbe brukes her begerglass. Det måles ut 25 ml 0,1 M base som tilsettes 3 dråper av den indikator som er angitt for de tre typer titreringer (1), (2), (3), sidene foran. Det titreres med 0,1 M syre. pH måles for syre og base før titreringen starter. Syra tilsettes i 5 ml porsjoner inntil 20 ml er tilsatt. Etter hver tilsats av syre røres godt rundt med glasstav eller magnetrører. pH måles, og det lages en tabell for antall ml syre tilsatt og pH. (Husk at pH-meteret må lusteres med buffer av kjent pH før bruk.) Videre tilsettes 1 ml porsjoner av syre og pH måles. Når omslagspunktet lærmer seg, kan det være nødvendig å tilsette 0,1 ml porsjoner. Etter omslag tilsettes 1 ml porsjoner inntil 30 ml, deretter 5 ml porsjoner nntil 50 ml er tilsatt. Tegn opp titrerkurven på millimeterpapir.

50

7. Titrering av fosforsyre Prinsipp

Fosforsyre H3PO4 er en 3-verdige syre, det vil si at det er 3 proton som kan avspaltes: Kai = 7,510-3 (1) + H2PO4H3PO4 H2PO4+ HPO42 Ka2 = 6,2-10-8 (2) HPO42— Ka3 = 5-10-13 (3) + PO4' Den store forskjellen på syrekonstantene viser at protolyse etter ligning (1) vil gå fullstendig før protolyse etter ligning (2) påbegyn­ nes, og denne protolyse vil gå fullstendig før protolyse etter ligning (3) starter. Følgelig vil titrering av fosforsyre forløpe som titrering av en blanding av 3 ulike syrer med syrekonstanter av samme størrelsesor­ den. Titrerkurven vil da bli som tre enkle titrerkurver satt sammen til

Fig. 26. Titrerkurve, titre­ ring av fosforsyre.

Kurven får 3 «knekkpunkter», det vil si områdene der en liten tilsats av base gir stor pH-forandring. Området mellom 1. og 2. knekk viser at tilsats av base påvirker pH lite. Dette betyr at en blanding av like deler NaH2PO4 og Na2HPO4 vil virke som buffer. Fosforsyre kan titreres på to forskjellige måter: A. Titrering ved bruk av indikator B. Titrering ved bruk av pH-meter Det benyttes 0,1 M NaOH ved titreringen.

51

Metode A Det må utføres tre titreringer (1), (2), (3). 1. H3PO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O: bromkresolgrønt 2. NaH2PO + NaOH Na2HPO4 + H2O: tymolblått 3. NaHPO4 + NaOH Na3PO4 + H2O: tymolblått 4. H3PO4 + 3 NaOH Na3PO4 + H2O (lign. 1 +2 4-3) Metode B Titreringene følger ligningene ovenfor, men her vil knekkpunktene vise seg ved hyppige avlesninger på pH-meteret.

Utførelse

Metode A Fra utlevert prøve pipetteres 25 ml til hver parallell. 5 dråper bromkresol­ grønt tilsettes. Det titreres langsomt med 0,1 M NaOH til omslaget fra gult til blått. For sammenligning av omslagsfargen kan det veies ut ca. 0,5 g NaH2PO4, løse i 70 ml destillert H2O og tilsette 5 dråper bromkresolgrønt. Dette er første omslag (lign. (1)). Tilsett så 5 dråper tymolblått og titrer videre til omslag fra gult til blått. For sammenligning veies ut ca. 0,5 g Na2HPO4 som løses i 70 ml H2O, 5 dråper bromkresolgrønt og 5 dråper tymolblått tilsettes. Dette er andre omslag (lign. (2)). Før titrering til tredje omslag tilsettes 2 g CaCl2 • H2O (pulver) til hver prøve. Indikatoren vil gå tilbake fra blått til gult. Det titreres så med 0,1 M NaOH til omslag gult — blått. Litt vanskelig. Dette er tredje omslag (lign. (3)). For beregning av mengden H3PO4 summeres totalforbruket som deretter divideres på 3, men sikrest er det å bruke forbruket til første knekkpunkt. Gjør begge beregninger og sammenlign. Metode B Ved bruk av pH-meteret passer det best å arbeide to sammen. En titrerer, og en leser av og noterer. Det må titreres langsomt, for eksempel lese av pH-meteret ved hver annen tiendedels ml titrerforbruk. Titrervolum og pHmeter-avlesningen settes opp i et kurvesystem. Derved framkommer tre knekkpunkter, og omslagspunktet kan leses av fra kurven. Beregn mengden H3PO4 i utlevert prøve. Bruk lign. (4) som viser at det behøves 3 mol NaOH for å nøytralisere 1 mol H3PO4 (3-verdig syre).

52

8. Løselighetsproduktet for kalsiumhydroksyd Prinsipp

Ca(OH)2 er et relativt tungt løselig stoff. 1 en mettet løsning innstilles følgende likevekt: Ca(OH)2(s) Ca2+ + 2OH (1) KL = [Ca2* ] • [OH“]2 = 4 • 10"5 ved 20 °C Ved å lage en mettet løsning av Ca(OH)2 og bestemme [Ca2* ] og [OH~] i løsningen, kan Kt beregnes. Konsentrasjonen av OH bestemmes ved at det tilsettes et overskudd av syre som får reagere med løst Ca(OH)2, lign. (2), og ureagert syre bestemmes så ved titrering med base. lign. (3).

2HC1 + Ca2* + 2OH ^ 2H2O + 20“+ Ca2* HO + NaOH H2O + CL + Na+

(2) (3)

Utførelse

Vei ut ca. 2 g Ca(OH)2 i en erlenmeyerkolbe, og tilsett ca. 100 ml destillert vann. Blandingen ristes av og til og får stå til neste dag for å sikre mettet løsning. Blandingen filtreres like før analysen skal utføres, slik at det er en mettet løsning av Ca(OH)2. Pipetter ut 25 ml standardisert ca. 0,1 M HC1 i en erlenmeyerkolbe, tilsett 3 dråper bromtymolblått som indikator og 20 ml mettet Ca(OH)?-løsning. Løsningen titreres med standardisert ca. 0,1 M NaOH for å bestemme overskudd av syre. Beregn ant. mol HO tilsatt. Beregn ant. mol NaOH tilsatt. Differansen gir ant.mol Ca(OH)2 oppløst ved å ta i betraktning at lign. (2) sier at 2 mol HO reagerer med 1 mol Ca(OH)2. Beregn løselighetsproduktet.

53

9. Bestemtnelse av boraks med saltsyre Prinsipp

En ukjent løsning av Na2B4O7 kan bestemmes ved titrering med HC1 av kjent konsentrasjon. Som indikator brukes metylrødt. Det kan her benyttes teknisk kvalitet av boraks. Først må det gjøres et titreringsforsøk der mengde teknisk kvalitet boraks er kjent. Deret­ ter kan ukjent løsning titreres, og mengde boraks av teknisk kvalitet kan bestemmes ved at det tas hensyn til feilen ved første titrering.

Reaksjonsligning: Na2B4O? + 2HC1 + 5H2O

2 NaCl + 4 H3BO3

Utførelse

Vei ut nøyaktig mellom 3,5—4,5 g Na2B4O2 • 10 H2O (teknisk kvalitet), og fortynn med destillert vann til 250 ml. Ta ut prøver å 25 ml, tilsett 3 dråper metylrødt og fortynn med litt vann. Titrer med HC1 av kjent konsentrasjon. Beregn mengde Na2B4O7 praktisk og teoretisk. Finn feilprosenten. Dette kan betraktes som standard, noe som er nødvendig ved bruk av teknisk kvalitet. Den samme feil må forventes gjort ved bestemmelse av ukjent løsning av boraks. (Utleveres fra lærer, eller elevene lager løsninger som læreren leverer ut igjen.) Funnet mengde justeres så med feilen.

54

10. Formelvekt for kalsiumkarbonat Prinsipp

CaCO3 er uløselig i vann. CaCO3 løses derfor i overskudd av syre med kjent konsentrasjon. Overskuddet kan bestemmes ved titrering med base av kjent konsentrasjon. Denne metoden kalles tilbaketitrering. Konsentrasjonen av basen bør være mindre enn konsentrasjonen av syra, fordi det må antas at den mengde som er igjen er mindre enn den mengde som har reagert.

CaCO3 + 2 HC1 HC1 + NaOH

CaCl2 + H2O + CO2 NaCl + H2O

(1) (2)

Utførelse

Vei ut nøyaktig 1,4—1,5 g CaCO3, løses i 50 ml 1 M HC1 (standardisert Overfør løsningen til målekolbe og fortynn til 250 ml med destillert vanr Ta ut 25 ml, tilsett 25 ml destillert vann og 3 dråper metylrødt. Titrer med 0,1 M NaOH (standardisert). Ant. mol HC1 tilsatt er kjent. Ant. mol brukt NaOH = ant. mol HC1 i overskudd. HC1 tilsatt - HC1 overskudd = HC1 forbrukt (etter lign. (1)). Lign. (1) sier at det trengs 2 mol HC1 til 1 mol CaCO3. Ant. mol CaCO3 kan da beregnes. Beregn formelvekta for CaCO3.

5.

11. Standardisering av bariumhydroksyd Prinsipp

Vanlig Ba(OH)2 inneholder alltid noe BaCOv Det må derfor lages en løsning som er omtrent 0,05 M, og molariteten må bestemmes nøyaktig ved titrering med en syre av kjent konsentrasjon. Til innstilling av Ba(OH)2 (baryttløsning) brukes ravsyre (CH2COOH)2. Vær oppmerksom på at bariumforbindelser er meget giftige. Reaksjonsligning: Ba(OH)2 + (CH2COOH)2 2 CH2COO" + Ba2‘ + 2 H2O

Utførelse

17 g Ba(OH)2 • 8H2O løses i 200 ml destillert vann og kokes opp. Løsningen filtreres raskt ned i en flaske hvor det på forhånd er ca. 800 ml CO2-fritt vann (godt utkokt, destillert vann). Flasken tettes med kork som er utstyrt med kalsiumkloridrør. Vei inn nøyaktig 1.45—1,5 g ravsyre som på forhånd er tørket ved 105 °C to timer. Fortynn til 250 ml på målekolbe. 25 ml baryttløsning pipetteres ut i en erlenmeyerkolbe. Løsningen fortynnes med litt CO2-fritt vann og tilsettes 3 dråper fenolftalein. Løsningen titreres med ravsyre til omslag fra rødt til fargeløst. Utfør minst tre titreringer. Beregn molariteten av baryttløsningen. 1 mol base til 1 mol syre. (2-verdig base og 2-verdig syre.)

56

12. Titrering av borsyre med bariumhydroksyd Prinsipp

Konsentrasjonen i en ukjent løsning av borsyre kan bestemmes ved titrering med Ba(OH)2 (baryttløsning) av kjent konsentrasjon. Som indikator brukes fenolftalein. H3BO3 opptrer som en svak enverdig syre: H3BO3 H+ + (H2BO3r Likevekta er mye forskjøvet mot venstre, det vil si at syra er lite protolysert. Den kan ikke titreres direkte med en sterk base fordi likevekta vil innstilles for langsomt. Ved å sette til spesielle polyhydroksy-stoffer, som for eksempel mannitol, glukose eller glyserol, kan man få borsyra til å opptre som en sterk syre som kan titreres med en sterk base. Polyhydroksy-stoffene virker ved å danne et kompleks med syreresten, og likevekta vil derved forskyves mot høyre. Kaller vi borsyra HA og polyhydroksy-stoffet M. vil vi ha følgende reaksjoner: HA H' + A (1) A' + M MA (2) MA + M M2A" (3) eller: HA - 2 M U + M2A Denne likevekta er mye forskjøvet mot høyre, noe som fører til stor protolysegrad for syra HA. I denne bestemmelsen brukes glyserol som kompleksdanner. Reaksjonsligning for titreringen: 2 H3BO3 + Ba(OH)2 ^Ba-‘ (H2BO?f2 + 2 H2O

Utførelse

Vei inn nøyaktig 1—1,5 g H3BO3, løs i destillert vann og fortynn med destillert vann til 250 ml ferdig løsning på målekolbe. Det kan brukes borsyre som du selv har syntetisert fra boraks. Til hver titrering tas ut 25 ml H^BCL-løsning. Prøven tilsettes 9 ml glyserol og et par dråper fenolftalein. Det titreres med baryttløsning av kjent konsentrasjon til omslag fra fargeløst til rødt. Beregn reinheten av H3BO3. (Hvis glyserolen er sur, må først en glyserolprøve nøytraliseres med baryttløsning — dette må det tas hensyn til ved beregning.)

57

13. Formelvekt for ammoniumsalt Prinsipp

Nitrogen i protein kan bestemmes ved den såkalte Kjeldahl-metoden ved at nitrogenet i protein overføres til ammoniumioner (oppslut­ ning med svovelsyre og katalysator). Tilsats av overskudd sterk NaOH gir utvikling av NH3. (1) NH3 bobles ned i overskudd HC1 av kjent konsentrasjon. (2) Ureagert HC1 tilbaketitreres med NaOH av kjent konsentrasjon. (3) NH4+ + OH NH3(g) + H2O (1) NH3 + H+ # NH4+ (2) H+ + OH H2O (3) Differansen mellom antall mol standardisert HC1 tilsatt og antall mol NaOH som er nødvendig for å nøytralisere overskudd av syre tilsvarer antall mol NH4+. I denne oppgaven skal formelvekta for et ammoniumsalt bestem­ mes ved bruk av ligningene (1) — (3), — eller ved en alternativ metode.

Utførelse

Et ukjent ammoniumsalt NH4X utleveres. Vei ut nøyaktig 0,15—0,2 g, tilsett 50 ml standardisert 1 M NaOH og destiller ammoniakken ned i 50 ml standardisert ca. 0,1 M HC1. Fortsett destillasjonen til ikke mer NH3 destillerer over. Overskudd av HC1 bestemmes ved titrering med standardisert ca. 0,1 M NaOH, metylrødt som indikator. Det utføres 3 paralleller. Bestem formelvekta for NH4X, og bestem hvilket anion X er. Det utleveres liste over de forbindelser NH4X kan være. Alternativ metode: Hvis en ikke har destillasjonsutstyr, kan denne oppgaven utføres enklere. NH4X utveies i erlenmeyerkolbe, tilsettes 50 ml standardisert ca. 0,1 M NaOH og kokes i avtrekk (husk kokestein) til all NH3 er drevet av (kan testes ved bruk av lakmuspapir). Etter avkjøling kan ureagert NaOH bestemmes ved titrering med HC1. Denne metode er mer usikker enn den ovenstående. Minst 4 paralleller bør analyseres.

58

14. Eddiksyre i handelsvaren eddik Eddiksyre kan titreres med NaOH og er da et eksempel på titrering av svak syre med sterk base (se side 39). Utførelse

Bruk ufarget eddik. Beregn selv hvordan eddiken må fortynnes for å få et titrervolum på ca. 25 ml. Titrer med 0.1 M NaOH (standardisert). Egenvekta for eddik kan bestemmes med pyknometer. Bestem masse- % eddiksyre i eddik.

59

15. Sitronsyre i appelsinjuice/grapefruktjuice Prinsipp

Sitronsyre er til stede i varierende mengder i alle sitrusfrukter.

ch2 -cooh HO-C-COOH

ch2 -cooh Sitronsyre er en 3-verdig syre (kan avspalte 3H+), og reagerer med NaOH etter ligningen:

CH2-COOH HO-C-COOH

CH2-COOH

CH2-COO" Na+ + 3 NaOH

HO-C-COO“

CH2-COO

Na+

+ 3 H2O

Na+

Utførelse

Det kan anvendes ferdigkjøpt juice, og det kan lages juice av appelsin, grapefrukt, sitron, mandarin, clementin — etter ønske. På grunn av den store variasjon i innholdet av sitronsyre er det å anbefale å foreta en prøvetitrering med ca. 25 ml juice for å bli klar over hvilken størrelsesorden av syre/base-volum som er passende. Fenolftalein er godt egnet som indikator. Det kan være nødvendig å filtrere juicen for å fjerne fruktkjøttet. Bestem egenvekta for juice med pyknometer. Beregn masse- % sitronsyre i juice.

60

16. Natriumhydrogenkarbonat i bakepulver Prinsipp

Bakepulver består av sure fosfater, natriumhydrogenkarbonat, NaHCO3, og fyllstoff (stivelse, maismel). Det frigjøres COo ved reaksjon med syre. Den frigjorte gassen er det som får bakverk til å heve seg. NaHCOj er en svak base som kan titreres med f.eks. H2SO4. H2SO4 + 2 NaHCO3 Na2SO4 + 2H2O + 2 CO2 (g)

Utførelse

Vei ut nøyaktig 1,4—1,5 g bakepulver i en erlenmeyerkolbe og løs bakepulveret i 20 ml ionefritt vann. Titrer med 0,25 M H2SO4 (må standardiseres), metyloransje som indika­ tor. Til standardisering av H2SO4 kan brukes standardisert NaOH; metyl­ oransje som indikator. Titrer 3 paralleller. Beregn % NaHCO3 i bakepulveret.

61

C. Red/oks titrering

Som navnet sier er dette en reaksjon der det samtidig skjer en oksydasjon og en reduksjon. Titrator (fra byretten) gir den ene reaksjon. Titrand (i erlenmeyerkolbe) gir den andre reaksjon. Dersom en red/oks reaksjon skal være brukbar i kvantitativ analyse, må differansen mellom de to halvreaksjonens standardpotensial være 0,5 volt eller større. Det er også nødvendig at reaksjonshastigheten er stor nok til at det raskt oppnås likevekt for hver porsjon titrand tilsatt. Ved titrering med kaliumpermanganat (KMnO4) brukes ingen indikator, da KMnO4 er sterkt fiolett, mens Mn * (den reduserte form) er fargeløs. Ved jodometriske titreringer brukes stivelse som indikator. Stivelse reagerer ikke med I-, men gir et dypt blått kompleks med meget små mengder I2. K2Cr2O7 (kaliumdikromat) er et sterkt oksydasjonsmiddel. K2Cr2O7 er oransje, mens den reduserte form Cr3+ er grønn. Denne fargeforandringen er imidlertid ikke skarp nok, så det er nødvendig med en red/oks indikator.

62

17. Standardisering av KM11O4 Prinsipp

I sterkt sur løsning vil permanganat reduseres etter følgende reak­ sjon: MnO4 + 8H+ + 5e ^ Mn2+ + 4H2O (1) Når svovelsyre settes til natriumoksalat, vil det frigjøres oksalsyre: (COO“)2 t 2 ff (COOH)2 (2) Oksalsyre oksyderes etter følgende reaksjon: (COOH)2 2 CO2 + 2 H+ + 2c (3) Andre oksydasjonsreaksjoner som kan kombineres med (1) er for eksempel: H2O2 O2(g) + 2 H+ + 2 e(4) Fe2+ Fe3+ + e” (5) HNO2 + H2O NO3~ + 3 H+ (6) 1 en svovelsur løsning av kaliumpermanganat og natriumoksalat vil det da bli følgende totalreaksjon: 2 MnO4 + 5 (COOH)2 + 6 ff - 2 Miff + 10 CO2 + 8 H2O (7)

Det er ikke nødvendig å bruke indikator ved titreringer med permanganat, da MnO4 -ionet er så sterkt farget at spor av permanganat vil gi løsningen en tydelig rødfarge. Vanligvis inneholder kaliumpermanganat noe mangandioksyd. Videre vil destillert vann kunne inneholde reduserende stoffer som reduserer permanganat til mangandioksyd.

4 MnO4" + 2 H2O 4 MnO2(s) + 3 O2 + 4 OH“ (8) Denne reaksjonen påskyndes også av dannet MnO2. For å bli kvitt mangandioksyd må permanganatløsningen få tid til å reagere ferdig med de reduserende stoffene i vannet. Deretter filtreres det utfelte mangandioksyd fra. Løsningen kan så standardiseres mot natriumoksalat av kjent konsentrasjon. Ved titrering med kaliumpermanganat i sur oppløsning reduseres MnO4” til Mn2+. Selv i sterkt sur løsning er MnO4 ustabilt i nærvær av Miff. lign. (9). 2 MnO4 + 3 Mn2+ + 2 FhO 5 MnO2 + 4 H+ (9) Ved for rask titrering og dårlig omrøring kan MnO2 bli utskilt fordi det lokalt blir et overskudd av MnOff og et mindre surt miljø. Oksalsyre i vannløsning spaltes langsomt: (COOH)2 ^CO + CO2 + H2O (10)

63

Denne reaksjonen katalyseres av Mn24' -ioner. For langsom titre­ ring kan gi feil på grunn av dette. Hastigheten som titreringen utføres med. er tydeligvis avgjørende for et godt resultat.

Utførelse

Vei ut 1,6—1,65 g KMn04 (ca. 0,02 M KMnO^. Overfør dette til et begerglass og tilsett 500 ml destillert vann. Oppløsningen varmes til 80— 90 C på vannbad ca. 30 min. Pass på at ikke for mye vann damper bort. Etter at løsningen har vært varmebehandlet, må ikke nytt vann tilsettes. La begerglasset med lokk stå mørkt i noen dager. Filtrer oppløsningen gjennom glasshull ned i en helt rein brun flaske. Vei ut nøyaktig ca. 1,7 g (COONa)2 som på forhånd er tørket ved 105 °C i 2 timer. Overfør det til en 250 ml målekolbe og fyll opp til merket med destillert vann. Merk: Oksalatløsningen virker etsende på glass. Oksalatløsningen bør derfor ikke oppbevares mer enn et par dager. Pipetter ut 25 ml av oksalatløsningen i en 300 ml erlenmeyerkolbe, tilsett 50 ml vann og 50 ml fortynnet svovelsyre (1 : 4). Lag på forhånd tilstrekkelig av denne syra til alle titreringer som skal utføres. Titrer løsningen raskt til den første lyserøde farge viser seg. La løsningen stå til den er fargeløs. Varm løsningen til 75—80 °C og titrer under stadig omrøring til en svak permanent lyserød farge. Det er viktig at alle paralleller titreres med omtrent samme hastighet. Forskjellen på parallellene bør ikke overskride 0,1 ml. Bergen molariteten av (COONa)2Bergen ant. mol (COONa)2 brukt til titreringen. Lign. (7) viser at ant. mol KMn04 tilsatt fra byretten er 2/5 ant. ml (COONa)2. Beregn molariteten av KMn04.

64

18. Bestemmelse av jern ved titrering med KMn04 Prinsipp

Jemioner i form av Fe2* kan titreres med KMnO4 etter ligningen 5 Fe2+ + MnO4’ + 8 T 5 Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O (1) I mineraler forekommer gjeme Fe2+ og Fe3+. I 2-verdige Jemsalt oksyderes ofte Fe24" til Fe3+. 1 en løsning som inneholder Fe3+ eller blanding av Fe2+ og Fe3+ må det derfor først foretas en fullstendig reduksjon til Fe2*. red Fe3+ + e“ Fe2* oks Som reduksjonsmiddel kan brukes tinn(Il)klorid (ZimmermannReinhardts analysemetode). 2 Fe3+ + Sn2+ 2 Fe2' + Sn4+ (2) Overskuddet tinn(II)klorid fjernes med kvikksølv(II)klorid. Der­ ved utfelles kvikksølv(I)klorid, Hg2Cl2. Sn2+ + HgCl2 Sn4+ + Hg2Cl2(s) + 2 CF (3) Hvis det tilsettes for mye SnCl2, blir utfellingen sort på grunn av dannelse av fritt kvikksølv. I så fall må ny analyse påbegynnes. Til denne titreringen brukes «Zimmermann-Reinhardt oppløs­ ning» som inneholder mangansulfat, svovelsyre og fosforsyre. Mangansulfat er til stede for at ikke CF skal virke som reduk­ sjonsmiddel i stedet for Fe2*". Potensialet for MnO4" + 5e Mn2+ blir derved mindre. Andre faktorer kommer også i betraktning. Fosforsyre danner det fargeløse komplekset [Fe(HPO4)J4‘ med Fe3+ som er gulfarget. Derved blir fargeomslaget tydeligere. Svovelsyre er til stede for at reaksjonen skal foregå i surt miljø. Lign. (1).

Utførelse

Til analysen brukes en jernløsning som inneholder 0,1—0,15 g Fe^/Fe3* pr. 25 ml løsning. Pipetter ut 25 ml av utlevert eller selvlaget jernløsning i en 500 ml erlenmeyerkolbe, tilsett 15 ml 4 M HC1 og varm opp til koking. Tilsett SnCl2-løsningl) dråpevis (fra dråpetrakt eller byrette). Tilsettingen må skje langsomt. Når oppløsningens gule farge er borte, og løsningen har blitt fargeløs eller svakt grønn, er reduksjonen fullstendig. Overskudd av SnCl2 ødelegges ved tilsats av 10 ml HgCl2-løsning2). Videre tilsettes 200 ml destillert vann og 25 ml «Zimmermann-Reinhardts oppløsning»3), og det titreres med standardisert KMnO4. Ekvivalenspunktet er nådd når den røde farge holder seg ca. 30 sekunder. Det utføres 3 parallelle analyser. Mengde jern i løsningen bestemmes, som ukjent eller ved sammenligning med kjent mengde og da med utregning av feilprosent.

65

1. 15 g SnCl2 • 9 H2O løses i 35 ml konsentrert HC1, fortynnes til 100 ml med destillert vann og dekanteres gjennom glassull etter et døgns henstand. 2. 5 % (masse) HgCl2-løsning 3. 35 g MnSO4 • 4 H2O løses i 250 ml vann. Under omrøring tilsettes 65 ml konsentrert H2SO4 og deretter 65 ml konsentrert fosforsyre (85 %). Fortynnes til slutt med destillert vann til 500 ml.

66

19. Titrering av H2O2 med KMnC>4 Reaksjonsligning: 2 MnO4 + 5 H2'O2 + 6 H+

2 Mil2" + 5 O2 + 8 H2O

25 ml H2O2- løsning 3 % (masse), fortynnes til 1000 ml. Ta ut 25 ml av denne løsningen. Tilsett 200 ml destillert vann og 20 ml fortynnet svovelsyre (1 : 5), og titrer med den standardiserte KMnC>4 til den første permanente rosa farge. Bestem konsentrasjonen og masse-% H2O2. Tettheten kan bestemmes ved bruk av pyknometer.

67

20. Bestemmelse av jern i barberblad Utførelse

Vei et barberblad (binders, streng eller tegnestift) og løs det i 30 ml 3 M svovelsyre under oppvarming. Det som forblir uløst, er karbon. Løsningen fortynnes (etter avkjøling) til 100 ml i målekolbe. Pipetter ut 20 ml av denne løsningen og titrer med K.MnC>4 (0,02 M). Legg merke til at vi her ikke kan være sikre på at alt jern er i form av Fe2^. Det kan for eksempel her også titreres etter forskriften foran (s. 65), og resultatene kan sammenlignes.

68

21. Bestemmelse av jerninnholdet i FeS04 • 7 FFO Vei ut nøyaktig ca. 7 g FeSO4 • 7 H2O, løs i 200 ml 0,5 M H2SO4, fortynn til 250 ml i målekolbe. Ta ut 25 ml, tilsett 25 ml 1 M H2SO4 og titrer med KMnO4. FeSO4 • 7 H2O-løsningen må brukes med en gang den er laget — ved henstand fås hydrolyse (utfelling av Fe(OH)2).

69

Jodometri

Prinsipp

Når kjente mengder sterke oksydasjonsmidler, for eksempel K2Cr2O7, KMnO4 og KBrO3, behandles med overskudd av jodioner i sur løsning, vil oksydasjonsmidlene bli redusert kvantitativt ved at jodioner (I ) blir oksydert til jod (I2).

Eksempler: MnOF + H+ + 5e 2 1 I2 + 2 e

Mn2+ + 4 H2O

■2

(1)

■ 5

2 MnO4" + 16 H+ + 10 F

2 Mn2* + 5 I2 + H2O

Cr2O72 + 14 H+ + 6 e~ 2 CF+ + 7 H2O • 1 (2) 2F 12 + 2 e _________________ _________ __________

Cr2O72' + 14 H+ + 6 r

2 Cr3+ + I2 + 7 H2O

BrOf + 6 H+ + 6e BF + 3 H:O 1 (3) 2F I2 + 2e~________________________ 2__________ ___ BrO.f + 6 H+ + 6 T

BF + 3 H2O + 3 I2

Ligningene viser at 2 mol KMnO4 gir 5 mol I2 1 mol K2Cr2O7 gir 3 mol I2 1 mol KBrCh gir 3 mol l2 Frigjort I2 kan reduseres til F ved hjelp av et reduksjonsmiddel, for

eksempel Na2S2O? (natriumtiosulfat). I2 + 2 e ^2 F ' 2 S2O32 - 2 S4O6^ I2 + 2 S2O32 2 F + S4O62 1 mol K2Cr2O7 gir 3 mol I2 3 mol I2 forbruker 6 mol Na2S2O3 Følgelig: 1 mol K2Cr2O7 er ekvivalent med 6 mol Na2S2O3 Ved jodometrisk titrering brukes stivelse som indikator. Stivelse gir et dypt blått kompleks dersom I2 er tilstede. F reagerer ikke med stivelse.

70

Natriumtiosulfat

Natriumtiosulfat inneholder varierende mengder vann. Oppløsningen må derfor standardiseres. En oppløsning av natriumtiosulfat spaltes på grunn av bakterievirksomhet og ved påvirkning av lys. Ved oppbevaring av løsningen tar en derfor følgende forholdsregler: 1. Bruk kokt destillert vann for å unngå bakterier 2. Tilsett kloroform som konserveringsmiddel. 3. Oppbevar løsningen på brun flaske som er vasket med kokt destillert vann.

Løs opp 25 g Na2S2O3 • 5 H2O i 1 liter nykokt, avkjølt destillert vann. Tilsett 3 dråper kloroform, CHCI3. La oppløsningen stå en dag før den standardiseres. Løsningen lagres på brun flaske. Stivelsesløsning

5 g stivelse røres ut med kaldt vann til en tynn grøt. Denne slås langsomt ned i 1 liter kokende vann. Løsningen kokes et par minutter.

71

22. Standardisering av natriumtiosulfat med Vei ut nøyaktig ca. 2,5 g K2C12O7 som er tørket ved 130 °C til konstant vekt. Fortynn med destillert vann til 500 ml på målekolbe. Til hver titrering tas ut 25 ml K^Cr^Oj-løsning som tilsettes 5 ml H2SO4 (1 : 4) og 10 ml 10 % Kl (masse). La blandingen stå et minutt, fortynn med litt vann og titrer med natriumtiosulfat. Når løsningen blir gulbrun, tilsettes ca. 2 ml nylaget stivelsesoppløsning. Det titreres videre til turkis farge.

72

23. Standardisering av natriumtiosulfat med KBrOs Kaliumbromat tørkes ved 130 °C til konstant vekt. Det veies ut nøyaktig ca. 1,4 g, som fortynnes til 500 ml. Titreringen utføres som beskrevet ovenfor. Denne reaksjonen går langsommere enn de andre, 3 dråper 3 % (masse) ammoniummolybdat tilsettes som katalysator. Løsningen blir fargeløs ved ekvivalenspunktet.

73

24. Standardisering av natriumtiosulfat med KMnC>4 Det tas ut 25 ml av KMnO4-løsning med kjent konsentrasjon. Titrering utføres som beskrevet for K2CT2O7. Løsningen blir fargeløs ved ekvivalens­ punktet. Beregn molariteten av natriumtiosulfat-løsningen ut fra hver av disse 3 standardiseringene. Den endelige konsentrasjonen (M) av natrium­ tiosulfat-løsningen gis som middelverdien av disse 3 (nr. 22, 23, 24).

74

25. Bestemmelse av kobber med natriumtiosulfat Prinsipp

I en vannløsning vil vanligvis kobber foreligge som Cu2^ , men ved dannelse av fast kobber(I)jodid vil oksydasjonstrinnet + 1 stabilise­ res. Cu2+ + I + e" Cul(s) (1) Ved jodometrisk bestemmelse av kobber tilsettes overskudd av en jodidopplosning. Dermed felles kobberet ut som kobber(I)jodid, og trijodidion (I3~) dannes etter ligningen; 2Cu^ +51^ 2CuI(s) + I3(2) Dette titreres så med en standard tiosulfatoppløsning. Det faste kobberjodid vil ikke forstyrre, da dette ikke kan reduseres videre av natriumtiosulfat. 2 S2O3^ + I3S4O62- + 3 r (3) Utfellingen av Cul bør foregå i svakt sur oppløsning (pH = 4), da dannelsen av Cu(OH)+ ion i mer basisk oppløsning vil forskyve reaksjon (2) mot venstre. Kobber(I)jodid er hvitt, men får en brunaktig farge av adsorbert jod. God omristing i nærheten av ekvivalenspunktet reduserer feilen.

Utførelse

Vei ut nøyaktig ca. 1,25 g elektrolytisk kobbertråd. Overfør så denne til en 300 ml erlenmeyerkolbe og løs kobberet i 10 ml 6 M HNO3. Varm forsiktig, og tilsett mer HNO3 dråpevis om nødvendig. Når alt kobberet er løst, overføres oppløsningen til en 250 ml målekolbe som fylles med destillert vann til merket. Bland godt. Pipetter ut 50 ml kobberløsning i en 300 ml erlenmeyerkolbe. Tilsett 1 g urea, CO(NH3)2, og kok i 1—2 minutter. Urea tilsettes for å ødelegge overskudd av nitrogenoksyder og HNO2. A vkjøl oppløsningen og tilsett 1 M NaOH dråpevis inntil løsningen blakkes på grunn av utfelt Cu(OH)2. Tilsett så dråpevis HAc (1 : 1) til bunnfallet akkurat løses, og derpå 4 dråper i overskudd. Ved det videre arbeid behandles hver parallell helt fram til ferdig titrering før den neste parallell påbegynnes. Fortynn oppløsningen til 100 ml, og tilsett 2,5 g Kl løst opp i 100 ml vann. Dekk kolben med et urglass og la blandingen stå 1 minutt (ikke lenger). Titrer med tiosulfatoppløsningen til titranden er blekgul (nesten farge­ løs). Tilsett 2 ml stivelsesoppløsning og fortsett titreringen under konstant omrøring til blåfargen begynner å blekne (bare få dråper). Endepunktet tas som det punkt hvor den fargeløse tilstand av oppløsningen varer i 10 sekunder. Forskjellen på parallellene bør ikke overskride 0,1 ml. Beregn mengde kobber utveid. Ta hensyn til ligningen (1)—(3) ved beregningen. 75

26. Klor i klorvann Reaksjonsligning: 2 r + Cl2 2Cf + 12 I2 + 2 S2O32 2T + s4oft2 Ta ut 10 ml klorvann med pipette (det kan være nødvendig å ta ut mer enn 10 ml, da konsentrasjonen kan variere), tilsett 10 ml 10% Kl-løsning. La løsningen stå 10 minutter. Titrer med tiosulfat som beskrevet foran. Bestem masse - % klor i klorvannet. Egenvekta bestemmes med pyknome-

ter.

76

TI. Bestemmelse av NaNC>2 Prinsipp

I sur løsning vil følgende red-oks-reaksjon finne sted: 2 MnO4 + 5 H2O2 + 6 H+ 2 Mn-~ + 5 NO, + 3 H2O Reaksjonen utføres i svovelsur løsning med overskudd av KMnO4 av kjent konsentrasjon. Overskuddet av permanganat kan bestem­ mes jodimetrisk ved titrering med tiosulfat.

Utførelse

Den utleverte løsning fortynnes til 250 ml. Ta ut 50 ml KMnO4-løsning av kjent konsentrasjon. Tilsett 25 ml NaNO2-løsning og 10 ml 2 M H2SO4. La løsningen stå 15 minutter. Tilsett 10 ml 10 % Kl-løsning. Titrer med tiosulfat til løsningen får en svak gul farge. Tilsett 10 ml stivelsesoppløsning og titrer videre til den blå fargen så vidt forsvinner. Beregn utlevert mengde NaNO2 i gram.

77

28. Titrering av Fe2+ med K^C^Ov Prinsipp

Fe2+ kan titreres med K2Cr2O7 Cr2OZ + 6 Fe2" + 14 H+ + 2 Cr3+ + 7 H2O + 6 Fe3+ Fargeforandringen Cr^O-y2- (gult) til Cr3+ (grønt) er ikke markert nok, så det må her brukes en red/oks indikator som har forskjellig farge i oksydert og redusert tilstand. En slik indikator er natriumdifenylaminsulfonat som er fargeløs for ekvivalenspunktet, men fiolett ved ekvivalenspunktet. Fosforsyre tilsettes for å danne kompleks med dannet Fe3+.

Utførelse

25 ml av Fe(NH4)2(SO4)2 • 6H2O-løsningen utpipetteres, tilsettes 100 ml destillert vann og 10 ml H2SO4 (5 %). Deretter tilsettes konsentrert H3PO4 og 8 dråper natriumdifenylaminsulfonat (0,2% i vann). Titrer langsomt med K2Cr2O7 (primær standard, s. 72). Hvis ikke løsningen utleveres, kan eleven selv beregne hvor mye Fe(NH4)2(SO4)2 • 6 H2O som er nødvendig for å få forbruket av K2Cr2O7 på ca. 25 ml. Når løsningen får en gråblå farge, fortsettes titreringen dråpevis med noen sekunders ventetid mellom hver dråpe til den første permanente blåfiolette farge vises. Det titreres 3 paralleller. Beregn mengde Fe2" og Fe(NH4)2(SO4)2 • 6 H2O.

78

Cerimetri

Prinsipp

Cerium-IV-sulfat er et sterkt oksydasjonsmiddel som kan anvendes ved de fleste titreringer der kaliumpermanganat brukes. Fordelen ved cerium-IV-sulfat er at det er meget stabilt ved lagring. Videre kan cerium-IV-sulfat brukes når større mengder saltsyre er til stede (KMnC>4 gir da fritt klor CI2). Ce(SO4)2 inneholder ofte tungt løselige stoffer (sulfat og fosfat). Det lønner seg derfor å la løsningen stå 1 —2 uker, filtrere og standardisere. Deretter vil løsnin­ gen være holdbar. Ce4+ er gult og reduseres til Ce3+ som er fargeløst. Noen titreringer kan utføres uten indikator. Det anbefales likevel å bruke red/oksindikatoren ferroin, som er en kompleks/jemforbindelse som inne­ holder 1,10-fenantrolinklorid. Indikatoren er rødoransje i reduseren­ de løsning og gråblå i væske med overskudd av oksydasjonsmiddel. Det benyttes også katalysator, jodkloridløsning.

Utførelse

0,1 M ceriumsulfatløsning Vei ut ca. 42 g ceriumsulfat og løs i 500 ml 1 M H2SO4 ved oppvarming. Etter avkjøling fortynnes løsningen til 1 1 og får stå minst 2 døgn før filtrering gjennom glassfiltertrakt. Ferroin Indikatoren kan kjøpes som ferdig 0,025 M løsning eller den kan lages. 1,1 g fenantrolinklorid (C12H9CIN2) løses i 100 ml destillert vann og blandes med 0,7 g FeSO4 ■ 7 EFO løst i 100 ml destillert vann. Oppbevares på brun flaske. (Indikatorløsningen er 0,025 M for begge stoffer.)

Jodkloridkatalysator 0,1395 g KIO3 og 0,0890 g Kl løses i 125 ml destillert vann, tilsettes 125 ml konsentrert HC1, avkjøles og tilsettes 10 ml kloroform. Oppbevares på brun flaske, begrenset holdbarhet.

79

29. Standardisering med natriumoksalat Reaksjonsligning: C2O4^ + 2 Ce4+ 2 CO2 + 2 æ+ 0,12—0,15 g natriumoksalat (tørket 2 timer, 105 °C) utveies nøyaktig, tilsettes 15 ml konsentrert HC1, 5 ml jodkloridløsning og fortynnes til 100 ml. Løsningen oppvarmes til 50 C, tilsettes 2 dråper ferroin og titreres med ca. 0,1 M ceriumsulfat til omslag til fargeløs løsning. Titreringen må gjøres langsomt når endepunktet nærmer seg. Titrer 3 paralleller og beregn molariteten for ceriumsulfaten.

80

30. Bestemmelse av jern Prinsipp

Jern kan bestemmes ved titrering med Ce(SO4)2 etter ligningen Ce4+ + Fe^ Ce3+ + Fe3+ Metallisk jern kan bestemmes, men det må foretas reduksjon av mulig tilstedeværende Fe3+, se s. 65.

Utførelse

Vei ut nøyaktig ca. 0,12 g jern, tilsett 5 ml vann, 10 ml konsentrert HC1 og varm opp til alt jern er løst. Det tilsettes igjen 5 ml vann og 10 ml konsentrert HC1, og løsningen kokes forsiktig 2—3 minutter (avtrekk). Den varme, gulfargede løsningen tilsettes SnCl2-løsning (se s. 66). Når løsnin­ gen er blitt fargeløs, fortynnes med vann til 150 ml og tilsettes 10 ml 5 % HgCl2-løsning (se s. 66). Det tilsettes 10 ml fosforsyre (55%) for å gi mer tydelig fargeomslag, og 2 dråper ferroin. Det titreres med Ce(S04)2 til omslag til gråblå eller fargeløs. Jerninnhold i jernsalt bestemmes på tilsvarende måte analogt med forsøk 21 og 28. Da foretas ikke reduksjo­ nen.

81

D. Fellingstitrering

Prinsipp

Fellingstitrering er basert på dannelsen av tungt oppløselige forbin­ delser. De tungt løselige forbindelser vil dannes allerede etter at en liten mengde titrator er tilsatt. Ekvivalenspunktet kan derfor ikke bestemmes ved bruk av syre/base indikator. Metoden til å bestemme ekvivalenspunktet avhenger av hvilken reaksjon det gjelder, for eksempel: a) Overskudd av titrator påvises ved at det dannes et oppløselig farget kompleks. b) Overskudd av titrator påvises ved at det dannes et sekundært bunnfall av en annen farge. (1) Fellingstitrering av CF med AgNO3 ved bruk av kaliumkromat (K2CrO4) som indikator er et eksempel på b) KL = [Ag+] • [CF] = 2,8 ■ Kri» Kt = [Ag+]2 • [CrOZ] = 1,9 • 10-12 Ag2CrO4 (sølvkromat) er tyngre oppløselig enn AgCl ). * Når praktisk talt alt CF er utfelt som AgCl, vil det ved tilsats av en dråpe AgNOa utfelles Ag2CrO4 som er rødbrunt. Det sekundære bunnfall er det rødbrune Ag2CrO4 (det primære er det hvite AgCl). (2) Fellingstitrering av Ag+ med ammoniumtiocyanat (NH4SCN) og jern(in)ammoniumdisulfat, Fe(NH4)(SO4)2 som indikator er eks­ empel på a). Ved titreringen dannes sølvtiocyanat AgSCN(s). Kl = [Ag+] • [SChT] = 1 • 10-12. Overskudd av tiocyanant indikeres ved dannelsen av rødoransje løselig kompleks mellom Fe3+ (fra indikator) og SChT, [Fe(SCN)]2+. Titreringen utføres i sur løsning for å hindre utfelling av jemhydroksyd.

*) Bruk de oppgitte KL-verdiene og vis at dette stemmer.

82

31. Standardisering av sølvnitrat Mohrs metode

Reaksjonslign ing: Ag+NOf + Na+Cr AgCl(s) + Na+NOf Finknust AgNO3 tørkes i tørkeskap ved 120 °C i 2 timer og avkjøles i eksikator. Ca. 8,5 g AgNO3 veies ut, løses i destillert vann og fortynnes til 500 ml i målekolbe. Løsningen oppbevares på mørk flaske beskyttet med Al-folie. AgNO3-løsningen standardiseres med NaCl. Vei ut nøyaktig ca. 2,9 g NaCl som på forhånd er tørket. (250 C i 1—2 timer.) Saltet løses i destillert vann og fortynnes til 500 ml på målekolbe. Til hver analyse tas ut 25 ml. Det titreres med 0,1 M AgNO3. Som indikator brukes 1 ml av en løsning av 4,2 g K^CrC^ og 0,7 g K^CnO? i 100 ml vann. Omslag fra gulhvit utfelling til svak rødbrun utfelling når reaksjonen er fullstendig.

83

32. Standardisering av ammoniumtiocyanat Voihardts metode

Reaksjonsligning: Ag+NO3~ + NH/SCN" AgSCN(s) + NH4+NOf Vei ut ca. 8,5 g NH4SCN og løs det i 1000 ml ionefritt vann. 25 ml standardoppløsning av AgNOj pipetteres ut i en 250 ml erlenmeyerkolbe og tilsettes 5 ml 6 M HNO3 og 1 ml mettet FeNH4(SO4)2Titrer med tiocyanatoppløsningen fra byrette til det dannes en svak permanent rødfarge som ikke forsvinner ved kraftig omristing. Parallellene skal titreres til samme fargestyrke. Gjem en av de titrerte prøvene for å sammenligne fargestyrke ved titrering av ukjent. Beregn molariteten av tiocyanatoppløsningen.

84

33. Bestemmelse av sølv i ukjent prøve Den utleverte prøve fortynnes til 250 ml med ionefritt vann. Til hver analyse tas ut 25 ml med pipette. Det titreres med 0,1 M tiocyanatoppløsning. Bestemmelsen utføres nøyaktig som ved standardisering av tiocyanatløsning. Beregn antall g AgNOj utlevert.

85

E. Kompleksiometrisk titrering

34. Bestemmelse av kalsium og magnesium med EDTA Prinsipp

EDTA er forkortelse for etylendiamintetraeddiksyre. Det er en fireverdig syre, H4Y, med strukturformel: 0

0

HOC CH2

II 0

Avspalt—-'CH2-COH . ; N-CH-CHrN dZ z bart —- CH.-COH 11 proton O

EDTA er mye anvendt til kompleksiometriske titreringer. Anionet Y4" kan danne bindinger med et sentralion ved hjelp av udelte elektronpar på de to nitrogenatomene, og udelte elektronpar på oksygenatomene som i H4Y er knyttet til de avspaltbare protoner. De fleste aktuelle metallioner danner 6-koordinerte sentralioner i komplekset, og ett metallion vil derfor binde ett Y4” i et kompleks med strukturformel som for eksempel:

MgY2

For kompleksdannelsen kan det settes opp følgende generelle reaksjonsligning:

Mn+ + Y4" = MYln'~4)

IZ (n- 4) _ = ■'MY

86

[MY(n“41] • --------------- uttrykk tor kompekskonstant [Mn+] - [Y4-]

For Ca—EDTA komplekset. CaY2“ er KCay^ = 2 • 1(TH For Mg-EDTA komplekset, MgY2' er KMg2" = 2 ■ 109 Ved pH > 10,3 vil Y4- være dominerende. Ca2+ har imidlertid så høy komplekskonstant at komplekset dannes kvantitativt ved pH > 8. Det er ikke fare for utfelling av Ca(OH)2 selv i sterkt basisk løsning, KL = 5 ■ 10 6. Titrering av Mg2+ med EDTA må foregå ved ca. pH = 10 fordi det er fare for utfelling av Mg(OH)2 hvis løsningen blir for basisk, KL = 8 • 10 12 Ekvivalenspunktet bestemmes ved metallion-indikator. En metallion-indikator består av et organisk fargestoff som danner kompleks av annen farge med metallion. De indikatorer som brukes er protolytter. og fargeforandringen vil derfor være sterkt pH-avhengig. Før ekvivalenspunktet er konsentrasjonen av metallionet stor, og det er metallkompleksets farge som dominerer. Etter ekvivalenspunktet er konsentrasjonen av metallionet meget liten, og det er indikatorens egen farge som dominerer. Ved høy pEl (12—14) kan calconkarbonsyre brukes. Ved pH = 10 (Mg2+-titrering) brukes Eriokrom svart T. I en løsning som inne­ holder både Ca2+ og Mg2+, kan Ca2+ + Mg2+ bestemmes ved pH 10 (Eriokrom svart T). Ca^ alene kan bestemmes ved pH 12.5 (calconkarbonsyre). Ved denne pH utfelles Mg(OH)2 og bare Ca2+ bestemmes. Mg2+ bestemmes følgelig indirekte. Utførelse

Reagenser: 0,01 M EDTA: Vei ut nøyaktig ca. 1,85 g Titriplex III, dinatriumsaltet av EDTA Na2H2Ci0Hi2O§N2 • 2FEO, som på forhånd er tørket 1 time ved 80 °C. Løs saltet i 500 ml ionefritt vann i målekolbe. Overfør løsningen til plastflaske. Beregn molariteten. Titriplex III er en primær standard etter tørking. NHyNH4Cl buffer pH = 10. 70 g NH4C1 løses opp i 500 ml konsentrert NH} og fortynnes med vann til 1 liter løsning. Kontroller pH. Calconkarbonsyre: Fast stoff blandes med NaCl i vektforholdet 1:100.

Eriokrom svart T 0,4% (masse) i metanol 6 M NaOH karbonatfri. Se framstilling av 0,1 M NaOH, s. 44. Bestemmelse av kalsium og magnesium i blanding

Den utleverte løsning fortynnes til 250 ml med ionefritt vann. a) Bestemmelse av Ca2* alene 25 ml av den ukjente løsning pipetteres over i en 300 ml erlenmeyerkolbe og tilsettes ca. 25 ml ionefritt vann. Tilsett dråpevis 5 ml 6 M NaOH ved 87

forsiktig omristing. La oppløsningen stå tilkorket i 5 minutter og rist forsiktig av og til. Tilsett 0,2 g calconcarbonsyre-indikatorblanding. Indika­ toren må ikke tilsettes før natriumhydroksydet, en kan da risikere at det blir felt sammen med magnesiumhydroksydet. Det må også lages en blindprøve hvor ukjent løsning er erstattet med ionefritt vann, men ellers behandlet på samme måte. Hvis blindprøven er rød, titreres med EDTA til omslag blått. Den ukjente løsningen titreres med EDTA til samme fargenyanse som blindprøven. Titrervolumet til blindprøven trekkes fra titrervolumet til den ukjente prøven. b) Bestemmelse av Ca2* + Mg2* 25 ml av den ukjente prøven pipetteres over i en 300 ml erlenmeyerkolbe og tilsettes ca. 25 ml ionefritt vann. Tilsett 10 ml bufferløsning (pH = 10), bland godt. Tilsett 5 dråper Eriokrom svart T indikator. Samtidig lages en blindprøve hvor ukjent oppløsning erstattes med ionefritt vann, men ellers behandlet på samme måte. Blindprøven varmes til 40—50 °C. Hvis den er rød, titreres den med EDTA til omslag blått. Den ukjente prøven varmes til 40—50 °C (dannelsen av MgY2- er langsom ved romtemperatur) og titreres med EDTA til samme fargenyanse som blind­ prøven. Titrervolumet for blindprøven trekkes fra titrervolumet for den ukjente prøven. Beregn antall gram utlevert Ca24- og antall gram utlevert Mg2.

88

35. Kompleksiometrisk bestemmelse av kobber Prinsipp

Cu++ kan titreres kompleksiometrisk med Titriplex III. Indikator: Chromazurol S. Titreringen foregår i svakt, surt miljø, ptl » 6. Reaksjonsligningen tilsvarer reaksjonslign. for titrering av Ca2+ og Mg^.

Reagenser:

CHjCOONa 2 M Chromazurol S (ca 0,4 % i vann) 0,01 M EDTA Utførelse

Det tas ut 20 ml til hver parallell. (1 ekstra til pH-måling.) Prøvene justeres til pH % 6 med 2 M CHjCOONa (ca. 5 ml). pH kan måles med pH-papir, men helst med pH-meter. 0,3 ml indikator tilsettes og det titreres til fargeomslag fra blått til grønt. Beregn ant. mol Cu2+ pr. ml opprinnelig prøve.

89

36. Kompleksiometrisk bestemmelse av Fe3+ Prinsipp

I Fe-løsning oksyderes alt Fe til Fe+T+ med HNO3. Fe+++ danner kompleksioner med EDTA Som indikator benyttes Benzcatechin 3,5 disulfonsyre. (Omslag: dyp blågrønn til gul.)

Reagenser

Konsentrert HNO3, 1 M HC1 eller 1 M NaOH, 0,01 M EDTA. Indikatorløsning: 2 g Benzcatechin 3,5 disulfonsyre, tynnes med 98 ml destillert H2O. Utførelse

Utlevert prøve fortynnes til 250 ml i målekolbe. Fra denne tas det 25 ml til hver parallell. Til hver parallell tilsettes 2 ml konsentrert HNO3. Det kokes så til all HNO3 er spaltet. (Ingen NO2-gass igjen.) Det fortynnes til 100 ml med destillert vann. En parallell brukes til surgjøringsforsøk: 1 dråpe tas ut med glasstav på pH-papir. pH leses av, og nødvendig syre- eller basemengde beregnes. Denne tilsettes fra byrette, pH måles på nytt. Man justerer pH til ca. 2,5. Syre- eventuelt baseforbruk avleses, det tilsettes samme mengde til de øvrige to paralleller. Deretter tilsettes ca. 2 ml indikatorløsning, og det titreres med 0,01 M EDTA. Da indikatorfargen svekkes sterkt i nærheten av endepunktet, må det tilsettes 3—5 dråper indikatorløsning når du mener endepunktet er nådd. Blir løsningen igjen grønnfarget, titreres langsomt og forsiktig videre. Beregn ang.g Fe/1 i utlevert prøve.

90

NORSK STANDARD

NS 4728

Utarbeidet av

1. utg. sep. 1973

Norges Standardiseringsforbund (NSF)

udk 543.32

Water analysis. Determination of the sum of caldum and magnesium. Appendix concerning hardness induded

Vannundersøkelse

Bestemmelse av summen av kalsium og magnesium. Inklusive appendiks vedrørende hardhet Dansk Standard DS 250 (1973) VANDUNDERSØGELSE. Bestemmelse af summen af calcium og magnesium. Incl. Appendiks vedr, hårdhed

er fastsatt som Norsk Standard NS 4728. Standarden stemmer overens med Finsk Standard SFS 3003 (1973) og Svensk Standard SIS 02 81 21 (1974).

Prl«gr- 3 S 250

Fastsatt av Norges Standardiseringsforbund (NSF)

© NSF

Ettertrykk uten tillatelse forbudt

91

Dansk Standard

Vondundersøgelse

=DS=

Bestemmelse cf summen af calcium og magnesium

DANSK STANDARDISERINGSRÅD

incl. Appendiks vedr, hårdhed Water analysis, Determinat ion of the surr of calcium and magnesium

DS 250 1. udg.

August 1973

UDC

543.3

Side 1

(4)

Denne standard er i overensstemmelse med Norsk Standard NS 4728 og Svensk Standard SIS 02 81 21.

og anvendelsesområde

1. Formal

Standarden er udarbejdet for kemisk bestemmelse af summen af calcium- og magnesiumindholdet i grundvand, overfladevand og drikkevand. Metoden kan anvendes ved indhold over ca. 0,05 mmol/l. Ved ind-

hold over ca. 4 mmol/l udføres analysen med mindre prøve. sakaldte hardhed

Metoden kon anvendes til beregning af vands

(se appendiks).

2. Princip Ved analysen komp lex bindes calcium og magnesium under titrering med en oplosning af EDTA (ethylendi am in tetraedd i kesyren s dinatriumsalt) med eriokromsort T som indikator.

Titreringen udfores ved pH 10.

© Dansk S tan d ard iserin g sråd , København 1973 Eftertryk uden tilladelse forbudt

Indikatoren binder ved dette pH calcium og magnesium, hvorved en vinrød forbindelse dannes.

Under

titreringen komplexbindes calcium og magnesium til EDTA, og nar titreringen er slut, frigøres indikatotoren og antager da en bla farve.

EDTA’s calcium- og magnesiumkomplexer er farvelose og letoploselige. 1.

Ca2* • NQ2H2(C,0H12O8N2)^Na2Ca(C10H12O8N2)

♦ 2H+

2.

Mg2+tNo2H2(C10H]2O8N2)^N^Mg(C]0H12O8N2)

-

De dannes efter formlerne

2H *

Ligevægten er forskudt til ho|re ved pH 10.

3. Interferenser Metallerne

aluminium, bly, jern, kobber, mangan, tin og zmk påvirker analysen ved at titreres som calci­

um eller magnesium eller ved at forarsage et uskarpt omslag. Ortophosphat udfælder calcium ved den pH væjdi, der rader ved titreringen. Forekommer disse ioner i generende mængder, kan de maskeres. Gener fra |ern op til 30 mg I kan maskeres ved tilsætning af 250 mg natriumcyanid til titreringsoplosnin­ gen.

(Natriumcyanid er en farlig gift, der med syrer udvikler c yanbr intedampe).

Ved analyse af drikkevand er det ikke sandsynligt, at andre stoffer end |ern vil forstyrre analysen.

4. Opløsninger og kemikalier 4.1

Indikatoropløsning Oplos 0,5 g eriokromsort T,

1-HO . C 4.2

natriumsaItet af (1-hydroxy-2-naphtylazo)-6-nitro-2-naphtol-4-sulfonsyre,

-2-N : N-l-C. -2-OH-4-SQ_Na-6-NO i 100 ml triethanolamin, (HOCFL • CFL )qN. 10 6 10 4 32 zzj

Pufferopløsning

Oplos 67,5 g ammoniumklorid, NH^CL ' 570 ml ammoniak (25 % NHg, densitet 0,91 kg^l), til sæt derefter 5,0 g EDTA s dinatriummagnesiumsalt, ^-]Q^]2^2^8* ^°2^‘9 + aA* °9 fortynd til 1 000 ml

med destilleret vand. Oplosningen opbevares bedst i en flaske af polyethylen. Opløsningen har begrænset holdbarhed.

Kontrol:

92

Efter fortynding med vand (1 4 9) skal oplosningens pH være 10,0 * 0,1.

Dansk Standard

3

Vandundersøgelse. Bestemmelse af summen af calcium og magnesium

DS 250 - Side 2

Methylrødtopløsning Opløs 0,1 g methylrødt i 7,4 ml 0,05 mol/l NaOH og fortynd med destil leret vand til 100 ml.

4.4

Calciumstondardopløsning, 0,01 mol/l Pulveriseret calciumcarbonat, CaCO^ til analyse, tørret i 2 timer ved 105 nC.

Afvej 1,000 g heraf i en 500 ml erlenmeyerkolbe. Fugt pulveret med lidt destilleret vand og opløs det

ved drabevis at tilsætte fortyndet (4 mol/l HCI) saltsyre gennem en tragt til alt er opløst. Undga for

stort overskud af syre. Tiisæt 200 ml destilleret vand og kog opløsningen nogle minutter for at uddrive kuldioxid.

Afkpl

opløsningen og tiisæt nogle draber methylrødtindikator og derefter fortyndet (3 mol/l NH^) ammoniak-

vand indtil opløsningens farve er orange.

Overfør opløsningen kvantitativt til en 1-liters målekolbe

og fortynd til mærket med destilleret vand. 1 ml af opløsningen indeholder 0,4008 mg calcium, hvilket svarer til 0,01 mmol Ca. 4.5

EDTA-opl.sning, 0,01 mol/l

Opløs 3,722 g EDTA—dinatriumsalt (C,nH. N N3 skal det framstilles Na2CO3 • 10 H2O.

Utførelse

En nøyaktig mengde forurenset Na2CC>3 (ca. 100 g) veies opp, løses i destillert vann (ca. 200 ml) og varmes opp til koking. Eventuelle uløselige forurensninger filtreres fra mens løsningen er varm. Løsningen avkjøles til 30 °C. Hvis det dannes bunnfall før temperaturen er blitt 30 °C, tilsettes mer destillert vann, og det varmes opp på nytt. Hvis det ikke er dannet krystaller når løsningen er avkjølt til ca. 15 C, kan det skrapes på veggene med en glass-stav, eller det kan podes med en krystall Na2CC>3 • 10H2O. Utkrystalliseringen bør da få pågå i kjøleskap til neste dag. Krystallene filtreres fra på Buchnertfakt og vaskes 3 ganger med 25 ml iskaldt vann. Moderluten dampes inn noe, og ny utkrystallisering foretas. Krystallene tørkes på leirtallerken eller mellom filterpapir. Krystallene fra første og andre utkrystallisering veies. Prosent utbytte beregnes. Mengde natriumkarbonat bestemmes titrimetrisk (se standardisering av HC1 med Na2CC>3). Reinheten av det framstilte produktet kan nå bestem­ mes.

97

2. Borsyre Prinsipp

Borsyre, H3BO3, er en svak syre, Ka= 1,0 • 1CT9. Syra er tungt løselig i kaldt vann og er derfor lett å utkrystallisere uten store tap. H3BO3 kan framstilles fra det lettoppløselige saltet natriumtetraborat (boraks), Na2B4O7 • 10 H2O, ved å tilsette syre. Na2B4O7 • 10H2O + 2 HCl 4 H3BO3 + 2NaCl + 5 H2O

Utførelse

Teknisk boraks (100 g) tilsettes 150 ml destillert vann i et 400 ml begerglass, varmes opp til koking og filtreres varm gjennom foldefilter. Filtratet samles i begerglass eller krystallisasjonsskål. Nødvendig mengde 2 M HC1 beregnes ut fra reaksjonsligningen og tilsettes den varme boraksløsningen under omrøring. Det kan tilsettes 2 dråper metylrødt — fargeomslag viser når nok HC1 er tilsatt. Ved avkjøling utkrystalliseres borsyra. Den bør helst få stå i kjøleskap til neste dag før filtrering med Buchnertrakt. Krystallene suges tørre og vaskes tre ganger med 15 ml porsjoner kaldt vann. (Husk å stanse sugingen når vaskevannet helles på.) Borsyra kan tørkes på leirtallerken eller i varmeskap ved ca. 70 C. Kontroll av reinhet. Litt av borsyrekrystallene løses i 2—3 ml destillert vann ved oppvarming. Det tilsettes 3 dråper HNC>3(6 M) og 3 dråper AgNO3(0,l M). Hvis det blir hvit utfelling av AgCl, må borsyra omkrystalliseres.

Omkrystallisering: Finn borsyras oppløselighet i vann ved 100 °C. Løs borsyra i beregnet mengde vann + 50 %. Varm opp og filtrer som angitt over. Det må foretas ny kontroll av reinhet. Prosent utbytte beregnes. Reinheten av den framstilte borsyra kan bestemmes titrimetrisk (se bestemmelse av H3BO3 med Ba(OH)2).

98

3. Ammoniakkvann Prinsipp

Handelsvaren ammoniakk har en styrke på 25 % (masse). Ammoniakkvann (ca. 10 %) kan framstilles ved å behandle ammoniumklorid med kalsiumhydroksyd (lign. 1). 2NH4C1 + Ca(OH)2 2NH3 + CaCl2 + 2H2O (1) Kalsiumhydroksyd kan framstilles ved lesking av brent kalk, CaO, (lign. 2). CaO + H2O Ca(OH)2 (2) Ved titrering med saltsyre kan styrken av ammoniakkvannet bestem­

mes.

Reaksjonskolbe

Fig. 27.

Sikringsflaske

Vaskeflaske.

Absorpsjonsflaske

Utførelse

Kalsiumoksyd (75 g) leskes med destillert vann (75 ml) i en morter. Eventuelle klumper knuses. Bruk gummihansker og briller under arbeidet! I reaksjonskolben blandes ammoniumklorid (1 mol), kalsiumhydroksyden og nok vann (ca. 70 ml) til at det blir en tykk velling. I vaskeflasken skal det være 10 ml vann, i absorpsjonsflasken 50 ml vann. Absorpsjonsflasken holdes avkjølt i kaldt vann (fig. 27). Reaksjonskolben varmes opp slik at det blir en livlig gassutvikling. Når det ikke utvikles mer ammoniakk, kobles apparaturen fra ved a og b, deretter avsluttes oppvarmingen. Konsentrasjonen av ammoniakkvannet skal bestemmes ved titrering med standardisert 1M HC1 (Titrisol eller HC1 standardisert med Na2COj). Innholdet i absorpsjonsflasken veies. Til titreringen utveies 5 g ammoniakkvann i en erlenmeyerkolbe. Det tilsettes 30 ml destillert vann og 5 dråper metylrødt, og det titreres med 1 M HC1 til omslag. Ammoniakkvannets konsentrasjon bestemmes og prosentutbyttet beregnes.

99

4. Jern(II)sulfat Prinsipp

Jem(II)sulfat kan framstilles ved å behandle metallisk jern med varm, fortynnet svovelsyre. Fe + H2SO4 FeS(>4 + H2 (g) Jem(II)sulfat krystalliserer som FeSO4 • 7H2O. I denne reaksjonen brukes overskudd jern. Det skal arbeides i avtrekk på grunn av utvikling av hydrogen og forskjellige illeluktende forbindelser som oppstår ved syrebehandling av ureint jern (inneholder karbider).

Utførelse

Det skal brukes 0,25 mol H2SO4 og ca. 20 % overskudd av jern (biter eller tråd). Beregn selv mengdene. Arbeid i avtrekk! I en erlenmeyerkolbe tilsettes vann (100 ml) beregnet mengde konsentrert svovelsyre, forsiktig! Etter at hydrogenutviklingen har avtatt noe, settes kolben på vannbad og får stå til hydrogenutviklingen er opphørt fullsten­ dig. Det er nå en grønnaktig jern(II)sulfatoppløsning som også inneholder uoppløst jern og ureinheter fra jernet, f.eks. karbon. Blandingen filtreres varm gjennom foldefilter ned i et begerglass som inneholder 10 ml H2SO4 (3M). Løsningen, som er 50—60 %, settes til utkrystallisering. Krystallene filtreres fra ved sugefiltrering, og moderluten tas vare på. Krystallene vaskes med denaturert sprit og suges tørrest mulig. Videre tørking skjer mellom filterpapir eller på leirtallerken. Moderluten dampes inn, og ny utkrystallisering foretas. Produktets reinhet kan bestemmes titrimetrisk (se bestemmelse av jerninnhold i FeSO4 • 7 H2O). Prosentutbyttet beregnes.

100

5. Natriumtiosulfat Prinsipp

Natriumtiosulfat kan framstilles ved å koke en natriumsulfittløsning med fmfordelt svovel (lign. 1). Na2SO3 + S Na2S2O3 (1) Først framstilles natriumsulfittløsningen fra svoveldioksyd og natriumhydroksyd (lign. 2). i

SO2 + NaOH NaHSO3 NaHSO3 + NaOH Na2SO3 + H2O SO2 + NaOH Na2SO3 + H2O

(2)

Svoveldioksyd fås ved behandling av kobber med konsentrert svovelsyre (lign 3). Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O (3)

Fig. 28.

Reaksjonskolbe

Sikringsflaske

Vaske flaske

Absorpsjonsf lasker

Utførelse

Syntesen utføres i avtrekk. I reaksjonskolben tilsettes kobber i biter (32 g), i vaskeflasken vann (10 ml) og i hver av absorpsjonsflaskene NaOH (2 M, 100 ml). I reaksjonskolben tilsettes 150 ml svovelsyre, og oppvarmingen starter. Oppvarmingen reguleres slik at det blir en jevn og hurtig SO2-utvikling. Når SO2-utviklingen har avtatt, og massen i kolben begynner å bli fast, skilles apparaturen mellom a og b (klipp for eksempel av gummislangen). Deretter slukkes brenneren. I absorpsjonskolbene er det nå Na2SO3 + NaHSO3. Det må tilsettes mer NaOH for å få overført alt NaHSO3 til Na2SO3. Dette gjøres ved å måle volumet i de 2 absorpsjonskolbene og ta ut 1/4, som overføres til en erlenmeyerkolbe og tilsettes 10 dråper fenolftalein og 101

NaOH (2 M) fra byrette til fargeomslag (fargeløst til rødt). Resten av innholdet fra absorpsjonsflaskene skal da tilsettes 3 ganger dette volum med NaOH i en 500 ml rundkolbe med slip. Deretter tilsettes 16 g svovelblomme som er gnidd i morter med litt denaturert etanol. Rundkolben kobles til kjøler og kalsiumkloridrør, og blandingen kokes med tilbakeløp til nesten alt svovel er oppløst (1 til 2 timer). Blandingen filtreres ned i en tarert krystallisasjonsskål, og væsken dampes inn til ca. 110 g. Det fås da en oppløsning som er ca. 80 %, og den får stå til krystallisering over natta. Krystallene filtreres fra ved sugefiltrering og suges tørre. De tørkes kortest mulig tid ved romtemperatur, dekket med et lag filterpapir.

1. Natriumtiosulfaten må ikke inneholde natriumsulfitt. 0,5 g natriumtio­ sulfat oppløses i 10 ml vann. Det tilsettes dråpevis en fortynnet jodoppløsning inntil væsken er svakt gulfarget av fritt jod. Deretter tilsettes et par ml saltsyre og litt bariumklorid. Det må ikke dannes bunnfall av BaSO4. 2S2O32- + l2 S4O6^ + 2F SO32 + I2 + H2O SO42“ + 2r + 2H+ 2. Natriumtiosulfat må ikke inneholde fritt alkali. Til en oppløsning av 0,5 g i 5 ml vann tilsettes 2 dråper fenolftalein. Det må ikke bli rødlig. 3. Natriumsulfat må ikke inneholde fri syre. En natriumtiosulfatoppløsning skal reagere svakt basisk på lakmus. Reinheten av produktet kan bestemmes ved titrering, se tillaging og innstilling av tiosulfat. Teoretisk utbytte av tiosulfat beregnes ut fra den mengde kobber som er anvendt. Regn ut prosentutbyttet.

102

6. Kobbersulfat Prinsipp

Ved framstilling av SO2 til natriumtiosulfat (lign. 3 s. 102) dannes også kobbersulfat. Kobbersulfat er lett løselig i vann. Forurensninger som er uløselige i vann, fjernes ved dekantering. Kobbersulfat krystalliserer fra den vandige oppløsningen. Krystallene kan som forurensning inneholde toverdige jernforbindelser og eventuelt enverdige kobbersalt. For å oksydere Fe2+ — e* Fe3+ og Cu+ — e—► Cu2+ tilsettes konsentrert HNO3. Etter bortkoking av HNO3 fås et gråhvitt CuSO4 forurenset med Fe2(SO4)3. Når dette pulveret behandles med vann, omdannes jem(III)sulfat til basisk jem(in)sulfat, og dette er uoppløselig.

Utførelse

Innholdet av reaksjonskolben fra framstilling av natriumtiosulfat tilsettes 100 ml vann i små porsjoner. Temperaturen i kolben vil stige på grunn av innholdet av konsentrert H2SO4. Når alt vann er tilsatt, varmes blandingen til koking. Når det ikke løses mer kobbersulfat, helles den varme oppløs­ ningen fra bunnfallet over i en krystallisasjonsskål. Resten av bunnfallet behandles med 50 ml vann og varmes opp, og oppløsningen helles sammen med den første oppløsningen. Kobbersulfaten krystalliserer ved avkjøling. Den svovelsyreholdige væsken dekanteres av, krystallene løses i 75 ml kokende vann, og det tilsettes 10 ml konsentrert salpetersyre (forsiktig). Oppløsningen dampes inn til tørrhet (helst på sandbad) og varmes videre til all hvit damp av svovelsyre og salpetersyre er borte. Etter avkjøling oppløses inndampingsresten i 3 ganger sin vekt kokende vann. Oppløsningen filtreres ned i et tarert begerglass og dampes inn til en oppløsning som koker ved 104 °C. Oppløsningen får stå til utkrystallise­ ring. Krystallene filtreres fra og omkrystalliseres fra 0,6 til 0,7 ganger sin vekt i kokende vann. Oppløsningen avkjøles i kaldt vann. Det fås da et finkrystallinsk produkt. Krystallene filtreres fra med sug og tørkes mellom filterpapir ved romtemperatur. Prosentutbyttet beregnes ut fra mengde kobber som ble brukt. Reinheten av produktet kan bestemmes ved titrering, se jodometrisk bestemmelse av kobber.

103

7. Natriumperborat Prinsipp

Formelen for natriumperborat er NaBO3-4H2O, eller det kan oppfat­ tes som NaBO2H2O2-3H2O. Natriumperborat kan framstilles fra natriumtetraborat, natriumhydroksyd og hydrogenperoksyd (lign. 1). Na2B4O7 + 2NaOH + 4H2O2 4 NaBO3 + 5H2O (1)

Utførelse

Natriumtetraborat (20 g) oppløses i minst mulig kaldt vann (ca. 250 ml) og tilsettes fast natriumhydroksyd (4 g). Oppløsningen avkjøles i iskaldt vann og tilsettes hydrogenperoksyd (30 % , 40 ml). Det røres godt i oppløsnin­ gen som får stå til utkrystallisering til neste dag. Hvis det da ikke er dannet krystaller, må det podes. Krystallene sugefiltreres. Krystallene vaskes med kaldt vann (3x10 ml), og det suges tørt. Sugingen stoppes, og det vaskes med denaturert etanol (3 x 15 ml), deretter med eter (2 x 20 ml). OBS! Det må ikke brukes åpen flamme i laboratoriet under dette arbeidet med brennbare løsningsmidler. Når krystallene er sugd tørre, tørkes på leirtallerken eller mellom filterpapir. Bestemmelse av reinhet kan gjøres ved titrering med kaliumpermanganat i sur løsning. Regn ut prosentutbyttet.

104