bazele chimiei

Norme de protecie, prevenire a accidentelor i msuri de prim ajutor n

laboratorul de chimie

Multe experiene pot deveni periculoase dac experimentatorul nu

cunoate natura reactivilor utilizai, caracteristicile acestora i ale aparaturii sau

nu este atent la manipularea, respectiv manevrarea lor.

n vederea proteciei i prevenirii accidentelor din laboratorul de chimie

este necesar respectarea unor reguli numite NORME .

Orice accident care survine n laborator trebuie imediat adus la

cunotin cadrului didactic care va aprecia gravitatea lui i va stabili msurile

de prim ajutor, o intervenie imediat putnd preveni o agravare a situaiei.

n cele ce urmeaz se vor prezenta principalele tipuri de accidente care

pot surveni n laboratoarele de chimie, normele de protecie precum i msurile

de prim ajutor care trebuie luate n legtur cu persoana accidentat.

Principalele accidente care se pot produce n laboratoarele de chimie sunt:

intoxicaii, arsuri, traumatisme i electrocutri.

Intoxicaiile pot fi:

- acute, produse datorit ptrunderii n organism a unor substane toxice, ntr-o

cantitate care depete limita admis;

- cronice produse n urma ptrunderii unor substane toxice n organism n

cantiti mici, timp ndelungat. Ptrunderea substanelor toxice n organism se

poate produce: pe cale respiratorie (sub form de fum, cea, pulbere), pe cale

digestiv, prin piele, de unde, prin difuzie ajung n snge (sulfura de carbon,

alcool metilic, mercurul, etc.). n scopul evitrii intoxicaiilor, substanele

chimice ca: cianur de potasiu, hidrogen sulfurat, soluie de hidroxid de

amoniu concentrat, oxid de carbon, dioxid de sulf, acid cianhidric etc., se vor

prepara sau utiliza numai sub ni.

Baze teoretice ale chimiei

2

Este interzis testarea substanelor chimice prin gustare.

Este interzis pipetarea prin aspirare cu gura a soluiilor

corozive sau toxice.

La ncheierea edinei de laborator, studenii sunt obligai s fac ordine pe

masa de lucru, s predea ustensilele utilizate i s se spele pe mini.

Msurile de prim ajutor n cazul intoxicaiilor cu substane chimice se

aplic difereniat n funcie de natura reactivului care a provocat intoxicaia

(tabel I).

Tabel I - Msuri de prim ajutor n cazul intoxicaiilor cu substane

chimice.

Substana

toxic

Antidot

F2 Hidroxid de amoniu diluat

Cl2; Br2 pulverizarea unei soluii de carbonat de sodiu

H2S se inspir aer curat i cantiti foarte mici de Cl2

NO; NO2 se recomand inhalare de oxigen, lapte i repaus complet

P4 soluie de sulfat de cupru 2%

As2O3 soluie de oxid de magneziu

Arsurile pot fi:

- termice, provocate de contactul cu corpuri fierbini sau datorit aprinderii

substanelor inflamabile;

- chimice, provocate de contactul cu substane caustice (baze sau acizi

concentrai)


3

Dup gravitate, arsurile pot fi de gradul I, II i III. Arsurile de gradul III

sunt considerate ca fiind cele mai grave deoarece cuprind o suprafa mare de

piele.

La manipularea obiectelor i substanelor fierbini (trunchi de amot,

creuzete, capsule, pnze de azbest, ap fiart, etc. se recomand utilizarea,

dup caz, a cletelui metalic, a manoanelor de azbest sau cauciuc, a lavetelor

etc.

Vasele din sticl se nclzesc treptat, pe sita de azbest, pe bi de ap sau

nisip; vasele cu precipitate se nclzesc agitnd continuu cu o baghet pentru a

se evita depunerea precipitatului.

Este interzis aplecarea capului deasupra vaselor n care

fierbe o soluie.

Eprubeta n care se nclzete o soluie se ine nclinat ntr-

o parte, nici spre sine, nici spre vecin, pentru a se evita stropirea n caz de

supranclzire.

Este interzis pstrarea substanelor inflamabile i a celor

volatile n apropierea aparatelor care produc radiaii termice.

Lmpile i becurile de gaz nu se las aprinse fr

supraveghere.

n cazul arsurilor termice, trebuie, n primul rnd, nchis gazul sau

stinsa sursa care arde, cu ajutorul extinctoarelor, nisipului, prelatelor, trecndu-

se apoi la acordarea primului ajutor. n cazul arsurilor de gradul I pielea ars se

spal cu o soluie de permanganat de potasiu i apoi se unge cu o crem

protectoare, dezinfectant, sau se spal locul arsurii cu o soluie de tanin 1%. n

cazuri mai grave (arsuri de gradele II i III) accidentatul se transport imediat

la spital.


4

Arsurile cauzate de substane chimice sunt extrem de numeroase i

variate. n tabelul II sunt prezentate unele msuri de prim ajutor care se aplic

n cazul arsurilor cu substane chimice.

Tabel II - Msuri de prim ajutor n cazul arsurilor cu substane chimice.

Substana

toxic

Antidot

Br2 Se spal repede locul cu ap, apoi cu soluie 1/10 NaOH sau

NH4OH, din nou cu ap dup care se pune o compres cu

soluie concentrat de Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu).

Locul unde s-a produs arsura se unge, ct mai des, cu

lanolin sau vaselin.

HF Soluie CaCl2 2%, soluie 20% MgO n glicerin.

P4 Se tamponeaz i se aplic pe ran pentru scurt timp un

pansament cu una din soluiile: AgNO3 (1/1), KMnO4 (1/10)

sau CuSO4 5%; apoi se spal rana cu ap i se aplic un

pansament de vaselin cu violet de metil.

Pentru arsurile grave, obligatoriu, ne adresm medicului

specialist.

HCl, H2SO4,

HNO3

Se spal locul cu mult ap, apoi cu o soluie bicarbonat de

sodiu 2% pentru neutralizare

NaOH, KOH Se spal locul cu mult ap apoi cu o soluie de acid acetic

2%


5

Dac un pahar cu o soluie acid sau bazic se rstoarn pe mas, locul

trebuie splat cu mult ap, neutralizat i uscat.

La efectuarea experienelor cu acizi, se pot utiliza acizi concentrai

numai dac metoda utilizat prevede special acest lucru. Acizii concentrai se

vor mnui cu mult precauie numai sub ni.

Prepararea soluiilor nsoit de degajare mare de cldur (de exemplu:

diluarea acidului sulfuric, prepararea amestecului sulfocromic din acid sulfuric

concentrat i dicromat de potasiu etc.) se efectueaz n vase de sticl cu pereii

rezisteni pentru a se evita crparea lor sau n capsule de porelan.

Diluarea acidului sulfuric concentrat cu ap se face ntotdeauna

prin introducerea acidului sulfuric n ap, n fir subire, cu agitare

continu i rcire. Diluarea acidului sulfuric concentrat n ap are loc cu

degajare mare de cldur datorit hidratrii ionilor HSO4-

i H+. Prin turnarea

apei cu d = 1g/cm3

peste H2SO4 concentrat cu d =1,84 g/cm

3 procesul de

hidratare are loc la suprafaa acidului. Cldura degajat nu se transmite masei

de acid sulfuric i soluia rezultat poate ajunge la fierbere. Vaporii formai pot

antrena H2SO4 concentrat, producnd n acest fel o stropire cu acid sulfuric. n

schimb, dac se toarn acid sulfuric n ap, pictur cu pictur, acidul sulfuric

mai greu, cade la fundul paharului i soluia se nclzete treptat, evitndu-se

accidentele.

Traumatismele prin lovire pot fi provocate n urma manevrrii

incorecte a aparatelor grele, buteliilor, la utilizarea necorespunztoare a

sticlriei etc. Cnd se introduc tuburi de sticl n dopuri de cauciuc perforate,

acestea trebuie nfurate ntr-o pnz i inute n apropierea prii solicitate

mecanic pentru a se evita plesnirea evii i rnirea minilor. Pentru uoara


6

alunecare a tubului de sticl prin dop acesta trebuie umectat cu o soluie de

spun sau detergent.

Este interzis ungerea ventilelor i manometrelor de la buteliile cu

oxigen lichid cu grsimi sau uleiuri precum i atingerea acestora cu minile

unse cu grsimi deoarece se pot produce explozii cu urmari foarte grave.

Electrocutrile pot fi provocate de montarea defectuoas a aparatelor

electrice. Aparatele electrice de nclzit (etuve, cuptoare, bi de nisip i ap) se

vor aeza pe mese cu suprafaa izolat termic. Astfel, instalaiile i aparatele

electrice vor fi legate la priz cu mpmntare. Nu se utilizeaz aparate cu

conductori neizolai sau montai neregulamentar.

Se interzice manipularea aparatelor i instalaiilor electrice din laborator cu

mna umed.

Studenii care efectueaz lucrri practice n laboratorul de chimie trebuie

s in cont de urmtoarele:

Studenii au acces n laborator numai n prezena cadrului didactic i

numai dac cunosc lucrarea care urmeaz s fie efectuat precum i,

normele de protecia muncii referitoare la lucrrile practice;

Lucrrile vor fi demarate numai dup ce studentul este bine documentat

asupra modului de lucru i dup ce a discutat n detaliu planul lucrrii

cu cadrul didactic. Se interzice efectuarea altor lucrri n afara celor

stabilite, iar n laborator orice problem neclar studentul este adresat

cadrului didactic;

Studentul trebuie s se prezinte la lucrrile practice cu un caiet de

laborator i este obligat s foloseasc halate de protecie din bumbac


7

pentru protejarea mbrcminii. nainte de nceperea experimentului

studenii trebuie s strng prul lung la spate;

Studenii sunt obligai s poarte ochelari de protecie la toate

experienele cu substane agresive i mnui pentru manipularea

produilor corozivi;

Studenii trebuie s lucreaz de preferin n picioare i se consult

permanent pictogramele de pe etichetele flacoanelor cu substane

chimice utilizate care indic pericolul prezentat de produsul considerat;

trebuie respectate msurile de protecie corespunztoare pictogramelor;

Este strict interzis gustarea substanelor chimice din laborator, s

preleveze cu mna substanele solide i aspirarea cu gura a

substanelor n stare lichid. Pentru preluarea substanelor chimice n

stare solid se vor utiliza spatule speciale, iar pentru aspirarea lichidelor

se vor folosi fie para de cauciuc, fie pipete automate, fie pentru a lua o

cantitate mic de lichid se introduce pipeta n lichid. Astfel, cnd

lichidul s-a ridicat n pipet prin capilaritate, se acoper captul liber al

pipetei cu degetul, dup care se scoate pipeta din lichid, meninnd

degetul pe pipet, pn n momentul pipetrii;

nainte de a deschide o sticl cu reactivi se va citi cu atenie eticheta i

se vor identifica pictogramele ce indica pericolele pe care le prezinta

reactivul respectiv. Nu se va mirosi niciodat direct o substan

chimic; prin micarea minii, cu precauie se ndreapt vaporii sau

gazele spre nas

Tabel III. Pictogramele de pe etichetele sticlelor cu reactivi si pericolele pe

care le indica


8

Pictogramele de pe sticlele cu reactivi in conformitate cu GHS*

Pericol fizic

Substante

explozive

Lichide

inflamabile

Lichide

oxidante

Gaze sub

presiune

Substante

cotozive

Pericol pentru sanatate Pericol pentru mediu

Toxicitate

acuta

Iritant pentru

piele

CMR1)

,

STOT2)

periculos la

aspirare

Periculos pentru mediul

acvatic

* GHS - Globally Harmonized System of Classification and Labelling of

Chemicals

1) carcinongen, mutagen, toxic pentru sistemul reproducator

2) actiune specifica asupra unor organe (Specific Target Organ Toxicity)

Studenii trebuie s se asigure ntotdeauna c recipientele pe care doresc

s le nclzeasc (obligatoriu folosind site metalice de azbest) pot fi

utilizate fr a produce accidente; recipientele din sticl fierbini nu se

rcesc brusc n ap i nici nu se aaz pe suprafee reci;

Reactivii se manevreaz n aa fel nct s se evite impurificarea lor.

Dup efectuarea experienelor cu substane care pot fi recuperate


9

(azotat de argint, iod, alcool etilic), acestea nu se arunc ci se

depoziteaz n vase speciale;

n cursul lucrrilor fiecare student trebuie s fie preocupat permanent de

economisirea consumului de reactivi, ap distilat, curent electric, gaz,

Este strict interzis fumatul precum i, consumarea buturilor alcoolice

sau drogurilor, pstrarea i consumarea alimentelor n laborator;

studentul va evita deplasrile inutile prin laborator pentru a nu se

produce accidente sau stnjeni colegii;

n laborator se va pstra ordine i curenie perfecte; se interzice

ngrmdirea obiectelor necesare pentru desfurarea lucrrii practice

pe masa de lucru, acestea punndu-se la loc imediat dup utilizare.

Observaiile i datele experimentale obinute n timpul efecturii

lucrrilor practice i calculul rezultatelor se noteaz n caietul de

laborator. nregistrarea rezultatelor experienelor precum i

interpretarea lor trebuie astfel fcute nct s fie nelese att de

studentul care le-a efectuat ct i de oricare alt persoan care ar

consulta caietul de laborator.

Interzis Consumul

de alimente si

bauturi

Purtarea halatului este

obligatorie

Fumatul interzis


10

1. Sticlrie i ustensile utilizate n laborator

O problem deosebit de important pentru buna organizare a muncii n

laboratoarele de chimie, o constituie dotarea cu materiale i ustensile adecvate

precum i cunoaterea condiiilor corecte de utilizare a acestora.

n laboratoarele de chimie se utilizeaz vase i ustensile confecionate

din sticl special termorezistent (tip Jena, Pyrex, Duran etc), porelan,

faian, metal , lemn i plastic sau combinate ntre ele.

Recipientele din plastic (fie ca este vorba despre polipropilen,

policarbonat, sau Teflon) sunt in general inerte din punct de vedere chimic i

rezistente la acizi i baze. Inainte de utilizarea lor cu acizi, baze tari sau

solventi organici ns absolut necesar consultarea specificaiilor

productorului (diponibil cel mai frecvent pe site-ul web al acestuia sau la

adresa http://www.coleparmer.com/TechInfo/ChemComp.asp)

Sticla se gsete sub form de semifabricate (baghete i tuburi de

diverse dimensiuni i caliti) sau sub form de obiecte finite (piese de legtur

i vase de laborator). n funcie de compoziie i tehnologia de fabricaie se

cunosc mai multe tipuri de sticl, care difer n funcie de rezistena mecanic

i caracteristicile termice. n experimente se folosesc vase cu perei subiri, din

sticl uor fuzibil (n special pentru nclzirea lichidelor), vase cu perei

subiri din sticl greu fuzibil (pentru nclzirea puternic a lichidelor sau

variaii brute de temperatur) precum i vase din sticl cu pereii groi pentru

operaii care nu necesit nclzire. Meninerea reactivilor odat preparai se

realizeaz n vase de sticl cu perei groi.

Din sticl se confecioneaz marea majoritate a obiectelor necesare

realizrii experimentelor n laborator: eprubete (gradate sau negradate) de


11

diferite dimensiuni, eprubete de centrifug, sticle de ceas, pahare Berzelius,

flacoane conice Erlenmeyer, baloane cu fund plat, baloane cu fund rotund,

baloane tip Kjeldahl, baloane cu fund rotund i cu tub lateral tip Wrt,

cristalizoare, plnii de filtrare, plnii de siguran, plnii de separare, fiole de

cntrire, exicatoare, refrigerente, pisete, termometre etc. Pentru msurarea cu

exactitate a unor volume de lichide se ntrebuineaz baloane cotate, cilindri

gradai, pipete, biurete etc. (figura 1).

O clasificare a sticlriei utilizate n laboratoarele de chimie se poate

face dup destinaia utilizrii: pentru reacii calitative sau pentru dozaj. Astfel,

sticlria utilizat n reaciile calitative este compus din: eprubete, capsule,

plnii, pahare Berzelius, pisete, spatule, baghete din sticl pentru agitare etc.;

pentru dozaje sunt utilizate: biurete, pipete din sticl, agitator magnetic i bar

magnetic nvelit cu teflon, eprubete gradate, pahare Berzelius, flacoane

Erlemneyer, pisete cu ap distilat etc.

Tipul cel mai simplu al unui vas de laborator este eprubeta, care are

forma unui tub de sticl nchis la un capt i care se menine n timpul

experimentului n suporturi speciale denumite stative. n cazul n care, ntr-un

protocol de lucru, eprubeta trebuie nclzit la un bec de gaz, se utilizeaz un

clete de lemn i se evit orientarea captului deschis spre proprii ochi sau alte

persoane.

Pentru executarea reaciilor care nu decurg la temperaturi prea nalte, a

operaiilor de dizolvare, fierbere etc., se utilizeaz baloane i pahare de

laborator de diferie capaciti. Vasele conice sunt utilizate, n special, pentru

efectuarea operaiilor de titrare.

Paharele Berzelius, vasele Erlenmeyer i baloanele cu fund plat sunt

confecionate de regul din sticl terorezistent pentru a rezista la nclzirile


12

repetate i au capaciti cuprinse ntre 25-3000 ml. Trebuie menionat faptul c

vasele de sticl cu perei groi sunt mai puin rezistente la nclzire dect cele

cu perei subiri.

O alt categorie de vase din sticl de importan deosebit pentru

efectuarea lucrrilor de laborator o constituie vasele din sticl care prezint

gradaii, destinate msurrii volumelor de lichide: baloane cotate, biurete,

pipete, cilindrii gradai etc.

Baloanele cotate sunt utilizate la prepararea soluiilor de concentraii

determinate i pentru msurarea exact a volumelor de lichide. Ele au form de

par sau sferic, cu fund plat i gtul lung i ngust, pe care se traseaz reperul

ce delimiteaz capacitatea nominal care variaz ntre 25-3000 ml.

Pentru msurtori de mare precizie se utilizeaz biuretele (la titrri)

care pot msura cu o precizie de 0,1ml la biuretele obinuite i 0,01-0,02 ml la

microbiurete. Aceste sunt fixate pe stative speciale cu ajutorul unor cleme,

astfel nct biureta s fie perfect vertical. De menionat este faptul c, atunci

cnd se introduce lichidul n biuret (cu ajutorul unei plnii), acesta se pune

ncet pentru a se evita formarea bulelor de aer. n cazul n care acestea apar ele

trebuie eliminate fie prin nclinarea biuretei, fie prin surgerea brusc a unui jet

de lichid.

Cilindrii gradai sunt utilizai la msurarea volumelor de lichide. Ei

sunt confecinai din sticl groas pe care se gradeaz la exterior diviziuni care

indic volumul n mililitri. La partea superioar este marcat capacitatea total,

care variaz ntre 5-2000 ml. Msurarea volumului unui lichid cu cilindru

gradat, care este transparent i ud pereii vasului, se aeaz cilindrul pe o

suprafa orizontal i se introduce n el lichidul pn cnd marginea de jos a

meniscului este tangent la gradaia respectiv.


13

Plniile se utilizeaz pentru filtrarea sau separarea lichidelor i pot fi de

mai multe tipuri: plnii de filtrare (simple de sticl, Bchner pentru filtrarea

la vid care sunt confecionate din porelan sau sticl), plnii de separare

(folosite pentru separarea lichidelor), plnii de picurare (folosite pentru

picurarea unor cantiti de lichide).

Sticlele de ceas se folosesc pentru cntrirea substanelor, pentru

acoperirea paharelor etc.

Cntrirea diverselor substane se realizeaz cu ajutorul fiolelor de

cntrire. Pentru uscarea lent i conservarea substanelor care absorb cu

uurin umiditatea din aer se folosesc aparate etane care prin substanele

componente (clorur de calciu anhidr, anhidrid fosforic etc.) absorb apa

numite exicatoare. Acestea prezint deasupra absorbantului (o substan

higroscopic clorura de calciu anhidr) o plac de porelan cu guri, care

permit circulaia aerului n exicator. Pe aceast plac se aaz produsul destinat

uscrii (ntr-o fiol, ntr-un creuzet etc.). Dac n exicator se introduc pentru

rcire vase fierbini, acesta trebuie lsat cteva minute exicatorul ntredeschis,

pentru a permite ieirea aerului cald, dup care acesta se nchide.

Frecvent utilizate n laboratoarele de chimie sunt instalaiile denumite

refrigerente care servesc la rcirea gazelor sau vaporilor precum i, cel mai

adesea la condensarea acestora. Pentru asamblarea diferitelor pri componente

ale unei instalaii se folosesc diferite piese de legtur, de preferin prevzute

cu lifuri.


14

Fig. nr. 1. Exemple de sticlrie i ustensile utilizate n laborator: 1 pahar

Berzelius, 2- flacon Erlenmeyer, 3 plnie de filtrare n vid, 4 cartu filtrant,

5 balon cu fund rotund, 6- balon cotat, 7 plnie de separare, 8 cilindru


15

gradat, 9 refrigerent, 10 componente Soxhlet, 11 coloan de separare, 12

sering, 13 balon Kjeldahl, 14 biuret, 15 plnii, 17 dop rodat, 18

clem cu muf

2. Msurarea volumelor

n lucrrile practice de chimie, alturi de cntrire, msurarea

volumelor este operaia cea mai important. Unitatea de msur pentru volum

este dm3

sau litrul, care se definete ca fiind volumul ocupat de 1 kg de ap

distilat, la 4oC n vid la nivelul mrii i la 4o

latitudine. A mia parte dintr-un

litru este centimetrul cub cm3

sau mililitrul - ml.

Pentru realizarea soluiilor titrate i aplicarea metodelor de dozare

volumetric se utilizeaz o serie de vase de sticl cu rezisten chimic i

termic mare (baloane cotate, biurete, pipete gradate, tote acestea curate i

perfect uscate). Vasele gradate sunt marcate la temperatura de 200

C.

Pentru pregtirea soluiilor de o anumit normalitate sau molaritate se folosesc

baloane cotate. Spunem c s-a atins volumul marcat pe balon atunci cnd

meniscul lichidului (soluiei) este tangent inferior la inelul marcat pe gtul

balonului. Pentru citire exact, balonul trebuie ridicat sau lsat n jos, pn ce

raza vizual este n dreptul inelului de marcaj. Poziia balonului trebuie s fie

vertical.

2.1. Msurarea volumelor cu ajutorul pipetelor


16

Cel mai utilizat instrument pentru msurarea foarte precis a volumelor

de lichid in laborator este pipeta, fie sub forma pipetei mecanice fie sub forma

pipetei de sticl.

Pipetele mecanice ce pot msura volume cuprinse ntre 0,2 i 1000 l

poart numele de micropipete, iar cele ce permit msurarea volumelor mai

mari poart numele de macropipete. De la inventarea lor n 1960 de ctre Dr.

Hanns Schmitz (Marburg/ Germania), un numr foarte mare de tipuri de pipete

mecanice au aprut, clasificarea lor fiind dificil. Cele mai importante sisteme

de clasificare in cont de volumul msurat (pipete mecanice cu volum fix i

pipete mecanice cu volum variabil) sau de numrul de probe msurate simultan

(pipete monocanal 1 prob, pipete multicanal 12 probe simultan).

Elementele ce alctuiesc o pipeta mecanic monocanal cu volum variabil sunt

prezentate n figura 2.

Figura 2. Pipet mecanic

monocanal cu volum variabil

A piston pentru pipetare cu 3

poziii

A1 eticheta pipetei

A2 striaii pentru manipularea

prin rotire a butonului (doar la

anumite modele)

B ecran i buton pentru stabilirea

volumului msurat

C tij

D prghie pentru detaarea

vrfului


17

E vrf din plastic detasabil

F buton de comand pentru detaarea vrfului

Instruciuni generale privind manipularea pipetelor mecanice:

1. Pipetele se menin n permanen cu vrful n jos pentru a

prentmpina ptrunderea lichidului n tija pipetei.

2. Varful pipetei trebuie s fie bine fixat pe pipet pentru a asigura

etaneitate. Dup pipetare, vrfurile utilizate se detaeaz prin apsarea

butonului F i colecteaz n vase speciale. Vrfurile nu se arunc n chiuvet.

3. n cazul pipetelor cu volum variabil, volumul maxim este nscris n

partea superiar, pe butonul pentru pipetare (A1 in figura 2). Stabilirea volumul

de pipetat se face prin rotirea butonului B ntr-un sens sau cellalt pn la

afiarea volumui dorit pe ecranul pipetei, conform tabelului 1. Nu este permisa

rotirea butonului peste volumul maxim admis, aceasta putand duce la

decalibrarea pipetei.

Tabelul IV

Pipeta P20 P200 P1000

Volum 2- 20 l 20 200 l 200 1000 l

Varf galben galben Albastru sau alb

Mod de citire

Pipeta poate fi utilizat n dou moduri distincte, dup cum urmeaz:

a. Pipetarea obinuit presupune parcurgerea a 6 etape distincte

(figura 3):


18

1. Amplasare unui varf convenabil n pipet (conform tabelului 1) prin

aplicarea unei fore suficient de mari pentru a realiza etaneitate perfect.

2. Evacuarea aerului din pipet se face n afara lichidului, prin

apsarea pn la punctul 2 a pistonului pentru pipetare (Figura 3, A)

3. Aspirarea lichidului n pipet vrful pipetei se introduce n lichid i

pistonul pentru pipetare este eliberat lent pn la punctul 1 (Figura 3, B).

4. Evacuarea lichidului din pipet vrful pipetei se lipete de peretele

vasului n care se face pipetarea (sau se introduce n lichid) i pistonul pentru

pipetare se apas lent pn la punctul 2 (Figura 3, C).

5. Evacuarea complet a lichidului din pipet cu varful pipetei n

lichid pistonul pentru pipetare se apas lent pn la punctul 3 (Figura 3, D).

Lichidul a fost complet evacuat dac n varful pipetei apare o bul de aer.

6. Vrful pipetei se scoate din lichid i pistonul pentru pipetare este

eliberat lent pn la punctul 1. Se apas butonul pentru eliberarea varfului i

ciclul se reia pentru o nou pipetare.

Figura 3.

Masurarea

volumelor cu

ajutorul pipetelor

mecanice


19

b. Pipetarea inversat se folosete la pipetarea soluiilor vscoase i

presupune parcurgerea acelorai 6 etape distincte, dar evacuarea aerului se face

apsnd pistonul pentru pipetare pn la punctul 2. Aspirarea lichidului se face

prin eliberarea pistonului pentru pipetare pn la punctul 1, n acest mod n

pipet ptrunde o cantitate mai mare de lichid dect volumul fixat. Evacuarea

lichidului din pipet se face prin apsarea pistonului pn la punctul 2, dup

care vrful coninnd o mic cantitate de lichid se scoate din vas i se arunc.

Pipetele din sticl permit msurarea volumelor mari, de ordinul

mililitrilor, dar exist i pipete din aceast categorie ce permit msurarea

volumelor sub 1 ml. Pipetele din sticl se mpart n dou tipuri distincte: pipete

gradate i pipete cotate.

Pipetele cotate permit transferarea unui volum fix de lichid prin

umplerea lor pn la semnul marcat n partea superiar i golirea lor sub

influena gravitaiei, fr a elimina ultima pictur din vrf. Acest tip de pipete

au marcat n partea superioar inscripia TD (to deliver) i trebuie separate de

cele care sunt inscripionate TC (to contain). n cazul acestora din urm,

umplerea se face identic dar golirea pipetei se realizeaz prin eliminarea

complet a lichidului, incluznd ultima pictur. Un tip intermediar de pipete

cu dou marcaje de umplere n partea superioar poate fi utilizat n ambele

moduri (marcajul superior modul TC, marcajul inferior- modul TD).

Pipetele gradate permit transferarea unor volume variabile de lichid

prin umplerea lor pn la semn i golirea sub influena gravitaiei pn la

volumul dorit. Funcie de gradaiile din vrf, dou tipuri distincte de pipete sunt

mai frecvent utilizate:

- pipetele serologice, gradate pe toat lungimea lor inclusiv n vrf. Ultima

gradaie este una intermediar fa de volumul maxim al pipetei


20

- pipete Mohr, gradate pn aprope de vrf. Ultima gradaie este chiar volumul

maxim al pipetei.

Indiferent de tipul pipetei gradate, n laborator este indicat utilizarea

pipetelor folosind tehnica pipetrii prin diferen. Aceasta const n umplerea

pipetei pn la un volum mai mare dect cel vizat i golirea pipetei pn la un

semn intermnediar. De exemplu pentru pipetarea unui volum de 10 ml se va

folosi o pipet de 25 de ml care se va umple pn la diviziunea se 15 i se va

goli pn la diviziunea de 5. Diferena ntre cele diviziuni este chiar volum

dorit de 10 ml.

Umplerea pipetelor se va realiza ntotdeauna folosind o par de cauciuc

sau un pipetor i niciodat cu gura. Pentru a msura cu pipeta un anumit

volum, se amplaseaz para de cauciuc n captul pipetei, se apas valva notat

cu A i concomitent se evacueaz aerul din par prin strangerea acesteia.

Pentru a aspira lichid n pipet, vrful acesteia se introduce n lichid i se apas

valva S pn lichidul depete gradaia dorit. Se terge vrful pipetei cu o

hrtie de filtru apoi se apas valva E i se las s se scurg lichidul pn cnd

marginea inferioar a meniscului este tangent la semn. Se aduce apoi pipeta

astfel nct vrful ei s ating peretele inferior al vasului n care urmeaz s se

introduc lichidul msurat i se las s se scurg liber prin apasarea valvei E.

Cteva secunde dup golire se trage uor vrful pipetei de-a lungul peretelui

vasului. Dup utilizare, pipetele se spal i se aeaz n stativul lor, cu vrful n

jos.


21

Figura. 4 Folosirea pipetelor de sticla cu au ajutorul parei de cauciuc


22

3. Splarea i uscarea vaselor de laborator

De modul n care se cur vasele depinde n mare msur rezultatul

lucrrilor de laborator, n special al celor analitice.

Vasele de laborator trebuie splate imediat dup utilizare pentru a se

evita evaporarea solvenilor, formarea crustelor i depozitelor ce ngreuneaz

mult procesul de splare.

n general, vasele din sticl se spal foarte bine cu ap cald i

detergent dup care se cltesc din abunden (de cel puin 3 ori) cu ap de

robinet i apoi de 3 ori cu ap distilat nainte de a fi puse la uscat. La final,

dac vasul este bine splat, apa distilat se scurge ntr-un strat continuu, fr a

lsa picturi sau drepe pereii vasului. Dei utilizarea detergenilor este

indicat, acetia nu trebuie folosii n exces, numeroase reacii chimice sau

biologice fiind afectate de prezena lor.

n cazul n care sticlria prezint urme persistente de grsime, acestea

sunt ndeprtate cu ajutorul solvenilor organici aceton, hexan, procedur

urmat apoi obligatoriu de splare i clatire cu ap distilat.

n cazul precipitatele aderente, acestea se ndeprteaz cu ajutorul unor

perii cu dimensiuni adecvate (nu cu baghet, srm sau spatul care pot zgria

sticla) cu abur sau prin procedee chimice.

Splarea chimic se poate realiza cu diverse soluii precum: acid nitric

1M, aqua regia (1 parte HNO3 concentrat i 3 pri HCl concentrat), acid

florhidric concetrat sau amestec sulfocromic.

Amestecul sulfocromic se prepar prin dizolvarea a 90 g de K2Cr2O7 n

100 ml de ap distilat la cald. Soluia se rcete dup care se adaug cu

atenie, n fir subire, cu agitare 900 ml H2SO4 concentrat. Atenie, la


23

dizolvarea acidului sulfuric se degaj cantiti nsemnate de cldur care pot

duce la fierberea amestecului sau la spargerea vasului. De asemenea, Cr (VI)

este deosebit de toxic, este potenial carcinogen de aceea amestecul

sulfocromic se manipuleaz cu atenie i se evit contactul cu pielea.

Amestecul sulfocromic se poate folosi la mai multe splri pn ce

culoarea se schimb sensibil trecnd spre verde.

Pipetele din sticl se spal prin umplerea lor complet cu soluie

coninnd detergent, urmat de cltirea de trei ori cu ap de la robinet, apoi cu

ap distilat (de cel puin trei ori). Dac pe pipete exist depuneri, acestea se

introduc complet i se menin pentru cateva ore n amestec sulfocromic, dup

care se spal cu ap de robinet i se cltesc cu ap distilat.

Dup splare, vasele se usuc, fie aezate cu gura n jos pe un suport,

fie n etuv. Vasele din sticl pot fi uscate n etuv, la 1050C 1100C pentru o

or sau mai mult. n trecut se considera c vasele folosite n volumetrie nu

trebuie uscate la temperatur datorit decalibrrii acestora, ns diverse studii

(Burfield i Hefter, 1987) au demonstrat c nu este cazul.

n nici un caz vasele nu vor fi terse n interior, deoarece rmn scame

sau vasele pot fi murdrite din nou prin atingere cu mna; deasemenea, este

interzis uscarea vaselor la flacr.

O modalitate utilizat pentru a grbi uscarea vasele este cltirea dup

splare cu aceton perfect curat i apoi suflate cu aer cald. n final acetona

poate fi colectat separat i recuperat prin distilare.


24

4. Tehnici de baz pentru separarea i purificarea substanelor

Foarte puine materiale ntlnite n natur sunt n stare pur, de cele

mai multe ori ele regsindu-se sub forma unui ameste de dou sau mai multe

componente. Izolarea unui component pur presupune separarea acestuia de

celelalte componente ale amstecului. n laboratoarele de chimie s-au dezvoltat

diverse metode de separare i purificare a subsanelor ce folosesc cel mai

frecvent diferenele n proprieti fizice ale componentelor unui amestec. Cele

mai utilizate tehnici de separare i purificarea substanelor sunt:

1. Sublimarea implic nclzirea unui solid i trecerea lui direct din

faza solid n faza gazoas. Procesul invers, n care vaporii trec direct din

starea gazoas n stare solid far a trece prin starea intermediar lichid poart

numele de condensare sau depozitare. Exemple de substane care sublimeaz:

iodul, cafeina i paradiclor-benzenul.

2. Evaporarea este procesul de nclzire a unui amestec pentru a

elimina, sub form de vapori unul dintre componenii amestecului.

3. Cristalizarea - este procesul de formare a cristalelor n soluie sau

mai rar ntr-o atmosfer saturat n vapori. Tehnica permite separarea unui

compus solid dizolvat ntr-o faz lichid prin modificarea solubilitii acestuia.

Cel mai frecvent, solubilitatea se modific prin rcirea soluiei sau prin

evaporarea solventului.

4. Precipitarea implic formarea unui solid n soluie ca urmare a

unei reacii chimice sau a aciunii unui factor fizic (temperatur, pH). Substana

solid format poart numele de precipitat. Acesta poate fi apoi separat de

lichid fie prin decantare, fie prin filtrare.


25

5. Extracia folosete un solvent pentru a dizolva selectiv un

component al unui amestec solid. Prin acest tehnic un solid poate fi separat

de un alt compos solid insolubil in solventul utilizat.

6. Decantarea implic separea unui lichid de un sediment solid

insolubil. Lichidul este turnat cu atenie din vas fr a deranja faza solid.

7. Filtrarea implic separarea unui solid de un lichid prin utilizare

unui filtru din material poros. Filtrul permite trecerea lichidului, dar nu i a

particulelor solide care rmn n partea superioar a acestuia. Hrtia, crbunele

sau nisipul sunt exemple de materiale ce pot fi utilizate ca filtre. Filtrarea poate

fi simpl, atunci cnd lichidul trece prin filtru doar sub influena gravitaiei

(figura 5) i filtrare la vid, cnd lichidul trece forat prin filtru datorit aciunii

unei pompe de vid. Figura 4. Confecionarea unui filtru simplu de hrtie (A) i

filtrarea simpl (B)

Figura 4. Confecionarea unui filtru simplu de hrtie (A) i filtrarea simpl (B)


26

8. Distilarea este o metod de separare a lichidelor bazat pe

diferenele de volatilitate a acestora. Cnd un lichid este nclzit i ajunge la

punctul de fierbere genereaz vapori. Acetia sunt apoi colectai i condensai

la o temperatur sczut, obinndu-se astfel lichidul pur. Dac un amestec

conine un component cu o temperatur de fierbere mai mic, acesta se va

distila primul i va putea fi colectat. Componentele cu punct de fierbere mai

nalt nu se vor evapora i vor rmne n flacon. Abia dup ce primul

component a fost complet eliminat din amestec, prin aplicarea unei cantiti

suplimentare de cldur i componentele cu punte de fierbere mai mari vor

ncepe s fiarb i s se distile.

5. Soluii

5.1. Determinarea masei substanelor

Determinarea masei substanelor se efectueaz prin operaia numit

cntrire cu ajutorul unor dispozitive numite balane.

n funcie de metoda de lucru impus de protocolul experimental i

implicit de necesitatea preciziei se folosesc diferite tipuri de balane. Din punct

de vedere al sensibilitii balanele pot fi clasificate n:

balane tehnice, cu sensibilitate de pn la 1x10-2g;

balane farmaceutice, cu sensibilitate de pn la 1x10-3g;

balane semimicroanalitice, cu sensibilitate de pn la 1x10-5g;

balane analitice, cu sensibilitate de la 1x10-4 pn la 1x10-5g;

balane microanalitice, cu sensibilitate de pn la 1x10-6g

balane ultramicroanalitice, cu sensibilitate de pn la 1x10-7g


27

n cadrul lucrrilor practice de chimie i biochimie se folosesc: balana

tehnic i balana analitic.

Balana tehnic, la care se pot executa cntriri de ordinul

centigramelor, este compus din: prghie cu brae egale montat pe un picior

central; talere; ac indicator; scal gradat.

Pentru efectuarea cntririi se verific n primul rnd starea de echilibru

a balanei. n continuare, obiectul de cntrit se aeaz pe talerul din stnga, iar

pe talerul din dreapta se pun greuti, cu ajutorul pensetei, pn la echilibrare.

Masa substanei este reprezentat de suma greutilor de pe talerul din partea

dreapt.

Balanele analitice se folosesc pentru cntriri de mare precizie. Din

punct de vedere al construciei se clasific n:

1. balane analitice cu oscilaii libere;

2. balane analitice cu amortizare (sunt prevzute cu un sistem de

pistoane care amortizeaz oscilaiile balanei dup 10 15 secunde);

3. balane analitice cu cutie de greuti;

4. balane analitice prevzute n interior cu greuti i cu sistem de

manevrare a acestora din exterior.

Balanele analitice sunt protejate prin perei de sticl, pentru a fi izolate

de micarea aerului, de respiraia celui care cntrete etc.

Trusa de greuti

Greutile analitice se pstreaz n cutii speciale din lemn sau material

plastic. Greutile sunt construite din materiale speciale.

Cntrirea substanelor chimice


28

Substanele care nu sunt afectate prin expunere la aer pot fi cntrite pe

sticl de ceas. n acest scop se cntrete nti sticla de ceas, curat i uscat; se

scoate de pe talerul balanei i se adaug pe ea, cu ajutorul unei spatule,

poriuni din substana de cntrit.

Substanele chimice care sunt afectate de umezeal, CO2, sau O2 se

cntresc n fiole de cntrire.

Reguli de cntrire

- Balana nu se ncarc niciodat peste sarcina maxim indicat de

constructor.

- Pe talerul balanei nu se aeaz obiecte calde, fierbini sau reci.

Obiectul de cntrit trebuie s aib temperatura camerei.

- nainte de verificarea punctului zero este bine ca talerele balanei s

fie terse cu o pan degresat, mai ales atunci cnd la aceeai balan lucreaz

mai multe persoane.

- naintea cntririi, ca i dup aceea, trebuie s se verifice punctul

zero.

- Aezarea obiectului de cntrit i a greutilor pe talerele balanei,

se face numai dup ce aceasta a fost blocat cu ajutorul opritorului.

- Aducerea substanei de cntrit pe sticla de ceas, sau n fiol, se face

numai dup ce acestea au fost scoase din incinta balanei.

- Dup aezarea obiectului i a greutilor, uile incintei balanei se

nchid i abia dup aceea se ncepe cntrirea.

- Deschiderea i nchiderea opritorului balanei se face lent i

continuu.

- Se evit oscilaia talerelor balanei. Pentru aceasta obiectele se pun

pe mijlocul talerelor. Dac, totui, la deschiderea balanei talerele oscileaz,


29

este necesar s o nchidem ncet, apoi s o redeschidem. Operaia se repet de

cteva ori pn ce talerele nu mai oscileaz.

- Greutile din trus se manevreaz numai cu penseta.

- Dup terminarea cntririi se scot greutile i se introduc n trusa

de greuti, se cur talerele balanei i se nchid uile incintei balanei.

5.2. Prepararea i caracterizarea unor soluii

Se numete soluie un amestec omogen alctuit din dou sau mai multe

substane, care formeaz o singur faz (gazoas, lichid, sau solid). Substana

care predomin din punct de vedere cantitativ se numete solvent (dizolvant),

iar substana care se gsete n cantitate mai mic se numete solvat (substan

dizolvat).

Proprietatea unei substane de a se dizolva ntr-un anumit dizolvant se

numete solubilitate. Exist o anumit concentraie maxim pn la care poate

crete cantitatea de substan dizolvat ntr-un lichid la o anumit temperatur

dat. O soluie care conine cantitatea maxim de substan dizolvat, se

numete soluie saturat. ntr-o soluie saturat, la temperatura respectiv nu se

mai dizolv o nou cantitate de substan adugat.

Concentraia unei soluii reprezint mrimea care exprim raportul dintre

cantitatea de substan dizolvat i cantitatea sau volumul de solvent (dizolvant)

sau de soluie obinut.

Concentraia procentual masic (gravimetric) (c%) se exprim

n grame de substan dizolvat n 100 grame soluie i se calculeaz dup

formula:


30

c% = md/ms x 100

unde: md = masa de substan dizolvat (g)

ms = masa de soluie (g)

Exemplu: s se exprime n procente concentraia soluiei format din 240 g

ap i 60 g clorur de sodiu.

c%=60/300 x 100=20%

Observaie: la calcularea concentraiei procentuale a srurilor

reprezentnd cristalohidrai se ine seama de apa de cristalizare.

Concentraia procentual volumic (% vol.) se exprim n ml

substan lichid sau gazoas la 100 ml soluie. Se exprim prin aceeai

formul, folosind ns mrimile Vd (volumul substanei dizolvate) i Vs

(volumul soluiei).

Titrul (T) reprezint masa de substan dizolvat, exprimat n grame,

coninut ntr-un mililitru de soluie.

Concentraia molar (molaritatea) reprezint numrul de moli

(molecule-gram) de substan dizolvat n 1000 ml soluie. Se calculeaz dup

formula:

m (sau M) = md/M x Vs


31

unde: md = masa de substan dizolvat (g)

Vs = volumul de soluie n litri

M = masa molecular a substanei

Exemplu: o soluie coninnd 80 g NaOH n 500 ml soluie va avea

concentraia molar:

m = 80/40 x 0,5 = 4

Concentraia normal (normalitatea) reprezint numrul de

echivaleni gram de substan dizolvat n 1000 ml soluie. Se calculeaz dup

formula:

n (sau N) = md/E x Vs

Exemplu: o soluie coninnd 20 g NaOH n 2000 ml soluie va avea

concentraia normal:

n = 20/40 x 2 =0,25

Echivalentul gram reprezint cantitatea de substan care reacioneaz sau

nlocuiete n reacia respectiv un echivalent gram de protoni.

La acizii monobazici (HCl, HNO3) echivalentul gram este egal cu masa

molecular (de exemplu: EgHCl = 36,5/1; EgHNO3 = 63/1).

La acizii polibazici echivalentul gram se calculeaz dup numrul

atomilor de hidrogen capabili s reacioneze (de exemplu: EgH2SO4 = 98/2;

EgH3PO4 = 98/3).


32

La baze echivalentul gram se calculeaz fcnd raportul ntre masa

molecular a bazei i numrul gruprilor OH (de exemplu: EgCa(OH)2 = 74/2;

EgNaOH = 40/1).

La sruri echivalentul gram este raportul ntre masa molecular i

produsul ntre valena metalului i numrul atomilor de metal din molecula

respectiv (de exemplu: EgCuSO4 = 160/2x1=80).

n cazul reaciilor de oxido-reducere echivalentul gram se calculeaz

din raportul dintre masa molecular i numrul de electroni cedai respectiv

acceptai.

Regula amestecurilor este utilizat la prepararea soluiilor de o

anumit concentraie, pornind de la dou soluii de concentraii diferite, una de

concentraie mai mare i cealalt de concentraie mai mic, sau pornind de la o

soluie de anumit concentraie i o nou cantitate de solvent.

Cantitile de soluii care se amestec sunt invers proporionale cu

valorile diferenelor dintre concentraiile lor i concentraia soluiei obinute.

Expresia matematic a acestei reguli se poate exprima prin aa numita regul a

dreptunghiului. n centrul dreptunghiului, la intersecia diagonalelor, se scrie

concentraia soluiei de preparat, c, n vrfurile din stnga se nscriu

concentraiile soluiilor de plecare (concentraia mai mare, a, sus iar cea mic,

b, jos) se scad cifrele de pe diagonal (cifra cea mai mic din cea mai mare) i

se nscriu rezultatele obinute n prelungirea diagonalelor respective, adic n

vrfurile din dreapta. Cifrele respective reprezint cantitile necesare n grame

de fiecare soluie.


33

a gA gA = c - b

c

b gB gB = a - c

5.3. Soluii etalon

5.3.1. Soluii de normalitate exact

Substanele etalon sunt acele substane de la care prin cntrire i

aducere la un volum cunoscut se obin soluii de normalitate exact sau

soluii etalon. Substana etalon se numete i titrosubstan sau substan de

referin i trebuie s aib urmtoarele caracteristici:

s aib formula bine definit;

s fie stabil n condiiile de lucru;

s aib un echivalent ct mai mare pentru a evita erorile de

cntrire;

s fie pur;

soluiile rezultate s nu se descompun n timp.

Acidul oxalic, dicromatul de potasiu, bromatul de potasiu reprezint

doar cteva exemple de substane etalon.

Pentru prepararea unei soluii de normalitate exact se procedeaz

astfel: se cntrete la balana analitic cu precizia 10-4g, cantitatea de

substan etalon rezultat din calcul, corespunztoare normalitii dorite, apoi

substana cntrit se trece cu grij, prin intermediul plnieii al pisetei, n

balonul cotat ales pentru prepararea soluiei. Se spal bine sticla de ceas pe care


34

s-a cntrit substana, apoi plnia, dup care se adaug ap distilat pn se

ocup circa 1/3 din volumul balonului. Se agit coninutul balonului pn la

dizolvarea complet a substanei i se aduce volumul la semn. Spunem c

balonul cotat a fost adus la semn atunci cnd meniscul soluiei este tangent

inferior la cot.

Factorul volumetric al soluiilor de normalitate exact este egal cu

unitatea.

Soluiile etalon, de concentraie cunoscut, sunt folosite n analiza

volumetric pentru stabilirea titrului soluiilor de normalitate aproximativ,

pentru ca i acestea s se poat folosi ulterior n analiz.

5.3.2. Soluii de normalitate aproximativ

Aceste soluii se prepar din substane care nu ndeplinesc condiiile

impuse substanelor etalon (KOH, NaOH, KMnO4, Na2S2O3 etc.)

Prepararea unei soluii de normalitate aproximativ nu necesit

exactitate - ca n cazul soluiilor etalon - n efectuarea operaiilor de preparare.

Cantitatea de substan rezultat din calcul se cntrete la balana tehnic apoi

se aduce cantitativ n sticla n care trebuie preparat soluia; n acest mod se

obine o soluie mai diluat sau mai concentrat dect soluia de normalitate

exact.

Deoarece soluiile normale sunt prea concentrate pentru titrrile

curente, n practic, se folosesc soluii decinormale (0,1n). Determinarea

concentraiei unei soluii de normalitate aproximativ se face prin titrarea ei cu

o soluie etalon.


35

5.4. Calculul factorului i titrului unei soluii

Factorul de normalitate F al unei soluii este numrul care ne arat de

cte ori soluia aproximativ este mai concentrat sau mai diluat dect soluia

de normalitate exact. Aceasta se poate determina prin titrare sau prin calcul:

F = Treal/ Tteoretic

La soluiile de normalitate aproximativ, F>1 sau F


36

determina cantitativ substana A. n volumetrie, soluia de reactiv se adaug n

proporie stoechiometric (echivalent).

n analiza volumetric se folosesc numai acele reacii care ndeplinesc

condiiile:

sunt cantitative (practic complete) - conform stoechiometriei

reaciei - i conduc la un produs de reacie stabil, cu compoziie

definit i fr reacii secundare;

decurg cu vitez mare (viteza se poate mri prin ridicarea

temperaturii, adugare de catalizatori):

punctul de echivalen se poate observa i stabili exact;

reactivul este stabil n timp.

Metodele volumetrice se clasific dup mai multe criterii:

A. dup modul de desfurare a titrrii:

titrare direct - titrarea soluiei de analizat cu o soluie de concentraie

cunoscut;

titrarea indirect - soluia de analizat nu reacioneaz cu soluia titrat,

de aceea se adaug n exces o alt soluie titrat ce reacioneaz cu substana iar

excesul se retitreaz cu soluia de concentraie cunoscut;

titrarea prin substituie - soluia de analizat nu reacioneaz cu soluia

de concentraie cunoscut, de aceea se transform ntr-o combinaie chimic

care poate fi apoi titrat cu soluia de concentraie cunoscut.

B. dup tipul de reacie dintre reactiv i substana de analizat:

volumetrie prin reacii de neutralizare;

volumetrie prin reacii redox


37

volumetrie prin reacii de precipitare

volumetrie prin reacii cu formare de compleci

Operaia de adugare treptat la soluia de analizat a unui volum

msurat de soluie a reactivului de concentraie cunoscut pn la punctul de

echivalen se numete titrare. Cel mai frecvent operaia de titrare se

realizeaz cu ajutorul biuretei (figura 5), un aparat asemntor cu pipeta dar

care prezint n partea inferioar un robinet pentru reglarea debitului. De

asemenea, spre deosebire de pipete, biuretele sunt gradate cu diviziunea de 0

n partea inferioar. Pentru buna funcionare a robinetelor din sticl a

biuretelor, acestea trebuie foarte bine curate dup fiecare folosire i gresate

cu vaselin special. Acest lucru permite ns contaminarea cu vaselin a

soluiilor din biuret, din acest motiv n ultima perioad preferndu-se

utilizarea biuretelor cu robinete din teflon.

Figura 5. Titrarea.

A. Modul de amplasare a

biuretei si realizarea titrarii

B. Citirea corecta a biuretei


38

Reguli de lucru cu biuretele:

biuretele trebuie s fie foarte curate i anume: prin curgerea lichidului

pereii biuretei trebuie acoperii cu o pelicul de lichid; formarea picturilor de

lichid arat c sticla nu este curat (este gras).

n timpul lucrului, biuretele se fixeaz vertical n stativ.

nainte de orice titrare, biureta se umple pn sus cu soluia de msurat.

Prin rotirea robinetului se aduce partea inferioar a meniscului, n cazul

soluiilor incolore, sau partea superioar, n cazul lichidelor colorate, tangent

la planul orizontal din dreptul diviziunii zero.

nainte de a aduce biureta "la zero" captul de jos al biuretei, mai sus i

mai jos de robinet trebuie s fie complet umplut cu soluie , fr bule de aer.

Viteza de curgere a lichidului n biuret nu trebuie s fie prea mare, pentru a

permite lichidului care ader pe perei s se scurg.

pentru a evita eroarile, la citirea gradaiilor de pe biuret, raza vizual a

observatorului trebuie s se gseasc la nlimea meniscului care s fie tangent

la planul trasat pe diviziunea respectiv.

Momentul titrrii care corespunde cantitii echivalente de reactiv

adugat se numete punct de echivalen. El poate fi determinat prin diverse

metode chimice sau fizico-chimice, dar cel mai frecvent cu ajutorul substane

organice ajuttoare numite indicatori ale cror transformri chimice sunt

nsoite n preajma punctului de echivalen de modificri uoare perceptibile

cum sunt schimbarea de culoare funcie de pH-ul mediului, separarea de

precipitat etc. Dac la stabilirea punctului de echivalen se ia n considerare

schimbarea unei proprieti fizico-chimice sistemului soluie de analizat -

reactiv, metodele respective formeaz obiectul volumetriei fizico-chimice.


39

Operaia de titrare se execut astfel: se msoar cu biureta ntr-un

flacon Erlenmeyer cu gatul larg, un anumit volum de soluie de concentraie

cunoscut, se dilueaz cu ap distilat pn la un volum de circa 100 cm3

i se

adaug cteva picturi din soluia de indicator. Se umple o alt biuret cu

soluia a crui titru (concentraie) urmeaz s fie stabilit; din aceasta, se

adaug treptat la soluia pregtit n flaconul Erlenmeyer, pn la schimbarea

culorii indicatorului. La nceputul titrrii adugarea soluiei se face mai repede,

iar ctre sfritul acesteia, pictur cu pictur. n tot timpul titrrii soluia se

agit prin rotirea flaconului. Dac rmn picturi pe gtul sau pereii

flaconului, acestea se spal imediat cu ap distilat din piseta.

Titrarea se consider exact dac schimbarea de culoare a soluiei titrate

la sfritul determinrii, are loc la adugarea unei singure picturi n plus din

soluia de concentraie cunoscut peste punctul de echivalen. La titrarea

fiecrei soluii se fac cel puin trei determinri, ntre care nu trebuie s existe o

diferen mai mare de 0,05 cm3 .

6.1. Volumetria prin reacii de neutralizare

Reaciile de neutralizare sau reaciile acido-bazice sunt reaciile dintre

un acid i o baz. Conform teoriei lui Brnsted-Lowry acizii sunt compuii ce

au capacitatea de a ceda protoni (ioni de H), iar bazele sunt compuii care

accept protonii cedai.

Apa are caracter amfoter, putnd funciona att ca cid ct i ca baz,

conform reaciei:

H2O + H2O H3O+ + OH-

ap ap ioni ion


40

hidroniu hidroxil

n apa pur, echilibrul reaciei este puternic orientat spre dreapta, adic

numrul de ioni hidroniu i hidroxil este foarte mic. Mai exact, doar 1 x 10-7

moli de hidroniu i 1 x 10-7 moli de hidroxil sunt prezeni ntr-un litru de ap

la echilibru. Pentru a msura puterea unei soluii acide sau bazice, P. L.

Sorensen a introdus in 1909 noiunea de pH.

pH= - log[H3O+]

n apa pur, unde concentraia de hidroniu este de 1 x 10-7 moli/L,

log[1 x 10-7]=-7, deci pH=-(-7)=7. Aceast valoare de pH este considerat

neutr, valori mai mici de 7 nsemnnd concentraii mari de hidroniu i deci

mediu acid. Valori mai mari de 7 nseamn concentraii mai mici de 1 x 10-7

moli/L de ioni hidroniu, adic mediu bazic (figura 5).

pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Concentraia

hidroniu

(moli/L)

1

0.1

0.0

1

0.0

01

10

-4

10

-5

10

-6

10

-7

10

-8

10

-9

10

-10

10

-11

10

-12

10

-13

10

-14

mediu acid neutru bazic

Figura 5. Scara de pH folosit pentru aprecierea caracterului unei

soluii

pH-ul unei soluii poate fi determinat folosind diverse metode, dar cele

mai simple presupun folosirea unui indicator de pH sau a unui dispozitiv

specific numit pH-metru. Un indicator de pH este un compus care i schimb


41

culoarea funcie de concentraiea de ioni hidroniu, deci de valoare de pH. Cei

mai utilizai indicatori acido-bazici sunt prezentai n tabelul V.

Tabelul V. Cei mai utilizai indicatori acido-bazici

Indicator Schimbarea

culorii

de la ..... la

Interval

de

viraj pH

Prepararea

soluiei

indicator

Metiloranj rou-galben 3,1 - 4,4 0,5g n 100 cm3

ap

Rou de metil rou-galben 4,2 - 6,2 0,2g n 100 cm3

alcool

Rou Congo albastru-rou 3,0 - 5,0 0,1g n 100 cm3

ap

Albastru de brom-timol

(sare de sodiu)

galben-albastru 6,2 - 7,6 0,1g n 100 cm3

ap

Rou neutral rou-galben 6,8 - 8,0 0,1g n 70 cm3

alcool i 30 cm3

ap

Turnesol rou-albastru 5,0 - 8,0 1,9g n 100

cm3alcool

Fenolftalein incolor-roz

violaceu

8,2 - 10,0 1g n 100 cm3alcool

Timolftalein incolor - albastru 9,4 - 10,6 0,1g n 100 cm3

alcool

Dup cum se poate observa, fiecare indicator i schimb culoarea pe un

interval specific de pH, el neputnd fi utilizat dect n acel domeniu strict. Din

acest motiv au fost introdui indicatorii universali constnd dintr-un amestec

de indicatori alei n asa fel nct s prezinte un viraj de culoare continuu pe

intervalul de pH 2-10. Cel mai frecvent, acesti indicatori universali sunt


42

impregnai ntr-o band de hartie formnd hrtia indicatoare de pH. De reinut

este c hrtia indicatoare de pH este deosebit de simplu de utilizat dar are o

acuratene mult mai mic dect un pH metru.

Soluii tampon

Soluia unui acid slab cu baza s-a conjugat sau a unei baze slabe cu

acidul conjugat are proprietatea de a menine pH-ul constant la adugarea unor

cantiti mici de acizi sau baze tari. Aceast proprietate a fost observat pentru

prima dat de Fernbach i Hubert (1900) care au numit-o capacitate de

tamponare. Soluiile ce au aceast proprietate poart numele de soluii tampon.

O soluie tampon este alctuit aadar din o pereche acid-baz conjugat sau

baz-acid conjugat i se caracterizeaz prin doi parametri importani:

- concentraia celor doi constitueni (explimat n general ca i

concentraie molar) de care depinde cantitatea de acid sau baz care se poate

aduga fr ca pH-ul s se schimbe

- intervalul de pH n care funcioneaz soluia tampon parametru

important, funcie de care se alege utilizarea unuia sau a altui sistem tampon

(tabelul V)

Tabel VI. Sisteme tampon frecvent utilizate

Sistem tampon Interval de pH pe care se poate utiliza

Citrat de Na / HCl 1 - 5

Acid citric / Citrat de Na 2.5 - 5.6

Acid acetic / acetat de Na 3.7 - 5.6

K2HPO4 / KH2PO4 5.8 - 8

Na2HPO4 / NaH2PO4 6 - 7.5

Borax / NaOH 9.2 - 11


43

6.1.1. Prepararea unei soluii tampon fosfat de potasiu 0.1 M

Soluia tampon fosfat de K este foarte frecvent utilizat n biologie i

biochimie n special datorit capacitii mari de tamponare i uurinei de

preparare. Principalul dezavantaj ale acestui sistem tampon l constituie faptul

c ionii fosfai pot inhiba diverse reacii enzimatice i procese chimice. De

asemenea ionii fosfati chelateaza ionii de Ca2+

si Mg2+

.

Materiale necesare: soluie KH2PO4 1 M (136 g n 1 L ap distilat),

soluie K2HPO4 1 M (174 g n 1 L ap distilat), balon cotat 1000 ml,

baloane cotate

Mod de lucru:

ntr-un balon cotat de 1000 ml, soluiile de KH2PO4 1 M i K2HPO4 1

M se combin n volumele specificate n tabel pentru a obine pH-ul

corespunztor, dup care se aduce la semn cu ap distilat. Dac sunt necesare

concentraii mai mari, se mrete proporional volumele soluiilor de KH2PO4

i K2HPO4 (de exemplu, pentru a obine 1000 ml de soluie tampon fosfat 0,5

M pH 7.0 se vor combina 61,5 x 5=307,5 ml soluie KH2PO4 1M i 38,5 x 5 =

192,5 ml soluie K2HPO4 1 M dup care se aduce la 1000 ml cu ap distilat).

Tabelul VII. Prepararea unuei solutii tampon fosfat de potasiu

pH Volum soluie KH2PO4

1 M (ml)

Volum soluie K2HPO4

1 M (ml)

5.8 8.5 91.5

6.0 13.2 86.8

6.2 19.2 80.8

6.4 27.8 72.2

6.6 38.1 61.9


44

6.8 49.7 50.3

7.0 61.5 38.5

7.2 71.7 28.3

7.4 80.2 19.8

7.6 86.6 13.4

7.8 90.8 9.2

8.0 94.0 6.0

6.1.2. Prepararea unei solutii tampon universal

Soluiile tampon universale sunt soluii tampon care au un interval de

tamponare foarte larg, care cuprinde att zona de pH acid ct i cea bazic.

Materiale necesare: acid citric, KH2PO4, acid boric, acid tio-barbituric,

NaOH 0,2M, balon cotat de 1L, cilindri gradai

Mod de lucru

Intr-un balon cotat de 1L se dizolva 6,008 g de acid citric, 3. 893

KH2PO4, 1, 796 g acid boric i 5,266 g acid tio-barbituric. 100 ml din aceast

soluie se combin cu volumul X indicat n tabel de NaOH 0,2 M pentru a

obine o soluie cu pH-ul specificat.


45

6.1.3. Prepararea i titrarea unei soluii de hidroxid de sodiu (NaOH) 0,1N

n chimia analitic soluiile normale au concentraii care variaz n

funcie de metoda pentru care sunt utilizate. Prepararea unei soluii de

normalitate aproximativ nu necesit exactitate n efectuarea operaiilor de

preparare ca n cazul soluiilor etalon.

Hidroxidul de sodiu nu este ndeplinete condiiile de substan etalon

deoarece nu este stabil datorit higroscopicitii crescute (absoarbe vaporii de

ap din atmosfer) i a carbonatrii (absorbind uor dioxidul de carbon). Din

aceste motive din NaOH se prepar o soluie de normalitate aproximativ.

Masa molecular a NaOH fiind 40, pentru prepararea unei soluii 0,1N, se


46

cntresc pe o sticl de ceas, la balaa tehnic aproximativ 4,5 - 5 g NaOH care

se spal repede de 1-2 ori cu ap distilat (fr CO2), pentru a ndeprta stratul

de carbonat format pe suprafaa granulelor. Granulele se introduc apoi prin

intermediul unei plnii ntr-un balon cotat de 1 litru (n care se afl aproximativ

500 ml ap distilat), se agit bine pn la complet dizolvare a substanei, apoi

se completeaz pn la semn cu ap distilat i se agit pentru omogenizarea

soluiei.

Determinarea concentraiei unei soluii de normalitate aproximativ se

face prin titrarea ei cu o soluie etalon (o soluie de referin fa de care ne

rapotm i determinm caracteristicile soluiei analizate).

Materiale i aparatur necesare: NaOH, acid oxalic, soluie alcoolic

de fenolftalein 1%, flacoane Erlenmeyer pentru titrare, sticl de ceas, balon

cotat de 1l, biuret, piset, balan tehnic, balan analitic etc.

Modul de lucru

Substana etalon este n acest caz acidul oxalic, care se cntrete la

balana analitic n cantitate cuprins ntre 0,1-0,2 g dup care se preia

cantitativ n 25-30 ml ap distilat. Se adaug 2-3 picturi de fenolftalein 1%

i se titreaz cu NaOH aproximativ 0,1 N pn ce apare coloraia roz pal care

se menine (persist). Se citete pe biuret, cu precizie, volumul de NaOH

utilizat pentru titrare i se vor face cel puin 3 determinri.

Pentru a calcula titrul soluiei de NaOH se ine seama de reacia ce a

avut loc i de faptul c un echivalent gram de acid oxalic este M/2 = 63,034,

care neutralizeaz un echivalent gram de NaOH (40,005g).


47

Notnd cu a cantitatea de acid oxalic cntrit i cu n numrul de

mililitri de soluie NaOH utilizai la titrare rezult:

C2 H2O4 + 2 NaOH = Na2C2O4 + 2 H2O

1 Eg C2H2O4 x 2H2O.....................................................1 Eg NaOH

63,034g C2H2O4 x 2H2O40,005g NaOH

a...x

x = ax40,005/63,034

unde:

x reprezint cantitatea n grame de NaOH care se afl n n ml soluie

n n ml soluie NaOH.x g NaOH

1ml..Tr

Tr = x/n=ax40,005/63,034x1/n

Pentru calcularea titrului teoretic (Tt) al NaOH 0,1N procedm

astfel:

0,1x40,005 g ............................ 1000 ml apa distilat

Tt ....................................... 1 ml

Tt = 40,005 . 0,1/1000 = 0,004 g/ml


48

Factorul unei soluii este numrul care ne arat de cte ori soluia

aproximativ este mai concentrat sau mai diluat dect soluia de normalitate

exact. Aceasta se poate determina prin titrare sau prin calcul:

F = Treal/ Tteoretic

Aplicaii - Dup determinarea titrului i factorului, soluia de NaOH se poate

folosi pentru stabilirea concentraiilor unor soluii de acizi prin titrare cu soluia

alcalin. Cunoscnd volumul de soluie acid luat n lucru, volumul de NaOH

consumat la titrare i factorul soluiei alcaline, se poate calcula concentraia

soluiilor acide utilizate.

6.1.4. Prepararea i titrarea unei soluii de acid clorhidric (HCl) 0,1N

Prepararea soluiei de HCl 0,1N

Pentru prepararea unei soluii de HCl 0,1 N se folosete acid clorhidric

37,23% a crui densitate este de 1,19g/cm3. Cantitatea de HCl 37,23% n care

se afl 3,6457g HCl, se calculeaz n modul urmtor:

37,23g HCl 100g soluie HCl

3,6457g HCl x g soluie HCl

x = 9,7923 g soluie HCl

V=m/ = 9,79523/1,19 = 8,23 ml soluie HCl

Materiale necesare: HCl concentrat, HCl 0,1N, NaOH 0,1N, fenolftalein 1%,

flacoane Erlenmeyer pentru titrare, balon cotat de 1l, biuret etc


49

Modul de lucru

ntr-un balon cotat de 1 litru se introduc, cu o pipet gradat, 8,23 ml

soluie HCl 37,23% (pentru ca erorile n minus s fie evitate deoarece HCl este

volatil) i apoi amestecul obinut din balonul cotat se completeaz cu ap

distilat pn la semn. Balonul se agit pentru omogenizare.

Stabilirea titrului soluiei de HCl 0,1N

Titrul soluiei de HCl aproximativ 0,1N poate fi determinat cu ajutorul

unei soluii titrate de NaOH aproximativ 0,1N.

Modul de lucru

n trei flacoane Erlenmeyer se msoar 10-20 ml soluie de HCl 0,1N,

se adaug 2-3 picturi de fenolftalein 0,1% n alcool etilic. Se titreaz cu

soluie de NaOH 0,1N pn cnd coninutul flaconului se coloreaz n roz-pal

persistent.

Se noteaz cu V volumul soluiei de NaOH (cu titru cunoscut),

consumat la titrare.

Calcularea titrului soluiei de HCl se face pe baza reaciei de

neutralizare:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

1 Eg NaOH.................................1Eg HCl

40,005 g NaOH.36,465g HCl

VNaOH Tr NaOH gNaOHx g HCl


50

x = VNaOH TNaOH 36,465/40,005 gHCl ce se gsesc n soluia de HCl

luat n lucru:

Vml soluie HCl .x g HCl

1ml soluie HCl..THCl

THCl = VNaOH TNaOH 36,465/40,005 VHCl

Se calculeaz titrul soluiei de HCl pentru fiecare determinare n parte,

apoi se face media aritmetic a rezultatelor obinute. Titrul mediu rezultat, este

titrul soluiei aproximativ 0,1N de HCl.

Pentru stabilirea factorului soluiei de HCl se folosete fie relaia:

F = Treal/T teoretic = Treal/0,0036465

Fie pornind de la relaia echivalenei pentru fiecare determinare:

VHCl FHCl = VNaOH FNaOH

FHCl = VNaOH FNaOH/VHCl

Cu soluia astfel preparat se pot doza volumetric soluii de borax,

amoniac, NaOH etc.

Aplicaie: Determinarea duritii apei


51

Duritatea total a unei ape este dat de totalitatea bicarbonailor de

calciu i magneziu din ap care formeaz duritatea temporar precum i de

totalitatea srurilor de calciu i magneziu ale acizilor minerali (cloruri, sulfai)

care formeaz duritatea total.

Prin fierbere, duritatea temporar a apei dispare, deoarece bicarbonaii

de Ca i Mg trec n carbonai greu solubili n ap ce se pot nltura disprnd

astfel ca generatori de duritate.

Ca(HCO3)2 = CaCO3+CO2+H2O

Mg(HCO3)2 = MgCO3+CO2+H2O

Determinarea duritii temporare

Pentru determinarea duritii temporare a apei, se dozeaz volumetric

bicarbonaii de Ca i Mg cu un acid tare, de obicei HCl 0,1N, dup reaciile:

Ca(HCO3)2+2HCl = CaCl2+2CO2+2H2O

Mg(HCO3)2+2HCl = MgCl2+2CO2+2H2O


52

Materiale necesare: apa de analizat, HCl 0,1N, metilorange, flacoane

Erlenmeyer pentru titrare, biuret etc.

Modul de lucru

Se ia un volum de 100ml din apa de analizat, msurat precis cu biureta,

care se titreaz, la rece, n prezen de metilorange, cu HCl 0,1N pn cnd

culoarea indicatorului vireaz de la galben la portocaliu. Rezultatul

determinrii se poate exprima n grade franceze (g CaCO3 la 100 000 ml ap)

sau n grade germane (g CaO la 100 000ml ap).

Calcularea duritii temporare n grade franceze

CaCO3+2HCl = CO2+CaCl2+H2

50,035g CaCO336,465g HCl

xg CaCO3nT

x = nT50,035/36,465

dac la 100ml ap.xg CaCO3

la 100 000ml ap...yg CaCO3

y = 1 000 x grade franceze

Calcularea duritii temporare n grade germane

CaO+2HCl = CaCl2+H2O

28gCaO36,465gHCl


53

xg CaO...nT

x = nT28/36,465

dac la 100ml ap. xg CaCO3

la 100 000ml ap... yg CaCO3

y = 1 000 x grade germane

Determinarea direct a duritii totale (metoda Wartha-Pfeifer)

Se precipit ionii de Ca i Mg cu un volum, n exces, cunoscut de

soluie titrat ce conine NaOH i Na2CO3 (leie). Srurile de Ca sunt

precipitate de ctre Na2CO3, iar cele de Mg de ctre NaOH.

CaCl2+ Na2CO3 = CaCO3+2NaCl

MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2+2NaCl

Se filtreaz precipitatul i se titreaz excesul de leie cu HCl 0,1N.

Prepararea i titrarea soluiei de NaOH i Na2CO3 (leie)

Materiale necesare: Na2CO3, NaOH, metilorange, flacoane Erlenmeyer

pentru titrare, biuret etc

Modul de lucru

Se prepar o soluie decinormal care trebuie s conin, n echivaleni, de cca

3 ori mai mult Na2CO3 dect NaOH:

3 . 0,1 mol Na2CO3/4 2=3 10,6/4 2= 3,97g, cca 4g Na2CO3


54

1 0,1 mol NaOH/4 1=4/4=1g NaOH

Aceste cantiti le dizolvm ntr-un litru de ap distilat, ntr-un balon

cotat. Pentru titrarea leiei folosim HCl 0,1N n prezen de metilorange ca

indicator, pn cnd culoarea vireaz de la galben la portocaliu-roz. Se va stabili

n acest fel corespondena ntre 1ml leie i n ml HCl, respectiv CaO tiind c 1

echivalent gram de HCl corespunde la 1 echivalent gram CaO.

Exemplu de calcul

20ml leie s-a titrat cu 18ml HCl cu T=0,004025

20ml leie..18ml HCl

1ml leie..x x=0,9ml HCl

1ml leie.0,9.0,004025=0,003623g HCl

36,465g HCl....28g CaO

0,003623g HCl.x1g CaO

x1 = 0,002782g CaO corespunde la 1ml leie

Determinarea duritii totale

Se msoar 100ml din apa de analizat exact neutralizat (folosim proba

n care s-a determinat duritatea temporar) i se trateaz cu un exces de leie

(cca 30ml), fierbndu-se cteva minute. Vor precipita CaCO3 i Mg(OH)2.

Dup rcire se aduce suspensia, cantitativ, ntr-un balon cotat de 200-250ml, se

aduce la semn, se agit bine i se filtreaz. Din filtrat se msoar 50ml i se

titreaz excesul de leie cu HCl 0,1N n prezen de metilorange. Se fierbe

puin soluia i dup rcire se continu titrarea pn la punctul de echivalen.


55

Pentru calcul vom relua exemplul de mai sus. Presupunnd c titrnd

excesul de leie din balonul cotat de 250ml am folosit 3ml HCl 0,1N cu

T=0,004025

la 1ml leie.0,9ml HCl

x ml leie3ml HCl x = 3,3ml leie exces

n total, n balonul de 250ml, avem 5 x3,3=16,5ml leie n exces. tiind c iniial

s-au pus 30ml leie, au reacionat cu srurile de Ca i Mg 30-16,5=13,5ml leie.

tiind c 1ml leie..0,002782g CaO

Atunci 13,5ml leie.yg CaO

y=0,03756g CaO la 100ml

ap

Vom avea, prin urmare, 37,56 grade germane. Apa este deci foarte dur.

Dup duritatea total apele se clasific astfel:

Nr.

crt.

Tipuri de ape Duritate total (grade germane)

1 Foarte moi 0 4

2 Moi 4 8

3 Mijlocii 8 12

4 Relativ dure 12 18

5 Dure 18 20

6 Foarte dure Peste 30


56

6.2. Volumetria prin reacii redox

Titrrile folosind reaciile redox au o importan deosebit n practic,

fiind folosite pentru un numr un numr foarte mare de detrminri n industria

alimentar cosmetic sau farmaceutic. Spre exemplu, cantitatea de sulfit din

vin poate fi determinat cu ajutorul iodului, cantitatea de alcool poate fi

msurat prin reacia ceastuia cu dichromatul de potasiu.

Ca i n cazul titrrilor acidobazice, elementul esenial este identificarea

punctului de echivalen. n cazul titrrilor redoz, acest poate fi identificat

folosind:

- un poteniometru dotat cu electrod specific

- auto-indicatori reactivi redox folosii la titrare care sunt inteni

colorai. Produii formai n urma reaciei redox trebuie s fie incolori, n aa

fel nct excesul din reactivul colorat poate fi uor identificat vizual

- amidon indicator utilizat numai n cazul reaciilor cu iodul, deoarece

formeaz un complex intens colorat n albastru nchis - negru cu acesta

- indicatori redox diferii de indicatorii acidobazici, sunt indicatori

care i schimb culoare funcie de tipul mediului oxidant sau reductor (tabel

VIII)

Tabel VIII. Indicatori redox

Indicatori Culoare Solutie E0

(V)

Forma redusa Forma oxidata

Nitroferoina Rosu Albastru

deschis

1 M H2SO4 1.25

Feroina Rosu Albastru

deschis

1 M H2SO4 1.06

Acid difenil- Incolor Purpuriu Acid diluat 0.84


57

amin-

sulfonic

Difenilamina incolor violet 1 M H2SO4 0.76

Albastru de

metilen

Albstru incolor 1 M acid 0.53

6.2.1. Permanganometria

Permanganatul de K este este un agent oxidant puternic, care datorit

colorii intense poate s funcioneze ca un auto-indicator la titrri. Din aceste

motive permanganatul de potasiu este intens utilizat n experimentele de chimie,

titrrile redox prin care se msoar ntr-un fel sau altul acest compus fiind reunite

sub numele de permanganatometrie.

Soluia de permanganat de potasiu este stabil la temperatura camerei, dar

cantiti mici de impuriti din apa distilat de exemplu duc la reducerea lui i

formarea MnO2. Acesta funcioneaz ca un catalzator al reaciei de

autodescompunere catalitic a permanganatului cu formarea unor cantiti

suplimenatre se MnO2. Pentru a stabiliza soluia de KMnO4 este aadar absolut

necesar ca MnO2 s fie eliminat, aceasta realizndu-se prin fierbere. Dup

fierberea soluiei de KMnO4 aceasta se va standardiza cu ajutorul unei soluii

etalon precum acidul oxalic.

Prepararea i titrarea unei soluii de permanganat de potasiu (KMnO4)

aproximativ 0,1N ()

Determinrile volumetrice prin aceast metod au la baz o reacie de

oxidoreducere. Reaciile de oxidoreducere, numite prescurtat redox, sunt reacii


58

de transfer de electroni. Oxidarea poate fi definit ca o pierdere de electroni, iar

reducerea ca un ctig sau o acceptare de electroni.

Dup reacia care are loc i reactivul care se ntrebuineaz se deosebesc

permanganometria, iodometria, bromatometria, bicromatometria.

Prepararea soluiei de permanganat de potasiu aproximativ 0,1N

n funcie de pH-ul soluiei, Mn din KMnO4 poate accepta 5 electroni

(mediu acid), 3 electroni (mediu bazic), 1 electron (mediu neutru),

n mediu puternic acid anionul manganat MnO4- n care manganul este

heptavalent accept 5 electroni trecnd n Mn divalent:

MnO4- + 5e

- + 8H

+ Mn

2+ + 4H2O

n acest caz echivalentul gram al permanganatului este raportul ntre masa

molecular i 5:

E KMnO4 = 158,03/5=31,606

Materiale necesare: acid oxalic, H2SO4 diluat (1:1), KMnO4, sticl de

ceas, balon cotat de 1l, piset, flacoane Erlenmeyer pentru titrare, biuret etc

Modul de lucru

Pentru prepararea unei soluii 0,1N se cntresc la balana tehnic

aproximativ 3,1-3,2g KMnO4 pentru un litru de soluie, se completeaz cu ap

distilat pn la 1000ml, se omogenizeaz i se pstreaz la ntuneric 7-8 zile

pentru stabilizare. n acest interval de timp impuritile organice sau alte

substane reductoare sunt oxidate.


59

Stabilirea titrului soluiei de KMnO4 aproximativ 0,1N

Se cntresc la balana analitic 0,1-0,2g acid oxalic i se aduc cu

ajutorul pisetei cu ap distilat ntr-un pahar. Se adaug 10ml acid sulfuric

diluat (1:1) i se nclzete soluia la 70-800 C pentru accelerarea procesului de

oxidare. Coninutul paharului se titreaz cu soluie de permanganat de potasiu

(care ndeplinete rol de indicator) pn la obinerea unei coloraii roz-pal

persistente. Agitatrea trebuie fcut intens la nceput, iar pe msur ce ionii

Mn+7

sunt redui la Mn+2, intensitatea se poate reduce. Dac soluia din paharul

de titrare nu este suficient de acid, n decursul titrrii se formeaz un precipitat

de MnO2 care trebuie dizolvat. n acest scop se mai adaug acid sulfuric diluat

pn la dizolvarea complet a precipitatului. La titrare are loc reacia:

2KMnO4 + 5H2 C2O4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 10CO2

C2O42-

2e- 2CO2 / 5 (pierde

electroni i se oxideaz)

Mn7+

+ 5e- Mn

2+ / 2 (accept

electroni i se reduce)

Echivalentul gram al acidului oxalic C2O4H2 x 2H2O = 126,065 / 2 = 63,034.

Dac VKmnO4 este volumul soluiei de permanganat aproximativ 0,1N

folosit la titrare, a este cantitatea de acid oxalic cntrit, titrul soluiei de

permanganat de potasiu se calculeaz pe baza urmtorului raionament:


60

63,034 g acid oxalic reacioneaz cu31,606g KMnO4

a g acid oxalic reacioneaz cu.x g KMnO4

x = a.31,606/63,024

Pentru determinarea titrului real cantitatea n grame de permanganat se

mparte la volumul soluiei de permanganat de potasiu utilizat la titrare:

VKMnO4.....................................x g KMnO4

1ml.........................................Tr

Tr = x/VKMnO4 = a.31,606/63,024. KMnO4

Practic se fac trei determinri, se calculeaz titrul pentru fiecare

determinare i apoi titrul mediu. Din valoarea titrului mediu se calculeaz

factorul care este raportul dintre titrul real i titrul teoretic. Utiliznd valoarea

titrului mediu se poate calcula normalitatea soluiei de permanganat de potasiu

dup formula:

N = T.1000/EKMnO4

Aplicaie: Dozarea permanganometric a cationului Fe2+

Cationii Fe2+

se titreaz cu soluie de permanganat de potasiu n mediu

de acid sulfuric. Are loc urmtoarea reacie redox:


61

2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 +

K2SO4 + 8H2O

2Fe2+

- 2e- 2Fe

3+ / 5

Mn7+

+5e- Mn

2+ / 2

Materiale necesare: proba de analizat (FeSO4 sau alt sare de Fe2+

),

H2SO4 20%, H3PO4 90%, soluie de KMnO4 0,1N titrat, flacoane Erlenmeyer

pentru titrare, biuret.

Modul de lucru

ntr-un flacon de titrare se introduce cantitativ proba de analizat (0,15-

0,2g) cntrit exact la balana analitic, se dizolv n 80-100ml ap distilat,

apoi se aciduleaz cu 15ml acid sulfuric 20%. Se adaug, n continuare, 5ml

acid fosforic 90% (are rolul de a complexa cationii Fe3+, colorai n galben,

formnd compleci incolori care nu mpiedic observarea virajului), se agit

bine pentru omogenizare i se titreaz cu soluia de permanganat 0,1N cu titru

cunoscut, sub agitare puternic pn cnd coninutul paharului de titrare devine

roz-pal.

Echivalentul gram al fierului n aceast reacie este 55,84/1g.

Notnd cu V volumul de soluie de permanganat de potasiu utilizat la

titrare, cu V1 volumul de soluie de analizat, cu F factorul soluiei de


62

permanganat de potasiu, se face urmtorul raionament pentru calculul

cantitii de Fe din proba de analizat:

31,606g KMnO4.55,84g Fe2+

VTKmnOxg Fe2+

xg Fe2+

se afl n V1ml luai

pentru analiz

V1ml soluie de analizat. xg Fe2+

100ml..yg Fe2+

Concentraia fierului se poate exprima i n g% cnd substana de analizat este

solid

6.2.2. Iodometria

Ionul I- este un agent reductor slab i va reduce agenii oxidani

puternici. El nu se folosete ns direct n operaiile de titrare n principal

datorit unui sistem eficient de detecie. Atunci cnd ionul I- este n exces n

reacie se formeaz I2 ntr-o cantitate echivalent cu agentul oxidant. I2 format

poate fi titrat cu un agent reductor stabilindu-se astfel cantitatea de agent

reductor existent iniial. Dac pentru I- nu exist un sistem eficient de

detecie, pentru I2 se folosete amidonul, cu ajutorul cruia se pot detecta

cantiti foarte mici de I2 ]ntr-o maniera simpla.


63

Prepararea i titrarea unei soluii de tiosulfat de sodiu (Na2S2O3)

aproximativ 0,1N ()

Dozrile iodometrice au la baz aciunea oxidant a iodului elementar

care acioneaz conform reaciei:

I2 + 2e-

2I-

Deoarece solubilitatea iodului n ap este mic, se lucreaz n soluii de

iodur de potasiu. Prin dizolvarea iodului n soluie de KI se formeaz

combinaia complex, instabil, numit triiodur de potasiu, K[I3]. De aceea n

soluii de ioduri unde exist anionul de triiodur, I3-, reacia redox este:

I3- + 2e

-3I

-

Reaciile anionului de iodur cu unii oxidani, fiind cantitative, sunt utilizate n

iodometrie pentru dozarea n mod direct a iodului liber sau indirect pentru

dozarea substanelor care pun n libertate iod din ioduri. Iodul eliberat se

titreaz de obicei cu soluii de tiosulfat de sodiu n prezena amidonului (soluie

1%) ca indicator (coloraie albastr).

Prepararea soluiei de tiosulfat de sodiu aproximativ 0,1N


64

Materiale necesare: Na2S2O3x 5H2O, KI, K2Cr2O7 0,1N, KI 20%, soluie

iod 0,1N, HCl 4N, amidon 1%, balon cotat 100ml, flacoane iodometrice pentru

titrare, biuret.

Modul de lucru

Se cntresc, la balana tehnic, 25g Na2S2O3x 5H2O (echivalentul

gram al tiosulfatului este egal cu masa sa molecular conform reaciei de mai

jos iar al iodului cu masa sa atomic) i se dizolv ntr-un litru ap distilat

fiart i rcit pentru eliminarea dioxidului de carbon i oxigenului care ar

putea descompune tiosulfatul de sodiu conform reaciilor:

Na2S2O3 + CO2 + H2O = NaHCO3 + NaHSO3 +S

Na2S2O3 + O2 = 2Na2SO4 + S

Soluia de tiosulfat de sodiu preparat se las 8 zile pentru stabilizare i apoi se

filtreaz sulful depus. Titrul se determin cu o soluie titrat de iod sau cu ajutorul

unor alte soluii titrate de oxidani.

Stabilirea titrului tiosulfatului de sodiu cu ajutorul iodului se bazeaz

pe reacia:

2 Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI

I2 + 2e-

2I-


65

2S2O32-

- 2e-

S4O62-

Modul de lucru

ntr-un flacon Erlenmeyer se msoar cu biureta 10-15ml soluie de iod

0,1N, se adaug ap distila

bazele chimiei

Documents

Transcript of bazele chimiei

INTRODUCERE IN STUDIUL CHIMIEI

priorităţile chimiei pentru o dezvoltare durabilă priochem

1 Definiti Obiectivele de Studio Ale Chimiei Produselor Alimentare

Prietenii Contabilitatii - Bazele Contabilitatii 1bentaconsult.ro/documents/PrieteniiContabilitatii-Bazele... · Prietenii Contabilității – Bazele Contabilității Cuprins . 1.

ISTORIA CHIMIEI -un tabel?

Impactul Chimiei Asupra Vietii.

Aplicatii Ale Chimiei in Domeniul Farmaceutic

chem.ubbcluj.rochem.ubbcluj.ro/pr-acad/files/2019/Pl-inv_isapm_ro.pdf · Bazele chimiei analitice Matematici speciale Programarea calculatorului cu aplicatii în inginerie CAD software

Bazele Teoretice ale Chimiei Organice. Hidrocarburiold.unibuc.ro/prof/urda_a/docs/2013/dec/18_15_57... · Bazele Teoretice ale Chimiei Organice. Hidrocarburi An universitar 2013-2014

Eveniment iunie 2012 - PRO LIGNO · PRO LIGNO Vol. 8 N° 2 2012 pp. 100-102 EVENIMENT EVENT 100 Primul simpozion “Bazele chimiei pentru ... the topics of the Seminar also covered

Bazele Teoretice ale Chimiei Organice. Hidrocarburiold.unibuc.ro/prof/urda_a/docs/2013/noi/19_11_11_40curs_3... · baze, intermediarul este un anion enolat, care se obține deoarece

Bazele Chimiei Organice - old.unibuc.roold.unibuc.ro/prof/urda_a/docs/2017/ian/18_17_22_13partea_a_8a_-_nomenclatura_2.pdf · eterilor simpli (fără alte grupe funcționale) se obține

Istoria Chimiei

Descoperiri În Domeniul Chimiei În Secolul XX

Momente in Evolutia Chimiei

Fundamentele Chimiei Polimerilor

Chimisti si descoperiri in domeniul chimiei

Def Obiectivele de Studiu Ale Chimiei Organice

DP Curs 5 Didactica Chimiei 2013

Introducere in Studiul Chimiei Organice