MASURAREA VOLUMELOR

RAPORT PRACTICA

Masurarea volumelor

I. CONSIDERATII GENERALE

In analiza volumetrica, pentru determinarea substantei A din ecuatia:

a × A + b × B c × C + d × D

se poate masura volumul de solutie B de concentratie cunoscuta care reactioneaza cu un anumit volum de solutie a substantei de analizat A. In acest caz este deosebit de importanta stabilirea momentului cand A s-a consumat integral in reactia cu B numit punct de echivalenta si din calcul se poate determina cantitativ substanta A. In volumetrie, solutia de reactiv se adauga in proportie stoechiometrica (echivalenta).
Operatia de adaugare treptata la solutia de analizat a unui volum masurat de solutie a reactivului de concentratie cunoscuta pana la punctul de echivalenta se numeste titrare.
In analiza volumetrica se folosesc numai acele reactii care indeplinesc conditiile:
sunt cantitative (practic complete) -conform stoechiometriei reactiei - si conduc la un produs de reactie stabil, cu compozitie definita si fara reactii secundare;
decurg cu viteza mare (viteza se poate mari prin ridicarea temperaturii, adaugare de catalizatori):
punctul de echivalenta se poate observa si stabili exact;
reactivul este stabil in timp.

Metodele volumetrice se clasifica dupa mai multe criterii:

dupa modul de desfasurare a titrarii:

titrare directa- a solutiei de analizat cu solutie de concentratie cunoscuta;
titrarea indirecta - solutia de analizat nu reactioneaza cu solutia titrata, de aceea se adauga in exces o alta solutie titrata ce reactioneaza cu substanta iar excesul se retitreaza cu solutia de concentratie cunoscuta;
titrarea prin substitutie - solutia de analizat nu reactioneaza cu solutia de concentratie cunoscuta, de aceea se transforma intr-o combinatie chimica care poate fi apoi titrata cu solutia de concentratie cunoscuta.

Volumul este propietatea unui corp de a ocupa un loc in spatiu; este o marime masurabila deoarece se poate determina cantitativ.

Volumul este derivat din lungime , marime fundamentala in SI. Unitatea de masura pentru volum este metrul cub.

Solidele au forma proprie iar volumul lor se determina cu ajutorul mijloacelor de masurat lungimi. La calcule se folosesc formulele de la geomertia in spatiu. De exemplu, volumul unei piese de forma cilindrica, cu lungimea "l" este πr patrat · l .

Lichidele iau forma vaselor ce le contin, astfel ca masurarea volumului lor prezinta unele aspecte specifice. La vase se defineste capacitatea, ca volum de lichid continut.

Mijloace de masurare a volumului.

In practica de laborator si in tehnica medicala se folosesc urmatoarele masuri: pipete, biurete, eprubte, cilindri gradati, baloane, picnometre, seringi si dozatoare de laborator.

In comert cele mai utilizate masuri sunt: containere cu volum determinat si dozatoare.

Mijloace de masurare statice: butoaie si budoane de depozitare, rezervoare fixe, cisterne si nave petroliere.

Aceste mijloace sunt folosite pentru masurare fie in cazul depozitarii, fie in cazul transportului lichidelor.

Mijloace de masurare dinamice.

Acestea se mai numesc si contoare pentru lichide si se compun dintr-un element de masurare si dintr-un dispozitiv indicator. Contoarele pot fi insotite de dispozitive auxiliare: de reglare a raportului de transmitere, de aducere la 0 , totalizator de volume ,totalizator de preturi,etc..

MASURAREA VOLUMELOR

În analiza volumetrica, alaturi de cantarire, masurarea volumelor este operatia cea mai importanta. În volumetrie, unitatea de masura este litrul, care se defineste ca fiind volumul ocupat de 1 kg de apa cu densitatea maxima (la 4 ^oC), in vid, la nivelul marii si la 45^o latitudine.

Vasele de masurat volume se pot imparti in doua clase:

1. vase gradate pentru umplere, al caror semn indica volumul pe care il masoara;

2. vase gradate pentru golire, al caror semn indica pana unde se va umple vasul, ca apoi, la golire sa masoare volumul indicat de gradatia corespunzatoare.

Aceasta diferenta intre cele doua tipuri de vase volumetrice consta in faptul ca la golire, o parte din lichid adera la peretii vasului, deci volumul vasului pentru golire este mai mare decat volumul lichidului pe care il masoara, la golire, in timp ce vasele pentru umplere este evident ca volumul lichidului pe care-l masoara este identic cu volumul vasului.

Gradarea vaselor se face, nu la 4 ^oC, ci la 20 ^oC, temperatura usor de realizat, aceasta fiind temperatura mediului ambiant si temperatura normala internationala pentru gradarea vaselor. Pe fiecare vas se afla gravata capacitatea, precum si temperatura de etalonare, sub forma:

500 ml 500

sau ml

U 20 ^o G 20 ^o

adica vasul are o capacitate de 500 ml si este gradat pentru umplere la 20 ^oC sau in cazul celalalt pentru golirea aceluiasi volum. Vasele intrebuintate in volumetrie sunt confectionate din sticla cu o rezistenta chimica mare si stabila la variatii de temperatura, in scopul realizarii unei stabilitati suficiente a solutiilor.

Baloanele cotate sunt vase pentru umplere, au fundul plat, gat lung si dop rodat. Pe gatul balonului se marcheaza un semn circular care indica limita de umplere pentru volumul scris pe balon. Baloanele cotate se intrebuinteaza pentru prepararea solutiilor de o concentratie anumita si exacta. Baloanele cotate se folosesc pentru pregatirea solutiilor titrate, plecand de la substante titrimetrice. În acest scop, substanta cantarita se introduce in balon, apoi se adauga apa. Dupa dizolvare se asteapta putin pentru egalizarea temperaturii, mai ales pentru acele substante a caror dizolvare este insotita de absorbtie sau de degajare mai mare de caldura. Se aduce apoi cu apa aproape de semn, apoi daca deasupra semnului sunt picaturi de apa, acestea se iau cu o hartie de filtru infasurata sul, dupa care se completeaza cu apa la semn cu ajutorul unei pipete, avand grija sa nu se mai ude gatul. Se astupa balonul si prin rasturnare de cateva ori se omogenizeaza continutul.

Cilindri gradati sunt vase pentru umplere, mult mai putin precise decat baloanele si de aceea se folosesc numai pentru masuratori aproximative. Acestia au diverse capacitati: de 10, 25, 100, 250 ml si mai mare.

Pipete sunt vase pentru golire si sunt de doua categorii:

- pipete fara gradatii intermediare cu care se poate masura volumul inscris pe aceasta;

- pipete cu gradatii intermediare, care pot masura si volume mai mici decat cel inscris si sunt gradate in mililitri si in fractiuni de mililitru.

Pentru a masura cu pipeta un anumit volum, se introduce varful pipetei in lichid si se aspira pana cand lichidul depaseste gradatia. Se astupa repede, cu degetul aratator umezit in prealabil, se sterge varful pipetei cu hartie de filtru si apoi se lasa sa se scurga lichidul pana cand marginea inferioara a meniscului este tangenta la semn. Se aduce apoi pipeta cu varful atingand peretele interior al vasului in care urmeaza sa se introduca lichidul masurat si se lasa sa se scurga liber. Dupa 15 - 20 secunde se trage cu incetul varful de-a lungul vasului fara a se sufla lichidul care a ramas.

Biurete sunt vase pentru golire, alcatuite dintr-un tub gradat si care la partea inferioara au un dispozitiv cu ajutorul caruia se poate inchide sau regla curgerea lichidului. Acest dispozitiv este format dintr-un tub de cauciuc, avand in interior o margea de sticla, dispozitiv care prin simpla strangere permite scurgerea lichidului din biureta, dintr-un tub de cauciuc cu o clema sau dintr-un robinet.

În timpul lucrului, biuretele se fixeaza vertical in stativ si dupa umplere pana peste semn, prin deschiderea robinetului sau al dispozitivului pe care il are, se scurge lichidul pana cand meniscul inferior va fi tangent la gradatie (pentru lichide

incolore), iar pentru cele colorate pana cand meniscul superior va fi tangent la gradatie. Se lasa apoi sa se scurga liber lichidul pana la gradatia corespunzatoare volumului care se va masura, se asteapta apoi 30 de secunde si se continua golirea in picaturi pana la volumul dorit. Se lucreaza in acest mod pentru a inlatura erorile mari, datorita aderentei la peretii solutiei ce se masoara. Pentru inlaturarea aceste erori, se poate proceda si in alt mod, anume se lasa sa se scurga lichidul cu un debit de 10 ml pe minut, deoarece in aceste conditii adeziunea la pereti ai lichidului se poate practic neglija.

Citirea gradatiei de pe biureta se face in asa mod incat sa fie inlaturata eroarea de paralaxa. În acest scop ochiul observatorului trebuie sa fie pe orizontala tangentta la menisc, dupa cum se arata in figura de mai jos, dupa linia a. daca ochiul se gaseste deasupra acestei orizontale, eroarea va fi in minus (citirea b.), in caz contrar eroarea va fi in plus (citirea c.). a. c. b.

Volumetria este bazata pe:

reactii acido-bazice ( HCl.NaOH ) pH

reactii cu schimb de e- (redox)- Na2S3O3

reactii cu formare de precipitati

reactii cu formare de complecsi.

Cu²⁺ + Na₂ S ₂ O₃

(2Na⁺+ S₂O₃⁺ ) (1)

Cu²⁺ + (K⁺ + I ^-)= CuI + I₂

P alb

I₂ + (2Na +S₂O₃^2- ) = (Na⁺ + I^- ) + (2Na+ S₄O₆^2- ) (2)

I⁰₂^+2e-      2I ^- (3)

2S₂+O²₃      S₄O ^{2 -}₆ + 2e ^- (4)

VOLUMETRIA PRIN REACTII DE NEUTRALIZARE

1. Principiul metodei

In volumetria prin reactii de neutralizare reactia care se utilizeaza este aceea dintre un acid si o baza cu formare de sare si apa. Practic, neutralizarea consta in unirea ionilor de hidroniu ai unui acid, cu ionii de hidroxid ai unei baze, pentru a forma apa:

H3O+ + OH- Û 2 H2O

Reactia de neutralizare decurge cu viteza mare si este insotita de degajare de caldura ( - 13,7 kcal/mol).
In analiza volumetrica prin reactii de neutralizare, se traseaza curba de titrare a unui acid cu o baza (sau invers), ce consta in a reprezenta intr-un sistem de axe de coordonate, modificarea concentratiei in ioni H3O+ sau a pH-ului fata de procentul de acid sau baza neutralizat.
Din curbele de titrare se determina saltul de pH la punctul de echivalenta si in functie de aceasta se aleg acei indicatori a caror interval de viraj se afla in domeniul de pH al punctului de echivalenta. De aici rezulta ca sunt posibile acele sisteme acid-baza care au la punctul de echivalenta un salt de pH suficient de mare.
In tabelul urmator se prezinta variatia pH-ului in diferite momente ale titrarii acid-baza de concentratie 0,1 n, iar in figura alaturata curbele de neutralizare corespunzatoare.

VOLUMETRIE PRIN REACTII CU FORMARE DE COMPLECSI
COMPLEXONOMETRIE


1. Consideratii generale

Alaturi de celelalte capitole ale analizei cantitative volumetrice, acidimetria, alcalimetria, manganometria, complexometria etc.
Complexometria ocupa un rol important in practica analitica prin simplitatea metodei si larga ei aplicabilitate la determinarea cationilor si anionilor.
Determinarile complexonometrice se bazeaza pe formarea de complecsi stabili si solubili in mediu apos. Agentul complexat este un acid sau o sare din clasa acizilor amino carboxilici, denumiti si complexoni de unde provine generic si denumirea acestei metode de lucru: complexometria

Complexonati Se obtin prin reactia dintre un complexon si o sare solubila a unui metal. Acesti complecsi se numesc complexonati sau chelati.
Complexonati sunt substante chimice stabile in mediu apos (in functie de pH), sunt slab colorate sau incolore. Datorita stabilitatii lor apreciabile si usurintei cu care se formeaza s-au putut elabora numeroase retete de determinare volumetrica a unor cationi si anioni.
Sub denumirea de complexoni se grupeaza acizii din clasa acizilor aminocarboxilici, sau saruri de sodiu ale acestora.

Volumetria acido-bazica- este o metoda prin care se masoara volumul unei solutii de baza standard de concentratie cunoscuta necesara pentru a neutraliza o solutie acida.