Volumetria

Metodele de analiza bazate pe masurarea volumelor de solutii de concentratii cunoscute se numesc metode volumetrice. Una dintre cele mai frecvente metode este metoda care are la baza operatia de titrare. Titrarea reprezinta operatia prin care se determina cantitativ o substanta dizolvata intr-un solvent potrivit cu autorul unei solutii de concentratie cunoscuta.

In functie de reactia care sta la baza dozarii distingem volumetrie prin precipitare, precum si prin formare de combinatii complexe.

Pentru ca operatia de titrare sa fie executata corect este nevoie de folosirea unor substante numite indicatori. Indicatorii sunt substante folosite pentru evidentierea punctului de echivalenta. Prin punct de echivalenta se intelege momentul in care reactantii se gasesc in cantitati echivalente. Indicatorii acido-bazici sunt substante organice ale caror insusiri : culoare, florescenta, stabilitate, se modifica in functie de pH-ul solutiei respectiv de concentratia ionilor de hidrogen sau hidroxil. Cel mai adesea in laboratoarele chimice se foloses indicatori de culoare.

Solutiile tampon sunt amestecuri de acizi slabi si o sare a lor cu o aza tare sau baze slabi si o sare a lor cu un aid tare. Solutiile sau amestecurile tampon au insusirea de a se opune modificarilor de pH ale unei solutii in cazul adaugarii unei cantitati limitate de acid sau baza. In laborator se folosesc diverse sisteme tampon cum ar fi : acid acetic-acetat de sodiu, fosfat monopotasic-fosfat dipotasic, amoniac-clorura de amoniu.

In organism intalnim deasemenea, sisteme tampon: acid carbonic-bicarbonat, proteine-proteinat, hemoglobina-oxihemoglobina. In cazul in care capacitatea de tamponare fiziologica este depasita, se va ajunge la asa numita acidoza sau alcaloza. Mentinerea pH-ului lchidelor biologice in limite restranse este una din finctiile importante ale organismelor.

Dozarea acizilor tari (HNO₃, HCl etc) se bazeaza pe reactia de neutralizare care consta in dozarea unei solutii acide de concentratie necunoscuta. Pentru definirea punctului de echivalenta se va utiliza indicatorul potrivit in funcite de specificul reactiei si anume metiloranjul, care in mediu acid este colorat in rosu.

Intr-un pahar Ehrlenmeyer ce contine 10 ml solutie acida de concentratie necunoscuta se adauga 1-2 pic. de metiloranj. Solutia colorata in rosu se titreaza cu NaOH 0,1 N pana la aparitia culorii portocalii. Se verifica cu o picatura de reactiv adaugata peste acest moment daca punctul de viraj a fost corect apreicat, in care caz, excesul de baza imprima indicatorului o culoare galbena. Se noteaza cu N numarul de mililitri NaOH 0,1 N folosit la titrare.

HX + NaOH à NaX+ H₂O

M_NaOHM_HX

N.T_NaOHM_HX

a = = g HX/proba

10 ml probag HX

100 ml solutieb

b = 100 g HX %

sau o alta modalitate de calcul este:

1ml solNaOH 0,1 N.. . 10^-1gHX

N . F_NaOH.a

a = N . F_NaOH . . 10^-1gHX/proba

Pentru dozarea acizilor slabi se foloseste tot o solutie de NaOH 0,1N, dar ca si indicator se foloseste fenoftaleina. In mediu acid fenofltaleina este incolora. Punctuel de viraj corespunde coloratiei roz. In mediu puternic alcalin fenoftaleina este rosiu-violacee.

Pentru dozarea bazelor tari se foloseste HCl 0,1N, iar ca indicator se foloseste metiloranjul, al carui viraj este de la galben la portocaliu.

Ex: NaOH + HCl = NaCl + H₂O

1 Eg HCl1 Eg NaOH

V . T_HCl..a

a = g NaOH/proba

10ml sol NaOH..ag NaOH

100ml sol.b

b = 10 a g NaOH%

Pentru dozarea bazelor slabe se foloseste o solutie de HCl 0,1 N, iar ca indicator se foloseste rosu de metil cu punctul de viraj portocaliu.

Echilibrul acido-bazic sangvin este mentinut de 3 sisteme: Hb - oxigenato - Hb -neoxigenata, proteine serice si cuplul: Na₂Co₃/NaHCO₃. In laboratorul clinic exploatarea se face printr-o metoda laborioassa, care permite determinarea parametrilor principali si a echilibrului acido-bazic. In scop orientativ, serveste insa o metoda titrimetrica de dozare a cuplului carbona/bicarbonat.

Dozarea cuplului carbonat/bicarbonat se face cu o solutie de HCl 0,1 N. Intr-o prima etapa se dozeaza carbonatul in prezenta fenolftaleinei, dupa care se dozeaza intreaga cantitate de bicarbonat cu o solutie de HCl 0,1 N, in prezenta metiloranjului.

Na₂CO₃ + HCl = NaHCO₃ + NaCl

NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + CO₂

Intr-un pahar Erlenmeyer peste probade analizat (10ml) se adauga cateva picaturi de fenolftaleina. Solutia colorata in roz-violet se titreaza cu HCl 0,1 N pana la roz deschis. Se noteaza cu V₁-mi de HCl 0,1 N utilizat. Se continua apoi titrarea in prezenta de metiloranj pana la culoarea rosu-portocaliu. Se noteaza cu V₂-ml de HCl 0,1 N utilizati.

V1 = ml HCl utilizati la dozarea

V = V₂ - V₁ ml HCl utilzati la dozarea

1ml HCl 0,1 N.0,008401 g NaHCO₃

V . F_HCl..a

a = F_HCl x V x 0,008401 g NaHCO₃

10ml probaa gNaHCO₃

1000mlx

X = 1-x a g NaHCO₃/1

1ml HCl 0,1N0,0106 g

V₁ x F_HClb

b = V₁ x F_HCL x 0,0106 g /proba

10ml probab g

1000ml.Y

Y = 100b g /1

Bicarbonatul actual are valori cuprinse intre 25-26mEG/l, iar valoarea carbonatului este de 1,2mEg/l. Rezuta ca raportul bicarbonat/carbonat este aproxiamtiv 20.

Sangele uman are in mod obisnuit un pH in jur de 7,4. Scaderea acestei valori sub 7,36 se numeste acidoza, cresterea peste 7,44 alcaloza. Ambele stari sunt periculoase si se manifesta clinic prin semne de afectare a sistemului nervos. Mentinerea unor limite de +- 0,04 unitati de pH se face prin 3 mecanisme principale:

Capacitatea de tamponare a sistemelor fizico-chimice din plasma si hematii

Controlul respirator al eliminarii CO₂

Reglarea renala a acidifierii urinii

Primele 2 mecanisme intervin imediat, iar cel de-al treilea dupa un interval de timp mai lung. Principalul sistem de tampon in hematii este sistemul hemoglobina/hemoglobina oxigenata, iar in plasma sistemul carbonat/carbonat-bicarbonat. Datorita patrunderii ionului bicarbonat prin membrana hematiilor cele 2 sisteme sunt legate functional. In plus datorita existentei reactiei de echilibru:

CO₂ + H₂O H⁺ +

Catalizata de una din cele mai active enzime anhidraza carbonic, excesul de acid carbonic poate fi eliminat prin respiratie.

Alcolozele si acidozele se impart in metabolice si respiratorii.

Acidoza respiratorie - apare in conditii de crestere a concentratiei CO₂ ca urmare a unei deficiente respiratorii (emizem pulmonar, obstacole pe caile respiratorii, etc) si se compenseaza prin stimularea respiratiei.

Acidoza metabolica - apare ca urmare a ingestiei accidentale de solutii acide. Se corecteaza in final prin eliminarea urinara sau prin sucul gastric al excesului de protoni.

Alcaloza respiratori- apare      ca urmare a hiperventilatiei sau a ingestiei de bicarbonat, se corecteaza prin hipoventilatie sau in clinici prin respirarea unui amestec bogat in CO₂

Alcaloza metabolica- apare ca urmare a ingestiei accidentale de solutii sau saruri bazice sau in cazul pierderii de acizi prin varsaturi. Se corecteaza prin mecanisme renale.

Se intelege usor ca datorita interventiei sistemelor de compensare in practica se intalnesc mai ales tipuri mixte de acidoze si alcaloze. Deoarece sistemul bicarbonat este primul care intervine si se modifica relativ usor prin respiratie, totalitatea CO₂ continut ca atare sau sub forma de bicarbonati in 100ml plasma exprimat ca ml CO₂ la 0 si la 1 atm, formeaza rezerva alcalina(55-70 ml in mod obisnuit).