Определение массовой доли антипирина методом фотоэлектроколориметрии.

Количественное определение антипирина йодиметрическим методом

Характеристика метода

В основе йодиметрических методов лежит реакция:

I₂+2e→2I^-

В титриметрическом анализе используют и окислительные свойства I₂ и восстановительные свойства I^-.

Методы, основанные на окислении веществ раствором йода, называют йодиметрическими.

Окисление иодид-ионов подходящим окислителем с последующим титрованием выделившегося I₂ раствором Na₂S₂O₃ cоставляет йодометрическое титрование.

I. Титрант метода

1.1 Раствор I₂

Йод I₂ плохо растворим в воде, но хорошо растворим в водных растворах, содержащих 3-4 кратный избыток I^- ионов, с которыми образует комплексные ионы I₃^-.

Раствор титранта можно приготовить по точной навеске из предварительно сублимированного йода I₂, но растворы I₂ не устойчивы, т.к.

1. I₂ летуч

2. I₂ способен окислять различные органические вещества, которые присутствуют в воде в виде примесей

3. Возможно окисление I^- ионов кислородом воздуха

При этом концентрация раствора I₂ может увеличиться.

Поэтому стандартизацию титранта проводят всякий раз перед его применением. Чаще всего стандартизируют прямым титрованием аликвоты раствора Na₂S₂O₃ раствором I₂, иногда AsO₃^-.

Хранят раствор в темноте в склянках из темного стекла.

1.2 Раствор Na₂S₂O₃

Раствор готовят из пентагидрата Na₂S₂O₃ · 5H₂O.

Точную концентрацию титранта устанавливают через несколько дней после приготовления раствора. При хранении растворы Na₂S₂O₃ изменяют свою концентрацию в результате протекания следующих процессов:

1) Na₂S₂O₃ реагирует с углекислым газом

В результате образуется близкий тиосульфату по силе восстановитель HSO₃^-, тогда при титровании раствора I₂ одновременно могут протекать два процесса:

На титрование затрачивается большее количество I₂ , что приводит к погрешности анализа. Для стабилизации в раствор вводят Na₂CO₃.

2) Na₂S₂O₃ окисляется кислородом воздуха:

3) Na₂S₂O₃ разлагается микроорганизмами – тиобактериями, которые всегда находятся в воздухе и легко попадают в раствор. Для стабилизации вводят дезинфицирующие средства: фенол, хлорамин и защищают от прямого солнечного света.

Стандартизируют заместительным титрованием стандартным раствором калий дихромата K₂Cr₂O₇.

Примечание: скорость взаимодействия K₂Cr₂O₇ и I^- вблизи точки эквивалентности невелика, поэтому выделившийся I₂ оттитровывают только через 5-10 минут.

Непосредственное титрование тиосульфата раствором калий дихромата невозможно из-за нестехиометричности реакции.

II. Способы фиксирования конечной точки титрования

2.1 Безиндикаторный способ

К.т.т. фиксируется по собственной светло желтой окраске избытка титранта I₂.

При титровании в среде органического растворителя иод переходит в органическую фазу и окрашивает ее в фиолетовый цвет.

2.2 Индикаторный способ

Используют специфический индикатор – крахмал, образующий с I₂ соединение интенсивно синего цвета. Чувствительность реакции высока. Позволяет фиксировать существенно ме7ньшие концентрации I₂, чем по собственной окраске I₂.

Особенность: индикатор добавляют всегда в конце титрования.

III. Основные условия йодиметрических определений

3.1 При низких температурах летучесть йода уменьшается и увеличивается чувствительность йодкрахмальной реакции.

3.2 Йодиметрическое титрование проводят только в слабо кислой и нейтральной средах. Ограничения связаны с тем, что:

1) В сильно кислых средах возможно окисление иодид-ионов кислородом воздуха.

2) В щелочных растворах иод диспропорционирует.

Образующийся гипоиодид-ион IO^- может конкурировать с I₂ в реакциях с S₂O₃^2-.

IV. Практическое применение йодиметрических определений

4.1 Определение восстановителей

Анализируют восстановители потенциал которых меньше 0,54 В: As (III), Sb (III), SO₃^2-, Sn (II), S^2-,.. Для быстро протекающих реакций применяют прямое титрование:

Для медленно протекающих реакций используют обратное титрование. К анализируемому раствору восстановителя добавляют точно известный избыток раствора йода и оставляют на время, достаточное для протекания реакции. Затем непрореагировавшую часть йода оттитровывают раствором натрий тиосульфата.

Йодиметрически анализируют многие органические соединения : сахара, спирты, кетоны, азот- и серосодержащие соединения и др. Используют обратное титрование.

Окисление органического соединения избытком раствора йода проводят в щелочной среде, после окончания реакции раствор подкисляют и остаток йода оттитровывают тиосульфатом (среда нейтральная).

Аналогично, анализируют ряд лекарственных веществ: антипирин, аскорбиновую кислоту, анальгин, кофеин, изониазид, метионин.

4.2 Определение окислителей

Основано на окислении иодид-иона анализируемым окислителем с последующим титрованием выделевшегося йода раствором тиосульфата (заместительное титрование).

Определяют окислители: K₂Cr₂O₇, KMnO₄, Na₃AsO₄, Cu(II), Na₂O₂, пероксиды, Na, Ba.

Наиболее важная реакция этого типа следующая:

Данную реакцию используют для:

1) Стандартизации S₂O₃^2-

2) Определения Cr в сталях

3) Определения катионов, образующих малорастворимые хроматы (Ba²⁺, Pb²⁺).

Анализируемый катион осаждают в виде хромата.

Осадок отделяют и растворяют в кислоте.

Выделившийся дихромат определяют йодиметрически.

4.3 Акваметрия

Метод фармакопейный.

Его используют для определения воды в лекарственных препаратах.

Реактив Фишера состоит из I₂, SO₂, пиридина в метаноле. В ходе определения протекают следующая реакция:

В отсутствие воды йод в ходе реакции не расходуется. Конец титрования наблюдают визуально по появлению коричневой окраски комплекса йода с пиридином.

Количественное определение антипирина йодиметрическим методом ГФ-10

1. Стандартизация раствора йода I₂.

Стандартизацию титранта I₂ проводят по титрованному раствору натрий тиосульфата.

Аликвотную часть раствора I₂ титруют раствором Na₂S₂O₃ до соломенно-желтой окраски, добавляют крахмал и продолжают титровать до обесцвечивания. Титрование повторяют 3 раза, рассчитывают средний объем. Молярную концентрацию рассчитывают по формуле.

V₁= 6,5 мл

V₂= 6,0 мл

V₃= 6,0 мл

V_ср= 6,167 мл

C ( ) = 0,123

2. Определение антипирина

Берем 5 навесок антипирина. Используем метод точных навесок.

m₁=0.06259 г

m₂=0.105 г

m₃=0,099 г

m₄=0,098 г

m₅=0,100г

0,1 г препарата (точная навеска) растворяют в 10 мл H₂O в колбе на 200 мл, добавляем 0,8 г CH₃COONa, 20 мл раствора C(1/2I₂)=0.1моль/л и 0,1 мл разбавленной уксусной кислоты. Через 5 минут добавляет6 мл хлороформадо полного растворения осадка. Избыток I₂ оттитровываем 0,1 Н раствором Na₂S₂O₃. Индикатор – крахмал.

Объемы раствора натрий тиосульфата, пошедшие на титрование антипирина:

V₁=14.1 мл

V₂=13.9 мл

V₃=14.3 мл

V₄=14.4 мл

V₅=14.5 мл

Формула для расчета массы антипирина в навеске:

Для каждой навески рассчитываем массу антипирина:

Находим теоретическое количество антипирина в навеске:

Рассчитываем массовую долю антипирина в каждой навеске:

Находим среднее значение:

Математическая обработка результатов анализа

Вывод: массовая доля антипирина в препарате равна 93.07±4.93%

Определение массовой доли антипирина методом фотоэлектроколориметрии.

Фотоэлектроколориметрия – один из наиболее широко применяемых методов анализа. Метод отличается простотой исполнения, экспрессностью. Чувствительность = 10^-4-10^-5моль/л (точность фотоколориметрии 1-10%) уступает точности спектрофотометрического анализа, но тем не менее является достаточным для количественного анализа многих фармацевтических препаратов.

Схема устройства фотоколориметра.

1. Источник излучения

2. Монохроматор (светофильтр)

3. Кюветное отделение

4. Фотоэлемент

5. Регистрирующее устройство

Фотометрический метод анализа основан на избирательном поглощении света анализируемым веществом. При взаимодействии с квантом световой энергии в атоме или молекуле поглощающего вещества происходит возбуждение валентных электронов. Электронный спектр поглощения вещества лежит в видимой и УФ-областях спектра.

Для монохроматического излучения, прошедшего через слой поглощающего вещества, справедлив основной закон светопоглощения: закон Бугера-Ламберта-Бера:

I_t=I₀·10^-εcl

l- толщина слоя

с-концентрация поглощающих центров

I₀- постоянная интенсивность светового потока, падающего на поглощающий слой от данного источника излучения

I_t- интенсивность светового потока после прохождения поглощающего слоя

Измерить I_t и I₀ в абсолютных единицах невозможно, поэтому обычно измеряют относительную интенсивность, или пропускание.

Т обычно выражается в %.

Таким образом, величина пропускания не зависит от интенсивности падающего света, а определяется лишь характеристиками поглощающего света.

Для целей количественного анализа гораздо удобнее использовать уравнение в логарифмической форме.

А - оптическая плотность. Оптическая плотность однородного поглощающего слоя ) раствора, кристалла, смеси газов) для монохроматического излучения прямопропорциональна толщине слоя и концентрации поглощающих центров.

ε- коэффициент поглощения. Его определяют как оптическую плотность образца с толщиной слоя в 1 см и концентрацией 1 моль/л. Это так называемый молярный коэффициент поглощения, является важнейшей качественной характеристикой вещества. ε зависит от вероятности данного электронного перехода и размера поглощающей молекулы, следовательно, ε изменяется с изменением длины волны возбуждающего излучения, но не зависит от концентрации поглощающих молекул (до определенного предела). Зависимость ε от λ и представляет собой истинный спектр поглощения данного вещества. Размерность:[ε]= л/моль·см.

При других способах выражения концентраций можно получить другие производные выражения для коэффициента поглощения.

Фотоколориметрическим методом анализируют окрашенные вещества, у которых максимальное поглощение наблюдается в пределах видимой области спектра (800-400 нм). Для анализа пригодны только истинные растворы.

Если вещество бесцветно, т.е. поглощает ИК- и УФ- области, то такие образцы обычно переводят в окрашенную форму с помощью какой-либо химической реакции. Используемый в данной работе раствор антипирина приобретает красную окраску при добавлении FeCl₃.

Источник света в фотоэлектроколориметре – лампа накаливания, которая дает весь диапазон видимого спектра (белый свет). Для монохроматизации используется набор светофильтров. Светофильтр должен обладать узкой полосой пропускания в видимой области и полностью поглощать ИК- и УФ- излучения.

Для измерения оптической плотности раствора нужно подобрать светофильтр, у которого полоса пропускания соответствует максимальному коэффициенту поглощения исследуемого раствора. Это делается для увеличения точности определения концентрации при заданной точности измерения оптической плотности.

Закон Бугера-Ламберта–Бера справедлив в определенном интервале концентраций. При больших концентрациях сказывается изменение ε вследствие взаимного влияния молекул, при очень малых – сказывается нелинейность приемника излучения (фотоэлемента).

Для определения концентраций ФЭК методом существует несколько способов, позволяющих определить концентрацию раствора даже в том случае, когда неизвестен точно коэффициент поглощения данного вещества ε. Определение истинных значений ε – довольно трудная задача, неразрешимая методом колориметрии в частности из-за невысоких степеней монохроматичности светового потока. Обойти эту трудность позволяют три метода.

1. Метод калибровочного графика

Готовится серия стандартных растворов исследуемого вещества, охватывающая область возможных концентраций, определяется их оптическая плотность. Затем строится график зависимости А от С. В случае выполнения закона Бугера-Ламберта-Бера для данного интервала концентраций, этот график должен представлять собой прямую линию. Построенную калибровочную линию периодически проверяют. Теперь, измерив оптическую плотность раствора с неизвестной концентрацией, можно по графику определить эту концентрацию. Этот метод наиболее удобен для проведения массовых анализов одного и того же вещества.

2. Метод сравнения

Применяется при одиночных анализах и тогда, когда хотят выдержать стандартные условия колориметрирования. Оптическая плотность исследуемого раствора сравнивается с оптической плотностью стандартного раствора известной концентрации. По закону Бугера-Ламберта-Бера, если l=const:

Обычно берется 2 и более стандартных растворов, чтобы С₁<C_x<C₂, и С_х рассчитывается по каждому из стандартов.

3. Метод добавок

Является разновидностью метода сравнения.

В данном случае оптическая плотность исследуемого раствора сравнивается с оптической плотностью исследуемого раствора с добавкой известного количества определяемоно вещества. Этот метод основан на следствии из закона Бугера-Ламберта-Бера – аддитивности оптической плотности: Если совместить в одном объеме растворы С₁+С₂+.., то оптическая плотность такого раствора А=А₁+А₂+…

Пусть исследуемый раствор С_х имеет А_х , а исследуемый раствор с добавкой С_а имеет А_х+а, тогда С_х можно вычислить:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: