AnalChem : Volumetric Method

1. Volumetric Method ปริมาตรวิเคราะห์ Asst.Prof.Woravith Chansuvarn, Ph.D. http://web.rmutp.ac.th/woravith woravithworavith.c@rmutp.ac.th

2. ปริมาตร วิเคราะห์ 3.2 หลักเบื้องต้นเกี่ยวกับปริมาตรวิเคราะห์ สารละลายมาตรฐาน ประเภทการไทเทรต คานวณเกี่ยวกับปริมาตรวิเคราะห์ // แผนการสอนและประเมินผลการเรียนรู้ 02

3. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Analytical_Chemistry เอกสารประกอบการสอน 03 http://www.slideshare.net/woravith http://web.rmutp.ac.th/woravith ChemoGraphics ▪ วรวิทย์ จันทร์สุวรรณ. 2563. เคมีวิเคราะห์ (หลักการ และเทคนิคการคานวณเชิงปริมาณ). สานักพิมพ์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.

4. ▪ การวิเคราะห์เชิงปริมาณโดยอาศัยการวัดปริมาตร ของสารละลายหนึ่งที่ใช้ในการทาปฏิกิริยากับสารที่ สนใจ ▪ ความสัมพันธ์ตามปริมาณสัมพันธ์ ▪ นิยมทา ไทเทรชัน จึงเรียกอย่างว่า ไททริเมตรี (Titrimetry) ไทเทรชัน (titration) : กระบวนการให้สารละลาย มาตรฐานที่ทราบความเข้มข้นแน่นอนเข้าทาปฏิกิริยากับ สารที่สนใจ (analyte) อย่างช้าๆ จนปฏิกิริยาสมมูล (สังเกตได้จากจุดยุติ) 04

5. ปฏิกิริยาทั่วไป Titrant + Analyte → Product ▪ ปฏิกิริยาต้องเป็นตามปริมาณสัมพันธ์ ▪ ปฏิกิริยาต้องเกิดขึ้นรวดเร็ว ▪ ปฏิกิริยาต้องไม่มีการรบกวน ▪ เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้ ตัวไทเทรต (titrant) ตัวถูกไทเทรต (titrand) stopcock 05

6. T + A → Product จุดสมมูล (Equivalent point) จุดยุติ (End point) “จุดทางทฤษฎีที่จานวนโมล ของตัวไทเทรตและตัวถูก ไทเทรตทาปฏิกิริยากันพอดี ตามปริมาณสัมพันธ์” “จุดทางปฏิบัติที่ทาให้อินดิเคเตอร์ เปลี่ยนสีจากสีหนึ่งเป็นอีกสีหนึ่ง” ใส → ชมพู ม่วง → ฟ้าอมเขียว 06

7. 1 3 ติดตั้งอุปกรณ์ ขาตั้ง บิวเรต ล้าง/กลั้ว/ทดสอบก๊อก บรรจุสารละลายลงในบิวเรต ดูระดับโค้งล่าง สารละลาย 2 4 ไล่ฟองอากาศ ปิเปตสารละลายใส่ขวดรูปชมพู่ เติมสารเคมี ที่เกี่ยวข้อง เติมอินดิเคเตอร์ 5 หมุนเปิดก๊อกทีละน้อย ให้สารละลายไหล อย่างช้า ๆ กวนสารละลายในขวดรูปชมพู่ เป็นวงกลม ตลอดเวลา ปิดก๊อกทันที เมื่อสารละลายเริ่มเปลี่ยนสี6 //copy version 07

8. https://www.youtube.com/watch?v=9DkB82xLvNE 08

9. ข้อควรระวังในการไทเทรต ก๊อกหยุด (stop cock) ไม่รั่วซึม/หยด อย่าปล่อยสารละลายเร็วเกินไป 1 2 อย่าไทเทรตจนสารละลายเลยขีดสุดท้ายปริมาตรของบิวเรต3 หมุนก๊อกให้สารละลายไหลช้าๆ (ทีละหยดเมื่อใกล้จุดยุติ)4 ปิดก๊อกทันทีเมื่อสารละลายเริ่มเปลี่ยนสี5 อ่านปริมาตรตัวไทเทรตที่ระดับสายตา6 09

10. การหาจุยุติ สังเกตด้วยตาเปล่า วิธีเชิงไฟฟ้า • โพเทนซิออเมตรี • คอนดักโตเมตรี • แอมเพอโรเมตรี • คูลอเมตรี • ตัวไทเทรตเป็นอินดิเคเตอร์ได้ด้วยตัวเอง • อินดิเคเตอร์กรด-เบส • รีดอกซ์อินดิเคเตอร์ • อินดิเคเตอร์ที่ทาให้เกิดตะกอนและตะกอนมีสี ต่างกัน (Mohr’s method) • อินดิเคเตอร์ที่ทาให้เกิดไอออนเชิงซ้อน • อินดิเคเตอร์แบบดูดซับ (Volhard’s method) 10

11. สารละลายมาตรฐาน ▪ คือสารละลายที่ทราบความเข้มข้นแน่นอน • สารละลายมาตรฐานปฐมภูมิ • สารละลายมาตรฐานทุติยภูมิ Standard Solution ▪ สารละลายปฐมภูมิ คือความเข้มข้นถือว่า เป็นตามที่คานวณจากการเตรียม ▪ สารละลายทุติยภูมิคือความเข้มข้นไม่อาจถือ ว่าเป็นตามที่คานวณจากการเตรียม ▪ การหาความเข้มข้นแน่นอน (standardization) คือการไทเทรตหา ความเข้มข้นของสารละลายทุติยภูมิด้วย สารละลายมาตรฐานปฐมภูมิ 11

12. สารละลายมาตรฐานทุติยภูมิ (Secondary standard) สารละลายมาตรฐานปฐมภูมิ (Primary standard) สารละลายมาตรฐาน สารละลายที่เตรียมจากสารเคมีประเภทสาร มาตรฐานปฐมภูมิ เชื่อถือได้ว่าเป็นความเข้มข้นแน่นอนตามการคานวณ ในการเตรียม สารละลายที่เตรียมจากสารเคมีที่ไม่ใช่ประเภท สารมาตรฐานปฐมภูมิ ไม่ถือว่าเป็นความเข้มข้นแน่นอนตามการคานวณ ในการเตรียม มีความบริสุทธิ์สูง (99.99%) มีความเสถียรในบรรยากาศ มีน้าหนักโมเลกุลสูง ละลายในตัวทาละลายง่าย ราคาถูก Na2CO3 (105.99 g/mol) C8H5KO4, KHP (204.22 g/mol) KH(IO3)2 (389.91 g/mol) KIO3 (214.00 g/mol) NaCl (58.44 g/mol) หาความเข้มข้นแน่นอน (Standardization) ทราบหาความเข้มข้นแน่นอน 12

13. ประเภทการไทเทรต Titration Method การไทเทรตโดยตรง (Direct titration) การไทเทรตโดยอ้อม (Indirect titration) การไทเทรตย้อนกลับ (Back titration) 13

14. การไทเทรตโดยอ้อม เนื่องจากไม่สามารถไทเทรต โดยตรงได้ การไทเทรตย้อนกลับ เนื่องจากไม่สามารถไทเทรต โดยตรงได้ การไทเทรตโดยตรง การไทเทรตย้อนกลับการไทเทรตโดยอ้อม สารที่สนใจ (A) ทาปฏิกิริยา ได้โดยตรงกับตัวไทเทรต (B) aA + tT → pP T A สารที่สนใจ (A) ทาปฏิกิริยา กับสาร B (มากเกินพอ) เกิดผลิตภัณฑ์ C aA + bB(excess) → c1C ไทเทรตสาร C ที่เกิดขึ้นกับ ตัวไทเทรต (B) c2C + tT → pP สารที่สนใจ (A) ทาปฏิกิริยา กับสาร B (มากเกินพอ) เกิดผลิตภัณฑ์ C aA + b1B(excess) → cC ไทเทรตสาร B ที่เหลือจาก การทาปฏิกิริยากับ A ด้วย ตัวไทเทรต (T) b2B(ที่เหลือ) + tT → pP 14       a mmol A = mmol T t

15. T A สารที่สนใจ (A) ทาปฏิกิริยาโดยตรงกับตัวไทเทรต (B) aA + tT → pP 15 การไทเทรตโดยตรง mmol A mmol T = a t       a mmol A = mmol T t aA + tT → pP

16. T A+B สารที่สนใจ (A) ทาปฏิกิริยากับสาร B (มากเกินพอ) เกิดผลิตภัณฑ์ C aA + bB(excess) → c1C ไทเทรตสาร C ที่เกิดขึ้นกับตัวไทเทรต (B) c2C + tT → pP aA + bB(excess) → c1C c2C + tT → pP mmol C(ที่เกิดขึ้น) = 16 การไทเทรตโดยอ้อม      1 a mmol A = mmol C c          2 1 Ca mmol A = mmol T c t       2c mmol T t

17. สารที่สนใจ (A) ทาปฏิกิริยากับสาร B (มากเกินพอและทราบความ เข้มข้น) เกิดผลิตภัณฑ์ C aA + b1B(excess) → cC ไทเทรตสาร B ที่เหลือจากการทาปฏิกิริยากับ A ด้วยตัวไทเทรต (T) b2B(ที่เหลือ) + tT → pP aA + bB(excess) → cC bB(ที่เหลือ) + tT → pP mmol B(ที่เหลือ) = mmol T mmol A = mmol B(excess)- mmol B(ที่เหลือ) mmol A = mmol B(excess) - mmol T b2 t a b1 b2 t 17 การไทเทรตย้อนกลับ T A+B

18. การคานวณทาง ปริมาตรวิเคราะห์ ▪ โมลกับน้าหนัก Titration Calculation ▪ โมลกับความเข้มข้นโมลาร์ mol A = M(mol/L) x V(L) mmol A = M(mol/L) x V(mL) 18 A (g/mol) g mmol A = MW.A A (g/mol) mg mmol A = MW.A

19. T A aA + tT → cC ตัวไทเทรต T จานวน t โมล ที่ทาปฏิกิริยาพอดีกับ สารที่สนใจ A จานวน a โมล 19 mmol A mmol T = a t       a mmol A = mmol T t mol A mol T = a t

20. mmol A = mmol T a t mgA MM.A (g/mol) mgT MW.T (g/mol) MAVA MTVT เมื่อทราบ/ต้องการทราบ น้าหนัก (mg) เมื่อทราบ/ต้องการทราบ ความเข้มข้น (mol/L) หรือ ปริมาตร (mL) 20

21. aA + tT → cC เมื่อไทเทรตจนถึงจุดยุติ ก) รู้ความเข้มข้น T = MT ข) รู้ปริมาตร T = VT ค) รู้ปริมาตร A = VA คานวณความเข้มข้นของ A คานวณน้าหนักของ A 21 T A       a mmol A = mmol T t       a mmol A = mmol T t       T T a mg A = (M V )(MW.A) t          T T A A M Va M = t V

22. สารละลาย HCl 50.00 mL ทาการไทเทรตกับสารละลายมาตรฐาน Ba(OH)2 0.01963 mol/L พบว่าที่จุดยุติใช้ปริมาตรของ Ba(OH)2 ไปเท่ากับ 29.71 mL จงคานวณความ เข้มข้นของ HCl Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O Ba(OH)2 MBa(OH)2 = 0.01963 M VBa(OH)2 = 29.71 mL VHCl = 50.00 mL MHCl = ? M = 0.02333 M HCl mmol HCl = mmol Ba(OH)2 2 1 MHClVHCl = (2)MBa(OH)2 VBa(OH)2 (2)(0.01963 M)(29.71 mL) 50.00 mL MHCl = 22

23. คานวณความเข้มข้นของ NaOH เมื่อใช้ KHP 0.5080 g (MW.=204.20 g/mol) ละลายในน้า แล้วนาไปไทเทรตกับสารละลาย NaOH พบว่าที่จุดยุติใช้ปริมาตร NaOH ไป เท่ากับ 35.50 mL NaOH + KHP → NaHP + H2O NaOH mgKHP=0.508x103 mg VNaOH = 35.50 mL MNaOH = ? M mmol NaOH = mmol KHP KHP MNaOHVNaOH = mgKHP MW.KHP MNaOH = mgKHP (MW.KHP)(VNaOH) MNaOH = 0.508x103 mg (204.20 g/mol)(35.50 mL) = 0.0701 mol/L 23

24. สารตัวอย่างที่มี CaCO3 หนัก 1.3415 g เมื่อเติม HNO3 0.2105 mol/L ปริมาตร 150.0 mL เมื่อเกิดปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ ทาการไทเทรต HNO3 ที่เหลือด้วย NaOH 0.1055 mol/L พบว่าที่จุดยุติปริมาตรของ NaOH ที่ใช้เท่ากับ 75.50 mL จงคานวณ %CaCO3 ในตัวอย่าง 2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O ….(1) HNO3(ที่เหลือ) + NaOH → NaNO3 + H2O ….(2) CaCO3+2HNO3 NaOH 0.1055 M HNO3(ที่เหลือ) 1) คานวณ HNO3(ที่เหลือ) จากปฏิกิริยา (สมการ 2) mmol HNO3(ที่เหลือ) = mmol NaOH = (0.1055 M)(75.50 mL) = 7.960 mmol คานวณ mmolHNO3 ที่เติมในสารตัวอย่าง mmol HNO3(ที่เติม) = (0.2105 M)(150.0 mL) = 31.57 mmol ดังนั้น mmolHNO3 ที่ใช้ทาปฏิกิริยากับ CaCO3 คือ 31.57–7.960 = 23.61 mmol 24

25. สารตัวอย่างที่มี CaCO3 หนัก 1.3415 g เมื่อเติม HNO3 0.2105 mol/L ปริมาตร 150.0 mL เมื่อเกิดปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ ทาการไทเทรต HNO3 ที่เหลือด้วย NaOH 0.1055 mol/L พบว่าที่จุดยุติปริมาตรของ NaOH ที่ใช้เท่ากับ 75.50 mL จงคานวณ %CaCO3 ในตัวอย่าง CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O ….(1) HNO3(ที่เหลือ) + NaOH → NaNO3 + H2O ….(2) CaCO3+2HNO3→Ca(NO3)2+CO2+H2O NaOH 0.1055 M HNO3(ที่เหลือ) 2) คานวณ CaCO3 จากปฏิกิริยา (สมการ 1) mmol CaCO3 = mmol HNO3 1 2 mg CaCO3 = (23.61 mmol)(100.09 g/mol) 1 2 = 1.181x103 mg 0.2105 M 150.0 mL %CaCO3 = x 100 = 88.04% 1.181x103 mg 1.3415x103 mg 25

26. สารตัวอย่างที่มี NaHCO3 หนัก 0.460 g ละลายในน้าแล้วไทเทรตกับสารละลาย HCl พบว่าที่จุดยุติใช้ปริมาตร HCl เท่ากับ 30.54 mL NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 (1) การหาความเข้มข้นแน่นอนของสารละลาย HCl โดยไทเทรตกับ Na2CO3 0.1125 g (MW. 105.99 g/mol) พบว่าปริมาตร HCl ที่จุดยุติเท่ากับ 32.50 mL ดังสมการ Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2 (2) จงคานวณ %HCO3 - และ %CO3 2- ในสารตัวอย่าง คานวณ MHCl จากการหาความเข้มข้น แน่นอน (สมการ 2) 1 ความเข้มข้นของ MHCl คานวณน้าหนัก NaHCO3 จากการ ไทเทรตกับสารละลาย HCl (สมการ 1) 2 คานวณ %HCO3 - และ %CO3 2- จาก น้าหนักตัวอย่าง 3 26

27. Na2CO3 HCl M = ? 0.1125 g MW. 105.99 g/mol คานวณ MHCl จากการหาความเข้มข้นแน่นอนจากการไทเทรตกับสารมาตรฐาน Na2CO3 (สมการ 2) Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2 mmol HCl = (2)mmol Na2CO3 MHClVHCl = (2) mg Na2CO3 MW.Na2CO3 MHCl = (2)(0.1125x103 mg) (105.99 g/mol)(32.50 mL) = 0.07112 M ความเข้มข้นแน่นอนของ HCl เท่ากับ 0.07112 M ที่ใช้ในการไทเทรตกับสารตัวอย่าง 27

28. NaHCO3 HCl MHCl=0.07112 M VHCl=30.54 mL MW. 84.01 g/mol mmol NaHCO3 = mmol HCl = MHClVHCl mg NaHCO3 MW.NaHCO3 mg NaHCO3 = (MHClVHCl)(MW.NaHCO3) 182.5 mg 460 mg = 182.5 mg คานวณน้าหนัก NaHCO3 จากการไทเทรตกับสารละลาย HCl (สมการ 1) 2 NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 mg NaHCO3 = (0.07112 M)(30.54 mL)(84.01 g/mol) คานวณ %HCO3 - และ %CO3 2- จากน้าหนักตัวอย่าง 0.460 g 3 %HCO3 - = x GF x 100 = 28.8% 182.5 mg 460 mg %CO3 2- = x GF x 100 = 28.3% 0.726 0.714 28

AnalChem : Volumetric Method

Esté a ler uma amostra.

Confira estes a seguir

AnalChem : Volumetric Method

Mais Conteúdo rRelacionado

Diapositivos para si (20)

Mais de Woravith Chansuvarn (20)

Mais recentes (20)