Индикаторы окислительно-восстановительного титрования. Их применение в анализе лекарственных препаратов

ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

 

Кафедра ФГЗ и  химии 

Дисциплина: Аналитическая  химия

 

 

 

СРС

 

НА ТЕМУ: Индикаторы окислительно-восстановительного титрования. Их применение в анализе лекарственных препаратов.

 

                                                              ВЫПОЛНИЛА: Абдуллаева З.И

                                                              ПРИНЯЛА : 

                                                              Группа 207 «а» фр

        

 

           

                                          ШЫМКЕНТ – 2013

                                        План

1. Введение
2. Индикатор
3. Применение индикаторов
4. Редокс-индикаторы
5. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

• Перманганатометрия
• Иодометрия
• Дихроматометрия
• Броматометрия
• Иодатометрия
• Ванадатометрия

6. Индикаторы метода окислительно-восстановительного титрования

7. Окислительно-восстановительное титрование

• РЕДОКСОМЕТРИЯ

• ОКСИДИМЕТРИЯ

8. Индикаторы окислительно-восстановительного титрования

9. Интервал действия редокс-индикатора рассчитывается по формуле:
10. Крахмал является специфическим индикатором
11. Фармацевтический анализ
12. Заключение
13. Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

                                 Введение

Индика́тор (лат. indicator – указатель) — соединение, позволяющее визуализировать изменение концентрации какого-либо вещества или компонента, например, в растворе при титровании, или быстро определить pH, еН и др. параметры. Существуют также химические индикаторы для самых различных специальных целей, например, для определения дозы облучения.

Применение индикаторов

Индикаторы позволяют  быстро и достаточно точно контролировать состав жидких или газообразных сред, следить за изменением их состава, или  за протеканием химической реакции.

Широко используются кислотно-основные индикаторы, разбавленные растворы которых  обладают способностью заметно изменять цвет, в зависимости от кислотности  раствора. Причина изменения цвета - изменения в строении молекул  индикатора в кислой и щелочной среде, что приводит к изменению спектра  поглощения раствора.

Для определения состава  газовых сред используют индикаторные бумажки и индикаторные трубки.

Редокс-индикаторы

Редокс- или окислительно-восстановительные индикаторы изменяют цвет в зависимости от присутствия в растворе окислителей или восстановителей. Дифениламин бесцветен в восстановленной форме, но имеет фиолетовый цвет в окисленном состоянии. Некоторые ярко окрашенные вещества сами могут служить индикатором. Например, при перманганатометрическом определении железа(II)

10FeSO4 + 2KMnO4+ 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

добавляемый в процессе титрования раствор перманганата обесцвечивается, пока не будут окислены все ионы Fe2+, имевшиеся в исследуемом растворе. Точка эквивалентности определяется по розовой окраске раствора, из-за возникшего избытка перманганат-анионов.

 

 

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Индикаторы, используемые в  окислительно-восстановительных методах  анализа, являются либо общими окислительно-восстановительными индикаторами (как, например, дифениламин), которые изменяют свою окраску при  определенном значении потенциала независимо от природы определяемого вещества и титранта, либо специфическими, реагирующими на присутствие каких-то определенных соединений (например, крахмал – индикатор на I2, SCN- - индикатор на Fе 3+).

При выборе окислительно-восстановительных  индикаторов к ним предъявляют  следующие требования.

1        Окраска  окисленной и восстановленной  форм индикатора должна быть  различна.

2        Интервал  значений потенциалов, при котором  происходит редокс-переход индикатора, а, следовательно, изменение его окраски, должен быть мал и находиться внутри скачка на кривой титрования.

3        Изменение  цвета раствора в конечной  точке титрования должно быть  отчетливым при небольшом количестве  ндиикатора.

4        Индикатор  должен быть устойчив к воздействию  окружающей среды.

Практически окислительно-восстановительный  индикатор выбирают таким образом, чтобы стандартный потенциал  Ео индикатора совпал или был максимально близким к потенциалу точки эквивалентности и обязательно входил в интервал потенциалов, соответствующий скачку титрования.

На потенциал окислительно-восстановительных  индикаторов существенно влияют рН среды и ионная сила раствора. Если рН среды в процессе титрования изменяется резко, переход окраски  индикатора может совпадать со скачком  титрования.

Индикаторы метода окислительно-восстановительного титрования

В окислительно-восстановительном  титровании вблизи точки эквивалентности  происходит резкое изменение потенциала системы. Конечную точку титрования можно определить либо потенциометрически (по резкому излому кривой титрования, построенной в координатах V - E), либо визуально. Окислительно-восстановительное титрование можно проводить для систем, у которых разность потенциалов между определяемым веществом и титрантом больше 0,20 В, причем, если разность между реальными потенциалами лежит в пределах 0,20-0,40 В, можно использовать лишь потенциометрический способ фиксирования точки эквивалентности; если же разность потенциалов больше 0,40 В, довольно надежные результаты можно получить и при визуальной индикации конечной точки титрования.

Если титрант является интенсивно окрашенным веществом, то от использования индикатора можно отказаться. Например, при титровании восстановителей раствором перманганата калия в кислой среде малиновая окраска перманганата будет обесцвечиваться до тех пор, пока в системе будет находиться даже небольшое количество определяемого вещества. Как только реакция будет закончена и в реакционной системе появится избыток титранта, раствор окрасится в розовый цвет. Если же раствор бесцветный или окраска его мало интенсивна, то для визуальной индикации конечной точки титрования необходимо использовать индикаторы. По механизму действия все индикаторы в методе окисления - восстановления можно разделить на четыре основные группы.

1. Специфические индикаторы - вещества, вступающие в специфическую реакцию с окисленной или восстановленной формой окислительно-восстановительной пары, участвующей в титровании. Например, раствор крахмала окрашивается в синий цвет при появлении в системе йода, роданид-ионы реагируют на появление в реакционной системе ионов Fe3+.

2. Редокс-индикаторы - окислительно-восстановительные пары, имеющие разную окраску в окисленной и восстановленной форме. Окраска этой группы индикаторов изменяется при достижении определенного значения потенциала системы. В растворах таких индикаторов существует равновесие:

 InOx + ze <=> InRed.

Уравнение Нернста для  этой полуреакции имеет вид:

Так как окисленная и восстановленная  формы имеют разную окраску, то цвет индикатора в растворе будет зависеть от соотношения:

 

Как и в случае кислотно-основных индикаторов, при сравнении интенсивности  окраски обеих форм можно различить  окраску окисленной формы, если

и наоборот, окраска восстановленной  формы становится различимой, если

Интервал перехода окраски  находится между двумя окислительно-восстановительными потенциалами и определяется величиной

Изменение окраски у некоторых  редокс-индикаторов зависит от рН раствора, поэтому, выбирая индикатор, необходимо учитывать среду, в которой проводится титрование и для которой известны реальные потенциалы

3. Комплексные соединения некоторых металлов, способных к реакциям окисления - восстановления. Наиболее часто для аналитических целей используют комплексные соединения железа с некоторыми органическими веществами, содержащими группировку атомов.

4. Органические красители, которые окисляются необратимо. Переход окраски у данных индикаторов связан с глубоким изменением строения их молекул. Наиболее часто для данной цели используют метиловый оранжевый, индигокармин.

Окислительно-восстановительный  индикатор, как и в методе нейтрализации, выбирают на основании кривой титрования. Для титрования следует брать  такой индикатор, изменение окраски  которого будет включать в себя значение потенциала в точке эквивалентности. При титровании необходимо учитывать, что процесс перехода электронов между окисленной и восстановленной формами происходит довольно медленно, поэтому скорость титрования, особенно вблизи точки эквивалентности, должна быть невысокой.

 

 

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ (РЕДОКСОМЕТРИЯ, ОКСИДИМЕТРИЯ)

Сущность и классификация  методов окислительно-восстановительного титрования

Методы редоксометрии основаны на реакциях окисления-восстановления. Разработано очень много методов. Их классифицируют в соответствии с применяемым стандартным (рабочим, титрантом) раствором. Наиболее часто применяются следующие методы:

Перманганатометрия - метод, который основан на окислительной способности рабочего раствора перманганата калия KМnO4. Титрование ведется без индикатора. Применяется для определения только восстановителей при прямом титровании.

Иодометрия – метод, в котором рабочим титрованным раствором служит раствор свободного иода в КI. Метод позволяет определять как окислители, так и восстановители. Индикатором служит крахмал.

Дихроматометрия основана на использовании в качестве рабочего раствора дихромата калия K2Cr2O7. Метод может применяться как для прямых так и косвенных определений восстановителей.

Броматометрия основана на использовании в качестве титранта бромата калия KBrO3 при определении восстановителей.

Иодатометрия применяет в качестве рабочего раствора раствор иодата калия KIO3 при определении восстановителей.

Ванадатометрия дает возможность использовать окислительную способность ванадата аммоноя NH4VO3. Кроме перечисленных методов в лабораторной практике используются и такие методы как цериметрия (Ce4+), титанометрия и другие.

Для вычисления молярной массы  эквивалента окислителей или  восстановителей учитывается число  электронов, принимающих участие  в окислительно-восстановительной реакции (Мэ = М/ne , где n – число электронов е). Для определения числа электронов необходимо знать начальную и конечную степень окисления окислителя и восстановителя.

 

Из большого числа окислительно-восстановительных  реакций для химического анализа  используют только те реакции, которые:

·  протекают до конца;

·    проходят быстро и стехиометрично;

·    образуют продукты определенного химического состава (формулы);

·    позволяют точно  фиксировать точку эквивалентности;

·    не вступают в  реакцию с побочными продуктами, присутствующими в исследуемом  растворе.

Наиболее важными факторами, оказывающими влияние на скорость реакции, являются:

· концентрация реагирующих  веществ;

· температура;

· значение рН раствора;

· присутствие катализатора.

В большинстве случаев  скорость реакции находится в  прямой зависимости от температуры  и рН раствора. Поэтому многие определения  методом окислительно-восстановительного титрования следует проводить при  определенном значении рН и при нагревании.

Индикаторы окислительно-восстановительного титрования

При анализе методами окислительно-восстановительного титрования используется прямое, обратное и заместительное титрование. Точка  эквивалентности окислительно-восстановительного титрования фиксируется как с  помощью индикаторов, так и безиндикаторным способом. Безиндикаторный способ применяется в тех случаях, когда окисленная и восстановленная формы титранта отличаются. В точке эквивалентности, при введении 1 капли избытка раствора титранта изменит окраску раствора. Безиндикаторным способом можно проводить определения перманганатометрическим методом, т.к. в точке эквивалентности от одной капли раствора перманганата калия титруемый раствор окращивается в бледнорозовый цвет.

При индикаторном способе  фиксирования точки эквивалентности  применяют специфические и редокс индикаторы. К специфическим индикаторам относится крахмал в иодометрии, который в присутствии свободного иода окрашивается в интенсивно-синий цвет вследствие образования адсорбционного соединения синего цвета. Редокс-индикаторы – это вещества, у которых окраска меняется при достижении определенного значения окислительно-восстановительного (редокспотенциала). К редокс-индикаторам относится, например, дифениламин NH(C6H5)2. При действии на бесцветные растворы его окислителями он окрашивается в сине-фиолетовый цвет.