Окислительно-востановительные методы титрования в фармацевтическом анализе

Министерство здравоохранения  Украины

Кафедра фармацевтической химии

 

 

 

 

 

Окислительно-востановительные методы титрования в фармацевтическом анализе

 

 

 

 

 

 

 

Приготовил: провизор-интерн

Загорский В.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Донецк 2013

ПЛАН

1. Классификация методов окислительно-востановительных реакций
2. Характеристика отдельных методов

А) Пермангонатометрия

Б) Йодометрия

В) Броматометрия

      3) Литиратура

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методы окислительно-восстановительного титрования основываются на применении окислительно-восстановительных реакций, связаных с переносом электронов.

Это очень распространенные методы титриметрического анализа, позволяющие прямо или обратно  опредеилить практически все неорганические лекарственные вещества, способные, при определенных условиях, принимать и отдавать электронны, т.е. быть окислителями или восстановителеми.

Методы окислительно-восстановительного титрования

(редоксиметрии)

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.

 

 

 

 

 

 

Перманганатометрия – один из методов оксидиметрии, где в качестве титранта используется перманганат калия.

Одним из преимуществ перманганатометрического титрования является возможность фиксировать точку эквивалентности без использования индикатора. Первая избыточная (после достижения точки эквивалентности) капля титранта окрашивает титруемый раствор в розовый цвет, что и является сигналом для прекращения титрования. Однако в интенсивно окрашенных растворах фиксирование точки эквивалентности затруднительно; в этих случаях приходится применять физико-химические методы, например, потенциометрию.

Особенностью перманганатометрического титрования  является тот факт, что практически все реакции с участием перманганат иона в кислой среде ускоряются ионами Mn²⁺ ,т.е. продуктом реакции (так называемые автокаталитические реакции).

Основное уравнение перманганатометрии

MnO₄ ^– + 5e^– + 8H⁺ Mn₂⁺ + 4H₂O

 

Методом перманганатометри количественно определяют раствор перекиси водорода, магния пероксида и натрия нитрита.

Иодометрическое титрование основано на реакциях восстановления иода до иодид-ионов и окисления иодид-ионов до иода:

I2 + 2e– ↔ 2I–

Раствор иода готовят путем растворения очищенного возгонкой иода в иодиде калия. При этом образуется растворимый ком-плексный ион I3–. Редокс-потенциал пары I3–/3I– Е0 = 0,54 В. Благо-даря этому возможно иодометрическое определение как окислите-лей, так и восстановителей. В качестве второго рабочего раствора в иодометрии используют раствор тиосульфата натрия, количественно реагирующего с иодом в среде от слабокислой до слабощелочной.

Для определения точки  эквивалентности используют свойство иода окрашивать раствор крахмала (1 %-ный ) в синий цвет.

Иодометрическое определение восстановителей, для которых стандартный окислительно-восстановительный потенциал менее 0,54 В, проводится прямым титрованием рабочим раствором иода. Например,

2S2O32– – 2ē = S4O62–    E0 = + 0,08 B

SO32– + H2O – 2 ē = SO42–  + 2H+  E0 = – 0,93 B

Sn2+ – 2 ē = Sn4+     E0 = – 0,14 В

При невыполнении условий  прямого титрования восстановителей  проводят обратное титрование, добавляя к определяемому восстановителю раствор  иода в избытке, а остаток иода титруют рабочим раствором Na2S2O3 по реакции:

I2 + 2S2O32– = S4O62– + 2I–

Таким образом определяют например аскорбиновую кислоту.

Иодометрическое определение окислителей, для которых стандартный потенциал выше 0,54 В, проводится титрованием по методу замещения. Заместителем является иод, выделяющийся в эквивалентном окислителю количестве после добавления к нему избытка иодида калия. Например в иодометрии важна реакция окисления иодида дихроматом, используемая при стандартизации рабочего раствора Na2S2O3

Cr2O72–+ 14H+ + 6I– = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O.

Методом замещения проводят также определение кислот, со-гласно реакции:

6H+ + IO3– + 5I– = 3I2 + 3H2O.

Выделившийся иод оттитровывают раствором тиосульфата.

Растворы иода неустойчивы и изменяют свой титр при хране-нии вследствие: а) летучести иода; б) его способности окислять различные органические вещества, присутствующие в воде; в) окисления I– кислородом воздуха, которое усиливается на свету в кислой среде:

4I– + O2 + 4H+ = 2I2 + 2H2O

Условия иодометрического титрования ограничиваются тем, что в кислой среде неустойчив тиосульфат, а в щелочной (рН > 8,5) протекают реакции диспропорционирования иода.

Дихроматометрия. Дихромат калия более слабый окислитель, чем калия перманганат. Но не смотря на это он все же используется в анализе лекарственных веществ (количественное определение глицерина, этилового спирта в хлороформе). Преимуществом калия дихромата является стойкость его растворов и возможность получать кристаллический K2Cr2O7 высокой степени чистоты, позволяющие готовить титрованные растворы по точной навеске.

В кислой среде дихромат ион восстанавливается до Сr³⁺ 

Сr2О72- + 6е + 14Н+ = 2Сr3+ + 7Н20

Выбор редокс-индикатора для дихроматометрии сводится к дифениламиносульфокислоты. Как правило для полного окисления вещества дихроматом необходимо некоторое время. Учитывая это, чаще всего используют обратное титрование.